KR102112525B1 - 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법에 관한 것으로, 상기 변압기의 외함에 구비되어, 상기 변압기의 전원을 조정하는 전원 조정부; 및 상기 변압기의 외함에 구비되어, 탭(TAP) 절환에 따라 1차 코일의 접지측 연결을 변경하거나 전압을 조정하는 탭 조정부;를 포함하며, 상기 탭 조정부는 상기 변압기의 공급 전압을 결정하는 전압 조정탭과 상기 변압기의 1차 코일의 접지측 단자를 단락시켜 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키는 점검탭을 포함한다.

Description

외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법{TAP CHANGING TRANSFORMER FOR OUT OPERATION AND METHOD FOR FAULT DIAGNOSIS USING THE SAME}
본 발명은 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기의 코일 내부에 전하를 방전시키고 유기기전력을 제거하기 위한 점검 탭을 추가로 포함하고 있는 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배전용 변압기의 고장은 크게 과전류에 의한 고장과 과전압에 의한 고장으로 구분할 수 있고, 과전류에 의한 고장은 주로 코일에서 소손되고, 과전압에 의한 고장은 절연지의 소손이 발생 된다.
따라서, 종래의 변압기 점검방식은 일단접지의 문제로 코일의 소손만 점검하였고, 절연지의 소손 여부는 확인이 불가능하였다. 대부분의 변압기는 코일의 소손 보다 절연지의 소손이 발생 되고 있고, 현재의 기술로 절연지 소손으로 절연상태 판단이 어려워, 낙뢰 또는 원인불명으로 COS용단시 변압기의 절연상태 확인이 어려워, 이상없는 변압기를 교체하는 등 유지관리에 어려움이 있다.
특히, 사업소에서 변압기 내부 코일 접지선을 분리할 수 없기 때문에 정상 여부 확인이 불가능하고, 지상용 변압기의 경우 1상 휴즈가 용단시 나머지 2상에서 전기를 사용하고 있기 때문에, 활선 상태에서 안전하게 변압기를 점검할 수 있도록 변압기 구조적 개선이 필요한 실정이다.
또한, 우리나라의 배전선로는 일단 접지형 변압기를 사용하고 있어 변압기 1차 코일 끝부분이 내부 외함에 접지되어 있는 구조로 코일과 접지 간의 열화 상태를 진단하기는 불가능하다. 따라서 변압기의 뚜껑을 열고 1차 내부 코일 접선을 분리해야 측정이 가능하다. 그러나 변압기의 뚜껑은 하자보증 문제로 제조업체에서 봉인을 하기 때문에 사업소에서 변압기 뚜껑을 열고 점검하기는 불가능한 문제점이 있다.
이와 관련하여, 한국 공개특허 제2003-0032987호는 "변압기의 고장진단 시스템 및 방법"을 개시하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 변압기의 코일 내부에 전하를 방전시키고 유기기전력을 제거하기 위해 탭 스위치에 점검 탭을 추가로 포함하는 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 점검 시 탭 스위치를 점검 위치로 조작함으로써, 내부적으로 접지측 코일을 분리하고 1차측과 접지측 코일을 단락시켜 유기된 전압을 방전시킨 후 변압기 및 코일 절연지의 상태를 진단할 수 있는 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기는 변압기의 외함에 구비되어, 상기 변압기의 전원을 조정하는 전원 조정부; 및 상기 변압기의 외함에 구비되어, 탭(TAP) 절환에 따라 1차 코일의 접지측 연결을 변경하거나 전압을 조정하는 탭 조정부;를 포함하며, 상기 탭 조정부는 상기 변압기의 공급 전압을 결정하는 전압 조정탭과 상기 변압기의 1차 코일의 접지측 단자를 단락시켜 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키는 점검탭을 포함하고, 상기 점검 탭은 상기 변압기의 내부접지단자, 상기 1차 코일의 접지 측 단자 및 상기 1차 코일의 전력 측 단자와 결선 되는 코일을 포함하며, 상기 점검 탭은 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자간의 결선 및 상기 1차 코일의 접지측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 제어하고, 상기 탭 조정부에 의해 상기 점검 탭으로 절환 시, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선이 오프(OFF)되어 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키고, 상기 1차 코일의 접지 측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시키며, 변압기 측정기의 전력선과 접지측을 연결하는 단자로 구성되는 측정기 결선부;를 더 포함하고, 상기 변압기 측정기는 상기 측정기 결선부의 접지 단자에 접지측을 연결하여 변압기 내부적으로 접지측 코일 분리 및 1차 코일의 접지측과 코일 단락 상태인 변압기의 절연 상태를 점검할 수 있는 구조에서 절연 저항 및 열화 진단을 측정하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
