전기기사 전기기기 이론 : 04-04 변압기의 병열운전

전기기사 전기기기 이론 : 04-04 변압기의 병렬 운전

변압기의 병렬 운전은 두 대 이상의 변압기를 병렬로 연결하여 동일한 부하를 공급하는 방식입니다. 변압기의 병렬 운전은 부하에 따른 전력 공급의 유연성을 높이고, 한 변압기의 고장 시 다른 변압기로 전력을 공급할 수 있는 장점이 있습니다. 병렬 운전을 수행하기 위해서는 위상과 전압 조건이 맞아야 하며, 그렇지 않을 경우 효율 저하나 고장이 발생할 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 변압기 병렬 운전의 원리와 조건, 유의점을 다루어 보겠습니다.

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1. 변압기의 병렬 운전 원리

변압기 병렬 운전은 여러 변압기를 병렬로 연결하여 부하에 전력을 공급하는 방식으로, 부하 분담 및 공급 안정성을 높이는 데 유용합니다. 병렬 운전에서 각 변압기의 출력이 동일하게 분배되기 위해서는 변압기의 특성이 일치해야 하며, 상호 간섭을 최소화하는 것이 중요합니다.

 

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2. 변압기의 병렬 운전 조건

변압기를 병렬로 연결할 때는 다음 네 가지 조건이 충족되어야 합니다.

2.1 정격 전압 일치

변압기 병렬 운전 시 1차와 2차 측 정격 전압이 일치해야 합니다. 두 변압기의 정격 전압이 다르면 각 변압기의 출력 전압이 다르게 되어 불균형 전류가 흐르고, 변압기 과열이나 손상이 발생할 수 있습니다.

2.2 극성 일치

극성은 변압기 1차 측과 2차 측의 권선 방향에 따라 결정되며, 극성이 맞지 않으면 회로 내에서 단락이 발생할 수 있습니다. 두 변압기의 극성이 일치하는지 확인한 후 병렬 운전을 해야 합니다.

2.3 임피던스 전압 일치

임피던스 전압이 일치해야 각 변압기에 부하가 균등하게 분담됩니다. 임피던스 전압이 다르면 출력 전류의 크기가 달라져 부하가 불균등하게 분담되고, 변압기의 과부하 위험이 증가합니다.

2.4 상전압과 위상각 일치

1차 및 2차 측의 상전압과 위상각이 일치해야 합니다. 상전압이나 위상각이 맞지 않으면 변압기 사이에 순환 전류가 발생하여 변압기가 과열될 위험이 있습니다. 특히, 변압기 연결 방식에 따른 상전압과 위상각 확인이 필요합니다.

 

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3. 병렬 운전의 장점과 단점

장점

• 전력 공급의 유연성: 변압기 한 대가 고장 나도 나머지 변압기를 통해 전력 공급이 가능합니다.
• 부하 분담 가능: 부하가 증가하면 추가 변압기를 병렬 연결하여 쉽게 전력 공급을 확장할 수 있습니다.
• 유지 보수 용이: 한 변압기 유지 보수 시에도 다른 변압기를 통해 부하를 계속 공급할 수 있습니다.

단점

• 순환 전류 발생 가능성: 위상각이나 전압 조건이 맞지 않을 경우 변압기 사이에 순환 전류가 발생할 수 있습니다.
• 불균형 부하 문제: 임피던스 전압이 다르면 부하가 고르게 분배되지 않아 변압기에 무리가 가해질 수 있습니다.

 

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4. 결론

변압기의 병렬 운전은 전력 공급의 유연성을 높이고, 변압기 한 대의 고장 시에도 안정적인 전력 공급이 가능하도록 해 줍니다. 병렬 운전을 수행할 때는 정격 전압, 극성, 임피던스 전압, 상전압과 위상각 일치라는 네 가지 조건을 충족하는 것이 필수적입니다. 이를 통해 전력 시스템의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있습니다.

 

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5. Q&A

Q1: 변압기 병렬 운전 시 필요한 조건은 무엇인가요?
A1: 정격 전압 일치, 극성 일치, 임피던스 전압 일치, 상전압과 위상각 일치라는 네 가지 조건이 필요합니다.

 

Q2: 병렬 운전에서 임피던스 전압이 일치하지 않으면 어떤 문제가 발생하나요?
A2: 임피던스 전압이 다를 경우 부하가 불균등하게 분배되어 한 변압기에 과부하가 걸릴 수 있습니다.

 

Q3: 병렬 운전의 장점 중 하나는 무엇인가요?
A3: 변압기 병렬 운전은 한 변압기 고장 시에도 나머지 변압기를 통해 전력 공급을 유지할 수 있는 장점이 있습니다.

 

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