99P2.11 전압변동률(voltage drop)

변압기에서

99P3.1 개 요변압기의 운전특성과 결선을 위해서

-. 변압기 명판상의 데이터의 판단기 명 상의 데이터의-. 변압기극성, 위상각의 이해.

단권변압기(autotransformer)-. 하나의 코일로 구성-. 변압기기능을 위하여 하나 또는 여러 개의 탭으로 구성- 용도 : 다양한 용도로 사용. 용도 : 다양한 용도로 사용.

유도전동기의 감전압기동, 3상계통에서 중성점 형성, 송전선의 양단에서 승압 또는 강압, 부하전압을 5 – 10%정도의 체승 또는 강압하여 산업체에서 이용

계측용변압기(instrument transformer)대전류 고전압을 계측 제어하기 위해 저전압 소전류로 변환-. 대전류, 고전압을 계측, 제어하기 위해 저전압, 소전류로 변환

-. 저전압계측기를 고전압의 계통과 절연하는 용도-. 전압변성기(PT: potential transformer)( p )-. 전류변성기(CT: current transformer)

100P3상배전계통은 3개의 단상변압기나 한 개의 삼상변압기로 구성

-. 1, 2차 결선은 와이결선(wye-connection) 또는 델타결선(delta connection)-. 특정3상결선방식은

변압기여자전류에 의한 고조파에 의하여 심각한 과전압이 유발될 수 있다변압기여자전류에 의한 고조파에 의하여 심각한 과전압이 유발될 수 있다.

돌입전류(inrush current)-. 변압기의 투입초기, 수 주기동안 흐른다.-. 투입되는 순간 전압파형의 순시치에 의해 결정된다.

정격전류의 25배를 상회할 수도 있다-. 정격전류의 25배를 상회할 수도 있다.-. 퓨즈나 차단기를 선정할 때 특성을 고려해야 한다.

변압기의 병렬운전-. 고려사항

권선비, 등가임피던스, 2차측위상각-. 잘못 고려된 경우

부하스위치가 개방되어 있어도 변압기의 과부하나 손상이 발생부하스위치가 개방되어 있어도 변압기의 과부하나 손상이 발생

100P3.1 변압기의 극성과 단자표시의 표준변압기의 극성(polarity)

-. 변압기의 외함 밖으로 인출된 결선의 상대적인 위상관계

변압기의 극성(polarity)이 필요한 경우-. 변압기의 병렬운전. 변압기의 병렬운전-. 단상변압기의 다상결선운전-. 계측용변압기를 계측기에 접속(오실로스코프, 전력계, 역률계)-. 극성을 잘못 결선할 경우 : 단락사고에 의한 기계, 기구의 손상이나

운전자의 재해- 변압기의 교체 수리 새로운 변압기의 설치 시에는. 변압기의 교체, 수리, 새로운 변압기의 설치 시에는

사용전 변압기 극성의 확인이 필요하다.

100P3.1 변압기의 극성과 단자표시의 표준단자표시의 표준

-. 전압 크기의 상대적인 순위를 나타내는 문자표시권선간의 위상관계를 숫자로 표기-. 권선간의 위상관계를 숫자로 표기

-. 2권선변압기의 경우 고압권선을 H 로 저압권선을 L의 문자로 표시-. 권선이 2개 이상인 경우. 권선이 2개 이상인 경우

가장높은 전압의 권선을 H다른 권선들은 X, Y, Z로 표기한다.

100P단자표시의 표준

-. 같은 숫자로 표시된 단자들은 같은 순시극성-. 숫자표시를 갖는 권선의 단자로 전류가 흘러들어갈 때

다른권선의 같은 숫자표시를 가진 단자에서는 전류가 흘러 나간다.(H2에서 흘러 들어가고, X2단자에서 흘러나간다)

101P권선에 탭이 있는 경우에는

-. 숫자의 순에 따라 전위가 낮아지게 된다.-. 그림의 경우 단자간의 상대적인 전위차는

VX1 X4 ＞ VX1 X3 ＞ VX1 X2VX1 – X4 ＞ VX1 – X3 ＞ VX1 – X2

표시에 의한 극성표기± ● ◆ 표시로 권선간의 코일의 방향을 표시-. ±, ●, ◆ 표시로 권선간의 코일의 방향을 표시

-. 변류기, 전압변성기에 사용-. 변압기에서 같은 표시를 지닌 모든 문자는 같은 순시 특성을 갖는다.. 변압기에서 같은 시를 지닌 든 문자는 같은 순시 특성을 갖는다.

