파운드로 충진한 것을 건식으로 분류하며,  절연유를 충진한 붓싱은 유면계를 구비하고, 그 절연유는 광선이나 습기에 의하여 열화되지 않도록 보호되어야 하며, 대기에 대하여 완전히 밀봉되어야 한다.

Ⅲ. 변전실무분야

2. 변압기

최근에는 절연지로서 합성수지 절연지를 사용하기도 한다.

【그림 75】 Oil-Air 유입콘덴서붓싱

이 붓싱은 또한 접지측에서 제이층의  금속박에서 단자를 내면 선로의 상규 또는 이상전압을 分壓하여 측정하는 C.P.D(Capacitor Potential Device)의 기능을 수행할 수 있으며, 이 단자(역률시험탭)를 이용하여 붓싱의 절연내력과 열화정도를 측정하기도 한다.

【그림 76】 콘덴서 붓싱의 등가회로

2-95 가스 붓싱

(SF6 Gas-Air, Gas Bushing)

磁器애관, 강판 또는 합성수지로 관과 도체사이에 절연가스(SF6 가스)를 충진한 것으로서 구조가 간단하며, 높은 범위의 전압에도 이용된다.

주로 GIT 또는 GIS와 연결되는 곳에 사용된다.

폴리머, 에폭시, 장유리섬유와 같은 합성수지로 애관을 만든 경우 이를 Composite Bushing이라 하며 800kV까지 개발되어 사용되고 있다.

【그림 77】 합성수지애관 가스 붓싱 구조

2-96 Oil-Oil 유입 콘덴서 붓싱

(Oil Filled Condenser Bushing)

변압기의 단자와 연결된 선로가 유입케이블로 구성된 경우에 적용된다.

【그림 78】 Oil-Oil 붓싱 구조

2-97 Oil-SF6 Gas 콘덴서 붓싱(Oil-SF6

Gas Filled Condenser Bushing)

변압기의 단자가 GIS에 연결된 경우에 적용한다.

【그림 79】 Oil-SF6 Gas 붓싱 구조

2-98 붓싱변류기

(Bushing Current Transformer)

기기보호를 위해 계전기에 공급되는 전류의 획득과 기기에 흐르는 전류를 계측하기 위해 변류기를 사용하며, 일반적으로 붓싱이 있는 전력기기에는 계전기와 계측기에 필요한 소전류(5A, 2A)를 얻기 위해 붓싱 변류기를 사용하게 된다. 붓싱 변류기는 냉각 매체에 따라 건식 및 유입식으로 나눈다.

붓싱 변류기의 구조는 철심, 절연지, 에나멜 동선으로 구분된다. 철심에 절연지를 감고, 그 위에 에나멜 동선을 권선한 다음, 다시 절연지로 감는다.    붓싱 변류기의 단자는 제작사에 따라 그 표기가 다르나 통상적으로 X(k, l)로 표시한다. 기준 단자는 l이며 탭의 수에 따라 X1, X2.... Xn등으로 표시한다.

【그림 80】 붓싱변류기와 설치

단자의 배치는 2차측 단자에서 보아 X1을 좌측에, Xn을 우측에 설치하며, 상하로 단자를 인출시에는 X1을 상측에, Xn을 하측에 설치한다. 붓싱변류기의 구조와 크기는 전류비, 부담 및 오차계급에 따라 달라진다.

붓싱변류기의 중심선을 붓싱의 중심선과 일치시킨 후 상·하부에 절연물을 놓고 지지판에 고정시킨 다음, 탭 리드를 단자 박스내의 접합 단자에 연결한다.

붓싱 변류기는 1차코일과 철심사이가 상당히 큰 공간이 되어 磁路가 길어지므로, 여자전류가 증가하고, 1차코일이 단일 도체이므로 흐르는 전류가 적은 경우에는 변류비가 일정하게 유지될 수 없는 단점이 있다.

2-99 냉각방식(Cooling System)

변압기의 냉각방식은 권선 및 철심을 직접 냉각하는 매체와 이 매체를 냉각하는 외부 냉매의 종류와 순환방식에 따라 여러 가지로 나뉘며, 냉각방식의 규정은 크게 ANSI규격과 IEC규격에 의한 분류로 나눌 수 있다.

