변압기(특성 T3)
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(변압기임피던스 T3Z)
변압기(임피던스 전압)
❗임피던스 전압
- 임피던스 전압은 변압기 2차측을 단락하여 1차측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압으로 변압기 자체 임피던스를 알고자 할때 사용
- %임피던스 전압은 정상 전압과 임피던스 전압강하분의 배분율 비
\[\%Z=\frac{V_s}{V_{1n}}\times 100\]
\[=\frac{Z_{1n}\times Z}{V_{1n}}\times100[\%]\]
Vs : 임피던스 전압, Vn : 정격전압
Z : 현재 대상으로 한 회로부분의 임피던스
In : 정격전류, E : 회로전압
1️⃣변압기 특성에 미치는 영향
1)변압기 손실비(무부하손과 부하손의 비)
- 임피던스 전압이 낮을수록: 동손이 증가하여 전력 손실이 증가
- 임피던스 전압이 높을수록: 동손이 감소하여 전력 손실이 감소
- 변압기의 무부하손은 철손으로서 변압기의 리액턴스 성분과 관련되며, 부하손은 동손으로서 주로 저항 성분과 관련됨
- 따라서 %Z는 저항 성분과 리액턴스 성분으로 구성되어 있으므로 변압기의 무부하손과 부하손의 비와 관련되어 있음
- 또한 변압기는 무부하손과 부하손이 동등하게 될 때 최고의 효율점이므로 이에 따라 용량을 산출하면 경제적인 변압기 선택
2)전압변동률(ε)
- 임피던스 전압가 낮을수록:
- 부하 변동에 따른 전압 변동 증가
즉, 부하가 증가하면 전압 강하가 크게 발생하여 수용가에 공급되는 전압이 낮아질 수 있습니다.
- 부하 변동에 따른 전압 변동 증가
- 임피던스 전압이 높을수록:
- 부하 변동에 따른 전압 변동 감소, 전압 안정도가 향상
- 전압 변동률이 감소하지만, 과도한 임피던스는 효율 저하를 야기할 수 있음
\[\epsilon=\frac{E_s-E_r}{E_r}=\frac{I(R\cos\theta+X\sin\theta)}{E_r}\]
\[≒ P\cos\theta+Q\sin\theta\]
\[P=\frac{I\cdot R}{E_r}\]
\[Q=\frac{I\cdot X}{E_r}\]
\[\%Z=\sqrt{P^2+Q^2}\]
- %임피던스전압은 전압변동률과 관련됨
3)계통의 단락용량
- 임피던스 전압이 낮을수록:
- 단락 발생 시 단락 전류가 작아집니다. 따라서 변압기 및 보호 계전기의 부담이 줄어들어 보호 기능이 향상
- 임피던스 전압이 높을수록:
- 단락 발생 시 단락 전류가 커져 변압기 및 보호 계전기에 큰 부담을 줄 수 있습
- 단락용량 계산법에는 대칭좌표법, 클라크법, 옴의 법칙, %Z법, PU법 등이 있으나, 이중에서 계산이 간략하고 손쉽게 적용할 수 있는 장점 때문에 %Z법이 많이 사용
- 단략용량을 구하는것은 전기계통 시스템의 구성을 검토하고 계획하는 데 있어서 그 기계적 및 열적 강도 검토, 기계의 분리 및 안전성, 시스템의 경제성 등을 결정하는데 이 단락전류에 의해서 좌우됨
- 주로 사용되는 %Z법에 의해 단락전류 및 단락용량을 계산하면
\[I_s=\frac{100\times I_n}{\%Z}\]
\[P_s=\frac{100\times P_n}{\%Z}[MVA]\]
- 따라서 단락용량이 %Z와 관련됨
4)변압기 병렬운전
- 임피던스가 비슷할수록:
- 여러 대의 변압기를 병렬 운전할 때 부하 분담이 균일해지고, 안정적인 운전이 가능
- 임피던스가 다를 경우:
- 부하 분담이 불균일해져 변압기의 과부하나 과소 부하가 발생할 수 있습
- 변압기 병렬운전 조건
- 1차, 2차 전압이 같아야 한다.
- 임피던스 전압이 같고 저항과 리액턴스의 비가 같아야 한다
- 단상변압기는 극성이, 3상 변압기는 각변위와 상회전이 같아야 한다
- 부하분담 시 용량에는 비례하고, %Z에는 반비례한다
\[\frac{I_A}{I_B}=\frac{[kVA]A\times \%Z_B}{[kVA]B\times \%Z_A}\]
- 따라서 변압기 병렬운전에서 부하분담은 %Z와 관련됨을 알 수 있다.