102P감극성과 가극성

-. 사고로 인근단자들끼리 접촉이 일어난 경우다른 두 단자들 사이의 전압은 합(가극성)과 차(감극성)가 되어특히 고압변압기의 경우 외부인출선에 전압 스트레스 영향을 초래한다특히 고압변압기의 경우 외부인출선에 전압 스트레스 영향을 초래한다.

감극성(subtractive polarity) : 단자배치의 표준-. 인근단자의 혼촉 발생 시 다른 두 단자에 고, 저압 사이의 차가 나타난다.

가극성(additive polarity)-. 인근단자의 혼촉 발생 시 다른 두 단자에 고, 저압 사이의 합이 나타난다.

102P3.3 변압기의 명판변압기의 명판상의 데이터

-. 전압정격kVA정격-. kVA정격

-. 주파수-. 상수. 상수-. 온도상승,-. 냉각방식-. 백분율 임피던스-. 제작사 이름

대형전력변압기의 경우-. 기준임펄스레벨(BIL : basic impulse level)-. 3상운전을 위한 페이서도-. 탭절환 관련정보

102P3.3 변압기의 명판기준임펄스레벨(BIL : basic impulse level)

-. 변압기 또는 다른기기에서 절연이 손상되지 않고 견딜수 있는과도전압스트레스 척도

-. 변압기에는 송전선에 유기되는 뇌락과 피뢰용 어레스타에 의해 만들어 지는전압파형의 모의한 1 2 동안에 첨두치에 도달한 다음 50 가 경과하는 동안전압파형의 모의한 1.2㎲ 동안에 첨두치에 도달한 다음 50㎲가 경과하는 동안첨두치의 50%로 감쇄하는 임펄스 전압을 사용하여 시험한 결과를 표시한다.

102P전압정격 : NEMA(NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION :

미국 전기 공업회의 제정)의 표시법미국 전기 공업회의 제정)의 표시법긴 대시( - ) :

-. 서로 다른 권선의 전압을 표시슬랜트( / ) :

-. 한권선상에서의 전압을 표시크로스( X ) :

-. 두부분으로 나누어진 권선을 직렬, 병렬로 전환함으로써 얻을 수 있는전압을 표시

-. 이런 형태의 권선은 3선식 운전에는 부적합와이( Y )와이( Y ) :

-. Y결선 된 권선에서의 전압을 표시

103P

103P

104P3.4 단권변압기단권변압기

-. 하나의 코일만을 사용-. 하나 또는 그 이상의 탭을 사용하여 변압기의 기능을 수행

저압측의 권선

고압측의 권선

저압측의 권수고압측의 권수

저압측의 권수

104P단권변압기의 특수형태

-. 전압을 연속적으로 변화시키는 경우에 흑연으로 만들어진 브러시(탭)를코일의 전 범위에 미끌어지도록 하여 전압을 조정한다.

- "SLIDE-AC" 또는 줄여서 " SLIDAC". SLIDE AC , 또는 줄여서 SLIDAC -. 명칭은 “Variable AC Autotransformer” 줄여서 “VARIAC”

미끌림 브러시

104P단권변압기의 특징

-. 누설자속이 작고, 동손, 철손, 체적이 작다.-. 효율이 높고, 가격이 저렴하다.

단권변압기의 단점-. 1차측과 2차측을 절연시킬 수 없다.-. 절연이 안전상의 분제가 되지않는 용도에 사용-. 대전력에서는

낮은 등가임피던스로 인하여 전압강하는 적지만낮은 등가임피던스로 인하여 전압강하는 적지만, 단락사고 시 큰단락전류가 흐른다.

105P단권변압기의 전력전달 원리

- 복권변압기의 전압 전류의 관계에서 두권선을-. 복권변압기의 전압, 전류의 관계에서 두권선을단권변압기와 같은 입출력특성을 갖도록 하나의 권선으로 합치는 과정으로설명이 가능하다.

복권변압기에서의 설명-. 코일의 극성은 렌쯔의 법칙에 의해 결정-. 이상적인 변압기로 가정하면 1, 2차 코일에는 같은 양의 자속이 쇄교

105P

1차권선 : 80 턴차전압 0.5Ω1차전압 : 120V

2차권선 : 20 턴2차부하 : 0.50[Ω]

105P단권변압기로의 설명

-. 이상적인 변압기로 가정하면 1, 2차 코일에는 같은 양의 자속이 쇄교-. 코일B의 20턴에 유기되는 전압은

코일A의 위쪽 20턴에 유기되는 전압과 같다코일A의 위쪽 20턴에 유기되는 전압과 같다.-. 단자A1의 극성은 단자B1의 극성과 같고

단자A2의 극성은 단자B2의 극성과 같다. -. 따라서 A1을 B1에 접속하고, A2를 B2에 연결하여도

입력과 출력의 전류, 전압은 변화가 없다.

