OLTC 구성

OLTC 구성

1.  유격실(Diverter chamber)
유격실은 전환 개폐기 유니트와 이에 필요한 절연유를 본체와 별도로 관리하기 위한 절연통으로서 탭 선택기와 전환 개폐기를 연결하는 접점이 설치되어 있다. 이 유격실내에 이상이 발생하면 보호계전기(OLTC 보호계전기)나 방압장치에 의해 유격실내의 기기를 보호하고 변압기를 통전선로에서 분리하게 된다.

2. 전환개폐기 유니트(Diverter switch unit)
전환개폐기 유니트는 탭을 전환하기 위해 유중에서 사용중인 탭을 주통전 회로에서 개방하고, 동시에 탭 선택기에 의해 선택된 탭을 주통전 회로에 연결하는 기능을 수행하는 OLTC에서 가장 중요한 부분이므로 가능한 한 동작이 확실하고, 접점의 소모가 적으며 높은 신뢰도가 요구 된다.

유격실 안에 설치되어 동력을 전달하는 구동부, 접점의 개폐를 담당하는 가동자와 고정자로 이루어진 전환 개폐 기, 전류제한 임피던스[천이저항(한류저항),또는 한류리액 터], 방전갭 등으로 구성된다.
전환개폐기의 절연원통(쉘) 내면에는 고정접점이 배열 되어 있고, 쉘 안에는 가동접점이 쉘 내면의 고정접점과 마주 바라보는 위치에 배열되어 있다.
접점은 평상시 부하전류가 흐르기 위한 병렬접점과 주아크접점 및 보조아크접점으로 구성되어 있다.

3. 전류제한 임피던스
OLTC 접점의 개폐 중 폐회로를 이룬 두 탭간의 전위차에 의해 흐르는 순환전류를 제한하기 위한 임피던스로 고속전환용으로 저항[천이저항(한류저항)]이 사용되고, 저속 전환용으로는 리액터(한류리액터)가 사용된다.

전자를 저항식, 후자를 리액터식이라 부르며 일반적으로 저항식이 많이 사용된다.
저항식은 스프링의 장력에 의해 수 싸이클내에 탭의 개폐가 이루어져 짧은 시간 동안 저항에 전류가 흐르므로 열용량이 작아 기기 전체를 소형화 할 수 있다.

4. 에너지축적기
에너지축적기는 모터구동장치에서 전달된 회전력을 전환개폐기에서 접점이 선형동작하기 위한 변환장치로서 편심캠과 스프링, 와인드업 슬래지, 콕킹 슬래지 등으로 구성되어 있다.

5. 제네바기구 (Geneva wheel, gear)
OLTC의 동작에서 탭 선택기와 탭 범위 확장기가 하나의 구동축에 의해 순차적으로 동작하여야 하므로, 이를 만족하기 위해 제네바기구를 사용한다.

제네바 휠이 상․하로 배열되어 있고 구동력 전달 롤러가 180°간격으로 2개가 있어 한 개의 롤러는 상측, 다른
이러한 원리에 의하여 탭 선택기의 가동접점 2조가 1탭 동작시마다 교대로 한 번씩 움직일 수 있게 된다.

6.  탭 선택기(Tap selector)
연동구동장치에 의해 전환 개폐기와 연결되어 전환 개폐기가 동작하기 전에 희망하는 탭을 선택하여 전환개폐 기에 접속하는 역할을 한다.
탭 선택기는 고정자와 가동자로 구분되고, 원형으로 된고정자의 각 단자는 지지목에 설치되어 변압기의 탭 권선에서 나온 리드들이 연결되어 있으며, 가동자는 중앙에서 회전하여 고정자의 탭을 선택하게 된다.
또, 탭의 선택 방식은 전압의 조정범위에 따라 여러 가지가 있으며, 전압의 조정 폭을 크게 하기 위해 탭의 선택 범위를 넓게 하는 탭 범위선택 확장기를 사용하기도 한다.
탭의 선택 방식은 선형 전압 조정방식(Linear voltage regulation), 역스위치방식(Reversing switch, buck and boost connection 극성전환방식), Coarse Fine tap selector connection(전위전환방식) 등으로 나눌 수 있으며, 이는 탭의 조정범위에 따라 선택된다. 전압조정범위를 확대하기 위해 역스위치방식과 전위전 환방식이 널리 이용된다.

