변압기 용량 산정은 어떤 기준으로 해야 하나요?

Question

전기기사 실기 문제를 풀다 보면 변압기 용량을 구하는 문제가 자주 나오는데, 단순히 부하의 합계만 더하면 되는 것인지 궁금합니다. 실제 설비에서는 모든 부하가 동시에 최대치로 운전되는 경우가 드물다고 하는데, 이때 수용률이나 부하율, 역률 등을 어떻게 반영해야 하는지 헷갈립니다. 또한 전동기 부하처럼 기동전류가 큰 설비가 포함되어 있을 때 변압기 용량을 어느 정도 여유 있게 잡아야 하는지도 알고 싶습니다. 변압기 용량을 너무 작게 선정하면 과부하나 전압강하가 생길 것 같고, 너무 크게 선정하면 비용과 철손이 증가할 것 같은데, 실기 문제와 실제 설계에서 어떤 기준으로 접근해야 하는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

변압기 용량은 부하 설비 합계에 수용률을 곱하고 부등률과 역률로 나누어 계산하는 것이 기본이에요. 또, 전동기 기동 시 전압 강하를 막기 위해 기동 용량을 고려한 여유율을 10~15% 정도 두는 게 좋습니다. 실기 시험에서는 표준 규격값을 선택하는 것이 중요하고 실제 현장선 효율과 경제성을 따져야 하니 표준 용량 표를 꼭 암기해두시면 좋겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 박준희 전기기사입니다.

변압기 용량산정은 모든 부하가 동시에 최대치로 운전되지 않는다는 점을 고려하여 부등률, 수용률 설비용량을 고려합니다.

1. 설비용량: 전등, 전열, 동력 등 부하의 정격 용량 합계.

2. 수용률 (Demand Factor): 총 설비용량 중 동시에 최대부하로 사용되는 비율 (100% 미만).

3. 부등률 (Diversity Factor): 각 수용가(또는 부하 군)의 최대전력 시간이 다른 정도를 나타내는 비율

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 변압기 용량은 단순히 부하 용량을 모두 더하는 것이 아니라 실제 사용 조건을 고려해 수용률, 역률, 장래 증설 여유, 전동기 기동 특성 등을 반영해 산정해야 합니다. 전기기사 실기에서는 보통 부하설비 용량이 주어지고 여기에 수용률을 곱해 최대수요전력을 구한 뒤, 역률을 고려하여 변압기 용량을 kVA 단위로 계산하는 방식이 자주 나옵니다. 예를 들어 부하의 유효전력 합계가 100kW이고 수용률이 80퍼센트라면 최대수요전력은 80kW가 됩니다. 여기에 역률이 0.8이라면 필요한 피상전력은 100kVA가 되므로, 표준 변압기 용량 중 이보다 큰 값을 선정하게 됩니다. 실제 설비에서는 모든 부하가 동시에 최대 운전하지 않기 때문에 수용률을 적용하는 것이 중요합니다. 다만 전동기처럼 기동 시 큰 전류가 흐르는 부하가 있으면 변압기 전압강하가 커질 수 있어 기동 방식과 용량을 함께 검토해야 합니다. 변압기 용량을 너무 작게 잡으면 과부하 운전으로 권선 온도가 상승하고 절연 수명이 줄어들며, 전압강하로 인해 부하 기기의 동작이 불안정해질 수 있습니다. 반대로 너무 크게 잡으면 초기 비용이 증가하고, 평상시 부하율이 낮아져 철손 비중이 커지는 문제가 생깁니다. 따라서 실기에서는 주어진 조건에 맞춰 계산하고 표준용량으로 올림 선정하는 것이 핵심이며, 실제 현장에서는 여기에 장래 증설 여유와 부하 운전 패턴까지 함께 고려하는 것이 바람직합니다.