단권변압기에서의 전류의 분담-. 부하에 전달되는 60A중에서

15A는 120V 전원으로부터 전도를 통해 전달되고45A는 변압기 동작에 의해 부하로 전달된다.

106P

107P

단권변압기1차 권수 : 400턴2차 25% 탭

4.8kVA, PF : 지상 0.85

2차 : 25% 탭

2400V, 60Hz

PF 지상 0.85

107P

단권변압기1차 권수 : 400턴2차 : 25% 탭

2400V,

4.8kVA, PF : 지상 0.85600V

( 하전 )

2차 : 25% 탭a(권수비) : 4

60Hz ILS(부하전류): 8A

107P

단권변압기1차 권수 : 400턴2차 : 25% 탭

2400V,

4.8kVA, PF : 지상 0.85600V

( 하전 )

2차 : 25% 탭a(권수비) : 4

60Hz ILS(부하전류): 8A

107P

단권변압기1차 권수 : 400턴2차 : 25% 탭

2400V,

4.8kVA, PF : 지상 0.85600V

( 하전 )

2차 : 25% 탭a(권수비) : 4

60Hz ILS(부하전류): 8A

107P

단권변압기1차 권수 : 400턴2차 : 25% 탭

2400V,

4.8kVA, PF : 지상 0.85600V

( 하전 )

2차 : 25% 탭a(권수비) : 4

60Hz ILS(부하전류): 8A

108P

교재의 풀이과정이 틀림(a)의 복권변압기를 (b)와 같이 단권변압기로 결선변경

108P복권변압기에서의 피상전력

S2W = V2*I2S2W = V2*I2복권변압기에서의 변압비(권선비)

단권변압기에서의 피상전력(코일전류는 정격상태로 가정)

식(3-2)를 식(3-1)에 대입하면

109P

풀이조건 :

과열을 막기위해 단권변압기 1 2차전류는 복권변압기로 동작시킬 경우의과열을 막기위해 단권변압기 1, 2차전류는 복권변압기로 동작시킬 경우의전류이하로 제한하여야 한다.

복권변압기상태에서의 전류는 1차(ILS.winding), 2차(IHS.winding)로

109P

109P

109P풀이

단권변압기상태에서의 용량은단권변압기상태에서의 용량은

이 때의 예상 문제점1 2차측 권선 절연은 240V 기준으로 되어 절연 보강이 필요하다1. 2차측 권선 절연은 240V 기준으로 되어 절연 보강이 필요하다.2. 인출선의 절연도 보강되어야 한다.

110P3.5 승강압변압기승강압변압기의 필요성

-. 모든 전기기기는 사용전압(utilization voltage)가 있다.

-. 공급전압이 명판에 기재된 전압과 일치할 때 효과적이고 효율적으로 운전

-. 낮은전압 공급은 에어컨 등 전동기 고장의 원인이 된다.

- 에어컨전동기는 큰 기동토크를 필요로 하고-. 에어컨전동기는 큰 기동토크를 필요로 하고

기동토크는 인가전압의 자승에 비례한다.

기동토크가 전동기를 기동시키는 충분치 못하면 기동기는 소손된다.

-. 전압이 너무 높거나 낮은 경우 승강압변압기(buck-boost transformer) 로

조정해서 공급이 가능하다.

승강압변압기는 단권변압기로 사용되도록 결선된 특수목적의 복권변압기-. 승강압변압기는 단권변압기로 사용되도록 결선된 특수목적의 복권변압기

-. 2차측의 저전압권선을 승압, 강압하여 필요한 사용전압을 얻는다.

-. 승강압변압기는 공급전압이 사용전압에 비하여 5 – 15% 가량 높거나. 승강압변압기는 공급전압이 사용전압에 비하여 5 15% 가량 높거나

낮은 경우 특히 유용하다.

