변압기의 구축
변압기 구조 및 주요 구성 요소
변압기는 주로 자기 회로, 전기 회로, 절연 회로, 탱크 및 보조 구성 요소로 구성됩니다. 핵심 요소는 일차/이차 권선과 강철 코어이며, 코어는 연속적인 자기 경로를 형성하기 위해 실리콘 강철로 제작됩니다. 변압기 코어는 에디 전류 손실을 최소화하기 위해 적층되어 있습니다.
자기 회로
자기 회로는 코어와 요크로 구성되며, 자기 유량의 경로를 제공합니다. 이 회로는 두 개의 절연 코일(일차와 이차)을 갖춘 적층 강철 코어를 특징으로 하며, 각 코일은 서로와 코어로부터 절연되어 있습니다.
코어 재료: 표준 플럭스 밀도에서 낮은 히스테리시스 손실을 위해 선택된 적층 강철 또는 실리콘 강철 시트입니다.
구조적 용어:
지지부: 코일이 감겨지는 수직 섹션입니다.
요크: 지지부를 연결하여 자기 경로를 완성하는 수평 섹션입니다.
전기 회로
전기 회로는 일반적으로 구리를 사용하여 제작된 일차와 이차 권선으로 구성됩니다:
전도체 유형:
직사각 단면 전도체: 저전압 권선과 대형 변압기의 고전압 권선에 사용됩니다.
원형 단면 전도체: 소형 변압기의 고전압 권선에 사용됩니다.
변압기는 코어 구조와 권선 배치에 따라 분류됩니다:
코어형 변압기 구조
코어형 변압기 설계에서는 코어가 직사각 프레임 구조를 적층하여 형성됩니다. 적층재는 일반적으로 L자형 스트립으로 잘라져 있으며, 아래 그림에 도시된 것과 같습니다. 적층 접합부에서 자기 저항을 최소화하기 위해, 교대 레이어는 겹치는 패턴으로 배열되어 연속적인 접합선을 없애고 매끄러운 자기 경로를 확보합니다.
일차와 이차 권선은 누설 플럭스를 최소화하기 위해 교대로 배치되며, 각 권선의 절반은 각 코어 지지부의 양쪽 또는 중심에 위치합니다. 배치 중에는 코어와 저전압(LV) 권선 사이, LV와 고전압(HV) 권선 사이, 코일과 요크 사이, HV 지지부와 요크 사이에 베이클라이트 포머 절연재가 삽입됩니다. LV 권선은 절연 요구 사항을 줄이기 위해 코어에 가깝게 배치되어, 재료 효율성과 전기 안전성을 최적화합니다.
쉘형 변압기에서는 개별 적층재가 긴 E형과 I형 스트립으로 잘려서(아래 그림 참조), 세 개의 지지부를 가진 코어로 두 개의 자기 회로를 형성합니다. 중앙 지지부는 바깥쪽 지지부의 두 배 너비로, 전체 자기 플럭스를 운반하며, 각 바깥쪽 지지부는 플럭스의 절반을 운반하여 자기 효율성을 최적화하고 누설을 최소화합니다.
쉘형 변압기 설계 및 변압기 구성 요소
쉘형 변압기 권선 및 코어 구조
쉘형 변압기에서는 권선을 세분화하여 반응을 줄여 누설 플럭스를 최소화합니다. 일차와 이차 권선은 중앙 지지부에 함께 위치하며, 저전압(LV) 권선은 코어에 인접하게 배치되고, 고전압(HV) 권선은 이를 감싸고 있습니다. 적층 비용을 줄이기 위해, 권선은 원통형으로 미리 형성되고, 그 후에 코어 적층재가 삽입됩니다.
절연 회로
절연 회로는 전도 부분을 분리하는 절연 재료로 구성됩니다. 코어 적층재(50 Hz 시스템의 경우 0.35~0.5mm 두께)는 에디 전류 손실을 최소화하고 층 간 전기적 절연을 보장하기 위해 바니시나 산화층으로 코팅됩니다.
탱크 및 부속품
보존기
변압기의 주 탱크 지붕 위에 장착된 원통형 탱크인 보존기는 절연유 저장소 역할을 합니다. 전하량이 최대일 때 오일의 팽창을 수용하여 온도 변화에 따른 압력 상승을 방지합니다.
호흡기
변압기의 "심장" 역할을 하는 호흡기는 오일 팽창/수축 시 공기 흡입을 조절합니다. 내부의 실리카겔은 들어오는 공기의 습기를 흡수하여 오일 품질을 유지합니다: 신선한 파란색 젤은 포화될 때 분홍색으로 변하며, 건조한 젤은 공기의 결로점을 -40°C 이하로 낮출 수 있습니다.
폭발 방지 밸브
변압기 양끝에 설치된 얇은 알루미늄 파이프인 폭발 방지 밸브는 갑작스런 온도 상승으로 인한 과도한 내부 압력을 해소하여 변압기의 손상을 방지합니다.
방열기
탈착식 방열기 유닛은 자연 대류를 통해 변압기 오일을 냉각합니다: 가열된 오일은 방열기로 상승하여 냉각되며, 밸브를 통해 탱크로 돌아와 계속되는 냉각 순환을 유지합니다.
부싱
부싱은 전기 도체가 탱크를 통과하도록 허용하는 절연 장치로, 고전압 필드를 견딜 수 있습니다. 소형 변압기는 고체 포세린 부싱을 사용하며, 대형 변압기는 기름 충전 콘덴서형 부싱을 사용합니다. 습기 침투는 주요 고장 모드로, 절연 열화를 모니터링하는 전력 인자 테스트(예: Doble Power Factor Test)를 통해 검출할 수 있습니다.
