전봇대 트랜스 주상 변압기 안에 들어 있는 것

전주에 달려있는 김치통 같이 생긴 주상변압기 안에 무엇이 들어있는지에 대해 이야기를 조금 해 보겠습니다. 변압기를 보면 코일이 1차 측과 2차 측으로 나눌 수가 있습니다. 여기서는 주상변압기의 기본구조와 내부의 변압기 유(트랜스 오일)에 대해 알아보겠습니다.

 

 

목차

 

트랜스(변압기)의 종류

변압기의 종류에는 이런 변압기를 케이스에 넣었을 때 어떤 모양을 갖느냐에 따라서

• 몰드식
• 가스식
• 건식
• 그리고 안에 기름을 채우는 방법으로 유입식 변압기라고 하는 것이 있습니다.

이 유라고 하는 것은 기름 유자를 말하게 되는 것이죠. 즉 유입변압기라고 하는 것은 절연유 기름이 담긴 탱크 안에 권선, 철심, 절연유, 절연지 이런 것들이 다 들어가 있습니다. 이런 유입변압기에 사용하는 기름은 변압기뿐만이 아니라 콘덴서나 케이블 차단기, 송변전 설비에서도 다양하게 사용되는 기름입니다. 이 기름에 대해서도 알아보겠습니다.

 

트랜스 오일(변압기 유)

변압기에서 사용되는 것은 변압기 유라고 부릅니다. 변압기유는 기름은 기름인데 일반적으로 우리가 사용하는 그런 기름과는 다르게 절연에 특화되어 있는 기름이기 때문에 절연유라고 부릅니다.

주상변압기 내부

 

변압기 안에  액체가 차 있는데 이것은 물이 아니라 바로 변압기 유입니다. 

 

변압기유의 기준은 KS C 3106입니다. 이 표준에 따르면, 변압기유는 국가기술표준 또는 산업표준에 따라 제조·공급되어야 하며, 다음과 같은 내용을 포함해야 합니다.

• 수분: 1종광유 4호는 30 ppm 이하, 1종광유 2호는 50 ppm 이하
• 산가: 0.05 mgKOH/g 이하
• 슬러지: 0.05 % 이하
• 부식성 황화합물: 부식시험에서 부식이 없어야 함

 

전봇대 트랜스(주상변압기)의 기본 구조

• 철심
• 코일
• 변압기 기름
• 외함

으로 되어 있는 것이 변압기의 기본 구조입니다.

보통 우리가 가정에서 사용하는 소형 변압기에서는 이런 어려운 장치들이 있을 필요가 없지만 기기가 대형화되면서 절연 특성이라든지 냉각 효율을 높이기 위해서 변압기 유가 사용 되게 됩니다. 일반적인 변압기의 수명은 한 30~40년 정도까지도 사용할 수 있는데 변압기가 만약에 중간에 고장이 나게 되면 그 비용은 아마 돈으로 환산할 수 없을 만큼 큰 위험이라고 할 수 있습니다.

변압기를 보시게 되면은 변압기는 아주 강력한 열이 발생하게 됩니다. 이 열이 발생을 하게 될 때 빨리 냉각을 시키는 것이 중요하게 되는데 냉각을 만약에 제때 시키지 않는다면 이 권선이 바로 손상을 입을 수도 있기 때문에 변압기 안에다가 기름을 넣어줌으로써 이 코일과 철심에서 가지고 있는 열을 빨리 변압기 외함에 전달하는 이러한 매질이 필요하게 된 것이죠. 그 매질로서 가장 많이 이용하는 것이 바로 변압기 유가 됩니다.

주상변압기

 

 

트랜스 오일(변압기 유)의 목적

첫 번째 사용 목적은 절연 때문입니다. 주상변압기의 외함은 사람이 접촉 가능한철 구조물이라서 전기적으로 매우 위험합니다. 따라서 안에 있는 전기가 흐르는 전기적인 도선과 철의 절연적 용도로서 변압기 유를 사용하게 됩니다.

 

두 번째 목적은 코로나 현상이나 아크가 만들어지는 것을 방지하기 위해서 변압기유를 사용하게 됩니다. 공기 중에 방전되는 현상을 줄이기 위해서 바로 변압기유를 사용하게 됩니다.

 

세 번째 목적은 매우 중요한 냉각 때문에 그렇습니다. 많이 달구어져 있는 변압기에 기름을 넣게 됨으로써 냉각시키는 것이 그냥 공기로 냉각시켰을 때보다 훨씬 더 효율적으로 냉각이 가능하게 되죠. 자동차에도 냉각수라고 하는 게 있죠. 냉각수를 통해서 우리가 엔진의 열을 냉각시키는 것과 같은 이치입니다.

트랜스 오일(변압기 유)의 특성

첫 번째는 당연히 절연의 목적이기 때문에 절연 커야 됩니다. 절연 내력이라고 하는 것은 절연이 무엇보다 잘 돼야 된다는 거죠. 전기가 잘 통하면 안 된다는 거죠.

 

두 번째는 냉각이라고 하는 관점에서 봤을 때 비열이 커야 됩니다. 즉 열을 잘 머금고 잘 전달할 수 있는 능력이 있어야 되는 것이죠.

 

세 번째 화학적이나 열적으로 특성이 안정돼 있어야 합니다. 그래서 변압기 유는 쉽게 응고하지 않거나 쉽게 발화하지 않는 그런 특성들을 가지고 있어야 됩니다.

 

트랜스 오일(변압기 유)를 오랫동안 사용하게 되면

엔진오일도 우리가 오랫동안 사용하게 되면은 한 번씩 주기적으로 바꿔주게 되죠. 변압기도 마찬가지입니다. 이걸 오랫동안 사용하게 되면은 변압기 기름이 우리가 산화된다고 하는데 산화 생성물이 만들어지거나 혹은 외부로부터 공기 중에 있는 수분과 만나거나 가스가 생길 수도 있고 아니면 먼지라든지 슬러지 같은 불순물의 영향으로 변압기 유의 특성이 변화하게 됩니다. 변압기 유의 특성이 변하게 되는 것을 '열화 된다'라고 합니다. 열화 되게 되면 절연 내력이 떨어지고 냉각 효율도 더 떨어지기 때문에 이런 것들은 결론적으로 변압기의 수명을 단축시키는 역할을 하게 됩니다. 변압기 수명이 줄어드는 것뿐만이 아니라 어떤 특정 순간의 대형 사고로 이어질 수 있기 때문에 이 변압기가 특성이 변화하는지 변하지 않는지를 주기적으로 관찰할 필요가 있습니다. 그래서 이 절연유는 주기적으로 3년 정도 주기로 교체를 하거나 아니면 기름을 걸러서 사용하는 것을 '여과'한다고 합니다. 이런 절연유를 써도 되는 상태인지 아닌 상태인지를 확인하는 방법들도 있습니다.

 

절연유 확인 방법

절연이 괜찮은지를 보려면 절연내력 시험이라고 하는 것이 있습니다. 그리고 화학적 변화가 있는지를 알려면 산가 측정이라고 하는 것도 있는데 이러한 다양한 검사 방법을 통해서 이 변압기유를 교체해야 될지 아니면 여과에서도 쓸지 아니면 현재 계속 그냥 써도 될지를  확인하게 됩니다.

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