변압기 시험 및 보수

공개 문항 4개

1. 문항 1 전기기기 · 변압기

   브흐홀츠 계전기의 설치 위치는?

   1. 변압기 주탱크 내부
   2. 콘서베이터 내부
   3. 변압기의 고압측 부싱
   4. 변압기 본체와 콘서베이터 사이

   정답과 해설

   정답 4번

   브흐홀츠 계전기는 변압기 본체(주탱크)와 콘서베이터를 연결하는 배관 중간에 설치한다.

   풀이

   정답: ④ 변압기 본체와 콘서베이터(conservator) 사이

   브흐홀츠 계전기(Buchholz relay)는 변압기 내부 고장(층간단락, 아크 등) 시 발생하는 가스나 오일의 급격한 유동을 감지하여 경보 또는 트립시키는 보호 계전기로, 변압기 주탱크와 콘서베이터를 연결하는 배관 중간에 설치한다.

   오답 소거: 주탱크 내부(①)나 콘서베이터 내부(②)에 직접 설치하면 오일 흐름 감지가 어렵고, 고압측 부싱(③)은 브흐홀츠 계전기의 설치 위치가 아니다.

   핵심: 브흐홀츠 계전기 = 변압기 내부고장 검출용, 본체-콘서베이터 연결관에 설치.

   암기팁: "브흐홀츠 = 본체와 콘서베이터 '사이'에 낀 감시병".

   처음이라면

   브흐홀츠 계전기는 변압기 내부 고장(층간 단락, 아크 등)을 감지하는 가스 계전기입니다. 내부 고장이 나면 절연유가 분해되어 가스가 생기고 오일이 급격히 움직입니다.

   이 계전기는 그 가스와 오일의 흐름을 감지해야 하므로, 오일이 이동하는 통로인 '변압기 본체(주탱크)와 콘서베이터(유량 조정 탱크)를 연결하는 배관 중간'에 설치합니다.

   주탱크 내부(①)나 콘서베이터 내부(②)에 넣으면 오일 흐름을 제대로 감지할 수 없고, 고압측 부싱(③)은 절연용 통과 부품이라 관계 없습니다.

   이런 문제가 나오면 → '브흐홀츠 = 본체와 콘서베이터 사이에 낀 감시병'으로 외우세요.

   한 걸음 더

   브흐홀츠 계전기는 내부 고장 시 발생하는 가스·오일 유동을 감지하는 보호장치로, 본체(주탱크)와 콘서베이터 사이의 연결 배관에 설치한다.

   주탱크 내부·콘서베이터 내부에 설치하면 오일 흐름 감지가 불가능하고 부싱은 무관하므로 ①②③ 오답.

   패턴: 변압기 보호장치는 '설치 위치'를 묻는 형태가 반복 출제된다.

   꿀팁: '브흐홀츠 = 본체↔콘서베이터 사이의 감시병'으로 암기.

2. 문항 2 전기기기 · 변압기

   정격 2차 전압 및 정격주파수에 대한 출력[kW]과 전체손실[kW]이, 주어졌을 때 변압기의 규약효율을 나타내는 식은?

   1. $\frac{\text{입력}[kW]}{\text{입력}[kW] - \text{전체손실}[kW]} \times 100\%$
   2. $\frac{\text{출력}[kW]}{\text{출력}[kW]+\text{전체손실}[kW]}\times100\%$
   3. $\frac{\text{출력}[kW]}{\text{입력}[kW]-\text{철손}[kW]-\text{동손}[kW]}\times100\%$
   4. $\frac{\text{출력}[kW]-\text{철손}[kW]-\text{동손}[kW]}{\text{입력}[kW]}\times100\%$

   정답과 해설

   정답 2번

   변압기 규약효율은 η=출력/(출력+전체손실)×100[%]로 정의된다.

   풀이

   변압기의 규약효율은 실측이 어려운 대형기에서 손실을 별도로 산출하여 계산하는 효율로, $\eta=\frac{\text{출력}}{\text{출력}+\text{전체손실}}\times100\%$로 정의된다.

   여기서 전체손실은 철손과 동손(부하손)의 합이다.

   실측효율이 $\frac{\text{출력}}{\text{입력}}\times100\%$인 것과 달리, 규약효율은 출력과 손실만으로 표현한다는 점이 구분 포인트이다.

   이 식과 정확히 일치하는 보기이다.

   처음이라면

   효율은 보통 '출력÷입력'으로 정의하지만, 대형 변압기는 입력을 직접 측정하기 어렵습니다.

   그래서 손실만 따로 계산해 넣는 '규약효율'을 씁니다. 입력 = 출력 + 전체손실 관계를 이용하면 규약효율은 '출력 ÷ (출력 + 전체손실) × 100%'가 됩니다. 참고로 전체손실 = 철손 + 동손입니다.

   ①번은 분모에서 손실을 빼서 효율이 100%를 넘는 엉터리 식이 되고, ③·④번은 철손·동손을 또 빼서 중복 차감한 틀린 식입니다.

   이런 문제가 나오면 → '규약효율 = 출력/(출력+전체손실)' 형태만 정확히 외워 찾으면 됩니다.

   한 걸음 더

   규약효율은 η=출력/(출력+전체손실)×100%

   입력=출력+전체손실을 대입하면 실측효율(출력/입력)과 같은 값이 되고, 손실을 분모·분자에서 중복 차감한 보기는 모두 소거된다.

   이 유형은 변압기 효율 식의 형태를 고르는 선택 패턴이다.

   꿀팁: '분모에 손실을 더한다' 하나만 기억하면 ②가 바로 보인다.

