단락전류 여자전류의 의미와 측정방법 쉽게 이해하기(변압기 극성)

며칠 전 포스팅에서 전류와 전압의 위상관계에 대해 포스팅하였는데, 이번엔 좀 더 깊이 들어가 '단락전류' '여자전류'에 대해 쉽게 설명해보려 한다. 전기설비 중 가장 중요하게 다루는 것 중 하나가 변압기 일 것이다. 한전에서 수전받은 전기를 우리가 사용하는 전원으로 변환하여 주는 설비이기 때문이다. 이 변압기가 건전한 지 여부를 확인하기 위해 '단락전류'를 측정한다. 

 

1. 단락전류란 : 전기기사 실기 기출문제에 자주 등장하는 단어이다. 전로 선간에 임피던스가 작아졌을 때 그 부위로 유입되는 큰 전류라고 풀이했던데 말이 어렵다. 쉽게 설명해서 'A상'과 'B상' 혹은 'C상' 중 2개 이상의 선이 서로 부딪히는 고장을 '단락고장'이라고 한다. 이때 흐르는 전류를 단락전류라고 부른다. '2개 상'이 부딪히면 '2상 단락', '3개 상'이 부딪히면 '3상 단락'인 셈이다.

 

2. 단락전류를 계산하는 방법 : 명판에 적힌 % 임피던스를 고려하여 정격전류를 환산하여 준다. 만약에 변압기 명판에 % 임피던스가 20%라는 것은 변압기 1-2차 간의 임피던스가 총(전체) 임피던스의 20%라는 의미이다. 그러므로 고장이 나면 변압기의 정격전류보다 100/20, 즉 5배만큼 큰 단락전류가 흐를 수 있다는 의미이다. 154kV 변압기를 예로 들면 45 MVA 기준 정격전류는 [45 MVA/(154kV*root3)]=169A이다. 그런데 이 변압기의 % 임피던스가 20%라면 변압기 위 전원단을 통해 흐르는 단락전류는 845A가 될 것이다. 

 

3 단락전류를 시험하는 방법 : 845A를 계측하는 것은 힘들다. 그리고, 변압기 시험기가 154kV의 전압을 생성할 수도 없다. 통상 변압기 시험장비는 소내 AC전원(380V)을 사용한다. 그렇기에 380/154kV 만큼의 비로 전류가 작게 측정될 것이다. [845A*(380/154000)]=2.08A,. 380V 인가 시 TEST 결과는 2.08A로 예상할 수 있다.

 

4. 그렇다면 여자전류는 무엇일까? : 여자전류는 변압기에 로드(부하)가 걸리지 않은 상태에서 흐르는 전류를 의미한다. 따라서 보통 메이커에서 변압기를 생산하고 출하할 때 측정을 한다. 이 여자전류는 mA 단위로 아주 작게 계측되야 하므로 만약 여자전류가 (공장 성적서에 비해) 크게 측정이 된다면 정밀점검을 의뢰하는 것이 좋다.