110P승강압변압기의 예

-. 120 X 240 V의 1차권선-. 12 X 24 V의 2차권선 또는

16 X 32 V의 2차권선을 갖는다16 X 32 V의 2차권선을 갖는다.-. 120V 부근에서 사용될 때에는

1차권선을 병렬접속H1은 H3에, H2는 H4에 접속

-. 240V 부근에서 사용될 때에는1차권선을 직렬접속1차권선을 직렬접속H2를 H3에 , H1, H4에 전원접속

• 마찬가지로-. 12V 또는 16V의 승압 또는 강압시에는 2차 권선을 병렬접속

X1은X3에, X2는 X4에 접속-. 24V 또는 36V의 승압또는 강압시에는 2차 권선을 직렬접속

X2를 X3에 , X, X4을 단권변압기에 접속

111P

112P

a). 필요한 승압비는) 필 승 비a’ = VHS / VLS = 230 / 212 = 1.085 이지만표에서 만족하는 변압비는 1.100이다.

112P승강압변압기에서

-. 12V 의 2차전압을 갖는 승강압변압기가 필요하다.-. 120V 두개의 권선을 직렬접속하여 240V 정격을 만족- 12V 2차 두개의 권선을 직렬접속하여 24V 정격출력이 되도록 결선. 12V 2차 두개의 권선을 직렬접속하여 24V 정격출력이 되도록 결선

에어컨에 실제 공급되는 전압은-. VHS = a’ * VLS = 1.100 * 212 = 232.2 V

100Pb). 필요한 승압비는

a’ = VHS / VLS = 246 / 230 = 1 070 이지만a = VHS / VLS = 246 / 230 = 1.070 이지만표에서 만족하는 변압비는 1.0667이다.

승강압변압기에서승강압변압기에서-. 16V 의 2차전압을 갖는 승강압변압기가 필요하다.-. 120V 두개의 권선을 직렬접속하여 240V 정격을 만족. 1 0V 두개의 권선을 직렬접속하여 40V 정격을 만족-. 16V 2차 두개의 권선을 병렬접속하여 16V 정격출력이 되도록 결선

에어컨에 실제 공급되는 전압은에어컨에 실제 공급되는 전압은-. VLS = VHS / a’ = 246 / 1.0667 = 230.6 V

112P

112P3.6 변압기의 병렬운전개요

-. 전력부하설비에서 부하가 증가하면비슷한 정격의 다른변압기를 병렬연결하여 부하를 분담토록 한다.

-. 병렬운전에서 최적의 상태를 얻기 위해서는 변압기들이권선비, 임피던스, R/X(저항 대 리액턴스)비 등이 같아야 한다.

-. 권수비가 다르면2차권선의 병렬루프로 순환전류가 흐른다.

-. 임피던스가 다른 변압기에서는부하분담이 임피던스의 역수비로 불균등하게 된다.

113P병렬운전에서의 상이한 권선비의 영향

무부하상태에서 두변압기의 권선비가 다르면-. 무부하상태에서 두변압기의 권선비가 다르면

출력전압 EA와 EB도 다르게 되어

2차권선의 폐루프를 통하여 전류가 흐르게 된다.

- 루프내에서의 전압의 페이서의 합은 EA – EB이고

루프의 임피던스는 ZA + ZB가 된다.

따라서 오옴의 법칙에 의해

Icirculating = (EA - EB) / (ZA + ZB) ------------ (3-4)

순환전류가 흐르게 되며

부하에 전원을 공급하면부하에 전원을 공급하면

-. 순환전류는 한쪽의 변압기에서는 부하전류에 더해지고

다른 쪽의 변압기에서는 부하전류에서 빼지게 된다.

변압기가 정격부하상태에서 운전되고 있다면-. 변압기가 정격부하상태에서 운전되고 있다면

2차전압이 높은 변압기는 과부하상태로

낮은 상태의 변압기는 부분부하상태로 된다.

113P

EA의 전압이 높으므로

A변압기에서는 I 전류와 순환전류가 합해지고-. A변압기에서는 IA전류와 순환전류가 합해지고

B변압기에서는 IB전류와 순환전류가 감해진다.

100P

114P

114P

114P

114P

115P여기서 유의 사항(유기전압 2.2%의 차이)

정격전류의 2 2% 차이는 A변압기 정격전류의 30 2%의 순환전류 발생-. 정격전류의 2.2% 차이는 A변압기 정격전류의 30.2%의 순환전류 발생

-. 순환전류는 부하측 단자에서는 나타나지 않지만

변압기 뱅크의 정격까지 부하를 인가하면 A변압기는 심한 과부하상태

과열로 이어지고, 권선의 절연을 손상시킨다.

