변압기(특성Q)
변압기 냉각방식
변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
변압기 이행전압의 종류와 대책
임피던스 전압이 변압기특성에 영향을 주는요소
주파수 변화가 변압기에 미치는 영향
변압기 보호방식(B)
변압기 고장 진단방법과 절연 진단방법
유입 변압기 온라인 진단
변압기 경제적 운용방식
변압기 손실과 효율
변압기 최대 효율조건
목차(변압기 여자 돌입전류)
변압기 여자 돌입전류
❗변압기 여자돌입전류란?
- 여자돌입전류: 변압기를 전원에 처음 연결하거나, 또는 무부하 상태에서 재투입할 때 흐르는 순간적인 과도 전류
- 이 전류는 정상적인 운전 상태에서 흐르는 전류보다 훨씬 크며, 주로 변압기의 철심 자화에 의해 발생
1️⃣여자돌입전류 발생 메커니즘
- 철심 자화: 변압기의 철심은 자기 회로를 형성하며, 코일의 전류에 의해 자화됩니다. 전원을 처음 연결하는 순간, 철심은 잔류 자기의 영향으로 초기에는 큰 자기 저항을 나타내므로 많은 전류가 흘러 철심을 포화시키려고 합니다.
- 고조파 성분: 여자돌입전류는 기본파뿐만 아니라 고조파 성분을 많이 포함하고 있습니다. 특히, 2차 고조파 성분이 강하게 나타나는데, 이는 철심의 비선형 특성에 의해 발생합니다.
- 감쇠: 철심이 포화되면서 자기 저항이 감소하고, 전류는 점차 감소하여 정상 상태에 도달합니다.
1)인가전압의 위상이 파고치에서 투입할 경우
(철심의잔류자속은0)
- 여자전류는 누설 리액턴스의 영향으로 전압의 위상보다 늦은 0에서 시작하여 전압파형과 같은 정현파로 변화하며 안정된 상태를 유지
2)인가전압의 위상이 0에서 투입할 경우
(철심의 잔류자속은 0)
- 전위의 위상이 전압의 위상보다 늦으므로 전압의 위상이 0에서 인가되면 철심의 자속이 0 상태에서 순간적으로 파고치()까지 도달해야 한다
- 또한, 전압이 V0->Vm->V0 변화하는 반주기 동안 자속은 Φ0->Φm->Φ0->Φm및 직류성분의 합성치로 변화하여 변환폭은 2Φm으로 변화
- 이 과정에서 철심이 포화하고, 이 자속을 만들기 위하여 여자전류가 급증하여 큰 여자돌입전류가 발생
2️⃣돌입전류의 원인(요인)
- 인가전압의 위상이 0에서 투입한 경우
- 전원(계통) 임피던스가 작은 경우
- 철심에 잔류 자속이 있을 경우
- 냉간압연 철심 또는 저압 측에서 여자하는 경우
3️⃣돌입전류 조파 분석
| 조파성분 | 제2고조파 | 제3고조파 | 기타 |
|---|---|---|---|
| 기본파에 대한 백분율 | 63% | 27% | 5% |
4️⃣돌입전류의 영향
- 계통 안정도 저하: 큰 전류가 짧은 시간 동안 흐르므로 계통 전압이 순간적으로 급락할 수 있습니다.
- 보호 계전기 오동작: 과전류 보호 계전기가 오동작하여 정상적인 시스템을 정지시킬 수 있습니다.
- 변압기 절연 열화: 큰 전류가 흐르면 변압기 내부 온도가 상승하여 절연 수명이 단축될 수 있습니다.
- 퓨즈 투입 시 용단
- 반복 시 절연열화
5️⃣돌입전류 방지대책
- 저항 삽입: 변압기 투입 시 일시적으로 저항을 삽입하여 초기 돌입 전류를 제한
- 고조파 억제: 고조파 필터를 설치하여 2차 고조파 성분을 억제
- 비율차동계전기 설정: 비율차동계전기의 시간 지연 특성을 조정하여 여자돌입전류에 의한 오동작을 방지
- 무부하탭 사용: 변압기의 무부하탭을 이용하여 초기 전압을 낮추어 돌입 전류를 줄이는 방법
- 자동 재폐로기 설정: 변압기가 오동작으로 차단된 경우, 일정 시간 후 자동으로 재폐로하여 시스템의 안정성을 확보
1)계전기 오동작 방지대책
- 비율차동계전기 감도저하식, 고조파 억제식, 비대칭 저지법으로 오동작 방식
감도 저하법
- 여자 돌입전류가 시간이 지남에 따라 감쇄하는 것을 이용하여 차동계전기의 동작코일과 병렬로 분류저항을 넣어 변압기 가압후 일정시간 동안 계전기의 감도를 둔화시켜 돌입전류에 오동작을 방지하는방법이다. 일정 시간후 전압계전기(27)의 동작으로 정상으로 복귀한다.이 방식에서는 저감도 상태에 내부사고가 발생되면 사고제어 시간이 길어지는 단점이 있다.