5)돌입전류(단락시 권선에 작용하는 전자기계력)
- 임피던스 전압이 낮을수록:
- 변압기 투입 시 발생하는 돌입 전류가 작아져 계통에 미치는 영향이 적습
- 임피던스 전압이 높을수록:
- 돌입 전류가 커져 계통 안정도에 악영향을 미칠 수 있습
- 단락전류가 흐를 때 권선 상호 간, 권선과 철심 상호간에 전자기계력이 발생하는데 이 단락전류는 임피던스 전압에 따라 달라진다
- 따라서 %임피던스 전압은 전자기계력과 관련됨을 알 수 있다
\[F=2\times 10^{-7}\times \frac{I_1\cdot I_2}{r^2}[N/m]\]
6)계통의 안정도
- 임피던스 전압은 계통의 안정도에 영향을 미치므로, 계통 해석 프로그램을 이용하여 계통 안정도를 평가해야 합
- 임피던스 전압이 너무 낮으면 계통의 안정도가 저하될 수 있습
7)경제성
- 임피던스 전압이 낮을수록 변압기의 크기와 무게가 증가하여 초기 투자 비용이 증가합
- 반대로 임피던스 전압이 높을수록 효율이 감소하여 운전 비용이 증가할 수 있습
- 따라서 초기 투자 비용과 운전 비용을 종합적으로 고려하여 최적의 임피던스 전압을 선정해야 합
2️⃣결론
- 전압 안정도가 중요한 경우: 임피던스가 낮은 변압기를 선택합
- 단락 전류를 제한해야 하는 경우: 임피던스가 높은 변압기를 선택합
- 병렬 운전을 해야 하는 경우: 임피던스가 비슷한 변압기를 선택합
- 동일 용량의 변압기의 %임피던스 전압을 증가시키면 부하손이 커지고 전압변동률이 커지나 그 대신 단락용량이 작아진다
- 따라서 변압기 및 차단기 선정 시 %임피던스 전압은 손실, 전압변동률, 단락용량 등과 관련되어 대단히 중요한 요소라고 할 수 있다.
변압기(특성 T3)
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(변압기임피던스 T3Z)
변압기(임피던스전압)
💯기출문제(변압기)
●Z19 변압기 임피던스 전압의 크기 및 구성에 관하여 전력공급설비 설계시 검토하여야 할 사항에 대하여 설명하시오
모범답안(임피던스 T3Z19)
❗임피던스 전압
- 임피던스 전압은 변압기 2차측을 단락하여 1차측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압으로 변압기 자체 임피던스를 알고자 할때 사용
- %임피던스 전압은 정상 전압과 임피던스 전압강하분의 배분율 비
\[\%Z=\frac{V_s}{V_{1n}}\times 100\]
\[=\frac{Z_{1n}\times Z}{V_{1n}}\times100[\%]\]
Vs : 임피던스 전압, Vn : 정격전압
Z : 현재 대상으로 한 회로부분의 임피던스
In : 정격전류, E : 회로전압
전력공급설비 설계 시 검토 사항
- 전압 변동률(ε):
- 부하 변동에 따른 전압 변동을 예측하고, 허용 전압 변동률을 만족하는지 확인해야 합
- 임피던스 전압이 높을수록 전압 변동률이 감소하지만, 과도한 임피던스는 효율 저하를 야기할 수 있습
- 단락 용량:
- 시스템의 단락 용량을 계산하여 변압기의 단락 내력이 충분한지 확인
- 임피던스 전압이 낮을수록 단락 전류가 커지므로, 보호 계전기의 설정 값을 적절히 조정
- 병렬 운전:
- 여러 대의 변압기를 병렬 운전할 경우, 각 변압기의 임피던스 차이가 5% 이내인 것이 일반적입
- 임피던스 차이가 크면 부하 분담이 불균일하게 이루어져 변압기의 과부하 또는 저부하를 유발할 수 있습
- 계통 안정도:
- 임피던스 전압은 계통의 안정도에 영향을 미치므로, 계통 해석 프로그램을 이용하여 계통 안정도를 평가해야 합
- 임피던스 전압이 너무 낮으면 계통의 안정도가 저하될 수 있습
- 경제성:
- 임피던스 전압이 낮을수록 변압기의 크기와 무게가 증가하여 초기 투자 비용이 증가합니다.
- 반대로 임피던스 전압이 높을수록 효율이 감소하여 운전 비용이 증가할 수 있습니다.