순환전류의 예방순환전류의 예방

-. 병렬운전 변압기의 권선비를 동일하게 하는 것이 매우 중요

116P3.7 병렬변압기의 부하분담변압기의 등가임피던스

변압기는 등가임피던스가 전원과 부하임피던스 사이에 직렬로 접속 형태로 표현

-. 등가임피던스와 부하임피던스는 모두 1차측으로 환산한 값으로 가정하면

병렬접속된 변압기의 권선비들이 거의 같다면-. 병렬접속된 변압기의 권선비들이 거의 같다면

병렬접속된 임피던스로 표현이 가능하다.

-. 병렬임피던스중 어느 하나를 통하는 전류는

어드미턴스로 고치고 전류배분법칙을 적용하여 구할 수 있다.

116P

116P그림 3.9 변압기들에 대하여

전류배분법칙을 적용하여

식(3 5)는 같은 권선비를 갖는 변압기에서만 성립식(3.5)는 같은 권선비를 갖는 변압기에서만 성립-. 권선비가 다르면 순환전류에 의해 실제전류는 계산값과 다르다.

116P변압기에서 주어지는 정수가

백분율임피던스 단위임피던스로 주어지고-. 백분율임피던스, 단위임피던스로 주어지고

이들이 같은 기준임피던스 갖는다면

-. 각각의 변압기에 흐르는 전류를 계산하기 위하여

이들 값을 등가임피던스 대신에 사용할 수 있다.

117P

117P

117P

변압기 병렬운전에서변압기 병렬운전에서

-. 75KVA 변압기 A는 전체 전류의 30%를

200KVA변압기 B는 전체전류의 70% 정도를 분담하게 된다.

117P

작은 변압기의 과부하를 막기 위해서는 뱅크의 정격을 작은 변압기의 정격전류를기준으로 계산하면

-. 변압기 A의 과부하를 방지하기위해 뱅크의 정격을 101.79A를 선택하면

참고사항

- 75KVA변압기와 200KVA 변압기를 병렬운전할 경우-. 75KVA변압기와 200KVA 변압기를 병렬운전할 경우

뱅크의 사용가능용량은 변압기를 단독으로 운전할 경우보다 적어진다.

-. 변압기의 권선비는 같고, 용량이 다른 변압기를 병렬운전하면

작은용량의 변압기는 과부하가되고

용량이 큰 변압기는 경부하가 되는상태가 될 수 있다.

118P

두 변압기의 피상전력정격과 전압정격이 같으므로두 변압기의 피상전력정격과 전압정격이 같으므로이들은 같은 기준임피던스를 갖는다. 단위화된 수치들을 사용하여 문제를 풀면

118P

118P3.8 변압기의 돌입전류변압기의 등가직렬회로(R-L직렬회로)

-. 스위치를 닫아 교류전원을 인가하면전류는 과도성분(transient component) 또는 돌입전류(in-rush current)라전류는 과 성분(transient component) 는 돌입전류(in rush current)라불리는 전원과 무관한 성분과정상상태성분(steady- state component)이라 불리는 강제응답성분(forced

t)을 갖게 된다response component)을 갖게 된다.-. 변압기의 돌입전류는

매우 빨리 감쇄, 5에서 10주기이내에 정상적인 무부하전류로 감소하지만-. 맨처음 반주기동안에는

전부하정격전류의 25배 이상에 달할 수도 있다.- 퓨즈와 차단기를 선정할 때에는 큰 돌입전류를 고려하여야 한다. 퓨즈와 차단기를 선정할 때에는 큰 돌입전류를 고려하여야 한다.

118P돌입전류의 크기

돌입전류의 크기는 스위치를 닫는 순간-. 돌입전류의 크기는 스위치를 닫는 순간전압의 크기와 위상각, 철심내 잔류자속의 크기와 방향에 따라 영향을 받는다.

-. 잔류자계가 전혀 없고, 전압파형이 최대치에서 다는다면전류는 무부하전류를 넘지않으며, 돌입전류는 생기지 않는다.

돌입전류의 크기가 최대로 되는 경우는돌입전류의 크기가 최대로 되는 경우는-. 전압파형이 0인 순간에 스위치를 닫고, 전류의 증가로 생성되는 자속이

잔류자속을 더하는 방향일 때 발생한다.-. 이 상황에서는

높은 자속밀도 때문에 철심이 포화되어 dφ/dt 가 감소하게 되고, 1차측의 역기전력을 감소시켜 매우 큰 돌입전류가 흐르게 된다.1차측의 역기전력을 감소시켜 매우 큰 돌입전류가 흐르게 된다.

