변압기 분류 및 정격전압, 보호방식 완벽 정리

변압기는 전력 시스템에서 필수적인 장비로, 다양한 기준에 따라 분류되며, 정격전압 및 결선 방식에 따라 그 특성이 결정됩니다. 오늘은 변압기의 분류, 정격전압 및 결선방식, 극성, 절연방식, 냉각방식, 보호방식까지 상세하게 정리해보겠습니다.

 

변압기 분류

 

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1. 변압기의 분류

 

변압기 분류

 

변압기는 여러 기준에 따라 구분됩니다.

1) 전압에 의한 분류

• 전력용 변압기: 대용량 변압기로 발전소 및 송전망에서 사용
• 배전용 변압기: 중소형 변압기로 배전망 및 건물 내부에서 사용

2) 상수에 의한 분류

• 단상 변압기: 단상 회로에서 사용, 3상 변압기보다 구조가 단순함
• 삼상 변압기: 3상 회로에서 사용, 단상 3개를 결합한 구조도 존재

3) 권선수에 의한 분류

• 단권 변압기: 1차와 2차 권선이 공용으로 사용되며, 소형·경량화 가능
• 2권선 변압기: 1차와 2차 권선이 분리되어 절연 성능 우수
• 3권선 변압기: 1차, 2차, 3차 권선을 가져 여러 전압 출력을 지원

4) 철심 구조에 의한 분류

• 내철형 변압기: 철심 내부에 권선이 감겨 있으며, 일반적으로 많이 사용
• 외철형 변압기: 권선이 철심을 감싸는 구조로, 대형 변압기에 적용

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2. 변압기의 정격전압 & 결선방식

 

변압기 분류

 

 

변압기의 권선별 정격전압과 결선 방식은 다음과 같습니다.

고압권선(1차권선)중압권선(2차권선)저압권선(3차권선)비고

정격전압[kV]	탭전압[kV]	결선방식	정격전압[kV]
765/√3	765/√3 ±7%	Y	765/√3
345/√3	345/√3 ±10%	Y	765/√3
154/√3	154/√3 ±12.5%	Y	765/√3

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3. 변압기의 극성(Polarity)

1) 전력용 변압기 선정 기준 (DS-2501)

• 변압기 권선 간에 순간적으로 나타나는 전류(유기기전력)의 상대적인 방향이 대칭 또는 대각선 배치됨.

2) 전기 용어 사전

• 변압기의 단자 결선 방법에 따라 극성이 결정되며, **감극성(Negative Polarity)**이 표준.

3) 산업안전대사전

• 병렬로 접속하는 변압기의 극성이 동일해야 하며, 1차 측 전압과 2차 측 전압 방향이 같으면 감극성.

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4. 절연 방식(Insulation Type)

변압기 권선의 기준 충격 절연 강도(BIL)는 계통 최고 전압에 따라 결정됩니다.

계통 최고 전압 (kV)선로측 (BIL, kV)중성점 (BIL, kV)

800	2,050	125
362	1,050	125
170	650	125
25.8	125	125

• Y결선 변압기: 단절연 방식 적용
• 25.8kV 이하 변압기: 균등절연 적용
• 직접접지 계통 변압기: 저감절연 적용
• 비접지 변압기: 비접지 절연 적용

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5. 부싱(Bushing)

변압기 전선 연결 시 절연 역할을 수행하는 장치입니다.

부싱의 종류

• OIP (Oil Impregnated Paper): 절연유 사용
• RIP (Resin Impregnated Paper): 레진 사용
• 단일형 부싱: 25.8kV 이하 적용
• 컴파운드 부싱: 주상변압기, 계기용 변압기 적용
• 유입형 부싱: 절연유 사용, 고전압 변압기에 적용

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6. 냉각 방식

변압기의 냉각방식은 IEC60076-2 표기에 따릅니다.

변압기 종류1단계2단계3단계비고

765kV	OFAF/ODAF	OFAF/ODAF	OFAF/ODAF	예비 냉각장치 구비
345kV	ONAN	OFAF/ODAF	OFAF/ODAF	-
154kV	ONAN	ONAF	OFAF/ODAF	-

• 154kV 변압기: ONAF 방식(펜을 통한 외부 공기 순환)
• 345kV & 765kV 변압기: OFAF 방식(절연유 순환 및 공기 냉각)

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7. 변압기 보호 방식

변압기는 전기적 보호장치와 기계적 보호장치를 통해 안전하게 운영됩니다.

1) 전기적 보호장치

• 87T (전류비율차동계전기): 내부 단락 및 지락 보호
• 21 (방향거리계전기): 단락 후비 보호 (345kV 적용)
• 51 (과전류계전기): 단락 및 지락 보호
• 64 (과전압계전기): 지락 후비 보호
• 피뢰기: 충격 과전압 침입 방지

2) 기계적 보호장치

• 96D (방출안전장치): 내부 이상압력 방출
• 96P (충격압력계전기): 가스압 및 유압 감지
• 96B (부흐홀쯔 계전기): 본체 가스 및 유속 감지
• 96T (OLTC 호계전기): OLTC 유속 감지
• 26Q (온도계): 유온 감지
• 63N (압력계): 질소 압력 감지
• 33Q1 (유면계): 본체 유면 감지

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마무리

오늘은 변압기의 분류부터 정격전압, 극성, 절연 방식, 냉각 방식, 보호 방식까지 모두 정리해보았습니다. 다음 시간에는 변압기의 설치 기준 및 유지보수 방법에 대해 알아보겠습니다.