3. 문항 3 전기기기 · 변압기

   다음 중 권선저항의 측정방법은?

   1. 메거
   2. 전압 전류계법
   3. 켈빈 더블 브리지법
   4. 휘트스톤 브리지법

   정답과 해설

   정답 3번

   권선저항 같은 저저항 정밀 측정은 켈빈 더블 브리지, 중저항은 휘트스톤 브리지, 절연저항은 메거다.

   풀이

   정답 근거: 변압기·전동기 권선저항과 같이 매우 낮은 저항(저저항)을 정밀하게 측정할 때는 켈빈 더블 브리지법을 사용한다.

   오답 소거: 메거는 절연저항(고저항) 측정, 전압전류계법은 간이 측정법으로 정밀도가 떨어짐, 휘트스톤 브리지법은 중저항 측정에 적합하나 저저항에는 접촉저항·리드선저항의 영향으로 부적합하다.

   핵심 개념: 저항값에 따른 측정법 - 고저항(절연저항)=메거, 중저항=휘트스톤 브리지, 저저항(권선저항 등)=켈빈 더블 브리지.

   암기팁: '권선저항처럼 아주 작은 저항은 켈빈 더블 브리지'로 암기한다.

   처음이라면

   저항을 측정할 때는 저항의 '크기'에 맞는 측정법이 따로 있습니다. 권선저항(전동기·변압기 코일의 저항)은 보통 1Ω보다 훨씬 작은 저저항이라, 일반 방법으로 재면 리드선·접촉부의 저항 때문에 오차가 커집니다.

   켈빈 더블 브리지법은 휘트스톤 브리지를 개량해 리드선·접촉저항의 영향을 없앤 것이므로 아주 작은 저저항을 정밀하게 잴 수 있습니다. 그래서 권선저항 측정에 사용합니다.

   나머지를 구분하면 메거는 절연저항처럼 아주 큰 고저항을 잴 때 쓰고, 휘트스톤 브리지는 중저항용이며, 전압전류계법은 정밀도가 낮은 간이 측정법이라 권선저항에 부적합합니다.

   이런 문제가 나오면 → '저저항=켈빈, 중저항=휘트스톤, 고저항(절연)=메거' 3단 구분으로 답하세요.

   한 걸음 더

   권선저항은 mΩ급 저저항이므로 접촉·리드선 저항 영향을 제거한 켈빈 더블 브리지로 정밀 측정한다.

   메거=절연저항(고저항), 휘트스톤=중저항, 전압전류계법=간이 측정으로 모두 부적합하다.

   저항 크기에 따른 측정법 구분이 출제 포인트다.

   꿀팁: '높으면 메거, 중간은 휘트스톤, 낮으면 켈빈' 3단 암기.

4. 문항 4 전기기기 · 변압기

   변압기 본체 탱크 내에 발생한 가스 또는 이에 따른 유류를 검출하는 방식을 이용한 것으로 변압기와 콘서베이터 사이에 있는 계전기는?

   1. 비율차동 계전기
   2. 과전류 계전기
   3. 지락 계전기
   4. 부흐홀츠 계전기

   정답과 해설

   정답 4번

   변압기 탱크와 콘서베이터 사이에 설치되어 내부 가스와 유류 유동을 감지하는 계전기는 부흐홀츠 계전기이다.

   풀이

   변압기 내부 고장을 감지하는 계전기의 종류를 묻는 문제이다. 부흐홀츠 계전기는 변압기 본체 탱크와 콘서베이터를 연결하는 배관 사이에 설치되어, 내부 사고 시 발생하는 가스와 유류의 유동을 검출해 동작한다. 비율차동 계전기와 과전류 계전기는 단락 등 전기적 고장을 전기량으로 감지하는 장치이고, 지락 계전기는 접지 고장용이다. 변압기 내부의 기체 및 유체 변화를 감지하는 것은 부흐홀츠 계전기뿐이라는 점이 핵심이다.

   처음이라면

   변압기 내부에 이상이 생기면 절연유가 분해되어 가스가 발생하거나, 유류의 흐름이 변하게 됩니다. 이러한 이상 징후를 조기에 발견하여 변압기를 보호하는 장치가 바로 계전기입니다.

   변압기의 본체 탱크와 확장식 저장조인 콘서베이터 사이에는 배관이 연결되어 있습니다. 이 배관 중간에 설치되는 계전기가 바로 부흐홀츠 계전기입니다. 이 계전기는 변압기 내부에서 가벼운 가스 발생이나 급격한 유체 유동을 감지하여 알람을 주거나 회로를 차단합니다.

   비율차동 계전기는 주로 선로나 모터의 과전류나 고장을 감지하고, 과전류 계전기는 이름 그대로 전류가 너무 많이 흐를 때 작동합니다. 지락 계전기는 땅에 전기가 새어나가는 것을 감지하는 장치입니다. 이들은 변압기 내부의 가스나 유류 흐름을 직접 감지하지는 않습니다.

   이런 문제가 나오면 → 변압기 내부 '가스'와 '유류 흐름'을 감지하는 특수 계전기는 부흐홀츠 계전기임을 기억하세요.

   한 걸음 더

   변압기 본체와 콘서베이터 간 배관에 설치되어 내부 가스 발생 및 유류 유동을 감지하는 것은 부흐홀츠 계전기이다. 비율차동 및 과전류 계전기는 전기적 고장 감지용이며 지락 계전기는 접지 고장용이다. 변압기 내부 이상 감지 장치 유형을 구분하는 것이 핵심 패턴이다.

   꿀팁: 부흐홀츠 계전기는 변압기 내부의 '기체'와 '유체' 변화를 감지하는 유일한 계전기다.