변압기의 스위치는 어느순간에나 투입될 수 있으므로돌입전류는 0 또는 매우클 수도 혹은 중간정도의 값이 될 수도 있다-. 돌입전류는 0 또는 매우클 수도 혹은 중간정도의 값이 될 수도 있다.

-. 돌입전류는 2차측에 접속된 부하에도 영향을 받으며유도성부하는 돌입전류를 증가시키며, 저항부하나 용량성부하는 돌입전류를감소시킨다.

119P

변압기 강자성체 철심의 비선형적 특성3.9 변압기 여자전류의 고조파변압기 강자성체 철심의 비선형적 특성

-. 상호자속이 정현파일지라도 자화전류가 비정현파가 되게하는 원인-. 비정현파 자화전류를 푸리에급수로 전개하면

여러개의 다른 주파수를 갖는 정현파로 구성된다.즉, 고조파(harmonics)라 불리는 성분들로 구성제3고조파는 어떤형태의 3상결선에서는-. 제3고조파는 어떤형태의 3상결선에서는계통의 과전압과 통신선로의 간섭을 일으키는 문제를 일으킨다.

120P자속파형

- 무부하상태의 변압기에 정현파 전압원이 접속-. 무부하상태의 변압기에 정현파 전압원이 접속-. 1차측에 키르히호프 법칙을 적용하면

121P무부하상태에서 i0Rp는 매우 작으므로 식(3-7)은

따라서 변압기의 1차측에 정현파를 인가하면 정현파라 할 수 있는 역기전력이나타난다나타난다.패러데이의 법칙으로부터

이를 φm에 대하여 쓰면φ

식(3-10)에서 상호자속은 정현파의 역기전력을 적분한 것이다.

변압기에 정현파의 전압을 인가하면 역기전력과 자속 역시 정현파가 된다.

121P전류파형

- 여자전류의 자화성분은-. 여자전류의 자화성분은

-. 식(3-11)을 변압기의 철심으로 사용되는 강자성체 물체에 대하여 그려보면-. 그림(3.10(b)) 히스테리시스 루프로 표현된다. 비선형적인 관계로

정현적으로 변화하는 자속에 대하여 자화전류는 비정현적파가 된다.정현적으로 변화하는 자속에 대하여 자화전류는 비정현적파가 된다.

그림(3-10(C))는 전류파형-. 60Hz 변압기에서 정현파 자속을 만들어내는 비정현파 자화전류를 나타낸다.

121P여자전류 성분

- 자화성분 IM과 철손성분 if 로 이루어진다-. 자화성분 IM과 철손성분 ife로 이루어진다.

그러나그러나

이므로이므로

따라서 모든 실제상황에서 여자전류와 자화전류라는 명칭을 구별하지 않고 사용하여도 무방하다.

100P그림(3-10(c))의 60Hz 여자전류파형을 푸리에 급수로 전개하면

60H 의 순수한 정현파(1차고조차 혹은 기본파)-. 60Hz의 순수한 정현파(1차고조차 혹은 기본파)

-. 홀수배 주파수의 정현파로 분리된다.

3차(180 Hz), 5차(300 Hz), 7차(420 Hz), 9차(540 Hz) 등으로 불린다,

122P자화전류의 파형

기본파 3차 5차 성분이 합성 자화전류에서 주된 성분이 되며-. 기본파, 3차, 5차 성분이 합성 자화전류에서 주된 성분이 되며

이들은 아래의 그림(3.11)과 같다.

-. 전력선에 흐르는 고조파전류는

전화선에 간섭을 일으켜 잡음을 발생

전력선에서 특정고조파주파수에서 직렬공진에 의하여 과전압이 발생

어떤 3상 결선방식에서는 3차고조파 성분이 문제를 발생시킨다어떤 3상 결선방식에서는 3차고조파 성분이 문제를 발생시킨다.

122P3.10 단상변압기 3상결선대부분의 교류전력 배전방식

-. 3상을 사용

- 3상 변압기 또는 3상으로 결선된 단상변압기뱅크가 사용된다. 3상 변압기 또는 3상으로 결선된 단상변압기뱅크가 사용된다.

Υ결선에서 전압, 전류의 상변수와 선로변수의 관계

Δ결선에서 전압, 전류의 상변수와 선로변수의 관계

123P변압기결선방식

123P변압기결선방식

123P변압기결선방식

124P

124P

124P

124P

124P

100P델타 - 델타 결선방식의 특징

- 델타 - 델타 결선방식은 변압기 3개중 1개의 변압기가 제거되어도 운전가능. 델타 델타 결선방식은 변압기 3개중 1개의 변압기가 제거되어도 운전가능

-. 이러한 상태를 개방델타(open-delta) 또는 V – V결선이라 부른다.

