개념 한 쪽
보호계전방식 등에서 계기용변성기는 특고압 회로의 전압과 전류를 계기가 측정할 수 있는 낮은 값으로 바꾸는 기기로 정리한다. 이 기기를 점검할 때는 1차측을 개방하고, 이상 과전압으로부터 계기와 점검자를 보호하는 이유를 함께 기억한다. 변압기 손실과 Δ-Δ·V-V 결선 용량도 같은 전력설비 판단의 기본 계산으로 묶어 확인한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「보호계전방식 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 두 부하율 손실로 40% 손실 환산 | 1 | 두 조건의 손실값에서 철손과 동손을 구해 다른 부하율 손실을 계산하기 |
| 계기용변성기 점검 상태와 이유 | 1 | 점검 시 1차측 조작과 그 보호 목적을 짝짓기 |
| Δ-Δ에서 V-V 전환 용량 | 1 | 고장 후 남은 변압기로 사용할 수 있는 부하 용량을 계산하기 |
계기용변성기는 특고압 회로의 전압·전류를 계기가 측정할 수 있는 낮은 값으로 바꾸는 기기(변류기 CT, 계기용변압기 PT)로 이해한다. 이것을 점검할 때는 1차측, 즉 특고압 전원이 걸리는 쪽을 반드시 개방하고, 1차측을 개방하지 않으면 회로에 생길 수 있는 이상 과전압이 기기와 계기에 인가되어 점검자의 감전이나 기기 손상으로 이어질 수 있다고 정리한다. 그래서 점검 시 1차측 개방과 과전압 보호를 한 묶음으로 기억한다.
변압기 손실은 무부하 손실 Wi(철손, 항상 일정)와 부하 손실 Wc(동손, 부하율의 제곱에 비례)의 합으로 나타내고, 공식은 W=Wi+x²Wc로 정리한다. 두 부하율에서 손실이 주어지면 두 식을 빼서 Wc를 먼저 구하고, 다시 대입해 Wi를 구한다. 동손은 부하율의 제곱에 비례하므로 제곱을 빠뜨리면 엉뚱한 값이 나온다고 구분한다.
Δ-Δ 결선은 단상변압기 3대로 3상을 만드는 방식이고, 1대가 고장 나면 남은 2대로 V-V 결선을 만들어 쓸 수 있다. V-V 결선에서는 2대를 100% 활용하지 못하고 약 86.6%(=√3/2)만 활용하며, 한 뱅크 용량은 단위정격×√3로 계산한다. Δ-Δ 전체 용량이나 단순 합산을 그대로 쓰면 안 되고, V-V 이용률을 적용한다고 구분한다.
1차 전압이 일정할 때 철손은 부하와 관계없이 일정하고, 2차 부하가 증가하면 전류가 커져 동손은 전류 제곱에 비례해 증가한다. 따라서 철손은 전압에 따라 일정하게 두고, 동손은 부하전류의 제곱을 따라 증가한다고 판단한다.
80% 부하율에서 Wi+0.64Wc=53.4, 60% 부하율에서 Wi+0.36Wc=36.6이므로 두 식의 차이에서 0.28Wc=16.8을 얻고 Wc=60kW, Wi=15kW를 구한다. 40% 부하율의 손실은 15+(0.4)²×60=24.6kW로 계산한다.
150kVA 단상변압기 3대를 Δ-Δ로 쓰다가 1대가 고장 나 V-V로 전환하면 150×2×√3/2≈260kVA까지 사용할 수 있다고 계산한다. Δ-Δ 전체 용량인 450kVA를 그대로 답으로 삼으면 V-V 이용률을 놓친다고 구분한다.
어느 수용가에 5000kVA 변압기가 있다. 이 변압기 손실은 80% 부하율일 때 53.4kW이고 60% 부하율일 때 36.6kW이다. 이 변압기의 40% 부하율일 때의 손실[kW]은?
정답 ③ · 변압기의 전 손실(W)은 무부하 손실(Wi)과 부하 손실(Wc)의 합입니다. 이 식을 이용하여 주어진 두 부하율(80%, 60%)에 대한 연립 방정식을 세우면, 80%일 때 Wi + 0.64Wc = 53.4kW, 60%일 때 Wi + 0.36Wc = 36.6kW가 됩니다.
변압기 손실 W=Wi+x²Wc, 두 부하율 연립해 Wi=15·Wc=60, 40%에서 15+0.16×60=24.6kW.
계기용변성기의 점검시 1차측은 어떻게 하여야 하며, 그 이유는?
정답 ① · 문제는 계기용 변성기를 점검할 때 1차측을 어떻게 처리해야 하는지와 이유를 묻는다. 계기용 변성기 점검 시에는 1차측을 개방하여 전원을 분리해야 하며 이는 이상 과전압이 2차측이나 계기 및 점검자에게 인가되는 것을 방지하기 위한 조치이다.
계기용변성기 점검 시 1차측은 개방해야 하며, 이는 이상 과전압으로부터 계기와 점검자를 보호하기 위함이다.
150[kVA] 단상변압기 3대를 Δ-Δ결선으로 사용하다가 1대의 고장으로 V-V결선으로 사용하면 약 몇[kVA] 부하까지 사용할 수 있는가?
정답 ③ · Δ-Δ 결선에서 변압기 3대 용량의 합이 450kVA(150×3)이고, 고장으로 1대를 제외하여 V-V 결선으로 운전할 경우, V-V 결선의 용량은 Δ-Δ 결선 용량의 1/√3 (약 57.7%)이 됩니다. 따라서 450 × 1/√3 × √3 = 259.8kVA로 계산되며, 이는 150kVA 단상 변압기 2대 용량 합인 300kVA의 86.6%에 해당합니다.
V-V 결선 이용률은 √3/2(86.6%)이므로 150×2×0.866 ≈ 260[kVA]이다.
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