주변압기의 형식 및 결선에 관하여 각각의 특징

1. 주변압기의 형식 (냉각방식별 분류)

① 유입 자냉식

가장 일반적인 형식의 변압기이다. 구조가 간단하고 보수가 용이하고 값이 싸며 23kV급 중

용량 이하에 적용하나, 전력계통용 변전소의 주변압기로는 거의 사용되지 않는다.

② 건식자냉식 또는 건식 풍냉식

반적으로 23kV급 이하의 비교적 저전압, 소용량 변압기의 냉각방식으로 154kV급 배전용

옥내변전소에 적용한다.

③ 유입풍냉식

옥내 및 옥외변전소에서 가장 많이 사용하는 변압기로서 유입자냉식에 송풍기(Fan)을 장착하여

방열효과를 증대시킨 것이다. 방열기(radiator)를 소형화할 수 있으며, 자냉식 용량의 1/3정도

를 증가시킬 수 있다.

④ 송유풍냉식

절연유 순환펌프와 냉각용 송풍기의 조립으로 이루어지며 이들은 보조설비의 동력과 독립된

풍도(風道)가 설치되어야 한다.

⑤ 송유수냉식

냉각매체로 물을 사용하는 것으로 우리나라의 경우에는 복합건물형 지하변전소에 적용하며

변압기의 냉각열을 난방용으로 사용하여 조합효율을 개선하고 있다.

냉각탑은 개방형과 밀폐형의 두 종류가 있다.

⑥ GAS絶緣變壓器

건식변압기의 일종으로 SF6 gas를 냉각 및 절연에 이용한다. 우리나라에서는 실사용 예가 없

으나 일본은 66kV급 이하를 옥내에 다수 설치한 예가 있으며, 전력회사의 경우 275kV

300MVA 옥외식이 상업운전중에 있다.

2. 결선방식별 분류

주변압기의 결선은 변전소의 종류 및 목적, 전압계급, 접지방식에 따라 결정된다.

(1) △-△ 결선

- 장 점

① 1,2차간 전압은 동상으로 角變位가 없다.

② 권선중의 전류(相電流)는 선로전류의 1/√3이 되므로 大電流의 결선에 유리하다.

③ 제3고조파 勵磁電流가 △結線내를 순환하므로 誘導起電力은 왜곡이 없어

正弦波電壓을 유기한다.

④ 1상의 권선이 고장났어도 고장상을 분리시켜 V結線으로 운전할 수 있다.

- 결 점

① 중성점 접지를 할 수 없기 때문에 지락사고검출이 곤란하고,

arc지락시 異常高電壓이 발생하기 쉽다.

② 중성점 접지 필요시 별도 접지변압기를 설치해야 한다.

③ 상부하 불평형시 循環電流가 흐른다.

④ 각 상의 권수비,권선임피던스가 다르면 권선내 순환전류가 흐른다.

⑤ 같은 선간전압에 대해 Y결선보다 전압은 높고(권수가 √3배),

전류는 적기 때문에 권선의 占積率이 낮다.

- 용 도 : 66kV이하의 배전용 변압기에서 사용한다.

(2) Y-Y 결선

- 장 점

① 1,2차간 전류, 전압간 角變位가 없다.

② 1,2차 양권선의 중성점을 모두 接地할 수 있으므로,

地絡保護가 용이하고, 異常電壓을 경감시킬 수 있으며,

段絶緣방식을 채용할 수 있어 경제적인 절연설계가 가능해진다.

③ 상전압이 낮아(선간전압의 1/√3) 高電壓에 적당하다.

④ 대전류(선전류)이므로 권선의 占積率이 좋다.

⑤ 부하시tap절환변압기에는 중성점tap절환방식을 채용할 수 있다.

⑥ 각상당 변압비, 권선impedance가 달라도 循環電流가 흐르지 않는다.

- 단 점

① 중성점 비접지인 경우, 여자전류중에 포함되어 있는 제3고조파의 통로가 없어 흐르

지 못하여 유기전압파형은 제3고조파를 포함한 歪形波가 되고, 권선의 절연에 스트

레스가 증가한다.

② 중성점을 접지하면 중성점 접지선을 통하여 제3고조파가 대지로 흐르기 때문에

(3상회로에서 제3조파는 대개 각상 同相이다.) 通信線誘導障害의 원인이 된다.