또한, 상기 전압 조정탭은 상기 1차 코일의 A상, B상, C상에 각각 연결된 접지측 단자를 순차적으로 제어하여 전압을 조정하는 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부조작형 탭 절환 변압기.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법은 전원 조정부에 의해, 변압기의 전원을 차단하는 단계; 상기 변압기의 외함에 구비되는 탭 조정부를 점검 탭으로 절환하는 단계; 변압기 측정기를 통해. 상기 변압기의 절연 상태를 측정하는 단계; 상기 탭 조정부를 전압 조정탭으로 절환하는 단계; 및 상기 전원 조정부에 의해, 상기 변압기의 전원을 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 변압기의 절연 상태를 측정하는 단계는, 측정기 결선부를 통해, 상기 변압기 측정기의 전력선과 접지측을 연결하고, 상기 변압기의 내부접지단자, 1차 코일의 접지측 단자 및 상기 1차 코일의 전력 측 단자와 결선되는 코일을 포함하는 점검 탭을 통해, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자간의 결선 및 상기 1차 코일의 접지측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 제어하고, 상기 탭 조정부에 의해 상기 점검 탭으로 절환 시, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선이 오프(OFF)되어 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키고, 상기 1차 코일의 접지 측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시키며, 상기 변압기 측정기를 통해, 상기 측정기 결선부의 접지 단자에 접지측을 연결하여 변압기 내부적으로 접지측 코일 분리 및 상기 1차 코일의 접지측과 코일 단락 상태인 변압기의 절연 상태를 점검할 수 있는 구조에서 절연 저항 및 열화 진단을 측정하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 탭 조정부를 전압 조정탭으로 절환하는 단계는, 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭 중 어느 하나를 포함하는 상기 전압 조정탭으로 절환하여, 상기 1차 코일의 A상, B상, C상을 제어하여 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법은 변압기의 코일 내부에 전하를 방전시키고 유기기전력을 제거하기 위해 탭 스위치에 점검 탭을 추가로 포함함으로써, 변압기를 개방하지 않고도 변압기의 열화를 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 점검 시 탭 스위치를 점검 위치로 조작함으로써, 내부적으로 접지측 코일을 분리하고 1차측과 접지측 코일을 단락시켜 유기된 전압을 방전시킨 후 변압기 및 코일 절연지의 열화를 진단할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 변압기를 상태 및 수명을 정확하게 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기에 채용되는 탭 조정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 통해 변압기의 고장을 진단하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법의 결과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기(100)는 크게 전원 조정부(110), 탭 조정부(120) 및 측정기 결선부(130)를 포함한다.
전원 조정부(110)는 변압기의 외함에 구비되어, 변압기의 전원을 조정한다. 즉, 전원 조정부(110)는 변압기의 전원을 공급하거나 차단할 수 있다. 전원 조정부(110)는 주상 변압기의 경우 COS로 구성되어 있으며 삼상용 변압기의 경우 Bay-o-net Fuse로 구성되고, 상별로 on/off 가능한 구조로 구성될 수 있다.
탭 조정부(120)는 변압기의 외함에 구비되어, 탭 절환에 따라 1차 코일의 접지측 연결을 변경하여 전압을 조정하고, 탭 절환 시 단락 상태를 유지시킨다. 즉, 탭 조정부(120)는 전압 위치에 따라 탭 전압을 조정할 수 있다. 본 발명에 따른 탭 조정부(120)는 변압기의 공급 전압을 결정하는 1차 코일의 A상, B상, C상에 각각 연결된 접지측 단자를 순차적으로 제어하여 전압을 조정하는 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭과 변압기의 점검을 위한 점검 탭을 포함하고 있다. 따라서, 변압기 점검 시에는 탭 조정부(120)를 점검 탭으로 절환한다.
측정기 결선부(130)는 변압기 측정기 예를 들어, VLF 측정장치의 전력선과 접지측과 연결되는 단자로 구성되어 있다. 이때, 변압기 측정기(200)의 전력선은 1차 붓싱측(130a)에 변압기 측정기의 접지측은 변압기의 외함에 구비된 측정기 결선부(130)의 접지 단자(130b)에 각각 연결된다.
