50Hz 설계된 전력 변압기가 60Hz 그리드에서 작동할 수 있나요? 주요 성능 변화 설명

50Hz 설계된 전력 변압기가 60Hz 그리드에서 작동할 수 있나?

전력 변압기가 50Hz에 대해 설계되고 제작되었다면, 이 변압기는 60Hz 그리드에서 작동할 수 있을까요? 그렇다면, 주요 성능 매개변수는 어떻게 변화할까요?

주요 매개변수 변화

• 단락 임피던스: 주어진 변압기(같은 전압 및 용량)에 대해, 단락 임피던스는 주파수에 비례합니다. 따라서 50Hz로 설계된 장치가 60Hz에서 작동하면 20% 증가합니다—더 높은 주파수는 교류 누설 자기장이 전류에 대한 저항을 강화시킵니다.

• 무부하 손실 : U = 4.44fNBmS에서, 일정한 전압에서 50Hz→60Hz로 변경되면 B_m가 0.83x로 감소합니다. 60Hz 실리콘강판의 손실이 50Hz에서 약 1.31배가 되지만, 감소한 B_m가 주도하여 전체 무부하 손실이 줄어듭니다.

• 부하 손실： 부하 손실에는 주파수에 영향을 받지 않는 직류 저항 손실, 와전류 손실( f²) 및 난류 손실 ( f²)이 포함됩니다. 따라서 50Hz→60Hz로 변경되면 부하 손실이 증가하며, 그 크기는 직류 저항 손실 비율에 따라 달라집니다.

• 온도 상승: 무부하 손실이 감소하지만, 일반적으로 더 큰 부하 손실이 증가하여 총 손실이 증가합니다. 이로 인해 평균/상부 유체 온도가 상승하고, 더 높은 와전류 손실로 인해 평균/핫스팟 와인딩 온도도 상승합니다.

정량적 사례 연구

이러한 경향을 정량화하기 위해, 50Hz로 설계된 63MVA/110kV 변압기에 대한 계산을 아래에 비교합니다.

결론

요약하자면, 50Hz로 설계되고 제작된 전력 변압기는 기본측 흥분 전압과 전송 용량이 변하지 않는 조건 하에 60Hz 그리드에서 완전히 작동할 수 있습니다. 이 경우, 변압기의 총 손실이 약 5% 증가하여 상부 유체 온도 상승과 평균 와인딩 온도 상승이 발생합니다. 특히, 와인딩 핫스팟 온도 상승은 5% 이상 증가할 수 있습니다.

와인딩 핫스팟 온도 상승과 금속 구조 부품(클램프, 라이저 플랜지 등)의 핫스팟 온도 상승에 이미 어느 정도 여유가 있다면, 이러한 작동은 완전히 받아들일 수 있습니다. 그러나 와인딩 핫스팟 온도 상승이나 금속 구조 부품의 핫스팟 온도 상승이 기준을 초과하는 한계에 가까운 경우에는, 이러한 조건 하에서 장기적으로 작동하는 것이 적절한지 개별적인 분석이 필요합니다.