7장 수변전 설비

수변전 설비에 대한 계획

1.수변전 설비의 기본설계에 있어서 검토해야할 주요사항

①건물의 용도(부하의종류)

②부하조사

③수변전설비 용량과 계약전력

④수전전압과 수전방식

⑤단선결선도 작성

⑥비상용발전선비의 용량과 절환방식

⑦배전전압과주회로의 결선방식

⑧보호협조와 보호방식

⑨수변전설비의 형식과 기기의 시방, 정격

⑩감시제어방식

⑪전기인입과 인입방식

⑫전기실의 위치와 크기 및 배치 

2.변전실의 위치선정시 고려하여야 할 사항

①부하중심에 가까울것(전압강하 전력손실 배선비 절감)

②인입선의 인입이 쉽고 보수유지및 점검이 용이한곳

③간선처리 및 증설이 용이한곳

④기기분출입에지장이 없을것

⑤침수기타 재해발생의 우려가 적은곳

⑥화재 폭팔 위험성이 적을것

⑦습기 먼지가 적은곳

⑧열해 유독가스의 발생이 적을것

⑨발전기 축전지 실이 가급적 인접한곳

⑩장래 부하증설에 대비한 면적 확보가 용이한곳

3.발전기 실이 위치 선정시 고려하여야 할 사항

①엔진기초는 건물의 기초와 관계없는장소로 할것

②발전기의 보수점검등이 용이하도록 충분한 면적및 층고를 확보할것

③발전기 실의 높이는 발전기 높이의 약 2배정도를 확보하여야 한다

④발전기 실의 면적

기준 S>1.7√P

추천 S>1.7√P

⑤급배기가 잘되는 장소일것

⑥엔진 및 배기관의 소음 진동이 주위에 영향을 미치지 않는 장소일것

4.변압기 배전반등 수전설비 주요부분이 유지하여야 할거리의 기준

	앞면 또는 조작 계측면	뒷면 또는 점검면	열상호간	기타면
특고압배전반	1.7	0.8	1.4
고압배전반	1.5	0.6	1.2
저압배전반	1.5	0.6	1.2
변압기등	0.6	0.6	1.2	0.3

5.고압 또는 특고압 수전설비가 큐비클인경우 금속함주위와 이격거리 또는 다은조영물과의이격거리

생략

부하 관계 용어 및 변압기 용량산정

1.변압기 용량 P[kVA]

2.부하 관계용어

⑴ 수용율

수용설비가 동시에 사용되는정도를 나타내며 주상변압기드이 적정공급설비용량을 파악하기 위하여 사용한다

⑵ 부등률

각수용가에서의 최대수용전력의 발생시간은 시간적으로 차이가 있으며 이경우에 배전 변압기 또는 간선에서의 합성최대수용전력은 각 수용가에서의 최대수용 전력의 합보다 적게 되는데 이 비를 부등률이라 하며 이 값은 항상 1보다 크고 수용률과 더불어 배전변압기 또는 배전 간서등의 공급설비 계획 자료로 사용된다

①수전설비 용량 산정에 사용

②부등률은 항상 1보다 크다

③부등률이 클수록 설비의 이용률이 크므로 유리

즉 변압기 용량  합성최대수요전력

이므로 부등률이 클수록 적은 변압기 용량으로 큰 부하를 담당할수 있다

⑶ 부하율 

공급설비가 어느정도 유효하게 사용되는가를 나타내며 부하율이 클수록 공븍비가 유하하게 사용된다.

여기서 평균전력=총사용전력량/사용시간

예제01 최대수용전력구하기

예제02 부등률 구하기

예제03 수용율 부등률구하기

예제 05 수용률구하기

변압기 

1.권수비 a

따라서 권수비는 1차상전압과 2차상전압의 비 1차상전류와 2차상전류의 비를 의히하지 

1차선간전압과 2차선간전압 1차선간전류와 2차선간전류와의 비를 의미하지 않는다는것에 유릐하여야한다

2.변압기의 극성

⑴ 변압기의 극성

변압기의 극성이란 어느순간에 1차와 2차양단자에 나타나는유기기전력의 방향을 나타내는말이다 

변압기를 단독운전시키는 경우는 이것이 그다지 문제가 되지 않지만 3상 결선이나 병렬운전을 할경우에는 극성을 맞추어야 한다

⑵ 극성의 결정법

그림과 같이 외함의 같은 쪽에 있는고저압단자인 A와 a를 접속하고 다른단자   사이에 전압계 V 를 연결하고 고압측인  AB간에 적당한 전압을 가했을때의 저압측  간의 전압을   그리고 지시를 라고하면

감극성

가극성

우리나라는 감극성을 표준으로 하고있다.

⑶ 극성기호

3.변압기의 냉각방식

공냉식AA

풍냉식AFA

유입자냉식OA

유입수냉식OW

유입송유식

유입풍냉식OF

4.변압기의 재료

1)절연의 종류

종류	최고온도	종류	최고온도
Y	90	F	155
A	105	H	180
E	120	C	180이상
B	130

2)변압기 기름 

(1)변압기의 기름으로 갖추어야 할 조건

①절연저항및 절연내력이 클것

②절연재료및 금속에 화학작용을 일으키지 않을것

③인화점이 높고 응고점이 낮을것

④점도가 낮고 비열이 커서 냉각효과가 클것

⑤고온에서도 석출물이 생기거나 산화하지 않을것

⑥열전도율이 클것

⑦열 팽창계수가 작고 증발로 인한 감소량이 적을것

(2)절연유의 열화

①열화의 원인 

변압기의호흡작용에 의해 고온의 절연유가 외부 공기와의 접촉에 의해 열화 발생

②열화의영향 

절연내력의 저하   냉각효과 감소    침식작용

③열화방지설비 

브리더 질소봉입 콘서베이터

(3)절연유검사 방법및 판정

검사항목	검사방법	판정방법	조치
절연유 파괴 전압측정	2.5mm갭에 의한 측정	30kV 이상-양호 30kV미만~20kV-보통 20kV미만-불량	절연유 교체 혹은 여과
산가측정	절연유 1g중의 산성물질 중화하는데 필요한 KOH의 수	0.5 정도의 슬러지 석출
절연유 가스분석	성분 분석	가연가스 총량치 혹은 기본 분석자료와 패턴의 급격한 변화

