변압기유와 열화 방지
1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다
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2 쉬운 설명
변압기유는 변압기 속에 채워 권선과 철심을 절연하고 열을 식히는 기름이다. 문항에 따라 절연유, 변압유라고도 적으며, 이 기름이 공기 중의 산소·수분과 반응해 산화되어 절연·냉각 성능이 떨어지는 현상을 열화라 한다.
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유입 변압기는 철심과 권선을 절연유에 담가 둔 변압기이고, 기름을 쓰는 목적은 절연 · 냉각 · 열방산 세 가지이다. 기름은 공기보다 절연내력이 높아 코일 사이와 코일·외함 사이의 절연을 튼튼히 하고, 순환하며 열을 흡수해 내부 온도를 낮추며, 그 열을 방열판(외함)으로 옮겨 바깥 공기로 내보낸다.
철손은 철심에서, 동손은 코일 저항에서 나는 손실로, 둘 다 변압기 안에서 전력이 열로 사라지는 손실이다. 기름은 이 열을 식힐 뿐 코일 저항이나 철손 자체를 바꾸지 않으므로 손실이 줄지 않는다. 효율은 출력을 입력으로 나눈 값이라 손실이 줄어야 좋아지므로, 「효율을 좋게 하기 위하여」는 기름의 목적이 아니다.
변압기유의 조건은 하는 일에서 이끌어 낸다. 절연을 하므로 절연내력이 커야 하고, 불이 붙기 어려우려면 인화점이 높아야 한다. 열을 식히려면 흐름이 좋도록 점도가 낮아야 하며(문항에 따라 비열이 클 것도 조건으로 나온다), 추운 때에도 순환하려면 굳는 온도인 응고점이 낮아야 한다. 점도가 높으면 잘 돌지 못해 열을 제대로 옮기지 못하고, 응고점이 높으면 낮은 온도에서 굳어 순환하지 못한다.
기름은 온도가 오르면 늘고 식으면 준다. 콘서베이터는 변압기 위쪽에 붙인 여분(보조)의 기름통으로, 본체 기름이 늘고 줄 때 공기와는 이 통 안의 좁은 면에서만 닿게 한다. 본체 안의 절연유가 공기와 직접 닿는 면적이 줄어 열화를 막으므로, 콘서베이터를 설치하는 목적은 오일(변압기유)의 열화 방지이다.
변압기유는 탄화수소 화합물이라 내부에서 아크나 국부 과열이 생기면 열로 분해되어 여러 가스가 섞여 나온다. 아크처럼 에너지가 큰 고장에서는 수소와 아세틸렌이 늘어나는데 양으로는 수소가 가장 많다. 일산화탄소는 기름보다 절연지가 열로 탈 때 주로 생기는 가스이고, 산소는 기름이 분해되어 새로 생기는 성분이 아니다. 기름 속 가스의 종류와 양을 분석하는 방법이 유중가스분석(DGA)이다.
3 이 개념이 나온 기출문제
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
- 「유입 변압기에 기름을 사용하는 목적이 아닌 것」은 효율 향상이다. 목적은 절연 · 냉각 · 열방산이며, 기름은 코일 저항이나 철손을 바꾸지 않아 손실을 줄이지 못한다.
- 변압기유(절연유)의 구비 조건은 절연내력이 크고, 인화점이 높고, 점도가 낮고, 응고점이 낮은 것이다. 구비 조건 문항에서 점도나 응고점을 「높다」로 거꾸로 적은 보기가 틀린 조건으로 나왔다.
- 점도가 높을 것(문항에 따라 「점도가 클 것」)은 틀린 조건이다. 점도가 높으면 기름이 잘 돌지 못해 열을 옮기지 못한다. 응고점이 높을 것도 틀린 조건이다. 낮은 온도에서 기름이 굳어 순환하지 못한다.
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- 콘서베이터의 목적은 기름이 공기와 닿는 면적을 줄여 산화와 흡습에 의한 오일의 열화를 막는 것이다. 통풍 장치와 강제 순환은 변압기를 식히는 장치이고, 코로나 방지는 높은 전압의 도체 표면에서 생기는 방전을 막는 일이라 콘서베이터의 용도가 아니다.
- 아크 방전으로 기름에서 가장 많이 발생하는 가스는 수소이다. 아세틸렌도 아크에서 늘지만 양은 수소보다 적고, 일산화탄소는 절연지가 탈 때 주로 생기며, 산소는 기름이 분해되어 새로 생기는 성분이 아니다.