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K-Factor 변압기

K-Factor 변압기

1. K-factor

1) K-factor는 고조파 부하전류에 의한 변압기의 과열에 미치는 영향을 고려한 가중치 ……… [ANSI/IEEE C57.110]

2) K-factor 변압기는 고조파의 영향을 고려하여 변압기가 과열없이 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 능력을 말한다.

3) 과열의 원인

고조파 전류에 의한 도체의 표피효과로 인하여 실효저항의 증대로 동손의 증가로 권선의 온도상승, 철손의 증대로 철심의 온도상승 등의 영향으로 인하여 변압기의 용량은 필연적으로 감소될 수 밖에 없다.

4) K-factor 산출식

\[K-factor=\Sigma(\frac{I_h}{I})^2\times h^2\] \[I:Total\ rms 전류, \]\[I_h: 각고조파전류,h:고조파 차수\]

※ K-factor 산정의 [예]

2. 변압기의 출력 감소

변압기에 고조파가 함유되면 손실의 증가로 인하여 변압기의 출력이 저하된다.

1) 용량감소 계수(THDF: Transformer Harmonics Derating Factor)

(1) 단상 부하인 경우

\[THDF=\frac{\sqrt2 I_{rms}}{I_{peak}}\]

[정현파 인 경우] [고조파가 함유된 경우]

(2) 3상 부하인 경우

\[THDF=\sqrt{\frac{1+P_{EC}}{1+(K-factor\cdot P_{EC})}}\] \[P_{EC}:와전류 손[pu]\]

2) K-factor 적용의 예

\[적용방법\]\[\to kVA_{derate}=kVA_{derate}\times THDF\]\[\cdot\cdot\cdot kVA_{derate : 명판용량}\]
\[몰드변압기 : 1,000[kVA], \]\[와전류 손실 : 14[\%], K-factor:20인 경우\] \[용량 감소계수(THDF)\]\[=\sqrt{\frac{1+0.14}{1+(20\times 0.14)}}=0.548\]
\[변압기 허용용량=1,000\times 0.548\]\[=548[kVA]\]

이 감소된 용량을 감안하여 부하설계에 반영한다.

3) 부하특성에 따른 K-factor 및 용량별 와전류 손실

[표] 부하특성에 따른 K-factor

K-factor부하 특성
1100% 선형부하
73상 50% 비선형, 50% 선형
13100% 3상 비선형
2050% 단상 비선형, 50% 3상 비선형
30100% 단상 비선형 부하

[표] 종류별/용량별 와전류 손실 함유율

전력품질/
전력품질-저해요소
순시전압강하
전압-변동
고조파
고조파가-전력기기에-미치는-영향
고조파-관리기준
K-Factor 변압기
노이즈
정전기

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