(4)절연유 열화방지를위한 오일실 탱그 설치용 변압기

5.몰드변압기의 특성

1)몰드변압기의특징

①자기소화성이 우수하므로 화재의 열려가 없다

②코로나 특성 및 임펄스 강도가 높다

③소형 경량화 할 수 있다

④습기 가스 염분 및 소손등에 대해 안전하다

⑤보수 및 점검이 용이

⑥저진동및 저소음 기기

⑦단시간 과부하 내량이 크다

⑧전력손실이 감소

2)몰드 절연 방식의 분류

방식	방법	내용
금형방식	주형법	충진제를 배합한 수지를 금형내에 진공주입하는것
	합침법	코일과 금형간에 유리섬유를 충진하고 저점도 수지와 진공하는 것
	합침주형법	합침과 주형을 조합시킨것
	FRP 주형법	FRP층을 절연층으로 설계하고 고압및 저압권선을 일체로 하여 몰드하는 주형법
무금형 방식	프리프레그 절연법	당초부터 수지를 합침해서 반경화시킨유리섬유 테이프를 코일에 감아 경화시키는 것
	디핑법	코일주변에ㅇㅍ리테이프로 덮은후 수지를 합침하고 수지가누출되지 않도록 경화시키는 것
	필라멘트 와딩법	에폭시수지와 순도높은 동을 유리섬유로특수조합시켜 제조하는것
	부유경화법	코일주변을 유리섬유로 덮은후 수지합침해서 반용융액속에 침적하여 경화시키는것
	기타	코일주변에 고정형 절연물로 싸서 그것을 금형으로 대신 이용하는 여러가지 방법의것

6.변압기 결선

1)∆-∆결선

(1)결선도

(2)전압 전류 

선간전압 상전압

선간전압과 상전압은 크기가 같고 동상이 된다

선전류 상전류

선전류는 상전류에 비해 크기가 √3배이고 위상은 30도 뒤진다

(3)장단점

장점

①제3고조파 전류가 ∆결선내를 순환하므로 정현파교류전압을 유기하여 기전력의 파형이 외곡되지 않는다.

②1상분이 고장나면 나머지 2대로써 V결선운전이 가능하다.

③각 변압기의 상전류가 선전류의 1/√3배이되어 대전류에 적당하다

단점

①중성점을 접지할수 없으므로 지락사고의 검출이 곤란하다

②권수비가 다른 변압기를 결선하면 순환전류가 흐른다

③각상의 임피던스가 다를경우 3상부하가 평형이 되도 변압기의부하 전류는 불평형이 된다

(4)∆-∆결선된 3상변압기에 인가할수있는단상부하 용량

I=3I를 적용하면 I은 2I가되어 변압기 정격 전류의 2배가 흐르게 되므로 I=3/2I를 적용하여야 하며 이 식의 양변에 V를 곱하면 VI=3/2VI

따라서 3상변압기에 단상부하를 걸 경우에는 단상변압기 1대 용량의 3/2배의 단상부하를 인가할수 있다.

2)Y-Y결선

(1)결선도

(2)전압 전류

선간전압 상전압

선가전압은 상전압에 비해 크기가 √3배이고 위상은 30도 앞선다

선전류 상전류

선전류와 상전류와 크기는 같고 위상이 동상이 된다

(3)장단점

장점

①1차전압 2차전압 사이의 위상차가 없다 

②1차 2차 모두 중성점을 접지할수 있으며 고압의 경우 이상전압을 감소시킬수 있다

③상전압이 선간전압의 1/√3배이므로 절연이 용이하여 고전압에 유리하다

단점

①제3고조파 전류의 통로가 없으므로 기전력의 파형이 제3고조파를 포함한 왜평파가 된다

②중성점을 접지하면 제3고조파 전류가 흘러 통신선에 유도장해를 일으킨다

③부하의 불평형에 의하여 중성점 전위가 변동하여 3상전압이 불평형을 일으키므로 송배전 계통에 거의 사용하지 않는다.

(4)Y 결선 변압기 한상의 중성점과 다른단자간의 전압

(5)Y-Y-∆의 3권선 변압기에서 3권선의 용도는 

①제3고조파제거

②조상설비 설치

③소내전력공급용으로 쓰인다.

3)Y-∆, ∆-Y결선

(1)결선도

(2)장단점 

장점 

①한쪽Y 결선의 중성점을 접지할수 있다

②Y결선의 상전압은 선간 전압의 √3배이므로 절연이 용이하다

③1.2차중에 ∆결선이 있어 제3고조파의 장해가 적고 기전력의 파형이 외곡되지 않는다

④Y델타결선은 강압용으로 델타Y결선은 승압용으로 사용할수 있어서 송전 계통의 융통성 있게 사용된다.

단점

①1차2차 선간전압 사이에 30도의 위상차가 있다

②1상에 고장이 생기면 전원공급이 불가능해진다.

③중성점 접지로 인한 유도장해를 초래한다

4)V-V결선

(1)결선도

(2)장단점

장점

①델타델타 결선에서 1대의 변압기 고장시 2대만으로도 3상의 부하에 전력을 공급할수 있다

②설치 방법이 간단하고 소용얄이면 가격이 저렴하므로 3상부하에 널리 이용된다.

단점

①설비의 이용률이 86.6% 로 저하된다 

②델타결선에 비해 출력이 57.7%로 저하된다

③부하의 상태에 따라서 2단자 전압이 불평형이 될수 있다

(3)V-V결선의 이용률 및 출력비

이용률=3상출력/설비용량=√3P/2P*100=86.6%

출력비=V결선출력률/∆ 결선출력률=√3P/3P*100=57.7%

(4)V-V결선에서 중갑탭 사용시 전류

(5)V결선 변압기 한상의 중심점과 다른단자간의 전압

7.변압기의 전압조정

전원전압의 변동이나 부하의변동에 따른 변압기 2차측 전압의 변동을 보상하고 일정전압을 유지시키기 위하여 변압기의권수비를 바꾸어야 하며 그 방법은 다음과 같다

1)무전압 탭 절환기

고압측 권선의중앙 위치에 몆개의 탭단자를 두고 그 접속을 바꾸어 변압기의 권부시를 조정하여 전압을 조정하는 방식으로 무전압 상태에서 탭을 변경하여야 한다