냉각방식은 변압기의 설치 장소와 용량, 절연방식 등에 따라 선택하여 적용한다.

【표 14】 ANSI C57 12.00, 12.01에 의한 냉각방식의

분류

냉각방식		약호	내 용
유입식	유 입 자냉식	OA	Liquid-immersed self-cooled
	유 입 풍냉식	FA	Liquid-immersed forced air-cooled
	유 입 수냉식	OW	Liquid-immersed water-cooled
	송 유 풍냉식	FOA	Liquid-immersed forced liquid-cooled
	송 유 수냉식	FOW	Liquid-immersed forced liquid-cooled, water-cooled
건식	통 풍 자냉식	AA	Ventilated self-cooled
	통 풍 풍냉식	AFA	Ventilated forced-air-cooled
	비통풍 자냉식	ANV	Nonventilated self-cooled
	밀 폐 자냉식	GA	Sealed self-cooled

IEC규격에 의한 표기는 다음과 같다.

* 첫 번째 글자 : 내부 냉각매체를 뜻한다.

·A : 공기

·O : 광유, 절연유로서 인화점이 300℃ 이하인

경우

·K : 난연성 절연유로서 인화점이 300℃를 초과하

는 경우

·L : 불연성 절연유

·G : 가스

* 두 번째 글자 : 내부 냉각매체 순환방식을 뜻한다.

·N : 자연순환방식

·F : 강제순환방식

·D : 직접강제순환방식

* 세 번째 글자 : 외부 냉각매체를 뜻한다.

·A : 공기

·W : 물

* 네 번째 글자 : 외부 냉각매체 순환방식을 뜻한다.

·N : 자연순환방식

·F : 강제순환방식

【표 15】 IEC 76에 의한 냉각방식의 분류

냉각방식		약 호	예
건식	건 식 자냉식	AN	ONAN : Natural oil cooling(ON) Natural air cooling(AN) OFAF : Forcedl oil cooling(OF) Forced air cooling(AF) OFWF : Forcedl oil cooling(OF) Forcedwater cooling(WF) ODAF : Directed oil cooling(OD) Forced air cooling(AF)
	건 식 풍냉식	AF
	건식밀폐 자 냉 식	ANAN
유입식	유 입 자 냉 식	ONAN
	유 입 풍 냉 식	ONAF
	유 입 수 냉 식	ONWF
	송 유 자 냉 식	OFAN
	송 유 풍 냉 식	OFAF
	송 유 수 냉 식	OFWF

2-100 건식자냉식(AN, AA)

일반적으로 소용량 변압기(10MVA) 미만에 사용한다.

2-101 건식풍냉식(AF, AFA)

권선하부에 풍도를 만들고 송풍기로 바람을 보내어 냉각한다. 500kVA 이상에 채용한다.

2-102 건식밀폐자냉식(ANAN,GA)

권선과 철심을 밀봉한 함속에 넣고 공기 또는 가스를 봉입한다. 내부 송풍기에 의해 가스를 순환시켜 냉각한다. GIT에 채용하는 경우도 있다.

2-103 유입자냉식(ONAN, OA)과

유입풍냉식(ONAF, FA)

유지보수가 간단하고 제일 많이 사용된다. 권선과 철심의 발열량은 전도에 의해 절연유에 전달되고, 절연유의 열이 외함과 방열기에 전해진다. 외함과 방열기의 표면에서 방사와 공기의 대류에 의하여 냉각된다. 외함과 방열기에서 냉각된 절연유는 하강하여 다시 내부를 냉각하고 상승 순환하게 된다.

【그림 81】 유입자냉식 방열기의 종류

변압기의 발열손실은 거의 내부의 중량, 즉 치수의 3승에 비례하여 증가하며, 방열은 외함표면적의 제곱에 비례한다. 따라서 대형기에서는 냉각을 위해 방열면적을 증가시키기 위하여 다양한 형태의 방열기를 부착하게 된다. 현재 사용되고 있는 방열기의 형태는 판넬형, 플랫튜브형이 주로 사용되고 있다.

