20kV 단상 배전 변압기의 프로토타입 개발
1. 20kV 단일상 배전 변압기 설계
20kV 배전 시스템은 일반적으로 케이블 라인 또는 혼합 케이블-공중 라인 네트워크를 채택하며, 중성점은 대부분 작은 저항을 통해 접지됩니다. 단일상 접지가 발생할 때 10kV 시스템에서와 같이 위상 전압이 √3배 이상 상승하는 문제가 없습니다. 따라서 20kV 시스템의 단일상 배전 변압기는 코일 끝을 접지하는 형태를 채택할 수 있습니다. 이를 통해 단일상 배전 변압기의 주요 절연을 줄일 수 있어 20kV 단일상 배전 변압기의 부피와 비용이 10kV 변압기와 크게 다르지 않습니다.
2. 임펄스 및 시험 전압 선택
20kV 단일상 배전 변압기의 기본 임펄스 수준(BIL) 및 절연 시험 수준에 대한 고려 사항은 다음과 같습니다:
미국 국립 표준 ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972)는 고압측(20kV)의 기본 임펄스 수준(BIL)이 125kV임을 규정합니다. 고압 구성 요소의 정격 전압은 15.2kV이며, 교류 내전압(60 Hz/분)은 40kV입니다.
절연 시험은 적용 전압 시험이 필요하지 않지만 유도 전압 시험은 수행해야 합니다. 시험 중 하나의 감속선 단자에 전압을 가하면 각 고압 출구 단자 대 지면의 전압이 1kV 더하기 변압기 감속선의 정격 전압의 3.46배에 도달합니다. 즉, 유도 시험(주파수 2배 및 전압 2배 시험)에서 고압은:
2.1 저압측 (240/120 V)
2.2 중국의 국가 변압기 품질 감독 시험 규정에 따르면
고압측:
기본 임펄스 수준(BIL): 125kV (전파), 140kV (절단파)
교류 유도 내전압(200 Hz/분): 40kV
저압측:
적용 전압(50 Hz/분): 4kV
3. 20kV 단일상 배전 변압기의 구조 및 특징
두 가지 규격(50kVA 및 80kVA)의 프로토타입이 제작되었으며, 모두 외철 구조를 채택하였습니다. 주요 절연을 줄이기 위해 끝 절연 구조를 추가하였으며, 단일 부싱을 사용하여 리드 아웃합니다. 고압 코일의 끝은 접지되어 탱크에 연결되며, 저압 감속선은 단일 코일 구조입니다.
3.1 프로토타입 20kV 및 10kV 단일상 배전 변압기의 기술 성능 비교
4. 20kV∥10kV 단일상 이중 전압 배전 변압기
10kV 배전 시스템을 20kV 배전 시스템으로 업그레이드하려면 배전 변압기와 같은 핵심 장비를 교체해야 합니다. 고비용의 교체와 생산 중단을 초래하는 정전을 방지하기 위해 이중 전압(10kV/20kV) 단일상 변압기를 설계하는 것이 해결책이 될 수 있습니다.
4.1 설계
10kV 워운코어 단일상 배전 변압기에 기반하여, 이 이중 전압 변형은 20kV = 2×10kV 관계를 활용하여 직렬 병렬 주 코일을 사용합니다. 두 개의 병렬 고압 코일을 사용하여 두 개의 코어 칼럼에 고압/저압 감속선(고압 코일 병렬)을 얻습니다. 두 개의 저압 코일을 "중간점"에서 직렬로 연결하여 두 사용자에게 ±220V-대지 출력을 제공합니다. W₁(고압 회전수)과 W₂(저압 회전수)를 가정하면, 병렬로 W₁/W₂ = 10kV/220V이며, 총 고압 전류는 단일 코일의 두 배입니다. 직렬로 고압 입력 전류는 코일 전류와 같습니다.
4.2 스위칭 응용
20kV 또는 10kV 고압 입력의 용량은 일관됩니다. 20kV 입력 시 두 개의 고압 코일을 직렬로 연결하면 각각 10kV를 견디게 됩니다. 고압 전류 I₁로 용량 S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA)입니다. 10kV로 전환하면 병렬 고압 코일은 2I₁의 입력 전류를 제공하여 S₁ = 2I₁×10 = 20I₁(kVA)입니다. 따라서 S₁ = S₂입니다.
4.3 구조
4.4 단일상 이중 전압 변압기의 장점
5. 결론
