17. 변압기의 병렬운전 조건에 대해 알아보자(2)

17. 변압기의 병렬운전 조건에 대해 알아보자(2)


3. 변압기 병렬운전 조건


병렬운전조건
(1) 극성이 같아야 한다.
(2) 1,2차 정격전압이 같아야 한다. = 권수비가 같아야 한다.
(3) X/R 비가 같아야 한다.
(4) %Z(%임피던스)가 같아야 한다.

+ 3상 변압기
(5) 상회전 방향이 같아야 한다.
(6) 각변위가 같아야 한다.

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(3) X/R 비가 같아야 한다.

변압기를 근사등가회로로 표현하면 아래와 같다.

변압기 근사등가회로

변압기 근사등가회로를 보면 변압기가 R(저항)과 X(누설리액턴스)로 이루어진 것을 볼 수 있다. 두 변압기를 병렬로 연결하기 위해서는 임피던스의 크기(√(R²+X²))와 상관없이 R과 X의 비가 같아야 한다. ex) 한 변압기의 R : X = 1 : 2 라면 다른 변압기도 1 :2 비를 가져야 한다.

R : X 비가 다르게 되면 두 변압기로 흐르는 전류에 위상차이가 생긴다. 그러면 무효분의 전류가 순환하게 되고 동손 증가 및 출력 감소라는 문제가 생긴다.




변압기의 병렬운전을 근사등가회로를 이용해 표현해보았다. Req1 : Xeq1 = Req2 : Xeq2라면 이상이 없지만 두 변압기의 R : X 비가 달라지면 i(a)와 i(b) 전류간에 위상차가 생기면서 무효분전류가 순환하게 되어 동손 증가및 출력 감소 문제가 생기게 된다.

변압기 병렬운전 R/X 비

※ 변압기를 근사등가회로로 바꾸는 과정
yyxx.tistory.com/63?category=1109168

변압기의 등가회로를 근사등가회로로 표현해보자.

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(4) %Z(%임피던스)가 같아야 한다.

두 변압기의 %Z 값이 같아야 부하부담의 균형있게 이루어진다.
예를 들어 병렬운전하는 두 변압기 용량(P)이 100kVA, 200kVA로 다르고 부하에 300kVA를 공급한다고 하자. %Z가 같아지면 병렬운전하는 두 변압기의 용량대비 사용하는 용량의 비율이 같아진다. 100kVA 변압기에서 10kVA를 사용하고 있다면 용량대비 10%이다. 이 때 병렬 운전하는 200kVA 변압기에서 20kVA를 사용해야 용량대비 10%로 같아 진다. 두 변압기의 %Z(%임피던스) 크기가 같으면 이런 균형있는 분배가 이루어질 수 있게 된다.


※
%Z(%임피던스) = Z(real)/Z(base) x 100 를 따른다.
여기에서 Z(real)은 실제 임피던스 값이고 Z(Base)는 기준 임피던스 값이다. 기준 임피던스 Z(Base) 값은 V(b)²/P(b)에 의해 구해진다. ( V(b)단위는 [kV] , P(b)단위는 [MVA] )
예를 들어 변압기 용량(P) = 100kVA, 정격전압(V)이 380V, 실제 임피던스(Z(real)) 값이 0.0722Ω 이라면
기준임피던스 Z(Base) = 0.38² / 0.1 = 1.444Ω

%Z(%임피던스) =(0.0722/1.444) x 100 = 5%

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+3상 변압기
(5) 상회전 방향이 같아야 한다.

변압기 상회전 방향

상회전 방향이 같다는 말은 앞에서 봤던 극성이 같아야 한다는 말과 비슷하다. 병렬운전하는 두 변압기의 a,b,c 상을 같게 맞춰줘야한다는 말이다. a, b, c 상을 같게 맞춰 주면 V(ab) 와 V(ab)' 의 합이 '0'이 되어 단락전류가 흐르지 않게 된다. 그러나 a, b, c 상을 같게 맞추지 않으면 위상이 다른 두 전압이 합쳐지고 그에 따른 단락전류로 인해 변압기가 손상을 입게 된다

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(6) 각변위가 같아야 한다.
병렬운전하는 두 변압기 사이의 위상차이가 없어야 가능하다. = 각변위가 같아야 한다.
(1차 - 2차 와 1차 - 2차) - 2차측의 두 병렬운전하는 변압기의 위상이 같아야 한다.

병렬운전 가능한 결선 :
(△ - △ 와 △ - △) , (Y - Y 와 Y -Y) , (△ - △ 와 Y - Y)
같은 1차 변압기 결선과 같은 2차 변압기 결선이므로 당연히 위상차가 생기지 않아서 병렬운전이 가능하다.

(Y - △ 와 Y - △), (△ - Y 와 △ - Y)
1, 2차간에 위상차가 30도 생기지만 1차와 2차의 결선이 같으므로 같은 위상차가 생기면서 2차측의 두 변압기 위상은 같아지기 때문에 병렬운전이 가능하다.

(△ - Y 와 Y - △)
두 변압기 모두 위상차가 30도 생기므로 병렬운전이 가능하다.


병렬운전 불가능한 결선:
(△ - △ 와 △ - Y)
델타델타에서는 위상의 변화가 없지만 델타와이에서는 위상차가 30도 생기므로 두 변압기를 병렬운전 할 수 없다.

(△ - Y 와 Y -Y)
델타와이에서는 위상차가 30도 생기지만 와이와이에서는 위상 변화가 없으므로 두 변압기는 병렬운전 할 수 없다.



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Y(와이)결선과 △(델타)결선이 사이에는 위상 차이가 생기게 된다.
yyxx.tistory.com/69?category=1109168

변압기 Y - △(와이델타) 결선/ 1,2차측 선간전압 위상 30도 차이 확인하기