2)부하시 탭 절환장치

부하가 인가되어 있는 상태에서 변압기의 탭을 변경시켜 전압을 조정하는 방법으로 

부하전류개폐기 탭선택기 및 탭확장기로 구성되며 다음과 같은 방식이있다

⑴ 병렬구분식

⑵ 단일회로식

8.변압기 병렬운전

1)단상변압기병렬운전조건

병렬운전조건	조건이 맞지않는경우
극성이 일치할것	큰순환전류가 흘러 권선이 소손
정격전압이 같을것	순환전류가흘러 권선이 가열
%임피던스 강하가 같을것	부하의 분담이 용량의 비가 되지 않아 부하의 분담이 균형을 이룰수 없다
내부저항과 누설리액턴스의 비	각변압기의 전류간에 위상차가 생겨 동손이 증가

①각변압기의 극성이 같을것

극성이 같지 않을경우 큰순환전류가 흘러 권선을 소손시킨다

여기서 변압기내부 임피던스 Z는 매우 적으므로 순환전류 는 큰 값이 된다

②각변압기의권수비 및 1차 2차 정격 전압이 같을것

2차기전력의 크기가 다르면 순환전류 가 흘러 권선을 과열시킨다

③각변압기의%임피던스 강하가 같을것

%임피던스 강하가 다르면 부하분담이 각 변압기의용량의 비가 되지않아 부하분담의 균형을 이룰수 없다

④각변압기의 저항과 누설리액턴스 비가 같을것

변압기의 저항과 누설리액턴스 비가 다르면 각 변압기의 전류간의 위상차가 생기기때문에 동손이 증가한다

기전력의 크기는 같고 위상이 다르게 되므로

2)3상 변압기 병렬운전조건

3상변압기의 병렬운전조건은 단상 변압기의병렬운전조건 이외의 다음 조건을 만족해야 한다

①상회전 방향이 같을것

②위상변위가 같을것

3) 3상변압기 병렬 운정의 결선 조합

생략

9.변압기 효율 및 시험

1)변압기 효율

2)변압기 최대 효율조건

즉변압기의 최대 효율은 철손=동손일때 발생한다

3)전부하시 최대효율조건

부하율으로 운전시 최대효율조건

10.변압기 효율이 저하하는 경우

1)부하역율이 저하되는경우

2)경부하로 운전하는경우

3)부하변동이 심한 경우

11.변압기의 보호장치

1)기계적 보호장치

①정격가스압 계전기

②부흐홀쯔 계전기

③충격압력 계전기

④가스검출계전기

2)전기적 보호장치

①비율차동계전방식

②거리계전방식

③과전류 계전방식

④과전압 계전방식

예제05 고압측탭전압

단권변압기

1.회로도

2.단권변압기의 용도

배전선로의 승압 및 강압용 볍압기

동기 전동기와 유도전동기의 기동보상용 변압기

실험용 소용량의 슬라이닥스

3.승압후 전압

4.단권 변압기 용량

1)공급전압과 단권변압기의 1차전압이 동일 한경우

2)공급전압과 단권변압기의 1차전압이 다른경우의 단권변압기용량

고압측전압 

부하전류 

단권변압기의 자기용량 

5.장단점

1)장점

자기회로가 단축되므로 사용재료가 적게 든다

전압비가 1에 가가울수록 동손이 감소되어 효율이 좋다

%임피던스 강하가 작고 전압변동률이 작다

부하용량이 자기 정격용량보다 크므로 경제적이다.

2)단점

누설리액턴스가 작아 단락전류가 크다

1.2차 절연이 불가능하므로 1차측에 이상전압이 발생하였을 경우 2차측에도 고전압이 걸려 위험하다

표준전압

송배전 계종의 전압을 표준화해서 정한것이 표준전압이며 표준전압에는 공칭전압과 최고전압이 있다.

1)공칭전압 

전선로를 대표하는 선갖넞압을 말하며 그계동의 송전전압을 나타낸다

2)최고전압

그전선로에 통상 발생하는 최고의 선간 전압으로 염해대책 1선지락고장등 내부 이상전압 코로나장해 정전유도 등을 고려할때의 표준이 되는 전압이다.

3)우리나라의 표준전압

공칭전압	최고전압

차단기

1.정격

1)정격전압

차단기에 부과할수있는사용전압의 상한을 말하며 그크기는 선간 전압의 실효값으로 나타낸다.

2)정격전류

정격전압 전격 주파수하에서 정해진 일정한 온도 상승한도를 토과하지 않고 그차단기에 흘릴수있는 전류를말한다

3)정격차단전류

규정된 회로 조건하에서 규정값의 표준동작 책무 및 동작상태를 수행할수 있는 차단 전류의 한도를 말하며 교류 전류의 실효값을 나타낸다.

4)정격 투입전류

모든 정격 및 규정의 회로 조건하에서 규정의 표준 동작 책무 및 동작상태에 따라 투입헐수 있는 투입전류의 한도를 말하며 투입전류의 최초 주파수에서 순시값으로 나타내며 정격차단전류(실효값)의 2.5배를 표준으로 한다.

5)정격단시간 전류

규정된 회로 조건하에서 1초동안 차단기에 흘였을때 이상이 발생하지 않는 최대 한도의 전류로 차잔기의 정격 차단전류와 같은 실효값으로 하며 최대 파고 값은 정격 값의 2.5배로 한다

6)정격 차단 시간

정격 차단전류를 모든 정격및 규정의 회로조건하에서 규정의 표준동작책무및 동작 상태에 따라 차단할 때의 차단 시간 한도를 말하며 정격 개극 시산 +아크시간을 말한다

7)표준동작책무

차단기가 계통에 사용될때 차단 투입 차단의 동작을 반복하게 되는데 그 시간 간격을 나타낸 일련의 동작을 규정하는 것으로 다음고 같이 표기한다

(1)일반용 

(2)고속도 재투입용

8)BIL 기준충격절연강도

2.차단기및 단로기의 적용기준

1)차단기

평상시에는 부하전류 선로의 충전 전류 변압기의 여자 전류 등을 개폐라고 고장시에는 보호계전기의 동작에서 발생하는신호를 받아 단락전류 지락전류 고장전류등을 차단한다