V – V뱅크 결선

-. 짧은 시간 동안만 전원을 차단하고

한번에 하나씩 검사, 보수, 측정, 교체를 하는데 활용 가능

장차 용량증설이 예상되는 경우 3상 전원을 공급-. 장차 용량증설이 예상되는 경우 3상 전원을 공급

나중에 용량 증설 시 세 번째 변압기를 추가설치

-. 델타-델타, 개방델타결선에 사용되는 변압기는 부하를 균등하게 분담하기 위해

권선비, 임피던스가 동일하여야 한다.

125P델타 - 델타 및 V - V 결선

I3 = - Iaa’ + Icc’ I1 = - Ibb’ + Iaa’

기준

I2 = I ’ + Ibb’I2 = - Icc’ + Ibb’

a). 델타 - 델타 뱅크 b). 델타 - 델타 뱅크의 페이서도

126P델타 - 델타 뱅크의 전압과 전류의 페이서도(b. 페이서도)

-. 상전류 또는 코일전류를 Iaa’, Ibb’, Icc’ 이라 하고

2차점 분기점들에서 키르히호프 법칙을 적용하면

-. 그림(b)에서 보인 기하학적 관계로부터

3상 선전류는 상전류의 1.73배 즉 (루트 3)배의 크기를 갖게 된다.

125P승

--.

126PV - V 뱅크의 전압과 전류의 페이서도(d. 페이서도)

변압기 한대가 제거되어 V V결선이 되었을 때-. 변압기 한대가 제거되어 V-V결선이 되었을 때

2차측의 선간전압 V1-2와 V2-3은 변하지 않고 델타-델타 결선과 같다.

-. V3-1은 V3-1 = Vc’c + Vb’b

-. 페이스의 합에서 V3-1은 델타-델타의 경우나 개방델타의 경우나 같다.

-. 세 선간전압이 두 결선방식에서 모두 같고

또한 임피던스의 변화가 없다면 선전류 I1 I2 I3 역시 델타-델타의 경우나또한 임피던스의 변화가 없다면, 선전류 I1, I2, I3 역시 델타 델타의 경우나

개방델타에서나 같아야 한다.

-. 두변압기의 상전류는 선전류와 같은 크기로 증가하게 된다.

-. 권선(코일)전류 Icc’ 크기가 증가하면서 위상이 30˚ 이동하여 I3 와 같아지고

Ibb’ 크기가 증가하면서 위상이 30˚ 이동하여 I1 과 같아진다.

-. 개방델타의 두변압기에 흐르는 전류는 델타-델타 뱅크의 경우보다 1.73배로

증가하게된다.증가하게 다

-. 개방델타로 운전할 때 과열로 권선이 소손되는 것을 방지하기 위해

뱅크의 전류, 즉 뱅크의 피상전력은 보다 낮은 kVA로 제한되도록 정격용량이

재조정되어야 한다재조정되어야 한다.

127P

127P

127P

128P3.11 3상변압기3상변압기

-. 외철형(shell type)하나의 자기철심을 사용하여 그림3 14 (a)와 같은 권선구조하나의 자기철심을 사용하여 그림3.14 (a)와 같은 권선구조

-. 내철형(core type)하나의 자기철심을 사용하여 그림3.14 (b)와 같은 권선구조

-. 내철형이 구조가 더 단순하며 3고조파 자속 및 3고조파 전압을 상대적으로낮은값으로 제한한다.

128P3상변압기의 특징

3상변압기는 단상변압기 세 개를 결선하는 것보다 적은 재료를 사용한다-. 3상변압기는 단상변압기 세 개를 결선하는 것보다 적은 재료를 사용한다.-. 무게도 가볍고, 생산비용도 절감-. 변압기 탱크 내에서 와이 혹은 델타결선작업이 완료되므로

외부결선작업이 감소된다.