이러한 형태의 방열기는 유량이 적고 큰 방열효과가 얻어지며, 또 방열기의 하부나 측면에 송풍기를 부착하여 중부하나 과부하시 유입풍냉식으로 전환 할 수 있다.

유입자냉식에서 유입풍냉식으로 전환시 변압기 용량은 약 1/3이 증가한다. 154kV 변압기명판에 정격용량이 OA/FA 30/40, 또는 45/60으로 표시된 것이 이를 뜻한다.

유입풍냉식으로 운전시 송풍기를 2개의 군으로 나누어 변압기 권선의 온도상승에 따라 단계적으로 운전하는 것이 일반적이다.

2-104 유입수냉식(ONWF, OW)

외함 내부의 상부에 냉각용 수관을 만들고, 수관속으로 물을 통과시켜 더워진 절연유를 냉각하는 방식이다.

2-105 송유풍냉식(OFAF, ODAF, FOA)

유입자냉식에 절연유를 강제로 순환시키기 위한 유순환펌프를 본체와 방열기 사이에 부착하고 송풍기를 방열기에 달아 냉각성능을 향상시킨 방식이며, 단위냉각기(unit cooler)라고 부르는 냉각기를 소요 수량만큼 부착하여 사용하는 경우도 있다.

단위냉각기의 구조는 가는 지느러미 형태의 방열기에 송풍기와 유순환펌프를 부착한 형태이다.

중부하 또는 과부하시 유입자냉식에서 송유풍냉식으로 전환하면 변압기 용량은 1/3∼2/3까지 증가한다.

【그림 82】 Unit Cooler

【그림 83】 ODAF 방식

345kV 변압기 명판에 정격용량이 OA/FOA1/FO A2, 100/133.33/166.67로 표시된 것이 이를 뜻한다.

ODAF는 [그림 83]과 같이 냉각된 절연유를 권선 사이로 직접 순환시켜 권선을 냉각하는 방식이다.

송유풍냉식을 옥내에 사용할 경우 통풍에 주의하여야 하며, 송풍기와 유순환펌프를 2개의 군으로 나누어 변압기 권선의 온도상승에 따라 단계적으로 운전한다.

2-106 송유수냉식(OFWF, FOW)

변압기가 옥내 또는 지하에 설치될 경우 냉각을 위한 통풍에 제한을 받으므로, 이러한 경우에 송유수냉식을 적용한다. 송유수냉식의 냉각기(열교환기)는 유니트형으로 제작한 형태가 널리 사용된다. 냉각기의 내부는 여러 개의 수관으로 구성되며 뜨거운 절연유가 유순환펌프에 의하여 냉각수관 사이를 흘러 냉각된다. 냉각수는 별도의 순환펌프에 의해 쿨링타워로 보내져 냉각되어 순환되고, 냉각수를 보존하기 위한 별도의 냉·온수조가 설치되기도 한다.

송유수냉식의 경우 일반적으로 유순환펌프가 달린 냉각기가 2∼3대가 부착되어 변압기를 운전하게 되는 데, 한 대의  변압기에 3대의 냉각기가 부착될 경우에는 변압기 가압과 동시에 1대의 냉각기는 운전되고, 권선의 온도상승에 따라 다른 하나의 냉각기가 운전되며, 나머지 1대의 냉각기는 예비로 남아 운전중인 냉각기의 고장시 대체되어 운전하게 된다.

【그림 84】 송유수냉식 변압기

송유수냉식에서는 내부관의 파열로 인한 물이나 유의 누출에 대비한 감시장치가 별도로 공급되며, 내부관은 대부분 이중관의 형식으로 제작된다.

【그림 85】 열교환기와  누출검지기

2-107 냉각탑(Cooling Tower)

송유수냉식에서 열교환기에 흐르는 내부 냉각수가 변압기의 상승된 유온을 냉각하여 온도가 상승되면, 더워진 내부 냉각수를 대기와 외부 냉각수로 다시 냉각하게 된다. 이 내부 냉각수를 냉각하는 장치를 냉각탑이라 하며, 개방형·밀폐형 두 종류가 있다.