2)단로기

(1)용도 기기의 선로 또는 모선등의 점검 및 수리 특히 충전가압을 막을수 있고 단로구간을 확실하게 하여 정전개소를 확보하여 전력계통을 분리 송전 및 수전계통을 변경하는데 사용한다

(2)전류의 개폐

단로기는 부하전류의 개폐를 하지 않는것을 원칙으로 하나 다음과 같은 전류는 갸폐가능하다

무부하 선로의 충전전류

변압기의 무부하 여자전류

(3)접속방법

표면접속

이면접속

3.소호 원리에 따른 차단기의 종류

종류	약어	소호원리
유입차단기		소호실에서 아크에의한 절연유 분해 가스의 열전도및 압력에 의한 blast을 이용해서 차단
기중차단기		대기중에 아크를 길게 해서 소호실에서 냉각차단
자기차단기		대기중에서 전자력을 이용하여 아크를 소호실 내로 유도해서 냉각차단
공기차단기		압축된공기를 아크에 불어 넣어서 차단
진공 차단기		고진공 중에서 전자의 고속도 확산에 의해 차단
가스 차단기		고성능 전연 특성을 가진 특수가스(SF6)를 이용해서 차단

4.차단기의 트립방식

1)직류전압 트립방식

별도의 설치된 축전지등의 제어용 직류전원의 에너지에 의하여 트립 되는 방식

2)과전류 트립방식

차단기의 주회로에 접속된 변류기의 2차 전류에 의하여 차단기가 트립되는 방깃으로 현재는 거의 사용하지 않고 있다.

3)콘덴서 트립 방식

충전된 콘덴서의 에너지에 의하여 트립되는 방식

4)부족전압 트립방식

부족전압 트립장치에 인가되어 있는전압의 저하에 의하여 차단기가 트립되는 방식

5.차단기의 보조 접점

1)aa접점 차단기가 개방된 상태에서 개방되어 있는것은 a접점과 같으나 닫힐때는 a접점보다 시간적으로 늦게닫히고 열릴때는 빨리열리는 접점이다.

2)bb접점

차단기가 개방된 상태에서 폐로되어 있는 것은 b접전과 같으나 닫힐때는  b접점보다 시간적으로 빨리닫히고 열릴때는 늦게열리는 접점이다.

6.육불화황가스의 특징

1)물리적 화학적 성질

열전달성이 뛰어나다(공기의 1.6배)

화학적으로 불활성이므로 매우 안정된 가스이다

무색무취 무해 불연성의 가스이다

열적안정선이 뛰어나다(용매가 없는 상태에서는 약 500도까지 분해되지 않는다)

2)전기적 성질

절연 내력이 높다.(평등전계중에서는 1기안에서 공기의 2.5배~3.5배 3기안에서는 기름과 같은 레벨의 절연내력을 가지고있음

소호능력이 뛰어나다

아크가 안정되어있다

절연회복이 빠르다

7.차단기와 단로기의 조작순서

1)2중모선

(1)장점 무정전으로 모선 점검가능 

(2)조건

현상태

단로기는 부하전류의 개 폐가 불가낭하나 그반면에 차단기는 부하전류뿐만아니라 고장전류까지도 차단가능

현재 A모선부하와 B모선 부가의 크기가 다르므로 AB모선의 전압이 동일하지 않다 따라서 OFF 상태의 단로기 12 또는 21을 On하게 되면 AB두모선의 전압차로 인하여 단로기투입시 단로기에 대전류가 흐르게되어 위험하다

(3)B모선의 점검

2)DS및 CS로 구성

접지순서 대지에 먼저 연결후 선로에 연결

접지개소 선로측 A와 부하축 B

개로시 조작순서

CB DS2 DS1

폐로시 조작순서

8.차단기의 차단용량

정격차단용량=√3×정격전압×정격차단전류

정격전압=공칭전압 1.2/1.1

229KV 계동에서의 정격전압=22.9*1.2/1.1 이나 25.8로 결정

8.단락용량계산방법

1)단위법

어떤 양을 나타내는데 있어서 그 절대량이 아니고 기준량에 대한 비로 나타내는방법

2)옴법

3)%법

계산의 순서

첫째 : 기준 용량 P을 선정 (임의로선정가능하나 계산을 간단하게 하기 위해서는 계통에 있는 공통적인 값을 선정하는것이 바람직하다.)

둘째 : 기준 용량에 대한 %Z환산

셋째 : 고장점까지의 %Z합산

넷째 : 차단전류 차단용량계산

전력퓨즈 PF 

1.기능

전력회로에 사용하는퓨즈로서 주로 고전압 회로및 기기의 단락 보호용으로 차단기와 같은 과전류 보호잔치로서 그기능은 다음과같다

1) 부하전류는 안전하게 통전

2) 단락전류는 차단

2.소호방식에따른 분류

1)한류형 퓨즈

밀폐된 절연통안에 퓨즈 엘리먼트와 규소등의 소호제를 충전 밀폐한 구조로서 퓨즈동작시 높은 아크 저항을 발생하여 사고 전류를 강제적으로 한류 억제시켜 차단하는 퓨즈 즉차단사고 발생시 단락 전류가 최대값에 도달하기 전 차단함으로써 계토에 흐르는 단락전류의 크기를 억제할수있다.

2)비한류형 퓨즈

전류0저에서 극간 절연내력을 재기전압이상으로 높여 차단하는 퓨즈

3.전력용 퓨즈의 특징

전력용 퓨즈는 차단기에 비하여 다음과 같은 장 단점을 가진다.