7. 구동장치(Driving unit)
탭 조정시 탭 체인저의 구동을 위한 구동력의 생성과 조정을 담당하는 장치이다. 변압기 외함에 부착되어 있으며 구동축으로 전환 개폐기 유니트와 연결되어 있다. 대부분 전동기에 의해 구동하며 수동으로도 동작이 가능하다. 전동기, 기어박스, 캠 스위치, 전원 스위치, 탭 위치표시판, 동작회수기록계 등이 부착되어 있고, 탭 조정시 각 탭의 이동을 단계적으로 제어할 수 있는 각종 보조장치가 내장 되어 있다.

8.  활선여과기(Oil filter)
부하시 전압조정기는 부하를 공급하면서 전압조정을 하기 때문에 이의 동작시 발생되는 아크로 인하여 절연유가 분해되며, 이로 인한 절연유의 오손은 유격실내의 절연파괴를 유발할 수 있으므로, 이를 방지하고자 활선 상태에서 유격실내의 절연유를 여과하기 위한 장치가 필요하게 된다.

여과기는 부하시 전압조정기의 상판에 연결된 파이프를 통하여 유입된 유격실내의 절연유를 여과하는 필터, 절연 유를 순환시키는 유펌프, 타이머, 온도계, 압력계, 외함 등으로 구성된다. 여과기의 전원과 제어는 구동장치에서 이루어지며, 부하시 전압조정기가 동작시 반드시 여과기가 지정된 시간만큼 동작하여 유격실내의 절연유를 여과하도록 되어 있다.

9. 자동전압조정기 (AVR, Automatic Voltage Regulator)
부하변동과 전원전압의 변동시에도 변압기 2차측의 송출전압을 일정하게 유지하기 위하여 OLTC의 탭을 조정

하는 장치이다. 변압기 2차측 CT와 2차측 모선PT에서 부하전류의 크기와 모선전압을 감지하고, 설정된 내부의 기준전압과 비교하여 기준전압을 유지하기 위해 변압기의 탭을 조정하는 신호를 OLTC 구동장치로 송출한다. AVR에는 AVR의 동작범위를 설정하는 기능, 부하선로의 임피던스에 따라 선로전압강하의 크기를 정하는 기능, 송출전압의 조정을 위한 동작시간 조정기능(시간 지연), 송출전압 설정기능 등이 포함된다.
종류로서 MK-20, MK30, VC100-BU, YVC-01 등이 있다.

1) 대역폭(Band width)
OLTC의 스텝전압, 즉, 각 탭간의 전압과 OLTC가 설치된 변압기의 정격전압과의 비를 뜻하는 것으로서, 변압기 송출전압의 변동시 AVR의 동작범위를 결정하기 위한 값이다.
설정 전압과 송출전압의 차가 커져 대역폭을 초과하면 AVR에서 상승 또는 하강의 탭 조정신호가 송출되게 된다. 대역폭을 설정할 때 계산된 값보다 작게 설정하면 부하 변동에 따라 자주 OLTC가 동작하고, 또, 계산된 값보다 크게 설정하면 부하변동시에도 OLTC가 동작하지 않을 수도 있다.
대역폭 ＝스텝전압 /정격전압

2) 선로전압강하보상기(Line drop compensator)
변압기에서 송출하는 전압은 변압기 2차측에 연결된 선로의 길이와 선종에 따라 결정되는 선로 임피던스에 의해 선로의 각 지점(전압 송출점과 선로의 중간점, 선로의 말단)에서 그 크기가 달라진다. 이는 부하전류의 크기에 따라 선로임피던스에 의한 전압강하가 다르게 나타나기 때문이다. 따라서, 변압기에서 전압을 송출시 이를 고려할필요가 있다.
AVR을 이용한 전압조정에서 이러한 선로전압강하를 보상하기 위해 사용되는 것이 선로전압강하보상기이다.
선로전압강하보상방식을 적용하여 사용할 때, 선로의 저항성 전압강하성분(U r ), 유도성 전압강하성분(U x )을 정확히 구하여 적용하면, 선로 말단의 전압은 부하에 관계없이 일정하게 된다.
이 방식은 전압․전류의 벡터적 보상으로서 U r , U x 값이 정확하면 선로전압강하의 판정이 정확하다.

3) Z-보상(Z-Compensation)
부하의 크기에 관계없이 선로 말단의 전압을 일정하게 하기 위하여, 필요한 전압상승[%]을 구하여, 이를 AVR에 설정하는 방식으로서, 변압기의 과도한 전압상승을 방지 하고 일정한 전압보상을 행하기 위해 적용한다.