개방형은 열교환기 내부 냉각수를 대기 중에 분산 비하시켜 냉각하기 때문에 냉각수의 오염과 손실이 커지는 단점이 있고, 밀폐형은 내부 냉각수를 송풍기와 외부 냉각수로 냉각하기 때문에 내부 냉각수의 손실과 오염이 적다.

【그림 86】 밀폐형 냉각탑 구조

2-108 온도상승(Temperature Rising)

변압기의 철심과 권선에서 발생하는 손실은 열로 변화되어 철심과 권선의 온도를 상승시킨다. 온도가 높아지면 높아질수록 변압기의 절연물은 단기간 내에 열화하여, 결국은 조그마한 쇼크에도 절연파괴가 일어나게 된다. 따라서 변압기를 장기간 안전하게 운전하기 위해서는 적당한 냉각방식을 구비하여 발생된 열을 방산시켜 각부의 온도를 정해진 한도 이하로 유지하도록 하여야 한다.

변압기 내부에서 발생된 열은 최종적으로 외부 냉매 즉 공기와 물에 전달된다. 변압기 각부의 온도와 변압기를 냉각하는 공기 또는 물 온도와의 차를 온도상승이라 하며, 단위로는 도(degree)로 표시한다.

변압기의 수명은 온도에 의하여 정해지므로 각부의 온도상승과 냉각문제는 변압기의 운전에 있어 매우 중요하며 온도상승을 적정한 범위 내에서 제한할 수 있으므로 변압기의 대용량화가 가능했다고 할 수 있다.

2-109 절연유 보존장치

(Oil Preservation System)

변압기에 봉입된 절연유를 대기중의 산소와 수분의 접촉을 차단하여, 절연유의 성능과 상태를 좋게 유지함으로써 변압기의 절연내력을 확보하기 위한 장치이다.

종류로는 컨서베이터, 흡습호흡기, 가스 오일 실 탱크, 질소봉입, 질소병, 공기주머니식 및 격막식 컨서베이터 등을 들 수 있다.

2-110 개방형 컨서베이터

(Open Conservator)

본체 상부에 원통형의 작은 탱크를 설치하여 파이프로 연결한 것으로, 이 작은 탱크를 컨서베이터라

【그림 87】 개방형 컨서베이터

한다. 컨서베이터내에서는 절연유와 공기와의 접촉면적을 작게 하고 또 유온이 낮으므로, 절연유와 공기중의 산소와의 반응 속도가 늦어지므로 절연유의 열화가 적게 된다. 본체와 컨서베이터의 연결관은 U자형으로 되어 대류에 의한 높은 온도의 열이 컨서베이터 내부로 유입되는 것을 방지한다.

절연유의 체적팽창율이 0.0007∼0.0008이므로 유온의 변화범위가 -20∼90[℃]라고 하면 필요한 컨서베이터의 용적은 전 유량의 9%정도이다.

주로 소용량 변압기에 적용한다.

2-111 흡습호흡기

(Dehydrating Breather)

컨서베이터의 유면 상부에는 공기가 출입하므로 컨서베이터 내부에 들어오는 공기의 습기를 가능한한 적게 하기 위하여 입구에 흡습호흡기를 단다.

이는 유리관속에 실리카겔 혹은 활성 알루미나, 염화칼슘과 같은 흡습제를 넣은 것으로, 흡습제 색의 변화로 흡습 정도를 알 수 있다.

일반적으로 실리카겔은 흡습시 분홍색으로 변화하도록 만들어 진 것을 사용하며, 염화칼슘도 흡습시 분홍색으로 변화한다. 또한 외기와 흡습제가 직접 접촉하는 것을 방지하기 위하여 통기공 하단에 유통을 설치한다.

실제 유온이 상승하여 절연유가 팽창하면 컨서베이터 내부의 공기가 외부로 배출되고, 유온이 하강하면 절연유가 수축하여 외부의 공기가 컨서베이터 내부로 들어오는데, 이를 변압기의 호흡작용이라 한다.