장점	단점
소형 경량이다 가격이 싸다 릴레이와 변성기가 필요없다 차단시 무방출 무음(한류형퓨즈) 고속도차단한다 보수가요이하다 한류효과가 우수하다 소형이기 때문에 장치전체가 소형 후비 보호가 완벽하다	재투입을 할수 없다(가장  큰 단점) 과전류에서 용단 될 수 있다 동작시간 -전류 특성을 계전기처럼 마음대로 조정 불가능 최소차단전류 영역이 있다 비보호영역이 있어 사용중에 열화동작애의해 결상의 우려가있다 차단기 과전압을 발생(한류형) 고임피던스 접지계통의 지락보호는 불가

4.퓨즈 선정시 고려사항

과부하 전류에 동작하지 말것

변압기여자 동입전류에 동작하지 말것

충전기 및 전동기 기동전류에 동작하지 말것

보호기기와 협조를 가질것

5.고압퓨즈의 규격

1)과전류 차단기로 시설하는 퓨즈중 고압 전로에 사용하는 포장 퓨즈의 구비조건

(1)정격전류 1.3배의 전류에 견디고 또한 2배의 전류에서 120분 이내에 용단되는것 

(2)고압 한류 퓨즈의 종류와 용단특성

변압기용 

전동기용

변압기및 전동기용

특별이 용도를 정하지 않은것

2)과전류 차단기로 시설하는 퓨즈중 고압전로에 사용하는 비포장 퓨즈의 구비조건

정격전류의 1.25배의 전류에 견디고 또한 2배의 전류에서 2분이내에 용단되는것이어야 한다

6.저압퓨즈의 규격

1)A종 : 정격전류의 110%전류에 용단되지 않을것

2)B종 : 정격전류의 130%전류에 용단되지 않을것

7.퓨즈의 특성

1)용단특성

2)단시간 허용특성

3)전차단 특성

8.퓨즈와 각종개폐기 및 차단기와의 기능비교

능력	회로분리		사고차단
기능	무부하	부하	무부하	부하
퓨즈	O			O
차단기	O	O	O	O
개폐기	O	O	O
단로기	O
전자 접촉기	O	O	O

퓨즈와 단로기는  아크 소호장티가 없으므로 부하전류및 과부하전류의 개폐가 곤란하다

9.전력퓨즈의 정격

계통의 전압	퓨즈의 정격
	퓨즈 정격전압	최대설계전압
6.6	6.9 또는 7.5	8.25
6.6/11.4Y	11.5또는 15	15.5
13.2	15	15.5
22또는 22.9	23	25.8
66	69	72.5
154	161	169

이상전압 방지대책

송전계통의 이상전압 방지대책

(1)피뢰기 : 뢰로부터 전기기기보호

(2)가공지선  : 뢰로부터 가공전선로 보호

(3)매설지선 : 철탑의 역섬락방지

(4)서지흡수기 : 개폐서지 순간과도전압으로부터 기기보호

(5)피뢰침 설비 : 뢰로부터 건축물과 내부 사람이나 물체를 보호

1.피뢰기

1)피뢰기의기능

피뢰기는 뇌나 계통의 개폐에 의한 이상전압을 대지로 방전시켜 전력설비의 절연을 보호하고 속류를 차단하여 계통을 원래 상태로 회복시켜주는 보안장치이다.

2)피뢰기의 제1보호대상

전력용 변압기

3)피보호기기인 변압기의 절연강도

변압기의 절연강도>피뢰기 제한전압+피뢰기 접지저항에 의한 전압강하

4)피뢰기의 구성요소

(1)직렬갭 : 뇌전류를 대지로 방전시키고 속류를 차단한다

(2)특성요소 : 뇌전류 방전시 피뢰기 자신의 전위상승을 억제하여 자신의 절연 파괴를 방지한다.

5)피뢰기의 구비조건

(1)상용주차 방전개시전압이 높을것

상용주파의 전압이란 이상전압의 침입이 없는 정상상태를 의미한다 따라서 정상상태에서 피뢰기가 동작하면 안되므로 상요주파에서 방전을 개시하는 전압이 높을수록 좋다

(2)충격주파 방전 개시전압이 낮을것

직격뢰의 파두장은 1~10  파미장은 10~100  정도인 충격파이다 

따라서 뇌써지가 침이하면피뢰기는 즉시 동작하여 이상전압을 대지로 방전시켜야 하므로 피뢰기의 충격방전개시 전압은 낮을수록 좋다

(3)제한전압이 낮을것

제한전압은 피뢰기 동작시 피뢰기 양단자에 남게 되는 전압으로 이 제한전압이 변압기에 가해진다 따라서 피뢰기 동작시 피뢰기의 제한전압이 낮을수록 변압기에 가해지는 전압이 낮아지게 되므로 제한전압이 낮아야 좋다

(4)속류차단능력이 클것

외서지 침입후 피뢰기가 동작하여 이상전압을 대지로 방전시킨후 정상상태에 도달하게되면 피뢰기는 즉시 동작을 멈추어 상용주사수 전류가 대지로 흐흐게 되는것을 막아야 한다 따라서 피뢰기는 속류 차단능력이 클수록 좋다

(5)뇌전류 방전과 속류차단의 반복종작에 대하여 장기간 사용할수 있을것

6)피뢰기 설치 장소

(1)뇌써지 침입후 피뢰기가 동작한 뎡우 에도 피뢰기가 변압기가 떨여져 있으면 진행파의 반사작용에 의해 변압기의 단자전압은 대단히 높아져 절연을 파괴하게된다.

따라서 피뢰기는 가능한 피보하기기의 가까운곳에 설치하는것이 바람직하며 다음과 같은 이격거리 이내에 설치하여야 한다.

(2)피뢰기의 시설

발전소 변전소의 가공전선 인입구 및 인출구

가공전선로에 접속하는 배선용 변압기 고압측 및 특고압측

고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용가의 인입구

가공전선로와 지중전선로가 접속되는곳.

7)피뢰기의 정격전압

속류를 차단할수있는 최고 교류 전압으로 다음과 같다.

8.피뢰기의 정격전압 계산방법

(1)방법1

직접접지방식 

저항 또는 소호 리액터 접지 방식

(2)방법2

피뢰기의 정격전압=접지계수  여유도  선간의 최고전압 

9)피뢰기의 방전전류

갭의 방전애 따라 피뢰기를 통해서 대지로 흐르는 충전전류를 말한다

10)충격파방전개시전압

피뢰기 단자간에 충격전압을 인가하였을경우 방전을 개시하는전압

11)상요주파 방전 개시 전압

피뢰기 단자간에 상요주파수의 전압을 인가하였을 경우 방전을 개사하는 전압

12)제한전압

피뢰기 방전 중 피뢰기 단자간에 남게 되는 충격 전압

13)속류

방전전류에 이어서 전원으로 부터 공급 되는 상용주파수의 전류가 직렬갭을 통하여 대지로 흐르는 전류

14)갭레스 피뢰기

(1)구조 

갭형피뢰기의 특성요소는 탄화규소로 되어 있으나 갭레스 피뢰기는 비직선성이 뛰어난 ZnO를 특성요소로 사용하여 직렬갭을 없앤구조의 피뢰기

(2)SiC와 ZnQ 특성요소의 전압 전류 특성

그림에서 알 수있듯이 산화아연 특성요소는 일정전압 이하에서는 특성요소에 거의 전류가 흐르지 않으므로 직렬갭이 필요 없게 된다.

