변압기의 병렬운전

▣ 변압기의 병렬운전 조건

1) 극성이 같을 것

변압기 극성

⊙ 변압기 P1, P2 의 극성이 같아야 한다.

  ◎ 극성이 같아야 한다는 말은 1차, 2차 권선의 마주보는 극의 극성이 같아야 한다는

      것이며 마주보는 극이 같을 때, 이때를 감극성이라고 한다. 감극성이 되어야 하는

      것은 1,2차 권선이 혼촉시 감극성이 되며 전압과 전류가 상호 상쇄되어 낮추어

      지게 되므로 위험을 경감할 수 있는 장점이 있다.

   * 극성에 따라 가극성과 감극성이 있는데 우리나라는 감극성을 채택하고 있다.

  ※ 극성 판별법

   ◎ 아래 그림과 같이 한쪽 권선은 단락하고 다른 쪽에는 전압계를 설치하여 판별한다.

가극성, 감극성

 ※ 단락한 곳과 전압계를 달은 권선 양쪽의 극성이 같으면 감극성, 극성이 다르면

    가극성이 된다. 감극성은 서로 극성이 달라 전압을 감하게 되고 가극성은 서로의

    극이 달라 전압을 더하게 된다. 즉, 가극성은 1차 전압과 2차 전압을 더하게 되고

    감극성은 1차 전압과 2차 전압을 빼게 된다. 

   ① 가극성 : V = V1 + V2

   ② 감극성 : V = V1 - V2

2차 전압 계산

2) 권수비 및 1,2차 정격전압이 같을 것

변압기 병렬운전

 ▣ 권수비가 다르게 되면, 만약 변압기 PA의 권수비 > 변압기 PB 권수비 라면

     2차 전압은 PA < PB 가 되어 변압기 2차측에서는 변압기간 순환전류가 흘러

     전력손실을 발생하게 된다. 1,2차 정격전압도 마찬가지의 이유로 같아야

     변압기를 효율적으로 병렬운전할 수 있게 된다.  

 

3) 분담용량 (Pa, Pb)은 정격용량 · 변압기용량 (PA, PB)에 비례하고

   %Z에는 반비례하게 부하를 분담한다.

  ※ 변압기를 병렬운전하는 경우 회로의 병렬연결은 전압이 일정하게 된다.

     변압기 용량 P = V · I 인데 여기서 전압이 일정하게 되므로 변압기 용량은

     전적으로 전류에 의하여 좌우된다. 변압기용량은 전류에 비례하게 되고

     변압기 용량을 전류로 보아도 무방하다. 따라서 부하 분담인 부하에 흐르는

     전류는 변압기 용량에 비례하게 되고 전류이 흐름을 방해하는 임피던스와는

     반비례하게 된다.

     즉, 부하분담용량은 변압기 용량에 비례하고 %Z에는 반비례한다.

​

4) %Z가 같을 것

▣ %Z 가 다르게 되면 부하분담은 %Z에 반비례하게 되는데 이로 인하여

    병렬운전하는 변압기의 부하분담 비율이 적정 범위를 벗어 날 수가 있어

    적정한 부하분담을 할 수 없게 된다.

 

5) 저항(R)과 리액턴스(x)의 비가 같을 것 ⇒ 병렬운전하는 변압기의 위상이 같을 것

변압기 X/R비

 ※ 저항(R)과 리액턴스(X)의 비는 결국 tan값이므로 tanΘ는 위상각이 된다.

    따라서 저항(R)과 리액턴스(X)의 비가 다르면 위상각이 다르게 되어

    병렬운전하는 변압기의 위상이 다르면 순환전류가 흐르게 된다.

6) 변압기 용량은 임의 값이 되어도 병렬운전이 가능하다.

  ※ 변압기 용량에 따라 부하분담을 하게 되지만 변압기 용량은 부하분담을 할 수 있을

      정도의 용량이 되면 되고 서로 부하분담이 가능한 수준으로 용량을 선정하면 되며

      병렬운전이 가능한 별도의 용량이 있는 것은 아니다.

7) 3상에서는 상회전 방향 및 위상의 변위가 같을 것

​  ▣ 상회전방향과 위상이 다르게 되면 위상이 달라져 위에서 말한 바와 같이 병렬운전하는

      변압기간에 순환전류가 흐르게 되게 된다.

[연습문제]

1. 아래 그림과 같이 2대의 변압기로 병렬운전하는 경우 P1의 부하분담용량을 구해라.

부하분담

부하분담용량은 전류분담과 같다. 전류분담법칙에 따라 분담용량을 먼저 

위의 회로는 %Z가 병렬로 연결되어 있으므로 병렬회로에서 저항에 따른 전압

분담의 원리를 이용하여 부하분담용량을 구하게 된다.

부하분담 계산

⇒ P1은 과부하 걸린다.

  %Z가 작은 곳에는 과부하가 걸린다. 과부하가 걸리지 않게 하려면

  분담용량이 정격용량과 같도록 부하를 줄려야 한다.

  왜냐하면 변압기는 이미 제작된 것이므로 %Z를 조정할 수는 없다.

  따라서 P1이 75[kVA]의 부하를 부담하도록 전체 부하를 조정해야 한다.

분하분담계산2

그런데 %Z의 비율이 작은 변압기가 정격용량 250[kVA]를 넘지 않는 범위 내에서

부하를 분담하여야 한다. 왜냐하면 %Z 임피던스가 작은 변압기가 부하분담을 많이 하기

때문이다. 따라서 Pa = 250[kVA]로 정하고 Pb를 구하면 된다.​

부하분담계산3