2-112. 질소밀봉식

(Nitrogen Sealed Tank Type)

외함을 밀봉하고, 유면 상부에 질소가스를 봉입한 것으로, 10MVA 이하의 변압기에 채용되었으나, 질소 봉입 공간을 확대한 질소탱크를 본체와 별도로 설치하여 최근에는 60MVA까지 적용하여 사용하고 있다.

이 방식은 외기와의 접촉이 완전히 차단되므로 흡습 및 산화에 의한 열화가 없고, 누유나 누기되지 않고, 내부에 이상이 없는 한 장기간 절연유를 교환하지 않아도 된다.

유온의 변화에 따른 절연유의 팽창 수축에 따라 가스실의 용적이 변화하므로, 이에 따라 가스압력도 변화한다. 가스압력이 너무 높으면 본체에서의 누유나 방압장치의 오동작의 원인이 되므로 가스실의 용적을 적당히 선택하고, 가스압력의 변동을 어느 정도 억제하여야 한다. 상온에서 가스실 용적을 전 유량의 15∼25%로 택하면, 가스압력 범위는 약

-0.2∼／0.35[□/□] 정도가 된다. 따라서 질소밀봉식은 가스압력의 변동에 주의하여야 한다.

【그림 89】 질소밀봉식

2-113 가스 오일 실 탱크

(Gas Oil Sealed Tank)

밀폐형 변압기의 가스 공간에 직접 연결하거나, 대형 3실식 컨서베이터를 변압기 상부에 설치시 충전부와의 이격거리와 중량이 문제가 될 때, 1실은 변압기 상부에 설치하고 2실과 3실을 별도로 제작하여 외함 옆에 설치한다.

컨서베이터와 별도로 제작된 2실과 3실을 가스 오일 실 탱크라고 부른다.   가스 오일 실 탱크는 수직 격판에 의하여 동일한 체적을 가진 두 개의 실로 양분되어 1실의 체적과 거의 동일한 양의 절연유가 봉입되어 있으며, 격판의 최하부에 위치한 통로를 통하여 변압기의 호흡시 절연유의 신축에 의하여 양실의 절연유가 왕래하여 본체 질소가스압력을 조절하게 되어 있다.

가스 오일 실 탱크가 설치된 경우 유온-가스압력 상관 곡선에 따라 가스압력을 관리하여야 한다.

만일 가스 오일 실 탱크의 가스압력이 0.25[□/□] 이상이 되면 가스 오일 실 탱크의 봉입유를 배유밸브를 통하여 적당량 배유하여 가스압력을 저하시켜야 하며, 질소 가스의 배기나 변압기 본체의 절연유의 배유는 가급적 금하여야 한다.

【그림 90】 가스 오일 실 탱크

또한, 가스 오일 실 탱크의 압력이 -180[mmHg] 이하이면 가스 오일 실 탱크의 주유 플러그를 통하여 적당량의 절연유를 공급하여야 한다.

만약 운전중인 변압기의 가스 오일 실 탱크에 질소 가스를 공급하는 경우에는 봉입 가스의 주입 압력을 낮추어야 변압기 기계적 보호장치의 오동작으로 인한 변압기 정지를 예방할 수 있다.

2-114 질소병식

(Nitrogen Gas Cylinder Type)

변압기 본체 또는 컨서베이터내의 질소가스 압력이 항상 대기압 이상의 일정치(최소 0.03∼0.05[kg/□], 최대 0.37[kg/□])를 유지할 수 있도록 되어 있으며, 변압기의 부하가 증가하여 유온이 상승하여 절연유가 팽창하고, 이로 인해 변압기함 내의 질소가스 압력이 상승하면 방출안전밸브에서 질소가스를 방출하여 일정하게 질소가스 압력을 유지한다. 부하가 감소하거나 냉각으로 인해 유온이 저하하여 변압기함내의 질소가스 압력이 하강하면 자동적으로 질소병(최대압력 150[kg/□])에서 본체 또는 컨서베이터에 질소를 공급하여 적정한 질소가스 압력을 유지한다.

