개념 한 쪽
변압기의 정격 전압과 정격용량, 병렬 운전 조건, 절연 및 내력시험, 손실과 퍼센트 저항강하 계산을 중심으로 주요 개념을 정리한다.
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출제기준 단원 「변압기 병렬 운전 및 시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정격 1차 전압 정의 판단 | 1 | 정격 1차 전압이 권수비로 결정되는지 파악한다 |
| 정격용량 단위 구분 | 1 | 변압기 정격용량이 피상전력(VA)인지 식별한다 |
| 절연유 구비조건 판단 | 1 | 절연유의 응고점·점도·인화점 등 물성 요구사항을 가린다 |
정격 1차 전압은 1차 권선에 인가되도록 설계된 공칭 전압으로, 정격 2차 전압과 권수비(1차 권선수/2차 권선수)의 곱으로 결정된다고 설명한다. 이 정의는 부하의 크기와 무관하게 변압기의 설계 기준을 나타낸다고 설명한다.
변압기 정격용량은 전압과 전류의 곱인 피상전력(VA)으로 표시한다고 설명한다. 유효전력(W)이나 무효전력(var)은 부하 역률에 따라 달라지므로 변압기 정격의 기준은 피상전력이라고 정리한다.
두 대 이상의 변압기를 병렬 운전할 때는 극성 일치, 2차 측의 정격 전압 일치, 임피던스 전압강하율(또는 임피던스)이 정격용량에 비례하도록 맞추어 순환전류가 흐르지 않고 부하를 용량비에 따라 분담하도록 해야 한다고 설명한다. 손실비의 일치 여부는 병렬 운전의 필수 조건이 아니라고 구분한다.
절연 내력시험은 정상 전압보다 높은 전압을 가하여 절연체가 고전압을 견디는지를 확인하는 시험이며, 절연저항시험은 메가저로 상용전압 수준에서 절연 저항을 측정하는 정상 상태 시험으로 내력시험과 구분된다고 설명한다.
동손은 권선 저항에 의한 I²R 손실로 부하 전류의 제곱에 비례하여 변하고, 퍼센트 저항강하는 동손과 정격전류·정격전압 관계를 이용하여 정격 전압 대비 저항에 의한 전압강하 백분율로 계산한다고 설명한다. 오픈델타 운전 시 공급 가능 용량은 정격 총 용량의 약 57.7%가 되어 결선 변화에 따른 용량 감소를 고려해야 한다고 정리한다.
퍼센트 저항강하 계산 예를 하나 제시한다. 정격 5kVA, 1차 전압 3000V, 동손 100W인 경우 정격 1차 전류는 5000VA ÷ 3000V = 5/3 A가 된다. 동손이 이 정격전류에서 발생하는 저항손실이므로 전압강하 Vr는 100W ÷ (5/3 A) = 60V가 된다. 퍼센트 저항강하는 (60V ÷ 3000V) × 100 = 2%가 되어 계산 절차를 단계별로 적용해야 한다고 설명한다.
시험·운전 관련 기출 함정 예를 하나 제시한다. 병렬 운전 조건을 묻는 문제에서 손실비가 같아야 한다고 하는 보기는 병렬 운전의 필수 조건이 아니므로 소거해야 하며, 극성·전압비·임피던스 비례(순환전류 방지와 용량비 분담)를 우선 확인해야 한다고 지적한다.
결선 특성 관련 함정 예를 하나 제시한다. Y-Y 결선에서 중성점 접지와 위상전압이 선간전압의 1/√3배가 되는 특성은 맞지만, Y-Y 결선에서 한 대 고장 시 오픈델타(V결선) 운전이 가능하다고 하는 설명은 일반적 특성이 아니므로 오답으로 판정해야 한다고 정리한다。
변압기의 정격 1차 전압의 의미를 바르게 설명한 것은?
정답 ① · 변압기의 정격 1차 전압은 1차 권선에 인가되도록 설계된 공칭 전압을 의미합니다. 이는 2차 전압과 1차, 2차 권선의 권수비(비율)를 통해 결정되며, 정격 2차 전압에 1차측 권선수를 2차측 권선수로 나눈 권수비를 곱한 값과 일치합니다.
변압기 정격 1차 전압은 정격 2차 전압에 권수비를 곱하여 결정되는 설계 전압이다.
변압기의 정격용량은 2차 출력단자에서 얻어지는 어떤 전력으로 표시하는가?
정답 ① · 문항은 변압기 정격용량을 어떤 전력으로 표시하는지를 묻고 있다. 변압기 정격용량은 권선과 절연, 단락 및 열적 한계를 기준으로 전압과 전류의 곱인 피상전력(S, VA)로 표시한다.
변압기 정격용량은 전류와 전압의 곱인 피상전력(VA)으로 표시한다.
유입식 변압기의 절연유 구비조건이 아닌 것은?
정답 ② · 문항은 유입식 변압기 절연유의 구비조건이 아닌 항목을 묻고 있다. 절연유는 냉각 기능을 해야 하므로 응고점은 낮아야 하고 점도는 낮아야 하며 절연내력과 인화점은 높아야 한다.
절연유는 열을 잘 식혀야 하므로 응고점이 낮아야 하며, 높으면 저온에서 고체화되어 냉각 기능을 상실한다.
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