전기기사 핵심요약 - 변전설비 - 변압기 3

1. 변압기 효율

가. 손실

 ▣ 회전기 : 발전기, 전동기 정지기 : 변압기

   ⊙ 고정손 (무부하손) - 철손(Pi) - 히스테리시스손 Ph = nfBm : 규소강판

                                                     - 와류손 Pe = б (tfkBm)2 : 성층 철심

                                     - 기계손 (Pm) - 풍손

                                                            - 마찰손

                                     - 유전체손

    ⊙ 가변손 (부하손) - 동손 (Pc) = I2·R

                                   - 표류부하손

1) 실측효율 (Actual Measured Efficiency)

 

   ① 변압기의 입력과 출력의 실측값으로 부터 계산하여 효율을 계산하는 것

   ② 다음과 같은 식을 통해 실측 효율을 계산한다.

 

2) 규약효율 (Conventional Measured Efficiency)

   ① 일정한 규약에 따라 결정한 손실값을 기준으로 계산하여 효율을 계산

   ② 실측효율에서 변압기의 경우 입력을 측정하기는 번거롭지만 출력은 알기 쉬우므로 규약효율을 많이 사용한다.

   ③ 다음과 같은 식을 통해 규약효율을 계산한다.

 

    ※ 그림을 통해 효율을 알아보자

 

         ※ I​2 는 전부하 전류 (정격전류)

              부하전류  I2 = I 이면 정격상태, 전부하 상태, 변압기가 공급가능한 최대 전류

                               I2 < I 과부하

                               I2 > I m 부하 Io : 무부하

  1) 전부하 효율

 

  2) m부하시 효율

 

  3) 최대 효율 조건

 

  4) 전일 효율 : All day Efficiency, 1일 효율 24시간 효율

    ▣ 출력 × T (사용시간) : 사용전력량 [kWh]

    ▣ 철손 = Pi × 24 시간 손실전력량 [kWh]

    ▣ 동손 × T (사용시간) 손실전력량 [kWh]

   ① 규약효율은 주어진 어떤 시각에서의 부하에 대한 값[kW]에 지나지 않으므로 부하가

        변동할 경우 효율을 종합적으로 판정하기 위해서는 전일효율을 사용해야 한다.

   ② 전일 효율은 규약 효율에서 변압기의 어느 일정한 기간 (주로 1일간) 동안에서의

        전력량[kWh]을 가지고 효율을 계산한 것이다.

 

  5) 변압기 효율이 저하되는 경우

    ① 부하 역률이 저하되는 경우 ② 경부하로 운전되는 경우 ③ 부하변동이 심한 경우

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【기출 & 예상적중 문제】

 ▣ 용량 30[kVA] 단상 주상 변압기가 있다. 이 변압기의 어느 날의 부하가 30[kW]로 4시간, 24[kW]로 8시간,

      8[kW]로 10시간이었다고 한다. 이 변압기의 일부하율 및  전일 효율을 계산하시오.

      (단, 부하역률은 100[%], 변압기의 전부하 동손은 500[W],  철손은 200[W]이다)

 

2. 변압기 보호장치

가. 전기적 보호 장치

  1) 비율차동계전기 (87T : RDR (Ratio Differential Relay))

      ▣ 87 : 비율차동계전기 G : 발전기용 차동계전기

                                            T : 주변압기용 차동계전기

                                            B : 모선 보호용 차동계전기

   ① 내부 고장 보호용 동작전류의 비율이 억제 전류의 일정치 이상일 때 동작

   ② 동작원리

       ⊙ 평상시 or(또는) 외부 고장시 : 차전류 : id = i1 - i2 = 0

       ⊙ 내부 고장시 : 차전류 : id = i1 - i2 ≠ 0

 

   ※ TR : Transformer 변압기,

       R.C : Restrict Coil 억제코일, O.C : Operation Coil 동작코일

 ▣ 계전기 번호 87 - 비율차동계전기

                               - 차동계전기 (오차 심함, 요즘 잘 사용안함)

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  ※ 변류기 (CT : Current Transformer)

 

  ※ 동작 전류 id : dynamic

 

2) 비율차동계전기 (87) 결선도

 

나. 기계식 보호 계전기의 종류

 1) 부흐홀쯔 계전기 (96B : Buchholz R/Y)

    ▣ 변압기 본체와 콘서베이터를 연결하는 관의 도중에 설치

 2) 충격 압력 계전기 (96P : Sudden Gas Pressure R/Y)

    ▣ 변압기 내부 사고시 가스 발생으로 충격성의 이상 압력 상승이 생기므로 이 압력

         상승을 순시에 검출하여 차단한다.

  3) 위의 2가지 기계식 보호계전기 이외에도 아래의 장치가 있다.

    ▣ 방압안전장치, 권선 온도계, 유면계 등

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【 기출 & 예상 적중 문제 】

  ▣ 그림은 1,2차 전압이 66/22[kV]이고, △-Y결선된 전력용 변압기이다. 1,2차에 CT를

       이용하여 변압기의 차동계전기를 동작시키려고 한다. 주어진 미완성 도면을 이용하여

       다음 각 물음에 답하시오.

   가. CT와 차동계전기의 결선을 완성하시오.

 

[답안작성]

 

※ 변압기, 변류기의 결선방법

 

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