① 방출안전장치 ③ 리드 컨넥터 ⑤ 질소병 압력계 ⑦ 3차 압력조절기 ⑨ 드레인코크 ⑪ 분출 절연유통 ⑬ 니들시험밸브 ⑮ 절연유 채유변	② 본체 ④ 잠금밸브 ⑥ 2차 압력 조정핸들 ⑧ 2차 안전밸브 ⑩ 1차 안전밸브 ⑫ 변압기 질소가스압력계 ⑭ 단자블록

【그림 91】 질소병식

이 방식은 봉입된 질소의 누기시에도 외기와 절연유가 접촉하지 않으며, 커다란 질소탱크를 필요로 하지 않으므로 유보존과 변압기 설치면적을 축소할 수 있으나, 연결부와 밸브의 누기, 잦은 유온 변동에 따른 질소가스의 소모로 인하여 주기적으로 질소가스병의 압력이 일정압력(15[kg/□])이하로 떨어지면 질소가스병을 교체하여야 한다는 단점이 있다.

제1단 감압변은 질소가스의 압력을 15[kg/□]으로 감압시키며, 제2단 감압변은 질소가스의 압력을 0.5[kg/□]으로 감압시키고, 제3단 감압변은 질소가스의 압력을 0.03-0.05[kg/□]으로 감압시킨다.

방출안전변은 본체 또는 컨서베이터와 제3단 감압변 후단의 과도한 압력을 방출하고, 유통은 변압기로부터 유출되는 절연유가 감압변에 이르지 못하도록 저장하는 역할을 하며, 변압기 질소가스압력계는 본체 또는 컨서베이터내의 질소가스 압력을 나타낸다.

2-115 공기주머니식(Air Seal Cell Type)

컨서베이터

컨서베이터의 내부에 내유성 합성고무주머니를 설치하여 외기와 절연유의 접촉을 방지하는 것으로, 절연유의 온도변화에 따른 팽창과 수축으로 인한 유량의 변화가 합성고무(나일론천에 고무 코팅)주머니의 팽창과 수축에 의해 보상되며, 합성고무주머니는 흡습호흡기를 통하여 외기와 연결되게 된다.

【그림 92】 공기주머니식 컨서베이터

일반적으로 이 방식은 질소가스를 사용하지 않으므로 유지보수의 편리함이 있으나, 합성고무주머니의 경년열화에 따라 공기주머니의 균열과 파손이 발생할 수 있고, 이로 인한 절연유의 외기와의 접촉이 발생할 수도 있다. 공기주머니의 파손시 콘서베이터에 설치된 다이얼유면계의 지침이 하강하여 저유면경보를 발하도록 되어 있다.

2-116 격막식(Diaphragm Seal Type)

컨서베이터

공기주머니식과 같은 재질의 막을 컨서베이터의 중간 부분에 설치하여 유온의 변화에 따른 절연유의 팽창과 수축을 격막이 담당하는 방식이다. 고무막의 상부는 흡습호흡기를 통하여 외기와 접촉되고, 공기주머니식과 마찬가지로 경년열화로 인한 격막이 파손시 저유면경보로 파손여부를 알 수 있으나, 유면계가 격막의 상부 즉 외기와 접하는 부분에 설치되어 있는 점이 다르다.

【그림 93】 격막식 컨서베이터

2-117 방압관(Bursting tube)

변압기의 상부에 가스가 충진된  관을 설치하고, 관의 끝단에 방압판(베크라이트판, 운모판 등)이 부착되며, 방압판 전단과 컨서베이터를 균압관이 연결하여 유온의 변화에 따른 절연유면의 변화와 절연유 여과시 유면변화에 의하여 절연유가 방압판을 파손하는 것을 방지하도록 되어 있다. 변압기 내부에 고장으로 인한 고압력이 발생시 방압판이 파손되며 과도압력을 외부로 방출하는데, 방압관 내부의 압력이  0.85[kg/□]에 도달하면, 동작봉이 방압판을 깨뜨려 변압기 내부의 과도한 이상압력을 외부로 방출하고, 경보용 접접을 붙여 신호를 변압기용 차단기 트립회로에 송출하여 차단기를 개방시킨다.

