변압기의 병렬운전
1)목적
- 계통의 신뢰성 향상
부하 증대 및 고장 시 공급능력 저하 방지 등 - 메인테넌스의 효율설
1대 고장 시 점검 및 보수에 유리
2)병렬운전 조건
- 1차, 2차 정격전압(권수비)이 같아야 한다
- 전압차 Tab에 의해 무효 순환전류가 흐른다
- 다를 경우 과대한 순환전류에 의하여 출력이 감소하며 변압기가 소손될수 있다
- 단상에서는 극성이, 3상에서는 상회전 방향 및 각변위가 같아야 한다
- 극성이나 상회전이 상이하면 등가적으로 단락 상태가 되며 각변위가 다르면 과대전류가 흐르게 되어 과열로 위험하다
- 위상이 다를 경우 위상차에 의해 전압차 Eab가 발생하고 이 전압차에 의해 유효순환전류가 흐른다
- 각 변압기의 임피던스 전압이 같으며 저항과 리액턴스가 같아야 한다
- 임피던스 전압이 다르면 부하분담이 달라지고 임피던스 전압이 작은 쪽 변압기의 부하분담이 증가되어 과부하로 소손의 위험이 있다. 허용범위는 +10%정도이다
- R과 X의 비가 다른경우
비의 차이에 의해 위상차가 발생하고 위상차에 의해 전압차가 발생 이 전압차에 의해유효전류가 흐른다
- 용량이 다른 변압기 병렬운전은 가급적 하지 말아야 하며 운전시 정격 용량비는1:3이내여야 한다
3)병렬운전이 적합하지 않은 경우
- 부하의 합계가 변압기 정격용량보다 큰 경우
- 병렬운전 중 어느 변압기의 무부하 순환전류가 정격전류의 10%를 초과하는 경우
- 순환전류와 부하전류치의 합이 정격부하의 110%를 넘는 경우
4)병렬운전이 가능한 결선 및 불가능한 결선
5)임피던스가 다른 변압기의 병렬운전
- 임피던스가 다른 2대 변압기의 부하분담
2대의 변압기 T1, T2의 임피던스를 각각 Z1, Z2라 하고 전부하를 P라고 하면 변압기 각각에 걸리는 부하분담은 다음과 같다
\[P_{T1}=\frac{Z_2}{Z_1+Z_2}\times P, P_{T_2}=\frac{Z_1}{Z_1+Z_2}\times P\]
- 용량과 %Z가 다른 여러 대의 변압기를 병렬로 운전하는경우
- 정격용략과 %임피던스가 서로 다른 변압기를 여러 대 병렬운전할 때 걸 수 있는 합성최대 부하는 각 변압기 용량의 합계가 되지 않는다
- 예를 들어 A, B, C 3대 변압기의 용량이Pa, Pb, Pc이고, 그 각각의 자기용량 기준 임피던스가 Za, Zb, Zc 인 경우에 합성최대전력은 다음과 같다
- Za가 가장 작은경우
\[P_{max}\le Z_a(\frac{P_a}{Z_a}+\frac{P_b}{Z_b}+\frac{P_c}{Z_c})\]
- Zb가 가장 작은경우
\[P_{max}\le Z_b(\frac{P_a}{Z_a}+\frac{P_b}{Z_b}+\frac{P_c}{Z_c})\]
- Zc가 가장 작은경우
\[P_{max}\le Z_c(\frac{P_a}{Z_a}+\frac{P_b}{Z_b}+\frac{P_c}{Z_c})\]
변압기 대수가 4,5,…,N개인 경우도 같은요령으로 계산할수있다
- 따라서 임피던스 전압강하와 용량이 각기 다른 다수의 변압기를 병렬운전하고자 할 때 걸 수 있는 최대적역을 Pm이라고 하면Pm은 각변압기 개개의 정격용량의 합계보다 작아진다. 즉,
\[P_m\lt P_a+P_b+P_c\]
가 되므로 위의 식에 의해서 걸 수 있는 합성 최대 전력을 계산해서 합성용량을 산정해야 할 것이다.
변압기의 통합운전
1)목적
- 변압기의 통합운전은 변압기를 효율적으로 운전하여 변압기의 손실을 절감하기 위한 운전방식이다
- 변압기의 병렬운전 대수가 최소가 되도록 필요시 변압기를 정지하여 운전하는 것을 말한다
2)변압기의 통합운전 조건
- 신뢰성 유지
변압기의 통합운전 중에 고장이 발생하여도 전력 공급 신뢰도를 유지할수 있어야 한다 - 과부하운전 조건 만족
통합운전시간이 변압기의 단시간의 과부하운전 조건을 만족하여야 한다 - 손실 경감
변압기 전체의 손실을 충분하게 경감할 수 있어야 한다
3)변압기 손실의 최소화를 위한 부하조건과 변압기 대수
- 변압기 n대의 병렬 임피던스 Zn[%/kVA]
\[Zn=\frac{1}{\frac{P_1}{\%Z_1}+\frac{P_2}{\%Z_2}+…+\frac{P_n}{\%Z_n}}\]
- 변압기 n 대 운전 시의 전력손실(Wn)은 다음과 같다.
\[W_n=\sum^{n}_{n=1}[P_{in}+P_{cn}(\frac{Z_n}{\%Z_{1n}}\times P)^2]\]
- 변압기 n-1대 운전 시의 전력손실의 식은 다음과 같다
\[W_{n-1}=\sum^{n-1}_{n=1}[P_{in}+P_{cn}(\frac{Z_{n-1}}{\%Z_{1n}}\times P)^2]\]
- 상기 식에서와 같이 변압기 n대를 운전하는것보다 운전 중에서 임의의 1대를 정지하여(n-1)대로 운전시 전력손실이 적어지는 조건은 Wn>Wn-1이다
\[\sum^n_{n=1}[P_{in}+P_{cn}(\frac{Z_n}{\%Z_{1n}}\times P)^2]\]\[\gt\sum^{n-1}_{n=1}[P_{in}+P_{cn}(\frac{Z_{n-1}}{\%Z_{1n}}\times P)^2]\]
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