전력수급용 계기용 변성기(MOF)에 대하여

전력수급용 계기용 변성기 (MOF : Metering Out Fit)에 대해 알아보자.

계기용 변성기 MOF는 3상 4선식 특고압 선로의 사용 전력량을 측정하기 위해 설치하는 설비로 한전 계량기 계측을 위해 설치하는 기기이다.

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1. 계기용 변성기 (MOF)란 ?

 

계기용 변성기 MOF는 변류기와 계기용 변압기를 하나로 하여 외함에 넣어 결선되어 있는 기기로, 전력수급용 전력량계, 무효전력량계, 최대 수요 전력량계와 조합하여 사용하는 3상 계기용 변압 · 변류기이다.

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MOF는 주회로의 고전압, 대전류를 사용 목적에 따라 적당한 저전압[110V], 소전류 [5A] 로 변성하는 기기이며 용도에 따라 분류하면 계기용 변류기, 계기용 변압기로 나눌 수 있고, 절연형태로는 건식, 유압식, 몰드식으로 구분되며 최근 22.9kV 급에 방재에 유리한 몰드식이 많이 적용되고 있다.

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계량을 위해 사용되므로 MOF (Metering Out Fit)이라 하고 MOF는 PT와 CT가 함께 구성되어 있어서 PCT라고도 한다. MOF는 계기용 변성기 또는 계기용 변압 · 변류기라고 한다.

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2. 계기용 변성기(MOF)의 구조

 

계기용 변성기 MOF의 내부에는 위 그림과 같이 변류기와 변압기가 함께 들어 있다.

왼쪽의 몰드형은 Epoxy resin으로 절연이 되어 있으며 왼쪽은 절연류로 절연이 되어 있다.

 

절연유가 절연의 역할을 하므로 계기용 변성기(MOF)를 점검할 때에는 절연유가 세는 곳은 없는지 항상 점검해야 한다. 뿐만 아니라 왼쪽의 흡습 호흡기 안의 실리카겔의 상태도 변색 유무를 점검해야 한다. 흡습 호흡기가 달려 있는 것이나 절연유를 사용하는 것은 유압식 변압기와 MOF가 동일하다.

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3. 계기용 변성기 (MOF)의 회로도

 

 

위 그림은 MOF의 결선도이다.

1S는 1L로, 2S는 2L로, 3S는 3L로 연결되며, P1, P2, P3 는 P0에 연결된다.

복잡해 보이나 간단하다.

 

주의해야 할 사항은 1S, 2S, 3S는 점검시에는 반드시 단락해 줘야 한다. 만약 단락이 아닌 개방하게 되면 큰 부하전류가 여자전류가 되어 2차측 권선에 고전압이 발생하여 권선의 절연이 파괴되어 소손되게 된다.

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또한 P1, P2, P3는 점검시 개방해야 하며, 반대로 단락시키면 쇼트(Short)가 나서 터지게 된다. 단락은 한마디로 두 전선이 붙는 것인데 가정에서 콘센트 두개를 붙이면 터지는 것과 같은 것이다.

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4. 전압비(PT비), 전류비(CT비), MOF비

 

가. PT비

계기용 변성기 MOF의 전압비(PT비)는 120이다. 위 표에서 22,900/√3은 22,900V의 대지전압을 의미한다. 즉, 22,900[V]는 선과 선의 전압이 되고 대지전압은 22,900[V]를 √3으로 나눠주면 13,200 [V]가 된다. 또한 190[V] 역시 2차측 선간전압이고 대지전압은 190 / √3 = 110 [V]가 된다. 여기서 PT비는 13,200 / 110 = 120 으로 일정하게 된다. 즉 PT비는 120으로 고정값이 된다.

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나. CT비

MOF의 전류비는 1차측에서의 전류에 따라 달라지게 되므로 MOF 명판을 참고해서 구하면 된다. MOF의 CT의 2차측 정격전류가 5[A]임을 감안하면 크게 어렵지 않다. 위 표를 보면 2차측은 모두 5[A]로 고정되어 있다. 1차측 정격이 5~1,200까지 변한다. 예를 들면 5/5의 CT비는 1이다. 5 ÷ 5 = 1이다. 마찬가지로 10/5 =2, 15/5 =3이다.

1,200/5=240이다.

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다. MOF비

MOF비는 PT비 × CT비 이다. 여기서, PT비는 120으로 고정이다. 예를 들어 30/5의 MOF비는 120 × 5 = 720이다. 즉, MOF비는 CT비에 120을 곱하여 구하면 된다.