【그림 96】 방압관

2-118 방출안전장치(Automatic

Resetting Pressure Relief

Device)

절연유와 접하지 않는 변압기의 상부 판 또는 상부관에 부착되어 변압기 내에 이상압력이 발생시 일정 압력[10±1psi (0.7±0.07kg/□)]에 도달하면 방압막(diaphragm)이 동작하여 이상압력을 외부로 방출시켜 변압기함의 파손을 방지한다.

방출안전장치는 방압관과는 달리 여러 번 동작하여도 다이아프람이 파손되지 않도록 강판으로 제작되며, 평상시 다이아프람을 눌러 주는 압축 스프링과 기밀유지를 위한 가스켓, 동작표시봉, 경보용 접점 등으로 구성되어 있다.

방출안전장치의 동작표시는 방압막이 상부로 올라가는 동안 동작표시봉에 의하여 알 수 있으며, 경보접점이 전기적으로 신호를 보낸다. 방압막이 동작 후 변압기 내부의 압력이 동작압력의 1/2이하로 떨어지면 스프링의 힘에 의하여 자동적으로 방압막이 복귀되어 닫히게 된다.

동작 후 동작표시봉을 다시 아래로 밀어 넣고, 경보접점 작동을 위한 레버를 밀어 넣어야 전기적으로 복귀된다.

변압기 점검 작업시 탱크에 걸리는 압력이 8psi (0.65[kg/□])를 초과하면 방출안전장치를 제거하고, 진공작업시에는 방출안전장치가 충분히 견디므로 이를 제거할 필요는 없다.

【그림 97】 방출안전장치

2-119 부흐홀쯔 계전기

(Buchholtz Relay)

이 계전기는 변압기의 내부 고장시 발생하는 가스의 부력과 절연유의 유속을 이용하여 변압기 내부고장을 검출하는 계전기로서 변압기와 컨서베이터 사이에 설치되어 널리 이용되고 있다.

정상적인 변압기 운전시 부흐홀쯔계전기는 절연유로 충만되어 1단 부표와 2단 부표가 유중에 떠 있게 된다.

변압기 내부의 경미한 고장으로 발생한 가스가 변압기의 상부에서 컨서베이터로 이동하면서 부흐홀쯔 계전기의 상부에 축적되어  계전기 상부에 설치된 1단 부표가 점차 하강하게 되며, 계전기 내에 일정량의 가스가 축적되면 1단 부표가 하강하여 경보접점회로를 구성하여 경보신호를 송출하게 된다.

부흐홀쯔 계전기 1단계 동작은 변압기 내부의 경미한 고장 발생시와, 외기온도의 급격한 하강으로 인한 절연유의 수축시 절연유에 용해된 질소가스가 분리되어 계전기 상부에 축적되거나, 또는 컨서베이터내에 절연유가 부족하여 질소가스가 부흐홀쯔계전기 상부에 축적되는 경우, 누유로 인하여 공기가 계전기 상부에 축적된 경우에도 이루어진다.

부흐홀쯔계전기의 점검창을 통하여 축적된 가스 색에 따라 오동작 유무를 판단할 수도 있다.

【그림 96】 부흐홀쯔 계전기의 내부구조

가스가 흑회색을 띠면 기름이 분해된 것이고, 황색은 지지목의 분해로 생성된 것이며, 백색은 절연지의 분해를 나타낸다.

【그림 97】 부흐홀쯔 계전기

변압기 내부에 중고장이 발생하면 가스의 급격한 생성뿐만 아니라 본체에서 컨서베이터로 이동하는 절연유의 흐름이 급격해져 부흐홀쯔계전기의 방유판을 밀어 차단회로를 구성하게 된다.

또한 1단 동작 후 계속해서 가스가 계전기내에 축적되어 2단 부표를 하강시키면, 중고장 발생시와 같이 차단회로를 구성하여 차단신호를 보내게  된다.

따라서 부흐홀쯔 1단 동작시 복귀를 위해 가스 방출 코크를 열어 계전기 내의 가스를 외부로 배기할 때 점검창을 통하여 유면이 점차 상승하지 않으면 2단 동작의 우려가 있으므로, 배기하기 전에, 컨서베이터의 유면계와 질소가스 압력을 확인하고 적절치 못할 때에는 이들을 보충한 후에 부흐홀쯔계전기의 가스 방출 코크를 열어 가스를 배기하여 1단 동작을 복귀한다.

