전력 변압기 101: 인러시 전류, 전압 조정 등

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전력 변압기의 종류와 주요 구성 요소는 무엇인가요?

전력 변압기는 전력 시스템의 변화하는 요구사항을 충족하기 위해 다양한 유형으로 제공됩니다. 위상 구성을 기준으로 단상 또는 삼상으로 분류될 수 있으며, 코어와 권선의 상대적인 배열에 따라 코어형 또는 쉘형으로 분류되며, 냉각 방법에 따라 건식, 공랭식, 강제유순환공랭식 또는 수냉식으로 분류됩니다. 중성점 절연에 따라 변압기는 완전 절연형 또는 부분 절연형으로 분류되며, 권선의 절연 등급은 재질 유형에 따라 A, E, B, F, H로 지정됩니다. 각 변압기 유형은 특정 작업 요구 사항을 가지고 있습니다. 전력 변압기의 주요 구성 요소는 코어, 권선, 부싱, 오일 탱크, 보존기(오일 베개), 라디에이터 및 관련 부속품입니다.

변압기에서 인러시 커런트(Inrush Current)란 무엇이며 원인은 무엇인가요?

인러시 커런트는 전압이 처음 적용될 때 변압기 권선을 통해 흐르는 일시적인 전류이다. 이는 코어 내 잔류 자기 유량이 적용된 전압에 의해 생성된 자기 유량과 일치하여 전체 유량이 코어의 포화 수준을 초과할 때 발생합니다. 이를 통해 큰 인러시 커런트가 발생하며, 이는 정격 전류의 6~8배에 달할 수 있습니다. 인러시 커런트의 크기는 가동 시 전압 위상 각, 코어 내 잔류 유량, 소스 시스템 임피던스 등의 요인에 따라 달라집니다. 최대 인러시 커런트는 전압이 제로 크로스(최대 유량에 해당)일 때 발생합니다. 인러시 커런트는 DC 및 고조파 성분을 포함하며, 회로 저항과 반응으로 인해 시간이 지남에 따라 감소합니다. 대형 변압기의 경우 일반적으로 5~10초, 소형 장치의 경우 약 0.2초 동안 지속됩니다.

변압기에서 전압 조정 방법은 무엇인가요?

주요 전압 조정 방법은 두 가지로, 하중 부하 탭 변경(OLTC)과 하중 없음 탭 변경(DETC)이 있습니다.하중 부하 전압 조정은 변압기가 가동 중일 때 탭 위치를 조정하여 연속적인 전압 제어를 가능하게 합니다. 일반적인 구성에는 선 끝 탭과 중성점 탭이 포함됩니다. 중성점 탭은 절연 요구 사항이 낮지만, 작동 중에는 중성이 견고하게 접지되어야 합니다.
하중 없음 전압 조정은 변압기가 비활성 상태이거나 유지 관리 중일 때만 탭 위치를 변경합니다.

완전 절연 변압기와 부분 절연 변압기의 차이점은 무엇인가요?

완전 절연 변압기(또한 균일하게 절연된 변압기라고도 함)는 권선 전체에서 일관된 절연 수준을 갖습니다. 반면, 부분 절연 변압기(또는 등급 절연)는 중성점 근처의 절연 수준이 선 끝보다 낮습니다.

전압 변압기와 전류 변압기의 작동 원칙의 차이점은 무엇인가요?

전압 변압기(VTs)는 주로 전압 측정에 사용되며, 전류 변압기(CTs)는 전류 측정에 사용됩니다. 주요 운영 차이점은 다음과 같습니다:

CT의 2차 측은 절대로 오픈 서킷되어서는 안 되지만, 숏 서킷될 수 있습니다. 반면 VT의 2차 측은 절대로 숏 서킷되어서는 안 되지만, 오픈 서킷될 수 있습니다.
VT는 그 2차 부하에 비해 매우 낮은 1차 임피던스를 가지므로 전압 소스처럼 작동합니다. 반면, CT는 높은 1차 임피던스를 가지며 효과적으로 무한한 내부 저항을 가지는 전류 소스로 작동합니다.
정상 작동 시 VT는 자기 유량 밀도가 포화 근처에서 작동하며, 시스템 고장으로 인해 전압이 떨어질 때는 감소할 수 있습니다. 반면, CT는 정상 조건에서 낮은 유량 밀도에서 작동합니다. 단락 시 증가된 1차 전류로 인해 코어가 심한 포화 상태에 들어갈 수 있어 측정 오류가 증가할 수 있으므로, 고 포화 저항을 가진 CT를 선택하는 것이 좋습니다.