●Z38변압기 임피던스 전압의 영향에 대하여 설명하시오
모범답안 (변압기임피던스 T3Z38)
변압기 임피던스 전압의 영향
변압기 임피던스는 전압 안정도, 단락 전류, 병렬 운전, 돌입 전류, 전력 손실 등 다양한 측면에 영향을 미침
1. 전압 변동률
- 임피던스가 높을수록: 부하 변동에 따른 전압 변동이 커집니다. 즉, 부하가 증가하면 전압 강하가 크게 발생하여 수용가에 공급되는 전압이 낮아질 수 있습
- 임피던스가 낮을수록: 부하 변동에 따른 전압 변동이 작아져 전압 안정도가 향상
2. 단락 전류
- 임피던스가 높을수록: 단락 발생 시 단락 전류가 작아집니다. 따라서 변압기 및 보호 계전기의 부담이 줄어들어 보호 기능이 향상
- 임피던스가 낮을수록: 단락 발생 시 단락 전류가 커져 변압기 및 보호 계전기에 큰 부담을 줄 수 있습
3. 병렬 운전
- 임피던스가 비슷할수록: 여러 대의 변압기를 병렬 운전할 때 부하 분담이 균일해지고, 안정적인 운전이 가능
- 임피던스가 다를 경우: 부하 분담이 불균일해져 변압기의 과부하나 과소 부하가 발생할 수 있습
4. 돌입 전류
- 임피던스가 높을수록: 변압기 투입 시 발생하는 돌입 전류가 작아져 계통에 미치는 영향이 적습
- 임피던스가 낮을수록: 돌입 전류가 커져 계통 안정도에 악영향을 미칠 수 있습
5. 전력 손실
- 임피던스가 높을수록: 동손이 증가하여 전력 손실이 커집
- 임피던스가 낮을수록: 동손이 감소하여 전력 손실이 줄어듭
○Z39변압기 임피던스 전압이 전기설비에 미치는 영향을 설명하시오 ❯38
●Z40임피던스 전압이 변압기 특성에 미치는 영향을 설명하시오 ❯38
●Z41임피던스 전압이 변압기 특성에 미치는 영향에 대하여 설명하시오 ❯38
●Z42임피던스 전압의 정의, 변압기 특성에 영향을 주는 요소 ❯38
●Z43변압기 임피던스 전압(%Z)의 개념과 임피던스 전압이 서로 다른 변압기를 병렬운전할 때 부하분담과 과부하 운전을 하지 않기 위한 부하 제한에 대하여 설명하시오
모범답안(변압기임피던스 T3Z43)
변압기 임피던스 전압(%Z)이란?
- 임피던스 전압은 변압기 2차측을 단락하여 1차측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압으로 변압기 자체 임피던스를 알고자 할때 사용
- %임피던스 전압은 정상 전압과 임피던스 전압강하분의 배분율 비
병렬 운전 시 부하 분담
여러 개의 변압기를 병렬로 연결하여 운전하면 시스템의 용량을 증가시키고, 한 변압기에 과도한 부하가 집중되는 것을 방지할 수 있습니다. 하지만 병렬 운전 시에는 다음과 같은 조건을 만족해야 부하가 균등하게 분담됩니다.
- 1차 및 2차 전압이 같아야 한다: 각 변압기의 1차 및 2차 전압이 서로 같아야 순환 전류가 흐르지 않고 부하가 균등하게 분담됩니다.
- %Z가 비슷해야 한다: %Z가 서로 다른 변압기를 병렬 운전하면 부하 분담이 불균형하게 되어 과부하가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 %Z의 차이는 10% 이내로 유지하는 것이 좋습니다.
- 극성이 같아야 한다: 변압기의 극성이 반대이면 순환 전류가 흘러 변압기가 손상될 수 있습니다.
임피던스 전압이 서로 다른 변압기를 병렬 운전할 때 부하 제한
%Z가 서로 다른 변압기를 병렬 운전할 경우, 부하 분담이 불균형하게 되어 과부하가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
- 부하 용량 제한: %Z가 큰 변압기에 부하를 적게 걸어주어 부하 분담을 조절합니다.
- 임피던스 보정: 외부 임피던스를 추가하여 변압기의 %Z를 조절하는 방법입니다.
- 병렬 운전 금지: %Z 차이가 너무 큰 경우에는 병렬 운전을 하지 않는 것이 좋습니다.
%Z의 중요성
- 병렬 운전: %Z가 비슷해야 병렬 운전 시 부하가 균등하게 분담됩니다.
- 단락 전류 제한: %Z가 크면 단락 전류가 작아져 변압기와 보호 계전기의 부담을 줄일 수 있습니다.
- 전압 변동률: %Z가 작으면 부하 변동에 따른 전압 변동이 커져 전력 품질이 저하될 수 있습니다.
변압기(특성 T3)
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(변압기임피던스 T3Z)
변압기(임피던스전압)
🌐V1106A24 / T3Z
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