6. 변압기의 보호

 

 변압기에 예상되는 전기적인 사고에는 ① 권선의 전부 또는 부분 단락, ② 권선의 지락 또는 1차, 2차 권선의 혼촉, ③ 단선 등이 있으며 우뢰 서지의 침입, 2차 측의 외부 단락 또는 과부하 등이 직접적인 계기가 되는 경우가 많다. 전기 설비기술 기준에서는 뱅크 용량 5MVA 이상의 특별 고압 변압기에는 내부 고장이 생겼을 때에 자동적으로 계통에서 이탈시키는 장치를 설치해야 되는데 (10MVA 미만의 것은 경보로), 일반적으로 모든 변압기에 표 2.15와 같은 보호 장치가 사용된다.

 

변압기의 1차측에 전력 퓨즈, 2차측에 배선용 차단기를 사용한 예에 대하여 변압기와 과전류 보호장치와의 협조는 그림 2.7과 같이 된다. 즉 그림의 좌측에서 우측으로 B, F1,F3, 및 T의 순서로 동작 곡선이 배열되는 것이 이상적인데 열용량의 관계에서 F1, F3와 T는 반드시 교차 (퓨즈로는 전역에 걸쳐 변압기를 보호할 수 없다.) 되므로 B만은 반드시 T의 좌측에 있으며 또한 B와 F1이 IS2 이하에서 교차되지 않도록 특성을 선택한다.

 

적당한 B 특성이 없을 때에는 부하를 분할하여 그 각 각에 배선용 차단기를 설치하면 된다. 기타 조건은 전력 퓨즈 및 배선용 차단기의 정격 전류가 변압기 정격 전류보다 크고 양자의 정격 차단 전류가 1차 및 2차 단락 전류보다 각 각 크다는 것 및 변압기에 예정된 과부하 전류·시간에서 보호 장치가 모두 부동작, 여자 돌류의 실효 전류, 계속 시간점 P가 F1의 좌측에 있다는 것 등이다.

 

 

표 2.15 변압기의 보호 장치

 

보호 대상	보호 장치
내부 단락	비율 차동 계전기 과전류 계전기 또는 전력 퓨즈 부흐홀쯔 계전기 충격 압력 계전기
지락 (1차) 및 1차, 2차 혼촉	지락 과전류 계전기 또는 지락 방향 계전기
지락(2차)	지락 과전류 계전기
과부화 및 2차 외부 단락	과전류 계전기 2차 저압의 경우에는 배선용 차단기 또는 퓨즈

 

뱅크 용량 3MVA 정도 이상인 변압기의 주보호에는 차동 계전기가 널리 사용된다. 이 계전기는 변압기의 내부 고장시에 발생하는 변압기에 유입되는 전류와 유출되는 전류의 벡터차 전류의하여 동작하므로 변압기의 내부 고장 검출에 편리하다. 여자 돌류나 유출 전류가 클 때에는 오동착을 피하기 위해 여자 돌류에 많이 포함되는 제 2조파에 의하여 동작을 억제하는 고조파 억제식이나, ( 유입전류-유출전류 ) / 유출전류 의 비가 일정값을 초과했을 때에 동작하는 비율차동 계전기가 많이 사용된다. 사용시에는 ①변압기의 변압비와 1차, 2차 변류기의 변류비 불일치를 수정하는 변류비 정합, ②변압기의 탭전환, 변류비 부정합, 변류기 특성 오차에 의한 계전기 오동작을 방지하는 비율 정정, ③3상 변압기의 결선에 따른 변류기의 2차 결선법 (원칙적으로 변압기가 Y형이면 변류기는 3각형, 변압기가 3각형이면 변류기는 Y형) 등을 고려할 필요가 있다. 상세한 것은 각 각의 계전기 취급 설명서를 참조한다. 이 밖에도 변압기 본체의 비보호 계전기로는 지속적인 이상 온도 상승을 경보하기 위해 오일 온도계에 설치된 경보 접점과, 급격한 유류나 탱크 내부의 압력 상승을 포착하여 동작하는 기계적 보호 계전기가 있으며 비교적 대용량의 변압기에 사용된다.

 

기계적 보호 계전기에는 가스량과 유류에서 동작하는 부흐홀쯔 계전기가 일찍부터 사용되어 왔는데, 지진에 의한 오동작의 문제가 있어 최근에는 유압 상승 속도로 동작하는 충격 유압 계전기, 공기압 상승 속도로 동작하는 순시 압력 계전기, 유류 속도로 동작하는 유류 계전기 등이 사용되고 있다. 그러나 송유 펌프의 시동에 의한 오동작 등도 있으며 다른 종류의 계전기와 접점을 조합하는 등 운용에 관한 연구가 필요하다.

 

 

그림 2.7 변압기와 과전류 보호 장치와의 협조

 

 

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출저: 변압기 활용기술

변압기 활용기술 – Daum 검색