고조파 억제법
- 여자 돌입전류 파형 중에는 제2고조파 성분 많다는 점을 착안하여 고조파 필터를 사용하여 동작코일에는 기본파가 유입되고, 고조파 성분은 고조파 억제코일을 통하여 흐르게 함으로써 여자 돌입전류에 의한 오동작을 방지하는 방법이다. 이 방식은 변압기 투입시에 고감도, 고속도 동작이 가능하며, 제2고조파 성분이 15~20% 이상이면 동작이 억제된다 → 이 방법이 가장 많이 채용되어 사용된다
비대칭 저지법
- 여자 돌입전류의 파형이 비대칭파라는 점을 착안하여 비율차동계전기의 동작코일과 직렬로 저지계전기를 삽입하여 비대칭 전류가 흐르면 저지 계전기가 동작하여 비율차동계전기의 동작을 Lock 시키는 방법이다.
- OCR한시레버를 정정 Tap치의 10배전류에서 동작시간 0.2초 정도면 적정
- ASS간이 설치보호장치는 후비보호장치의 재폐로 시 발생하는 돌입전류보다 오동작을 방지하기 위하여 0.5초 1초 등 2가지 동작 억제시간을 구비
- MCCBMCCB의 전류-시간 특성 곡선과 돌입전류의 크기, 지속시간 등을 검토하여 별도의 대책 강구
2)퓨즈 투입 시 용단
- 퓨즈를 투입할 때는 무부하 투입보다는 부하 투입을 검토
5️⃣변압기 여자전류가 비정현파인 이유
1)변압기의 철심이 가진 비선형적인 특성
- 철심의 비선형성: 변압기의 철심은 자기적인 특성을 가지고 있는데, 이 특성이 완전히 선형적이지 않다는 것이 가장 큰 원인입니다. 즉, 가해지는 자기장의 세기에 비례하여 자속밀도가 선형적으로 증가하지 않고, 특정 지점부터는 자속밀도의 증가율이 급격히 감소하는 포화 현상이 발생합니다.
- 히스테리시스 현상: 철심에 자기장을 가했다가 제거하면 자기장의 방향이 반대로 바뀌더라도 이전의 자화 상태를 완전히 잃지 않고 약간의 자기력이 남아있는 현상을 히스테리시스 현상이라고 합니다. 이 현상 또한 철심의 비선형성을 증가시키는 요인입니다.
2)비정현파 여자전류의 영향
- 고조파 발생: 비정현파 여자전류는 기본파 성분 외에 다양한 고조파 성분을 포함하고 있습니다. 이러한 고조파 성분은 전력 시스템의 손실을 증가시키고, 통신 장애를 유발하며, 다른 전기 기기의 오동작을 야기할 수 있습니다.
- 자기 포화: 과도한 여자전류는 철심을 포화시켜 변압기의 효율을 저하시키고, 수명을 단축시킬 수 있습니다.
- 손실 증가: 히스테리시스 손실과 와전류 손실 등이 증가하여 변압기의 효율이 낮아집니다.
3)개선 방안
- 철심 재료: 고품질의 철심 재료를 사용하여 히스테리시스 손실을 줄일 수 있습니다.
- 코어 구조: 적절한 코어 구조를 설계하여 누설 자속을 줄이고 효율을 향상시킬 수 있습니다.
- 고조파 필터: 고조파 필터를 설치하여 고조파 성분을 제거할 수 있습니다.
- 델타 결선: 3상 변압기의 2차측을 델타 결선으로 연결하면 3차 고조파 전류가 델타 내부에서 순환하여 외부로 유출되지 않도록 할 수 있습니다.
4)요약
변압기 여자전류가 비정현파인 이유는 철심의 비선형적인 특성 때문입니다. 이는 히스테리시스 현상과 포화 현상에 의해 발생하며, 고조파 발생, 자기 포화, 손실 증가 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 개선 방안이 적용되고 있습니다.
변압기(특성Q)
변압기 냉각방식
변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
변압기 이행전압의 종류와 대책
임피던스 전압이 변압기특성에 영향을 주는요소
주파수 변화가 변압기에 미치는 영향
변압기 보호방식(B)
변압기 고장 진단방법과 절연 진단방법
유입 변압기 온라인 진단
변압기 경제적 운용방식
변압기 손실과 효율
변압기 최대 효율조건
목차(변압기 여자 돌입전류)
변압기 여자 돌입전류
💯기출문제
●D45변압기 여자돌입전류 발생 메커니즘과 방지대책
○D47변압기 여자전류가 비정현파 이유
○D50변압기 여자돌입전류의 발생과 그에 따른 보호장치의 오동작 방지에 대하여 설명하시오 ❯45
변압기(특성Q)
변압기 냉각방식
변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
변압기 이행전압의 종류와 대책
임피던스 전압이 변압기특성에 영향을 주는요소
주파수 변화가 변압기에 미치는 영향
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변압기 고장 진단방법과 절연 진단방법
유입 변압기 온라인 진단
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목차(변압기 여자 돌입전류)
변압기 여자 돌입전류
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