전기기사 전기기기 이론 : 04-09 변압기 보호

전기기사 전기기기 이론 : 04-09 변압기 보호

변압기 보호는 변압기를 과부하, 단락, 절연 불량 등으로부터 안전하게 유지하기 위한 보호 시스템입니다. 변압기는 전력 시스템에서 핵심적인 역할을 담당하므로, 보호 장치를 통해 이상 상태를 신속하게 감지하고 차단하여 손상을 방지하는 것이 중요합니다. 이번 포스팅에서는 변압기 보호의 주요 방식과 장치를 설명하겠습니다.

 

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1. 변압기 보호의 필요성

변압기는 높은 전압과 전류를 처리하므로, 작은 이상이라도 큰 손상을 초래할 수 있습니다. 변압기를 효과적으로 보호하기 위해서는 과부하, 단락, 절연 불량, 온도 상승 등 다양한 원인으로부터 변압기를 안전하게 보호하는 것이 중요합니다.

 

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2. 변압기 보호 장치의 종류

2.1 부흐홀츠 계전기 (Buchholz Relay)

부흐홀츠 계전기는 변압기 내부의 가스 누출과 냉각유의 흐름 이상을 감지하는 보호 장치입니다. 주로 유입 변압기에서 사용되며, 냉각유의 온도 상승 및 가스 생성이 있을 때 경고를 발생합니다.

• 특징: 변압기 내부 가스 발생 시 경고를 통해 사고를 예방
• 설치 위치: 변압기 본체와 냉각기 사이에 설치
• 작동 원리: 변압기 내부 가스가 형성될 경우, 가스가 부흐홀츠 계전기에 모여 경보가 작동됩니다.

2.2 과전류 계전기 (Overcurrent Relay)

과전류 계전기는 변압기에 과도한 전류가 흐를 때 이를 감지하여 단락 및 과부하 보호 역할을 합니다.

• 특징: 변압기에 흐르는 과전류를 신속하게 차단
• 설치 위치: 변압기의 1차 또는 2차 측
• 작동 원리: 변압기 전류가 설정된 임계값을 초과하면 과전류 계전기가 작동하여 회로를 차단합니다.

2.3 비율차동 계전기 (Differential Relay)

비율차동 계전기는 변압기 1차 측과 2차 측의 전류 차이를 감지하여 내부 고장을 확인합니다. 외부 고장과 내부 고장을 구별하여 변압기를 보호하는 역할을 합니다.

• 특징: 내부 고장에 대한 민감도가 높아 고장 위치를 정확히 감지 가능
• 설치 위치: 변압기의 1차 및 2차 측 사이
• 작동 원리: 1차와 2차 전류 차이를 비교하여 내부 고장이 발생할 경우 차단기를 동작시킵니다.

2.4 온도계 및 온도 경보 장치

온도계와 온도 경보 장치는 변압기 내부의 온도 상승을 감지하여 변압기의 과열을 방지하는 장치입니다. 변압기의 온도가 급격히 상승하면 절연 상태가 약화되어 고장의 원인이 될 수 있습니다.

• 특징: 과열 방지 및 절연 보호
• 설치 위치: 변압기 내부 온도를 측정하기 위한 센서
• 작동 원리: 설정된 온도 이상이 될 경우 경보를 발생하거나 냉각 장치를 작동시킵니다.

2.5 방압 안전장치 (Pressure Relief Device)

방압 안전장치는 변압기 내부에 과도한 압력이 발생할 경우 이를 감지하여 내부 압력을 방출하는 장치입니다. 주로 변압기 내부 고장 시 발생하는 압력을 해소하여 폭발을 방지합니다.

• 특징: 내부 고압 발생 시 신속히 압력을 해소
• 설치 위치: 변압기 탱크 상단
• 작동 원리: 내부 압력이 설정된 한계치를 초과하면 방압 안전장치가 작동하여 압력을 해소합니다.

 

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3. 변압기 보호 시스템의 구성

변압기 보호 시스템은 여러 보호 장치를 연계하여, 이상 상태 발생 시 단계적으로 보호할 수 있도록 구성됩니다. 과부하나 단락 등의 전류 이상, 온도 상승, 내부 압력 증가 등 다양한 상황을 종합적으로 감지하여 즉각적으로 대응할 수 있도록 설계됩니다.

 

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4. 결론

변압기 보호 장치는 변압기의 안전 운전과 긴 수명을 보장하기 위한 필수 요소입니다. 부흐홀츠 계전기, 과전류 계전기, 비율차동 계전기, 온도 경보 장치, 방압 안전장치 등의 다양한 보호 장치가 조합되어 변압기의 이상 상태를 신속히 감지하고 차단하여 사고를 예방할 수 있습니다. 전기기사 시험에서는 각 보호 장치의 특징과 역할을 이해하는 것이 중요합니다.

 

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5. Q&A

Q1: 부흐홀츠 계전기의 주요 기능은 무엇인가요?
A1: 부흐홀츠 계전기는 변압기 내부 가스 발생이나 냉각유의 이상 흐름을 감지하여 변압기의 고장을 예방합니다.

 

Q2: 과전류 계전기는 어떤 상황에서 작동하나요?
A2: 과전류 계전기는 변압기에 과도한 전류가 흐를 때 이를 감지하여 회로를 차단하여 과부하와 단락 보호를 합니다.

 

Q3: 비율차동 계전기의 역할은 무엇인가요?
A3: 비율차동 계전기는 변압기 1차 측과 2차 측의 전류 차이를 감지하여 내부 고장을 확인하고 차단합니다.