[발송배전기술사] 변압기의 여자돌입전류!

다음은 발송배전기술사 기술용어 문제 중 변압기의 여자돌입전류에 대한 설명입니다.

개요, 발생원인, 영향을 주는 요소, 돌입전류 저감대책, 보호계전기 오동작 대책, 영향 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 변압기의 여자돌입전류에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 개요

  1) 정의

    · 무부하 변압기를 전압 0점 투입시(급격한 전압 상승시) 자속은 급변하게 되고 철심포화로 여자임피던스가 급감하여

      과도적인 돌입전류가 흐르는 현상

  2) 여자돌입전류는 정격전류의 7~8배에 달하는 돌입전류가 순간적으로 1차측에 흐르는 현상

 

2. 발생원인

  · 전압 0점 투입시 여자돌입전류는 최대가 된다.

  1) 잔류자속이 없고, 전압 최대에 투입시(a점)

    · 자속은 정상 운전시와 같다.

  2) 잔류자속이 없고, 전압 0점 투입시(b점)

    · 자속은 $2  \Phi _{m}$의 자속변화를 하며 잔류자속 존재시 $2  \Phi _{m}+ \Phi _{r}$의 값으로 철심 포화  →  여자어드미턴스 감소

        →  큰 여자전류 흐름(포화 $\Phi =BA=LI$)

  3) 정상시 변압기 자속밀도 $\Phi _{m}=1.7A=BA[Wb]$  →  $B=1.7[Wb/ m^{2} ]$

    · 규소강판 : $2A[Wb]$에서 거의 포화된다.

  4) 돌입전류 최대치

    · $i_{max} = \frac{N(2  \Phi _{m} +\Phi _{r}-2A)}{L_{0} }  = \frac{N (2  \times 1.7A+\Phi _{r}-2A)}{L_{0} }   = \frac{N _{1}(1.4A+\Phi _{r})}{L }$

 

3. 영향을 주는 요소

  1) 투입 순시전압의 크기와 위상

    · 전압 최대 투입시 돌입전류는 작고, 전압 0점 투입시 최대

  2) 철심재료와 잔류자속

     (1) 잔류자속이 주자속과 동상이면 여자전류가 증폭

     (2) 냉간압연은 영향이 크고, 열간압연은 영향이 작아진다.

  3) 변압기 용량이 작고, 저압측일수록 돌입전류가 크다.

  

4. 돌입전류 저감대책

  1) 잔류자속의 저감 : 현실적으로 어렵다.

  2) 투입차단기에 직렬저항 삽입

  3) 철심구조와 재료 선택시 고려

  4) 변압기 가압방향 고려

 

5. 보호계전기(비율차동계전기 : 87T) 오동작 대책

  1) 감도저하법(30[MVA] 이하)

     (1) 감도 저하용 저항기 삽입

     (2) 변압기 투입시 순간적으로(0.2[sec] 정도) 계전기 동작

           감도저하

     (3) 투입 초기 내부 사고시 검출불가

 

 

  2) 고조파 억제법(30[MVA] 이상)

     (1) 고장전류 성분 = 기본파 + 직류분

     (2) 돌입전류 성분 = 2조파(기본파의 30~50[%]) + 3조파

                                    (2조파의 $\frac{1}{2}$)

     (3) 억제력 : 투입시 돌입전류의 고조파 필터를 통과한 2조파에

                        의해 오동작 저지

     (4) 동작력 : 고장시 기본파 필터를 통과한 기본파 + 직류분

                        전류에 의해 동작

  3) Trip Lock 법

    · 변압기 투입후 일정시간 Trip회로 Lock 시킴

  4) 비대칭 저지법

    · 여자돌입전류는 비대칭파이므로, OC와 직렬로 저지 Relay를

      설치하여 돌입전류 저지

 

 

 

 

 

6. 영향

  1) 계전기 오동작 : 감도 저하식, 고조파 억제식 

  2) 휴즈 용단 : 충분한 용량

  3) 전압강하 : 소용량 Bank로 분할

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 기술용어 문제 로 나올 법한 변압기의 여자돌입전류에 대하여 알아보았습니다.