변전소의 핵심은 전압을 승압 또는 강압하는 것이 주 목적이지만 제어 역할도 수행하는 기능을 한다. 또한 전기에서는 선로에 이상이 생기면 차단기를 통하여 전기를 차단하는데 변전소에서 차단기 역할도 수행한다. 고압을 다루기 때문에 가스를 이용한 차단기를 이용하며 최근 주로 사용하는 변전소 차단기는 SF6가스를 사용하는 가스절연 개폐장치(GIS : Gas Insulated Switchgear)를 설치한다.
변전소의 핵심인 변압기(變壓器, Transformer)는 말 그대로 전압을 바꾸는 기기를 의미한다. 이 변압기를 통하여 발전소에서 발전된 전기를 변전소에서 변압기를 통하여 승압하고 송전탑을 통하여 송전하게 된다.
변압기의 원리는 도체 주변의 자기장 변화를 통해 전압이 유도되는 전자기유도현상을 이용한다. 아래의 그림과 같이 여러 철심을 겹치고 그 철심에 코일을 감은 다음 교류 전류를 흘리게 되면 철심에 자속이 흐르게 되고 이 자기장의 변화로 인하여 2차측에 유도기전력이 발생한다. 여기서 1차측과 2차측의 코일의 감은 수에 비례하여 전류가 흐르게 되고 이를 통해 승압과 강압을 할 수 있다. 여기서 코일의 2차측 감은 수에 대해서 1차측 코일의 감은 수 비율을 권수비(捲數比, Turn-Ratio)라 하며 유도기전력은 전압과 비례, 전류와 반비례하여 다음과 같은 공식을 도출해낼 수 있다.
이러한 과정으로 인하여 변압과정에서 물론 손실이 발생하기 마련이다. 변압기의 손실은 무부하손(無負荷損, No Load Loss)과 부하손(負荷損, Load Loss)으로 나눌 수 있으며 다음과 같이 정리 할 수 있다. 여기서 히스테리시스손은 철심에서 자기장의 변화로 발생하는 손실을 말하며, 와류손은 맴돌이 전류로 인해 발생하는 손실을 의미한다. 동손은 도체에서 전류에 의해 생성되는 열로 인해 발생하는 손실이며, 표유부하손은 철손과 동손을 제외한 정확하게 손실의 원인을 알 수 없는 전기적 손실을 의미한다.
변압기의 손실은 구할 수 있으면 변압기의 효율도 구할 수 있다. 변압기의 효율은 실측효율과 규약효율로 나눌 수 있다. 또한 규약효율은 변압기의 시설용량에 해당하는 부하를 걸었을 때 효율인 전부하효율과 변압기의 시설용량 대비 부하용량의 비율인 1/m 부하 효율로 나눌 수 있으면 공식은 다음과 같다.
변압기의 문제는 열이 많이 발생한다는 점이다. 이로 인하여 냉각 방식에 따라서 다양한 변압기 종류가 있으며 다음표로 나눌 수 있다.
| 변압기 종류 | 냉각 방식 | 약호 | 권선, 철심 냉각매체 | 주위 냉각매체 | ||
| 종류 | 순환방식 | 종류 | 순환방식 | |||
| 유입 변압기 |
유입 자냉식 | ONAN | 기름 | 자연 | 공기 | 자연 |
| 유입 풍냉식 | ONFN | 기름 | 자연 | 공기 | 강제 | |
| 유입 수냉식 | ONWF | 기름 | 자연 | 물 | 강제 | |
| 송유 자냉식 | OFAN | 기름 | 강제 | 공기 | 자연 | |
| 송유 풍냉식 | OFAF | 기름 | 강제 | 공기 | 강제 | |
| 송유 수냉식 | OFWF | 기름 | 강제 | 물 | 강제 | |
| 몰드 변압기 |
건식 자냉식 | AN | 공기 | 자연 | - | - |
| 건식 풍냉식 | AF | 공기 | 강제 | - | - | |
| 건식 밀폐자냉식 | ANAN | 공기 | 자연 | 공기 | 자연 | |
| 건식 밀폐풍냉식 | ANAF | 공기 | 강제 | 공기 | 강제 | |
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