4) 부하조절(송출전압 단계조정, Load Shedding)
전력공급과 수요가 일치하지 않아 수요가 공급을 초과할 때, 공급전압기준에 설정된 전압보다 송출전압을 낮추어 공급하거나 제한송전과 같은 조치를 취하게 된다.
이를 부하조절이라 하며 AVR에 상기의 송출전압을 낮추어 공급하는 기능이 부가되기도 한다.
이러한 송출전압 단계조정은 단계별로 송출전압의 몇 %를 낮추어 공급할 것인가를 AVR에 설정하여, 수급비상시 단계별로 실행할 수 있다. 이러한 기능은 MK-30, VC100-BU등에서 실행할 수 있다.

5)  병렬운전장치
삼상변압기 2대 이상을 병렬로 조합하여 AVR에 의해 전압조정을 자동으로 실행할 때 필요한 장치이다. 스텝전 압의 동일성 여부에 관계없이 용량 및 전압이 유사한 변압기에 적합하다.
종류로는 SKB-20, SKB-30 등이 있으며, 두 대의 VC100-BU로서도 병렬운전이 가능하다.
VC100-BU를 이용할 때는, 탭 위치에 대한 정보는 필요치 않은 변압기간의 송출 전압차를 최소화하는 최소 순환 전류법(the minimum circulating reactive current method), 병렬운전변압기가 정격전압, 스텝전압, 탭 수 등이 동일할 때에 적용이 적합한 주종제어법(Master-Follower, 동기제 어) 등 두 가지 방법에 의하여 자동전압조정 병렬운전을 할수 있다.

10. OLTC의 분류
부하시 전압조정기의 탭을 조정시 탭 권선의 설치 위치에 따라 자속과 전압의 변동이 상이하게 된다. 이를 IEC 76-4에서 다음과 같이 분류한다.
① CFVV(Constant Flux Voltage Variation) : 자속밀도는 항상 일정하고, 탭이 없는 권선의 전압은 항상 일정하며, 탭이 있는 권선의 전압은 변하는 방식이다. 345kV 단권변압기에 적용된다.

② VFVV(Variable Flux Voltage Variation) : 탭 권선이 설치된 권선의 자속밀도가 변하고, 탭이 있는 권선의 전압은 항상 일정하며, 탭이 없는 권선의 전압은 변하는 방식이다. 765kV 단권변압기에 적용된다

③ bVV(Combined Voltage Variation) : 탭 권선이 설치된 권선의 자속밀도가 변하고, 탭이 있는 권선의 전압은 항상 일정하며, 탭이 없는 권선의 전압은 변하는 방식이다.

11.  탭 전압

1) 전용량 탭전압
지정된 온도상승의 한도를 초과하지 않고 정격용량으로 사용 가능한 탭전압이다.
2)  저감용량 탭전압
지정된 온도상승의 한도를 초과하지 않고 사용할 때에는 정격용량을 저감하지 않으면 안되는 탭전압이다.

12.  진공건조
변압기를 제작할 때, 조립된 중신을 진공실에 넣어 1～ 5[㎜Hg] 정도의 고진공을 유지하여 권선제작과 중신조립시 절연물에 침투된 수분과 먼지, 이물질을 제거하는 방법 이다. 진공건조를 3～4회 반복한 후, 고진공(3Torr 이하) 하에서 절연유를 함침한다.

13.  열유건조 (Vapor Therm)
조립된 변압기 중신을 절연유 탱크 속에 넣고, 절연유를 가열하며 동시에 절연유가 없는 공간에 진공을 걸어 변압기 절연물에 침투된 수분, 먼지, 이물질을 제거하는 방법 이다.
절연유는 진공을 걸때는 80～100[℃], 진공을 걸지 않을 때는 110～115[℃] 정도까지 가열하고, 송유펌프를 통하여 계속 순환시키며 여과하여 절연유 중의 수분과 이물질을 제거한다. 절연유 가열 후, 온도가 목표치에 도달하면 탈기장치와 진공장치를 가동한다.
절연물 중의 수분 배출량은 tanδ를 측정함으로써 알 수 있는데, 절연물의 수분이 점차 배출됨에 따라 tanδ값이 점점 감소하여 포화된다. 포화된 후 2～3일간 건조를 계속한 다. 또한 절연유 중의 수분함유량을 측정하여 건조정도를 측정할 수 있다. 열유건조를 한 변압기는 매우 좋은 건조도를 얻을 수 있다.