이와 같이 측정기 결선부(130)에 변압기 측정기(200)가 연결되면 변압기 내부적으로 접지측 코일 분리 및 1차 코일의 접치측과 코일 단락 상태이기 때문에 변압기의 절연 상태를 점검할 수 있는 구조가 된다. 따라서, 변압기 측정기(200)는 이 상태에서 절연 저항, 열화 진단을 측정하고, 측정이 완료되면 변압기 측정기(200)를 제거한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기에 채용되는 탭 조정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 탭 조정부(120)는 탭 절환에 따라 1차 코일의 접지측 연결을 변경하여 전압을 조정하고, 탭 절환 시 단락 상태를 유지시킨다.
이러한 탭 조정부(120)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 탭(TAP1), 제2 탭(TAP2), 제3 탭(TAP3) 및 점검 탭을 포함한다. 그리고 탭 조정부(120)의 형태는 외부에서 조작 가능한 외부 핸들과 탭 위치를 식별하기 위한 표시판으로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭은 변압기의 1차 전압을 조정하기 위한 것으로 보다 자세하게, 변압기의 공급 전압을 결정하는 1차 코일의 A상, B상, C상에 각각 연결된 접지측 단자를 순차적으로 제어하여 전압을 조정할 수 있다. 즉, 탭 조정부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭 스위치로 구성되어 있고 탭 단자는 T1, T2, T3, T4로 구성되어 있다. 예를 들어, 탭 조정부가 제1 탭에 절환되어 있는 경우 탭 단자 T2-T3가 ON 되고, 제2 탭에 절환되어 있는 경우 탭 단자 T1-T3이 ON 되고, 제3 탭에 절환되어 있는 경우 탭 단자 T1-T4가 ON 된다.
또한, 변압기 점검 시 탭 조정부가 점검 탭으로 절환되어 있는 경우 내부접지단자와 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선은 오프(OFF)시켜 유기된 전원을 방전시키고, 1차 코일의 접지 측 단자와 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시켜 코일 절연지 상태를 파악한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 통해 변압기의 고장을 진단하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 도 4는 단산용 배전용 변압기 즉, 주상변압기이며 도 5는 삼삼용 변압기 즉, 지상 변압기이다.
이러한 변압기를 변압기 측정기로 탄델타를 측정하는 방법은 주상 변압기 및 지상 변압기 모두 동일하다. 먼저 변압기의 탭 조정부를 점검 탭에 위치 시키고 변압기 측정기의 전력선과 접지선을 각각 변압기에 연결하여 측정하면 된다. 이때, 도 5과 같은 삼상용 변압기는 3상 중 1상만 오프 시키고 나머지 상은 온 상태로 측정이 가능한다.
도 6은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법은 앞서 설명한 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용하는 것으로 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 변압기의 전원을 차단한다.(S100)
다음, 탭 조정부를 점검 탭으로 절환한다.(S200) S200 단계는 점검 탭으로 절환 시, 변압기의 내부접지단자와 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선을 오프(OFF)시켜 유기된 전압을 방전시키고, 1차 코일의 접지 측 단자와 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시켜 코일 절연지 상태를 파악한다.
다음, 변압기의 절연 상태를 측정한다.(S300~S500) S300 단계는 변압기 측정기의 전력선과 접지선을 변압기의 측정 결선부에 연결한다. S400 단계는 변압기의 탄델타를 측정한다. S500 단계는 변압기의 측정이 완료되면 변압기 측정기의 전력선과 접지선을 변압기의 측정 결선부에 연결을 분리한다.
다음, 탭 조정부를 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭 중 어느 하나의 탭으로 절환한다.(S600) S600 단계는 변압기를 정상운전하기 위한 탭으로 절환하는 것이다.
다음, 변압기의 전원을 공급한다.(S700)
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법의 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 전력선(1차 붓싱)과 외함접지 사이 열화특성 값으로, 측정결과는 탄델타 그래프와 측정값으로, X축은 전압의 크기이며, Y축 탄델타(열화상태)를 나타낸다.
도 8의 그래프에서 A상, B상, C상의 탄델타 값을 보면, X축에 인가전압이 증가시, A상과 B상에 비해 C상의 기울기가 높게 상승 되는 것으로 보아 절연상태가 불량한 것을 알수 있다. 즉 변압기의 절연상태가 정상 일 때는 인가전압의 크기( 정격전압의 25%,50%, 100%, 150%, 200%)를 증가시 탄델타의 기울기(변화량)가 일정하며, 절연상태가 불량하면 C상과 같이 급격하게 탄델타 값이 증가하게 되는 것을 알 수 있다. 이처럼, 측정값을 도 9와 같이 전압의 크기별, 탄델타 측정값, 표준편차, C 값을 모두 측정할 수 있는 장점이 있다.