③ 불평형부하의 경우 중성점전위가 이동하여 불안정현상을 일으키며,

특히 지락사고시 등에 이상전압이 발생한다.

- 용 도 : 중성점이 불안정하므로 송배전계통에서는 거의 사용하지 않는다.

1kVA정도의 소용량에 한해서 사용한다.

(3) Y-△ 및 △-Y 결선

- 장 점

① Y권선의 장점인 中性點接地와 段絶緣을 채택할 수 있어 절연강도를 낮출수 있으며,

중성점tap절환방식을 채용할 수 있다.

② △권선측에 第3高調波 통로가 있으므로 △-△결선과 같은 正弦波 起電力을 유도 한다.

- 결 점

① 1차,2차 전압간 30°角變位가 생긴다.

② 1차측이 △회로이고 그 중 한쪽이 개방되면 Y측의 여자가 되지 않은 변압기가 선로의

대지정전용량과 共振될 우려가 있다.

③ 1상의 권선이 고장나면 운전이 불가능

- 용 도 : 가장 보편적인 결선으로 송배전계통에 많이 사용된다.

Y-△결선은 배전용변전소의 降壓用, △-Y결선은 발전소에서 昇壓用으로 사용한다.

(4) Y-Y-△ 결선

- 장 점

① 1,2차간 角變位가 없어 倂用이나 系統連繫에 지장이 없다.

② 1,2차 중성점접지가 가능하므로 이상전압의 저감이나 권선의 段絶緣, 低減絶緣이

가능하다.

③ 부하시tap절환장치를 Y결선의 중성점측에 채용할 수 있어 절연상 유리하다.

④ 3차△결선에 제3조파 전류가 흘러 Y-Y 결선의 단점을 제거할 수 있다.

⑤ 3차△결선을 통해 所內負荷에 전력을 공급하거나, 調相設備를 접속시킬 수 있다.

- 용 도 : 송배전계통에서 폭넓게 사용한다.

특히 1차,2차 모두 직접접지방식인 초고압계통에서 單卷變壓器를 이용하는 경우에

Y-Y-△결선을 사용한다..

(5) V-V 결선

- 장 점

① 단상변압기 2대로 3상에 사용할수 있다.

(장래 부하가 증가한 경우 △-△결선으로 용이하게 대처할 수 있다.

단 출력은 △-△결선시의 57.7%)

② 고압배전선로에서 주상변압기를 설치할 경우 단상변압기2대로 V-V결선을

채용하여 3상을 공급할 수 있다. (설치공간상 유리)

- 단 점

① 변압기의 이용율이 86.6%로 낮다.

② V결선의 내부 임피던스가 3相不平衡이므로

부하가 큰 경우에 2차선간전압이 불평형이 되기 쉽다.

- 용 도 : 현재는 輕負荷이나 장래 부하증가를 예상하는 경우, 또는 고장시의 응급처치,             그리고 비교적 소용량의 수전설비 등에 많이 사용한다.

(6) 기 타

① 相變換結線 :

· 3상-2상변환 : 스콧트결선, 왓트브리지결선 등이 있으며

대용량의 단상부하용에 사용한다. (전기로, 교류식 전기철도)

· 3상-6상변환, 3상-12상 변환 결선 : 정류기 전력공급용

② 千鳥結線 : 중성점접지용 변압기에 사용되는 결선으로 2차 △결선이 없어도

영상임피던스가 낮아지도록, 零相起磁力을 相殺시키는 결선이다.

3. 결론

우리나라에서는 주변압기 형식으로는 油入風冷式이 가장 많이 사용되어 왔으며, 변압기의 결선

은 직접접지계통으로 Y-Y-△結線이 일반적이다.

이 결선은 직접접지계의 특징인 막대한 고장전류로 부터 전력설비를 보호하기 위한 高速遮斷방

식이 가능하고, 변압기의 低減絶緣설계가 가능하기 때문이다.

345kV급에서는 단상형식, 그 이하의 전압에서는 삼상이 사용되고 있으며 냉각방식으로 근래

옥내용 주변압기를 수냉식변압기를 채택하여 건축물의 난방에 이용하는 사례가 많이 나타나고

있다