전기산업기사 변압기의 손실 및 효율 — 철손·동손 구분과 역률 개선 계산

손실 문제는 어느 부품에서 나는 손실인가가 전부다 — 철손(무부하손)은 철심의 히스테리시스손과 와류손이라 부하와 거의 무관하고, 동손(부하손)은 권선 저항이 전류의 제곱으로 만드는 I²R이다. 그래서 철손 대책은 자속밀도 저감과 저손실 철심 재료(고배향성 규소강판·아몰퍼스 합금), 동손 대책은 권선 단면적 증가와 저항 저감이다 — 보기가 철심 얘기인지 권선 얘기인지 소속만 가려도 답이 보인다.

효율 이야기는 역률에서 끝난다 — 역률이 나쁘면 같은 유효전력에 무효전력이 얹혀 전류가 커지고 손실이 늘어나므로 전력용 콘덴서로 무효전력만 깎는다. 대원칙은 '유효전력 P 불변, 무효전력 Q만 감소'다 — 역률 0.8(지상)의 480kW 부하에서 무효전력은 Q₁=480×(0.6/0.8)=360kVar, 220kVar를 보상하면 Q₂=140kVar, 개선 뒤 역률은 480/√(480²+140²)≈0.96(96%)다. 거꾸로 필요한 콘덴서 용량은 Qc=P(tanθ₁−tanθ₂)로 구한다.

계측용 변성기의 취급은 정반대다 — CT(변류기)는 2차측을 열어 두면 1차 전류 전부가 여자전류가 되어 철심이 과포화되고 2차 권선에 높은 전압이 걸려 절연과 계기가 파손된다. 그래서 회로에서 뗄 때는 반드시 2차측을 단락한다. PT(계기용변압기)는 반대로 2차를 단락하면 과전류로 소손되므로 개방해 둔다 — 'CT는 잇고, PT는 연다'.

효율을 깎는 요인들은 저마다 이름 붙은 설비가 막는다 — 급수에 녹은 용존 산소가 배관 부식(공식)을 일으키면 효율이 내려가므로 탈기기가 산소·이산화탄소를 가열 분리해 제거한다. 장거리 선로가 무부하·경부하이면 선로 정전용량의 진상 충전전류가 수전단 전압을 송전단보다 끌어올리는 페란티 효과가 나타나 수전단 분로리액터로 상쇄한다. 중성점 접지는 뇌·개폐·지락의 이상전압을 대지로 흘려 절연을 지키는 것이 목적이다.

선로를 하나의 회로로 보면 정수가 남는다 — 송전선로는 4단자 회로로 [ES; IS]=[A B; C D][ER; IR]로 이어지고, 가역(상반) 회로이므로 행렬식 AD−BC=1이 항상 성립하며 대칭 선로에서는 A=D다. 전압이 정한값 이하로 떨어질 때 동작하는 UVR(부족전압계전기)은 단락 사고 때의 전압 급강하를 잡아 고장 검출용으로도 쓰인다 — 접두어 U는 Under(이하), O는 Over(이상)로 읽으면 계전기 문제의 절반이 풀린다.