2020. 6. 10. 14:21ㆍ전기공부/변압기
13. 영상분전류(3고조파 전류)억제 대책 : △(델타)결선
고조파 전류 방지(억제) 대책으로 변압기에서 △(델타)결선을 사용하여 고조파를 제거한다. △결선이 어떤 역할을 하기에 고조파를 제거하게 되는지 확인해보자.
1. 델타(△)결선에서 상전류와 선전류, 선간전압와 상전압의 관계
2. 델타(△)결선에서 상전류, 선전류 관계를 페이저도를 통해 비교
3. 델타(△)결선에서 3고조파 제거 확인
1. 델타(△)결선에서 상전류와 선전류, 선간전압와 상전압의 관계
위의 두 결선은 같은 델타(△)결선이다. 왼쪽에는 상전류 I(ac), I(cb), I(ba)와 선전류 I(a)를 나타냈고 오른쪽에는 상전압 V(a), V(b), V(c)와 선간전압 V(ab)를 나타냈다.
상전압과 선간전압을 비교해보면 V(a)와 V(ab)가 같은 선로의 전압을 가리키는 것을 확인할 수 있다. 그러므로 델타(△)권선에서 상전압과 선간전압는 같다.
왼쪽에서 상전류와 선전류를 비교해보자. 상전류 I(ba)는 삼각형의 위꼭지점을 향해 흐른다. KCL(키르히호프 전류법칙)에 따라서 한 노드에 들어온 전류와 나가는 전류는 같아야한다. 그러므로 I(bc) = I(a) + I(ac) 이다. 델타(△)권선에서 상전류와 선간전류는 같지 않다.
2. 델타(△)결선에서 상전류, 선전류 관계를 페이저도를 통해 비교
델타(△)결선에서 상전압은 발전기에서 들어온 3상전류가 들어온다고 하면 같은 크기를 가지고 120º위상차를 가지게 된다. 페이저도로 표현하면 오른쪽의 빨간화살표처럼 표현할 수 있다.
위에서 KCL(키르히호프 전류법칙)을 통해 I(ba) = I(a) + I(ac)임을 확인했다. 그러면 선전류 I(a) = I(ba) + (-I(ac))로 표현할 수 있다. 이를 페이저도에서 표현하면 I(ac)의 음수방향인 검은 화살표와 I(ba)의 합이다. 이 둘의 합은 주황색 화살표처럼 나타낼 수 있다.
I(ba)값을 1이라 가정하고 삼각함수 계산법을 이용하면 I(a)는 √3이 된다. I(a)값이 I(ba)보다 √3배 크다. 즉, 델타(△)결선은 선전류가 상전류의 √3배 이다. (더불어 페이저도에서 I(ba)와 I(a)의 각도가 30º차이남을 확인 할 수 있다. 선전류와 상전류의 위상차이는 30도이다.)
3. 델타(△)결선에서 3고조파 제거 확인
Y-△결선에서 Y결선의 중성점이 개방되거나 어떠한 이유에서 3상 불평형이 발생하여 △결선에 3고조파전류(Io)가 흐르게 되었다. 그러면 I(ac) = I(ac)' + Io 로 표현할 수 있다. I(ac)' 는 정상적인 정현파 성분, Io는 3고조파 전류이다. I(ba), I(cb)도 같은 방식으로 표현할 수 있다. 델타(△)권선 내의 상전류에서는 3고조파가 흐르고 있다.
삼각형 위쪽 꼭지점에서 KCL을 적용해보면 I(bc)' + Io = I(a) +I(ac)' + Io 이다. 그러면 선전류 I(a) = I(bc)' + Io - ( I(ac)' + Io) 이 되기 때문에 3고조파 Io는 사라지게 된다. (3고조파는 위상과 크기가 같기 때문에 같은 둘을 빼면 사라진다.)
결론적으로 상전류에 있었던 3고조파 전류는 델타결선을 빠져나오면서 사라지는 것을 확인할 수 있다.
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