2단 동작은 절연유의 유속이 감소하거나 2단 부표가 상승하면 복귀된다. 부흐홀쯔 계전기 2단 동작시 대부분 변압기용 1, 2차 차단기가 개방되도록 한다.

2-120 충격가스압력계전기

(Sudden Gas Pressure Relay)

충격가스압력계전기는 질소가 봉입된 형태의 변압기에 사용할 수 있으며, 절연유와 접하지 않는 변압기의 최상부나 관에 설치된다. 이 계전기는 금속제 용기 속에 등압기(equalizer), 마이크로스위치, 벨로우즈(bellows), 시험단자 등으로 구성되어 있다.

이 계전기는 변압기 내부의 절대압력에는 동작하지 않으며, 변압기 내부의 압력과 계전기실 내의 압력차가 일정한 기준값 이상이 되었을 때만 동작하게 된다.

변압기 내부의 압력이 서서히 증가하면 등압기[고체이물질의 유입을 방지하기 위한 2개의 스트레이너(strainer)와 소형 통풍구로 구성]의 통풍구를 통하여 가스가 계전기실 내로 유입되어 변압기 내부의 가스압력과 동일한 압력을 유지하여 벨로우즈(금속제)가 확장되지 않아 마이크로 접점이 동작하지 않으나, 변압기 내부의 압력이 급격하게 증가하면  벨로우즈와 연결된 구멍을 통하여 내부압력이 전달되고 등압기의 통풍구는 급격한 압력의 변동을 억제하여 계전기실 내부와 벨로우즈 내부와의 압력차가 발생하게 되며, 압력이 높은 벨로우즈측이 확장하게 된다.

확장된 벨로우즈는 마이크로스위치를 접촉시키며, 전기적 폐회로를 구성하고 신호를 송출하게 된다.

이 신호는 변압기의 1, 2차 차단기의 개방회로와 연결되어 있어 1, 2차 차단기를 개방하고 변압기를 주통전 회로로부터 분리하여 고장의 지속을 방지하게 된다.

이 계전기는 등압기와 벨로우즈 내부에 절연유나 이물질이 침입하면 오동작 또는 부동작을 유발할 수 있으므로 취급이나 시험시에 이러한 점에 유의하여야 한다.

【그림 98】 충격가스압력계전기

2-121 충격유압력계전기

(Sudden Oil Pressure Relay)

이 계전기는 절연유와 접하는 변압기의 상부 측면이나 중간부분측면에 설치되어 변압기의 내부 고장시 발생되는 이상 압력으로 인한 압력파와 단위 시간당의 압력 상승값으로 동작한다.

압력 상승에서 유속을 감지하는 부분(sensing bell -ows), 유속을 전달하는 부분(실리콘유와 control bellows), 전달된 유속을 전기적인 신호로 변환하는 부분(마이크로스위치)으로 구성되어 있다.

변압기 내부의 고장으로 인하여 충격파가 발생하면 이 파가 계전기의 감지 밸로우즈에 전달되어 그 압력의 변화율에 대응하여 급격히 밸로우즈가 압축되어 그 압축량에 비례한 실리콘유가 관로에 흐르며, 이 흐름으로 인하여 조정 밸로우즈가 확장되어 직상부의 마이크로스위치의 접점을 동작시킨다.

유온 변화에 의한 완만한 압력 변화에는 조정 밸로우즈를 확장시키는 힘이 작기 때문에 접점을 동작시킬 수가 없다.

【그림 99】 충격가스압력계전기의 동작특성곡선

2-122 가스검출계전기

(Gas Accumulation Indicator)

변압기 본체에 절연유가 최상부까지 충만되는 컨서베이터형 변압기의 내부에서 부분방전, 절연불량으로 생성된 가스를 검출하는 계전기이며, 지상에서 축적가스의 량을 관찰할 수 있도록 변압기의 상부 외측에 설치한다. 부표, 커플링,  스위치 등으로 구성되어 있다.