(3)갭레스 피뢰기의 특성

직렬갭이 없으므로 구조가 간단하고 소형 경량화 할 수있다.

급준파 응답이 이론적으로 뛰어나다

오손에 강하다

2.서지 흡수기

1)서지흡수기의 시설

구내선로에서 발생할수 있는 개폐서지 순간과도전압 등으로 이상전압이 2차 기기에 악영향을 주는것을 막기 위해 서지 흡수기를 시설하는겋이 바람직하다

2)설치위치 

서지흡수기기는 보호하고자 하는 기기전단으로 개폐서지을 발생하는 차단기 후단과 부하측 사이에 설치 운용한다.

3)서지 흡수기의 적용

3.피뢰침 설비

1)목적

피뢰설비는 보호하고자 하는 대상물에 접근하는 뇌격을 확실하게 흡인하여 뇌격전류를 안전하게 대지로 방류함으로써 건축물과 내부의 사람이나 불체를 뇌격으로부터 보호하기 위한 설비이다

2)피뢰방식

돌침방식

용마루 위 도체 방식

돌침 방식 +용마루 위 도체 방식

케이지 방식

이온방사형 피뢰방식

3)설치장소

(1)설치가 의무화 되어있는 건축물과 설비

지면상 20미터를 초과하는 거축물이나 설비

위험물이나 화약류 저장소

(2)설치가 바람직한 건축물 및 설비

낙뢰의 가능성이 많은 건축물이나 설비

낙뢰를 받았을 때 피해가 큰 건축물

4)피뢰설비의 구성

돌침부 : 뇌격을 흡인하여 피보호물을 보호한다

피뢰도선 : 뇌 전류를 접지전극으로 전달한다

접지전극 : 뇌 전류를 대지로 방류한다

5)피뢰침의 보호각과 보호범위

돌침및 수평도체의 보호각

일반건축물 : 60도 이하

위험물관계 건축물 : 45도 이하

역율개선

1.역율

역률 : 피상전력에 대한 유효전력의 비

열률개선 : 역률을 개선 한다는것은 유효전력P는 변함이 없고 콘덴서로 진상의 무효전력 Q를공급하여 부하의 지상 무효전력을 감소시키는것을 말한다

그림에서 역율각을 개선하기 위해서 부하의 무효전력을 콘덴서 로 보상하여 부하의 무효전력을  감소 시켜야 한다

이때 필요한 콘덴서 용량은 

2.역률개선의 효과

1)변압기와 배전선의 전력 손실 경감

따라서 전력손실은 역률의 자승에 반비례하므로 역률개선을 하면 전력손실은 감소한다.

2)전압 강하의 감소

따라서 역률을 개선하면 분모인 cos 는 증가하고 분자인 sin는 감소하게 되어 전압강하는 감소하게 된다.

3)설비용량의 여유증가

이므로 콘덴서를 설치하면 부하의 피상전력이 감소하게 되어 동일한 전기공급설비로서 더 많은 부하에 전기를 공급할수 있게 된다

4)전기요금의 감소

수용가의 역률을 90프로를 기준으로 하여 90프로보다 낮은 매 1프로 마다 기본요금이 1프로 할증되고 90프로보다 높은 매 1프로마다 (95프로까지적용)기본요금을 1프로 씩 감해주는 재도가 있다.

따라서 역율을 개선하면 전기요금이 감소한다.

3.방전장치

(1)저압진상 콘덴서 회로에는 방전코일 반전저항 기타 개로후의 잔류전하를 방전시키는 장치를 하는것을 원칙으로 한다

다만 다음각호의경우는 적용하지 않는다

-콘덴서가 현작 조작 개폐기보다도 부하특에 직접접속되고 또한 부하기기의내부에 개폐기를 작추지 않는경우

(콘덴서에 전용의 개폐기 과전류차단기 또는 차단기를 설치해서는 안된다)

-콘덴서가 변압기의 2차측에 개폐기 또는 과전류 차단기를 경유하지 않고 직접접속되어 있는경우

(2)제1항의 방전장치는 콘덴서 회로에 직접접하여두거나 또는 콘덴서 회로를 개방하였을경우 자동적으로 접속할수 있도록장치하고 개로후 3분이내에 콘덴서의 잔류저하를 75볼트 이라호 저하시킬수있는능력을 갖는것이어야 한다

4.저압 진상용 콘덴서를 개개의 부하에 설치하는경우의 시설

(1)콘덴서의 용량은 부하의 무효분보다 크지 않을것

(2)콘덴서는 현장조작개폐기 또는 이에 상당하는 개폐기보다 부하특에 설치할것

전류계가 있는경우는 전류계의 전원측에 분기하는것을 원칙으로한다

(3)본선에서 분기하여 콘덴서에 이르는 전로에는 개폐기등의 장치를 사용하여서는 안된다.

(4)방전 저항기부 콘덴서를 시설하는것이 바람직하다

5.개개의 부하에 고압 및 특고압진상용 콘덴서를 시설하는경우

(1)콘덴서의의 용량은 부하의 무효분보다 크게하지 말것

(2)콘덴서는 본선에 직접접속하고특히 전용의 개폐기 퓨즈 유입차단기등을 설치하지 말것 

이경우 콘덴서에 이르는 분기선은 본선의 최소굵기보다 적게 하지 말것 다만 방전장치가 있는콘덴서에는 개폐기(차단기포함)를 설치할수 있으나 평상시 개폐하지 않음을 원칙으로ㅓ 하며 COS를 설치할경우 다음에 주의 하여야한다

-고압 COS에는 퓨즈를 삽입하지 않고 단면적 6스퀘어 이상의 나동선으로 직결한다

-특고압 COS에는 퓨즈를 삽입하며 콘덴서 용량별 퓨즈정격은 정격전류의 200프로 이내의 것을 사용

6.각부하에 공용의 고압 및 특고압 진사용 콘덴서를 시설하는경우

(1)콘덴서는 그의 총용량이 300KVA초과 600KVA이하의 경우에는 2군 이상

600KVA를 초과할때에는 3군이상으로 분할하고 또한 변동에 따라서 접속콘덴서의 용량을 변화시킬수 있도록 시설할것

(2)콘덴서의 회로에는 전용의 과전류 트립코일이 있는 차단기를 설치 할것 다만 콘덴서의 용량이 100킬로볼트 암체러 이하인 뎡우는 유입개폐기 또는 이와 유사한 것(인터럽트스위치등)50킬로볼트 암체어 미만인 경우는 컷아웃스위치(직결로 한다)를 사용할수 있다.

