14. 변압기의 저감절연(reduced insulation)이란?

14. 변압기의 저감절연(reduced insulation)이란?


전기기기에서 절연은 중요하다. 변압기에서도 역시 절연은 중요한데 변압기를 설계할 때 절연값에 따라 변압기의 가격이 달라지기 때문에 절연을 낮게 할 수 있으면 유리하다. 22.9kV -> 154kV -> 345kV -> 765kV 고압으로 갈수록 절연비에 민감하고 절연의 크기에 따라 변압기의 크기, 가격의 차이가 심해진다. 그러므로 절연값을 낮추는 건 중요한데 절연을 저감시키는 저감절연은 어떤 조건에서 가능해지는지 확인해보자.

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저감절연(reduced insulation)이란?


회로의 표준절연계급 보다 낮게 기기를 절연하는 것을 말한다. 일반적으로 중성점 직접접지(유효접지) 계통에서 적용한다.
-> 예를 들어 앞에서 봤던 Y-Y 결선 같은 경우 △-△결선에 비해 가질 수 있는 장점이 중성점을 접지할 수 있다는 거다. 중성점을 접지하게 되면 1선 지락사고 시 건전상의 대지전압 상승이 비접지 계통보다 낮으므로 변압기 절연 설계시 저감절연이 가능하다.


* 표준절연계급 : 계기용 변성기에서 1차 권선의 절연이 연속적으로 견디도록 설계된 kV단위의 최대 전압
- 회로의 공칭전압을 1.1로 나눈 수치이다. 예를 들어 154kV 선로라면 표준절연계급은 154kV를 1.1로 나눈 140kV
* 공칭전압 : 전력 계통에서 주어진 전압 계통을 부르기 위한 호칭 전압값. 선로의 대표전압으로 보면 된다.
- ex) 22.9kV, 154kV, 345kV, 765kV 등등 의 값. 실제로 측정하면 이 값과는 차이가 있을 수 있다.





아래의 표는 154kV의 표준절연계급, BIL, 저감BIL, 피뢰기의 채용했을 때의 기준충격절연강도(BIL)을 나타냈다.

154kV의 표준절연계급, BIL, 저감BIL

154kV의 표준절연계급은 140kV이고 '140호' 라고 부른다. 이 때 BIL은 750kV가 된다.
* BIL(기준충격절연강도) : 송배전에서 변압기의 충격전압에 대한 절연의 기준이 되는 기준충격절연강도
- BIL은 5E + 50kV 를 따른다. 140호에서는 5 x 140 + 50kV이므로 750kV이다.


140호의 BIL은 750kV이고, 저감BIL은 650kV 이다. 저감 BIL은 변압기가 중성점이 직접접지(유효접지)되어 있는 경우 가능해지는 수치이다. 중성점이 직접접지된 유효접지의 경우라면 1선지락이 발생해도 건전상의 대지전압 상승이 1.3배 이하로 제한되므로 BIL을 저감할 수 있게 되어 나온 값이다. 결선 방법에 따라 저감 BIL은 달라질 수 있다. 일반적으로 저감절연 절연계급(호)은 공칭전압의 80%로 적용한다. (공칭전압 154kV x 0.8 = 약 120kV, 120호이므로 BIL = 5E + 50kV를 따르면 BIL = 5 x 120 + 50kV = 650kV)


그리고 적당한 정격전압의 피뢰기를 채용하게 되면 BIL을 550kV이하로도 낮출 수 있다. 이 경우도 어떤 피뢰기를 채용하냐에 따라 값이 달라진다.


변압기의 결선 및 중성점 접지를 어떤 방식으로 하냐, 피뢰기를 어떤 걸 사용하냐에 따라서 변압기 설계 시 절연값을 낮출 수 있다.