약점약점..-. 3개의 변압기를 사용하는 경우에는 1개의 변압기 고장 시 감소용량으로

운전이 가능하지만-. 3상 변압기의 경우에는 1상만 고장이 발생하여도 전체 변압기 운전 불가

변압기 뱅크 구성의 결정 착안사항변압기 뱅크 구성의 결정 착안사항-. 장, 단점의 대응방안 및 초기설비비, 운전비용, 예비설비에 대한 비용,

수리비용, 비운전 발생비용, 설치공간, 한상이 운전되지 못할 때의 운전여부

129P3.12 3상변압기 병렬운전시 30˚ 위상이동에 대한 주의Υ – Δ 뱅크와 Υ – Δ뱅크사이에는

1차측 선간전압과 2차측 선간전압 사이에 30˚ 뒤짐이 발생한다.위상이동(phase shaft)으로 인하여 병렬운전이 될수 없는 경우가 발생위상이동(phase shaft)으로 인하여 병렬운전이 될수 없는 경우가 발생

Υ – Υ, Δ – Δ, V – V 뱅크에서는 서로 대응하는 1차와 2차 선간 전압사이에 위상의차이가 발생하지 않는다.

Υ – Δ 뱅크와 Υ – Δ뱅크에 나타나는 위상차이로 인하여Υ Δ 뱅크와 Υ Δ뱅크에 나타나는 위상차이로 인하여이들은 Υ – Υ, Δ – Δ, V – V 뱅크와 병렬운전이 될 수 없다.병렬운전을 하게되면 무부하상태라도 큰 순환전류가 흐르고

권선에 심각한 과열이 발생한다권선에 심각한 과열이 발생한다.

같은 위상이동을 갖는 뱅크들끼리만 병렬운전이 가능하다.

129P

129P

130P

130P

130P

승-.

100P선택된 루프는

- 루프1(bNab) 루프2(cNbc) 루프3(abc) 이다-. 루프1(bNab), 루프2(cNbc), 루프3(abc) 이다.-. 부하스위치가 개방되어 있으므로 단순화시켜 나타내면

30도 위상이동을 고려하여 세루프에 대하여 루프해석을 적용하면

131P

131P3.13 3상결선에서의 고조파 억제변압기에서 자화전류는

-. 정현파의 자속을 생성하고,

정현파의 출력전압을 만들어내는 자화전류는-. 비정현파로서 많은 홀수차 고조파를 포함하고 있다.

이들 고조파 성분은 하나라도 흐르지 못하게 하면-. 자속과 2차측 전압은 비정현파가 된다.. 자속과 2차측 전압은 비정현파가 된다.

131P와이결선된 발전기가 와이-와이변압기에 급전하고 있는 상태에서

발전기의 중성점과 변압기의 중성점은 연결되어 있다-. 발전기의 중성점과 변압기의 중성점은 연결되어 있다.

132P

상 A, B, C에서 자화전류의 기본파와 제3고조파를 나타낸다.상 A, B, C에서 자화전류의 기본파와 제3고조파를 나타낸다.

세 개의 상을 기본파 시간축 상에 따로따로 나타내고 있다.

133P각각의 기본파파형은 120˚ 씩 떨어져 있으나

이들의 제 3고조파는 모두 동상이다.

3고조파 전류와 3배수 고조파(triplen harmonics)는 상순이 없으므로 3상 변수라

할 수없다할 수없다.

세 변압기에 흐르는 3고조파와 9고조파 역시 모두 동위상이 된다.

3상 와이결선된 변압기 뱅크에서

각상의 3고조파전류는 모두 동위상이어서 동시에 한방향으로 흐르기 때문에

와이결선된 전원과의 사이에 중성선을 필요로 한다와이결선된 전원과의 사이에 중성선을 필요로 한다.

만일 중성선이 연결되어 있지 않으면

자속이 정현파가 되지 못하고 2차전압도 정현파가 되지 못한다자속이 정현파가 되지 못하고, 2차전압도 정현파가 되지 못한다.

2차측의 출력에는 상당한 크기의 3고조파 전압이 나타나고

이는 선로의 용량성 리액턴스와 변압기의 변압기의 누설리액턴스 사이에 3고조

파 주파수에서의 부분적인 직렬공진을 일으켜

전압상승과 과전류를 유발시킬 수 있다전압상승과 과전류를 유발시킬 수 있다.

132P

2차측의 출력에는 상당한 크기의 3고조파 전압이 나타나고

이는 선로의 용량성 리액턴스와 변압기의 변압기의 누설리액턴스 사이에 3고조

파 주파수에서의 부분적인 직렬공진을 일으켜파 주파수에서의 부분적인 직렬공진을 일으켜

전압상승과 과전류를 유발시킬 수 있다.

이런 이유로

와이결선된 전원과 와이결선된 1차측 사이에 중성선이 연결되어 있지 않은

와이-와이 뱅크는 배전계통에 적합하지 않다와이 와이 뱅크는 배전계통에 적합하지 않다.

133P

134P

133P

135P

135P

136P

136P

136P