변압기 권선(Transformer Coil)의 종류

변압기 권선(Transformer Coil)의 종류

 

 

1. 권선 도체

권선 도체는 일반적으로 전기동이 사용된다. 10∼20[A] 이하의 소전류에는 환선을 절연하여 사용하고, 그 이상의 전류일 때는 단면이 구형인 평각동선을 절연하여 사용한 다. 대전류가 흐를 때는 2개 이상의 절연된 동선을 병렬로 만든 병렬도체를 사용한다.

 

 

2. 연속전위전선 (Continuious transposed cable)

대용량변압기인 경우, 병렬도체를 사용할 때, 누설자속 으로 인하여 각각의 소선에 흐르는 순환전류에 의한 와류 손을 감소시키고, 점적율을 향상시키며, 균등, 불균등 자계에 대하여 이상적인 전위를 유지하고, 권선 작업시 공량을 줄이기 위해 병렬로 도체의 각 소선을 일정한 방향으로 전위하여 소선의 길이를 균일하게 하고 소선간 전위차를 제거한 전위전선[전위전선 또는 연속전위전선(CTC)이 라고도 함]을 사용하기도 한다.

전위전선은 각각의 평각동선 도체를 에나멜로 절연하고 몇 겹의 절연지로 절연하게 된다.

 

 

3. 알루미늄 도체

알루미늄은 도전율 및 기계적 강도 등이 동보다 떨어지나, 평각선으로 소용량의 몰드변압기에 사용되며, 박판의 형태로 소형 배전용 변압기에 사용되기도 한다. 알루미늄을 몰드변압기에 사용하는 이유는 알루미늄의 열팽창율이 수지의 열팽창율과 비슷하여 변압기 운전시 온도상승에 따른 신축이 비슷하므로 수지부분의 균열을 방지할 수 있기 때문이다.

 

 

4. 권선의 배치

1) 동심배치(同心配置, Concentric arrangement)

철심과 가장 가까운 곳에 전압이 가장 낮은 저압권선을 치하고, 다음에 중압권선, 고압권선, 탭권선의 순으로각 권선을 배치하는 방법이다. 철심과 권선간, 권선과 권선간에는 원통형의 고체 절연물이 배치되며, 권선표면과 내부에는 냉각용 덕트가 있게 되어 권선을 냉각하는 절연 유가 흐르게 된다. 절연유의 자연대류를 절연통이 방해하지 않도록, 동심배치형 권선에서는 권선 및 철심다리의 축을 수직으로 하여야 한다. 동심배치 권선은 일반적으로 내철형 변압기에 많이 사용되며, 권선간의 절연이 용이하다. 단권변압기에서는 직렬권선을 고압권선, 분로권선을 저압 권선으로 간주하여 배치하면 된다.

 

2) 교호배치(交互配置, Reciprocal arrangement)

철심 다리의 주위에 板狀으로 성형한 고압권선, 중압권 선, 저압권선, 탭권선을 서로 샌드위치와 같이 배열한 방법으로서, 각 권선간 및 권선과 철심간에는 판형, 또는 통형의 절연물을 배치하고, 권선표면 및 내부에 냉각용 덕트를 배치하여 권선을 냉각한다. 고체절연물과 덕트의 간격 편(spacer)을 조절하여 권선을 수직이나 수평으로 배열할수 있다. 일반적으로 판상권선은 수직으로 세우는 것이 냉각에 효율적이다. 따라서 권선을 수직으로 세우고 철심을 수평으로 취하는 경우가 많다. 교호배치형은 일반적으로 외철형 변압기에 많이 사용되며, 누설자속이 적어 대전류 변압기에 적당하다. 권선의 배치에 있어서 동심배치나 교호배치의 구분 없이, 변압기의 전압이 고전압일 경우에는 권선 상호간의 절연거리를 크게 할 필요가 있으며, 권선 상호간의 절연 스페이서를 보통 주절연이라 칭하는데, 권선을 분할하면 주절연의 수가 증가하여 점적율이 저하한다.

 

 

5. 권선의 종류

1) 연속권선(Continuous winding)

350kV BIL 이상의 절연이 필요한 권선에 적용되는 것으로, 전류 용량에 맞도록 여러 개의 평각 동선을 감아 한 개의 층 (또는 섹션)을 만들고, 수직 방향으로 이러한 층이 연속되어한 개의 권선을 이룬다.

 

2) 나선권선(Helical windings)

절연통위에 권선의 층과 층사 이에 스페이서를 설치하여 덕트를 만들고 도체를 감는 방식으로 저전압 대전류에서 4개 이상의 평각동선을 병렬로 사용할 경우에 쓰인다. 병렬 소선간의 전류 분담을 균등히 하기 위하여 轉位를 한다.

 

3) 고용량권선(Hisercap winding)

Hisercap은 High Series Capacitance의 줄임으로써, 권선 내부의 직렬 정전용량(直列靜電容量, Series Capacitance) 을 높여 권선 내부 임펄스(Impulse) 분포를 선형에 가깝게 만들므로써, 충격전위에 의한 전기적인 스트레스(Stress)를 작게 하는 권선이다. 따라서 이 권선 방식은 650kV BIL 이상의 절연을 필요로 하는 경우와 초고압 분로리액터 등에 적용된다.

 

4) 원통권선(Cylinderical windings)

권선의 단면이 원형이며 크라 프트지를 수지로 함침한 절연통 또는 프레스보드통위에 직접 절연된 도체를 감은 권선이다. 보통 저전압 대전류용(Bil 150kV 이하, 2,500A 이상) 권선에 채택된다.

 

5) 연속원판권선(Continuous disk windings)

동심배치인 원통을 다중으로 하여 제작한 경우로서 다중원 통권선이라고도 하며, 충격전 압에 대하여 전압분포 특성이 우수하므로 고전압에도 채용 되기도 한다. 다중원통권선은 권선의 층수가 많은 단권변압 기에 적용시 유리하다.

 

6) 연속원판권선(Continuous disk windings)

단도체 또는 병렬도체를 절연통위에 스페이서를 만들어 스페이서 위에 감는 방법이다. 연속원판권선은 [그림 52]와 같이 여러 방법이 있으며 주로 고전압 저전류용 변압기에 채택된 다. 연속전위전선을 사용할 수 있기 때문에 대용량변압기에 적용된다.

 

7) 팬케이크권선(Pancake Windings)

교호배치용 원판권선으로 외철형 변압기에 사용되며 폭이 넓고, 두께가 얇다. 또한 냉각매체가 흐를 수 있도록 작은 직육면체 절연물(프레스보드)을 붙여 유통로를 형성한 절연판 위에 각각 절연된 다도체 동선을 병렬로 감아 와류손을 감소시키며 점적율을 좋게 한다. 권선 조립시 각권선판을 수직으로 세우므로 리드선의 길이를 줄일 수 있다. 턴간 직렬 정전용량이 크며, 대지간 정전용량간의 비가 커서 서지 분포가 균일하여 높은 절연강도를 가지고 냉각효과가 좋다.