이처럼, 본 발명에 의한 외부조작형 탭 절환 변압기 및 이를 이용한 고장 진단 방법은 변압기의 코일 내부에 전하를 방전시키고 유기기전력을 제거하기 위해 탭 스위치에 점검 탭을 추가로 포함함으로써, 변압기를 개방하지 않고도 변압기의 열화를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 점검 시 탭 스위치를 점검 위치로 조작함으로써, 내부적으로 접지측 코일을 분리하고 1차측과 접지측 코일을 단락시켜 유기된 전압을 방전시킨 후 변압기의 열화를 진단할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 외부조작형 탭 절환 변압기
110 : 전원 조정부 120 : 탭 조정부
130 : 측정기 결선부

Claims (8)

  1. 변압기의 외함에 구비되어, 상기 변압기의 전원을 조정하는 전원 조정부; 및
    상기 변압기의 외함에 구비되어, 탭(TAP) 절환에 따라 1차 코일의 접지측 연결을 변경하거나 전압을 조정하는 탭 조정부;를 포함하며,
    상기 탭 조정부는 상기 변압기의 공급 전압을 결정하는 전압 조정탭과 상기 변압기의 1차 코일의 접지측 단자를 단락시켜 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키는 점검탭을 포함하고,
    상기 점검 탭은 상기 변압기의 내부접지단자, 상기 1차 코일의 접지 측 단자 및 상기 1차 코일의 전력 측 단자와 결선 되는 코일을 포함하며,
    상기 점검 탭은 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자간의 결선 및 상기 1차 코일의 접지측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 제어하고,
    상기 탭 조정부에 의해 상기 점검 탭으로 절환 시, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선이 오프(OFF)되어 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키고, 상기 1차 코일의 접지 측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시키며,
    변압기 측정기의 전력선과 접지측을 연결하는 단자로 구성되는 측정기 결선부;를 더 포함하고,
    상기 변압기 측정기는 상기 측정기 결선부의 접지 단자에 접지측을 연결하여 변압기 내부적으로 접지측 코일 분리 및 상기 1차 코일의 접지측과 코일 단락 상태인 변압기의 절연 상태를 점검할 수 있는 구조에서 절연 저항 및 열화 진단을 측정하는 것을 특징으로 하는 외부조작형 탭 절환 변압기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전압 조정탭은 상기 1차 코일의 A상, B상, C상에 각각 연결된 접지측 단자를 순차적으로 제어하여 전압을 조정하는 제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부조작형 탭 절환 변압기.
  6. 전원 조정부에 의해, 변압기의 전원을 차단하는 단계;
    상기 변압기의 외함에 구비되는 탭 조정부를 점검 탭으로 절환하는 단계;
    변압기 측정기를 통해. 상기 변압기의 절연 상태를 측정하는 단계;
    상기 탭 조정부를 전압 조정탭으로 절환하는 단계; 및
    상기 전원 조정부에 의해, 상기 변압기의 전원을 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 변압기의 절연 상태를 측정하는 단계는,
    측정기 결선부를 통해, 상기 변압기 측정기의 전력선과 접지측을 연결하고,
    상기 변압기의 내부접지단자, 1차 코일의 접지측 단자 및 상기 1차 코일의 전력 측 단자와 결선되는 코일을 포함하는 점검 탭을 통해, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자간의 결선 및 상기 1차 코일의 접지측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 제어하고,
    상기 탭 조정부에 의해 상기 점검 탭으로 절환 시, 상기 변압기의 내부접지단자와 상기 1차 코일의 접지 측 단자 간의 결선이 오프(OFF)되어 상기 1차 코일에 유기된 전압을 방전시키고, 상기 1차 코일의 접지 측 단자와 상기 1차 코일의 전력 측 단자 간의 결선을 온(ON)시키며,
    상기 변압기 측정기를 통해, 상기 측정기 결선부의 접지 단자에 접지측을 연결하여 변압기 내부적으로 접지측 코일 분리 및 상기 1차 코일의 접지측과 코일 단락 상태인 변압기의 절연 상태를 점검할 수 있는 구조에서 절연 저항 및 열화 진단을 측정하는 것을 특징으로 하는 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탭 조정부를 전압 조정탭으로 절환하는 단계는,
    제1 탭, 제2 탭 및 제3 탭 중 어느 하나를 포함하는 상기 전압 조정탭으로 절환하여, 상기 1차 코일의 A상, B상, C상을 제어하여 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 외부조작형 탭 절환 변압기를 이용한 고장 진단 방법.
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