변압기는?
수변전설비에서 가장 중요한 설비 중의 하나로서 건식, 유입, 몰드 등의 종류가 있으며, 변압기 선정시에는 건축물의 특성에 따라 세밀하게 검토되고 설치되어야 하는 설비
변압기 원리
1)개념
- 앙페르의 오른나사법칙
- 패러데이
\[e=-L\frac{di}{dt}=-N\frac{d\phi}{dt}\]
- 렌츠 “-” 역기전력 : 자속 방향 결정
- 성층 철심에 권선 n₁(1차 측)과 n₂(2차 측)를 감고 1차에 전류를 흘리면 1차권선에 흐르는 전류에 의해 1차 측 철심에 자속이 발생하고 이 자속은 철심을 통해 2차 권선을 쇄교한다
- 2차 권선의 내부에 있는 첨심에서는 1차권선에 의한 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속이 발생하고, 이 자속에 의해 2차 권선에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 된다
- 1차 전압에 대한 2차 전압은 권선수에 비례하고, 1차 전류에 대한 2차전류는 권선수에 반비례하는 변압비가 발생한다.
\[\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}, \frac{I_1}{I_2}=\frac{N_2}{N_1}\]
2)등가회로
\[I_0=I_i-jI_{\phi}\]
\[I_i=I_h+I_e\]
\[I_0 : 여자전류, I_\Phi : 자화전류, I_i : 철손전류,\]\[ I_h :히스테리시스손을 일으키는 전류 ,\]\[ I_e : 와류손을 일으키는 전류\]
3)벡터도
변압기의 종류별 분류
1)유입변압기
- 절연유로 광류를 사용하며 100[kVA]이하의 주상변압기에서 1,500[MVA] 대용량 까지 제작되며, 신뢰성이 높고 가격이 저렴하며, 용량과 전압의 제한이 적어 가장 많이 사용된다.
- 최근에는 시대적인 요구로 무부하손을 감소시킨 저손실 변압기도 제작되고 있다
2)H종 건식변압기
- 절연유를 전혀 사용하지 않아 난연성 비폭발성의 특징이 있어 화재 예방을 중요하게 생각하는 건축물, 즉 지하철 구내, 병원 등에서 많이 사용된다
- 특징
- 절연유를 사용하지 않아 화재 위험이 적다
- 절연강도가 낮다
- 옥외용으로 적합하지 않다
3)가스절연변압기
- SF₆가스를 사용한 변압기로서 건식 변압기보다 높은 절연계급까지 실용화, 5000[kVA]이상의 22[kV]이상 변압기로의 적용이 늘고 있다
- 특징
- 건식변압기보다 절연계급이 높다
- 보수가 간단하다
- 내열, 내수성이 우수하다
- 옥외용 및 방재용 변압기로 적당하다
4)몰드변압기
- 고압 및 저압 권선을 모두 에폭시 몰드로 하는 고절연방식을 채택한 변압기이다.
- 몰드변압기는 최근에 가장 많이 사용하는 변압기로 난연성, 절연의 신뢰성 향상 등의 특징이 있다
| 구분 | 유입 | 건식 | 가스 | 몰드 |
|---|---|---|---|---|
| 옥외용 | 적합 | 부적합 | 적합 | 부적합 |
| 옥내용 | 적합 | 적합 | 적합 | 적합 |
| 절연강도 | 매우높음 | 낮음 | 높음 | 높음 |
| 연소성 | 가연성 | 난연성 | 난연성 | 난연성 |
| 가격 | 낮음 | 보통 | 높음 | 높음 |
| 보수점검 | 까다로움 | 용이 | 보통 | 용이 |
| 손실 | 보통 | 나쁨 | 좋음 | 좋음 |
| 환경성 | 나쁨 | 적합 | 나쁨 | 적합 |