7.콘덴서 회로의 부속기기

1)방전코일

(1)콘덴서에 축척된 잔류 전하를 방전 하여 감전사고 방지

(2)선로에 재 투입시 콘덴서에 걸리는 과전압 방지

2)직력리액터

제5고조파로부터 전력용 콘덴서 보호 및 파형개선의 목적으로 사용된다.

직력리액터의 용량은 다음과 같다

(1)이론적 콘덴서 용량의 4프로

(2)실제 콘덴서 용량의 6프로

8.콘덴서 설비의 주요 사고 원인

1)콘덴서 설비의모선 단락및 지락

2)콘덴서 소체 파괘및 층간 절연파괴

3)콘덴서 설비내의 배선 단락

9.역율 과 보상시 발생하는 현상

역율을 과 보상하여 진상이 되는경우 다음과 같은 문제점이 발생한다

역률의 저하 손실의 증가

단자 전압 상승

계전기 오동작

1)역률의 저하

역률을 과보상하여 진상이 된 경우는 지상일때와 마찬가지로 역률이 저하하며 손실이 증가 한다

그러므로 지상이든 진상이든 무효전력의 크기가 증가하면 역률은 감소한다

2)손실의 증가

3)단자전압 상승

지상부사의 경우 송전단 전압은 수전단보다 높다

진상부하의 경우 수전단 전압은 송전단전압보다 높게된다.

10.콘덴서 투입시 돌입 전류

계기용 변성기

1.계기용 변압기

1)목적

고전압을 저전압으로 변성하여 계기나 계전기에 공급하기 위한 목적으로 사용

2)용도

배전반의 전압계 전력계 주파수계 역률계 보호계전기 부족전압계전기 및 표시증의 전원으로 사용

3)정격부담

변성기의 2차측 단자간에 접속되는 부하의 한도를 말하며 VA로 표시한다

4)계기용 변압기의 2차 정격전압

5)퓨즈 설치 : 계기용변압기 1차측과 2차측에는 반드시 퓨즈를 부착하여 계기용 변압기및 부하즉에 고 방생시 이를 고압 회로로부터 분리하여 사고의 확대를 방지하도록 하여야 한다

2.계기용 변류기

1)목적

회로의 대전류를 소전류로 변성하여 계기나 계전기에 공급라기 위한 목적으로 사용

2)용도

배전반의 전류계 전력계 역률계 보호계전기및 차단기 트립코일의 전원으ㅗ 사용

3)정격부담

변류기 2차측단자간에 접속되는부하의 한도를 말하며 VA로 표시한다

4)2차측 개방불가

변류기 2차측을 개방하면 1차전류가 모두 여자전류가 되어 2차측에 과전압을 유기하여 절연이 파괴되어 소손될 우려가 있으므로 CT2차측 기기를 교체하고자 하는경우 반드시 CT2차측을 단락시켜야 한다

5)변류비 선정

(1)변압기 회로

(2)전동기 회로

(3)전력수급용 계기용 변성기의 변류비

즉 MOF용 변류기의 변류비 선정시에는 여유를 고려하지 않는다.

6)변류비및 부담

(1)1차전류

5. 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 [A]

(2)2차전류

5 [A]

(3)정격부담

5,10,15,25,,40,100[VA]

7)BCT의 오차등급

(1)종류

오차계급	부담
c100

(2)의미

오차계급C100은 2차 단자에 100A의 전류가 흘렀을때 단자전압이 100V가 된다는 의미

따라서 E=IZ에서 임피던스 Z=E/I

또한 오차 계급 C800의 경우 임피던스 

8.변류기의 결선

(1)가동 접속(정상접속)

(2)차동접속(교차접속)

3.전력수급용 계기용 변성기

계기용변압기와 변류기를 조합한것으로 전력수급용 전력량을 측정하며 또한 옥내 수전실 또는 옥내큐비클등 밀폐된 공간에 설치하는 전력수급계기용 계기용 변성기는 난영성(에폭시몰드 및 가스 절연 또는 실리콘절연 등)제품을 사용하는 것이 바람직하다

4.접지형 계기용 변압기

1)목적

비접지계토에서 지락사고시 영상전압 검출

2)회로

3)GPT2차측 전압및 접지 표시등

(1)정상상태

정상상태에서는 GPT 2차측 각상의 전압은 110/룻3볼트이며 접지등 의 밝기가 동일하다

(2)a상 완전 지락사고시

a상에서 지락사고시 GPT 2차측a상의 전압은 b상c상의 전압은 상승하게 되며 이때 접지표시등  은 소등 발기는정상상태보다 밣아진다..

4)a상 완전지락 사고시 각 전압의 변화

(1)정상상태 

(2)a상 완전지락시

5.영상변류기

지락사고시 지략 전류(영상전류)를검출하는 것으로 지락 계전기와 조합하여 차단기를 차단시킨다

보호계전기

1.보호계전기 동작요소

요소	종류	계전기명
단일 전류 요소	전류계전기	OCR,UCR,OCGR
단일전압요소	전압계전기	OVR,UVR,OVGR
전압전류요소	방향지락계전기	DOCGR,SGR
	방향단락계전기	DOCR, OCR with voltage res
	전력계전기	조류계전기
2전류요소	기기보호용	비율차동계전기
기타요소	한시계전기
	보조계전기

2.주보호및 후비보호

1)주보호 : 사고발생시 신속하게 고장구간을 최소범위로 한정해서 제거 한다는것을 책무로 하는것으로 고장점 직상의 보호계전기 시스템을 의미한다

2)후비보호 주보호가 실패했을경우 또는 보호할수 없을 경우에 일정한 시간을 두고 동작하는 백업 계전방식이다.