 

 

CT비는 위와 같이 계기용 변성기 MOF의 CT비는 MOF 외관에 크게 표시되어 있을 뿐만 아니라 MOF의 명판에도 기재되어 있다. 위의 계기용 변성기의 MOF비는 120 × 75/5 = 1,800 이다.

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5. MOF의 활용

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그렇다면 이렇게 구한 MOF비를 어디에 사용할까 ?

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① 먼저 한전 계량기에서 적산된 전력의 실제 사용량을 구할 때 사용한다.

한전 계량기에 적산된 전력의 값은 MOF에서 변성된 전압과 전류인 110[V]와 5[A]를 기준으로 측정된 값이다. 그렇다면 실제의 전기 사용량을 구하려면 MOF비를 여기에 곱하면 실제 사용량 값이 된다.

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예를 들어 한전 계량기에 100[kWh]의 값이 측정되었다고 하자. 그러면 실제 사용량은 100[kWh] × MOF비가 된다. 위의 75/5 CT비의 MOF를 사용했다고 가정하면 100 × 1,800 = 180,000[kWh]의 전력량을 사용한 것이 된다.

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② MOF비는 피크전력을 구해서 변압기의 부하율을 구하는데 사용된다. 피크전력은 다른 말로 전력 피크라고도 한다. 전력피크는 전력사용량이 가장 많아지는 순간을 말한다. 여름철 무더위와 겨울철 한파가 기승을 부릴 때 새로운 절정(peak)을 기록하기 마련이다.

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우리나라는 2011년 이른바 '정전 대란(white out)' 이후로 순간 전력 사용량을 줄이기 위해 '전력피크제'를 시행하고 있다. 한국전력과 일정 전력사용량을 미리 계약한 곳의 순간 전력 사용량을 15분 마다 점검하여 월 계약량을 넘어서면 요금을 2.5배 부과하는 것이다. 피크 전력은 보통 한전 전력량계의 18, 19, 20 정도에 그 값이 나온다. 아래 5번의 표에는 '최대 수요 전력'으로 표기되어 있다.

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이제 변압기 부하율을 구해 보자. 변압기 용량이 950[kVA]이고 CT비는 30/5, 피크 전력의 값이 1.120으로 나왔다고 하자. 1.120 × 120[PT비] × 6 [CT비] ÷ 950 [변압기 용량]= 84.9%가 된다. 실제로 이렇게 변압기를 무리하게 사용하는 곳은 별로 없겠지만 예를 든 것 뿐이다. 변압기의 적정 부하율은 정격용량의 60~80%이다. 이것은 법으로 정해진 것이 아닌 통상적으로 관리하는 수치이다. 만약 부하율을 계산하여 70% 이상이면 경계를 해야 하고 80%가 넘어가면 사고의 위험이 있거나 변압기 수명이 짧아질 수 있다.

 

변압기는 정격부하에서는 온도가 크게 올라가지 않는다. 그러나 실험결과 과부하 상태에서는 1시간만 가동을 해도 10% 과부하시에는 허용온도를 3.6℃ 초과했고, 20% 과부시에는 허용온도를 12.2℃나 초과한다. (허용온도 73.7℃)

즉, 과부하 운전은 짧은 시간일지라도 변압기의 온도를 크게 올라가게 하여 화재, 폭발의 가능성이 크다는 것이다. 이런 이유로 변압기 용량은 위에서 말한 것과 같이 사용부하 보다 많은 여유를 두어 안전을 확보해야 한다.

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6. MOF와 연결된 기기들

 

위 그림은 한전에서 관리하는 기기들이다. 먼저 노란색 BOX안의 전력량계가 있다.

전력량계를 읽는 방법은 보통 한전에서 위 그림의 오른쪽 그림과 같이 전자식 전력량계 조건표를 분이고 간다. 표가 없더라도 대부분 읽는 방법이 유사하기 때문에 계속 보다 보면 뭔지 알게 된다. 전력량(계량기) 보는 방법은 아래 한국전력공사 링크를 참조하면 된다.

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붉은색 Box는 원격검침장치로 한전에 무선통신으로 연결되어 있다.

다만, 해당 지역에 통신선로가 연결되어 있지 않아 통신이 안되는 경우에는 한전에서도 내용을 알 수 없게 된다.

 

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