3.사고 종류에 대한 보호장티 및 보호조치

항목	사고종류	보호장치 및 보호조치
고압배전선로	접지사고	접지계전기
	과부하,간락	과전류계전기
	뇌해	피뢰기 가공지선
즈상변압기	과부하, 단락	고압퓨즈
저압배전선로	고저압 혼촉	제2종접지공사
	과부하,단락	저압퓨즈

4.단락보호용 계전기

1)과전류 계전기

일정값 이상의 전류가 흘렀을 때 동작하며 일명 과부하 계전기라 불려진다

2)과전압 계전기

일정값 이상의 전압이 걸렸을때 동작한다.

3)부족전압계전기

전압이 일정값 이하로 떨어졌을경우 예를들면 대형 유도전동기 등에 갑자기 공급 전압이 내려갔을때 지나친 과전류가 흐르지 않게끔 동작하는것

4)단락 방향계전기 

어느일정한 방향으로 일정한 값이사의 단락전류가 흘렀을 경우 동작하는것

5)선택단락계전기

병행2회선 손전선로에서 한쪽의 1회선에 단락사소가 발쇼ㅐㅇ하였을때 2중방향동ㅈ가계전기를 사용해서 고장회선늘 선택 차단할수있는것

6)거리계전기

계전기가 설치된 위치로부터고장점까지의 전기적거리에 비례하여 한시동작하는 것을 복잡한 계통의 단락보호에 과전류 계전기의 대용으로 쓰인다.

여기서 

7)방향거리 계전기

거리 계전기에 방향성을 가지게 한것으로서 복잡한 계통에서 방향 단락 계전기의 대용으로 쓰인다.

5.지락보호계전기

1)과전류 지락 계전기

과전류 계전기의 동작 전류를 특별히 작게 한것으로 지락고장보호용으로 사용한다

2)방향지락계전기

과전류 지락 계전기에 방향성을 준것

3)선택지락 계전기

병행 2회선 송전선로에서 한쪽의 1회선에 지락 사고가 일어났을경우 이것을 검출하여 고장 회선만을 선택할수 있게끔 선택단락계전기의 동작 전류를 특별히 작게 한것

6.전류차동 계전기

1)결선도

2)용도

발전기나 변압기의 내부고장에 대한 보호용으로 사용

3)동작원리 전상상태에서는 기기의 1,2차측 변류기 2차 전류 의 크기는 같아서 동작코일에는 전류가 흐르지 않는다..

그러나 발전기 또는 변압기 내부고장이 발생하면 기기의 1,2차측 변류기 1차전류의 크기가 변화하고 그에 따라 변류기 2차측 전류 의 크기가 변하게 되어 동작코일에-는   의 차전류가 흐르게 되어 보호 계전기가 동작하게 된다

4)비율차동계전기 결선

변압기의 결선이   인경우 변압기 1,2차측 변류기의 2차전류  의 크기및 위상을 동일하게 하기 위해 비율차동 계전기의 변류기의 결선은 변압기 결선과 반대로 한다

변압기 결선

변압기결선

5)계전기고유번호

7.저압전로에서의 단라보호

1)단라보호전용 차잔기의 구비조건

(1)정격전류 1배의 전류에서 자동적으로 동작하지 않을것

(2)정전류의 최대닶은 정격전류의 13배 이하일것

(3)정전류 값의 1.2배 전류를 통하였을 경우 0.2초 이내에 자동적으로 동작할것

(4)단락보호전용차단기의 정정전류값은 조합과 과부하 보호장치의 정정전류값의 13배를 초과하지 않을것

2)단락보호전용 퓨즈의 구비조건

(1)전격전류의 1.3배의 전류에 견딜것

(2)정격전류의 10배의 전류를 통하였을경우에 20초 이내에 용단되는것

8.보호계전방식의 적용

1)송전선로의 보호계전방식

2)방사상 선로의 단락보호방식 과전류계전기

(1)전원이 양단에 있을경우 방향단락계전기 과전류계전기

3)환상선로의 단락보호방식

전원이 1단에만 있는경우 : 방향단락 계전기

전원이 두 군데 이상있는경우 방향거리 계전기

4)모선보호방식

(1)전류차동반식

각모선에 설치된 CT의 2차회로를 차돈 접속하고 거기에 과전류 계전기를 설치한 것으로 모선내 고장에서는 계전기에 큰전압이 인가되어서 동작하는 방식이다

(2)전압 차동 방식

각 모선에 설치된 CT의 2차 회로를 차동접속하고 거기에 임피던스가 큰 전압계전기를 설치 한것으로 모선내 고장에서는 계전기가 큰 전압이 인가되어서 동작하는 방식이다.

(3)위상 비교방식

모선에 접속된 각 회선의 전류 위상을 비교함으로써 모선내 고장인지 외부 고장인지를 판별하는 방식

(4)방향비교 방식

모선에 접속된 각회선에 전력방향계전기 또는 거리 방향계전기를 설치하여 모선으로부터 유출하는고장전류가 없는데 어느회선으로부터모선방향으로 고장전류의 유입이 있는지 파악하여 모선내 고장인지 외부고장인지를 판별하는 방식

9.과전류 계전기 동작 시험

10실제 배선도

(1)기기명칭

수저항기 전류계 사이클 카운터

측정방법

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실기

http://www.pluswithu.com/391  1. 기초전기수학 (작성중)

http://www.pluswithu.com/393  2.전선과 옥내배선용기호(작성중)

http://www.pluswithu.com/394  3.옥내배선도와 배선공사(작성중)

http://www.pluswithu.com/395  4. 배전설비 설계

http://www.pluswithu.com/396  6. 송배전

http://www.pluswithu.com/397  7.수변전 설비

http://www.pluswithu.com/398  7.수변전설비 결선

http://www.pluswithu.com/399  8.예비전원 설비

http://www.pluswithu.com/591 9.접지 및 안전

http://www.pluswithu.com/401  10.시험및 측정

http://www.pluswithu.com/402  11.시퀀스 (작성중)

http://www.pluswithu.com/403  12. 견적

전기기사 전기산업기사 총정리

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