각변위(위상차각)와 변압기결선

1. 각변위(위상각차)는 [ angular displacement 角變位 ]

​

송전선에 있어서, 1차측 유기전압과 2차측 유기전압간에는 결선방법에 따라 위상각차가 발생한다.

 

각변위란 아래 Y-△ 결선 기준한 그림과 같이 각 전압벡터선도에서 각각의 중성점과 동일기호의 선단을 각각 연결한 두 직선사이의 각도를 말한다.

​

△ 결선에서 중성점은 각상 유기전압으로 만들어진 삼각점의 중심이다.

유기전압 벡터도를 그릴때 전압벡터의 회전방향은 반시계방향으로 하며 벡터의 크기는 실효치로 한다.

---

2. 각변위의 영문표기

​

각변위의 영문표기는 아래와 같이 정하여 운영에 효율화를 도모하고 있다.

1차는 대문자, 2,3차는 소문자로 표기하며 2차,3차측 중성점은 위상차가 없더라도 0(제로)로 표기하고 1차측 중성점 0(제로)는 표기하지 않음

단권변압기는 중성점표기 N 다음에 a 또는 auto를 표기한다.(VNa)

​

권선간의 각 변위차는 항상 고압측이 기준이 되어 고압측에 대한 저압측과 3차측의 위상각 30도를 시계의 시침을 기준하여 2,3차중성점 영문표기 뒤에 표기한다.

​

늦은 위상차 30도를 1로 표기하는데 이는 시계의 시침 위치에 의거 30도 지상각일 경우 1(한시위치) 로 표기하고

또한 빠른 위상차 30도 일 경우는 11(열한시위치) 로 표기한다.

벡터도가 반시계방향으로 회전하기 때문에 1시 방향이 지상각이 되고 11시 방향이 진상각이 된다.

​

△-△ : Dd0 (1,2차 델타결선으로 위상차 제로)

Y- △ : YNd1 (1차 Y결선, 중성점, 델타결선으로 위상차 30도)

△- Y : Dyn1 (1차 델타결선, 2차 y결선, 중성점, 위상차 30도)

Y-Y-△ : YNyn0d1 (1차 Y결선, 중성점,2차 Y결선,중성점, 위상차 제로,3차 델타결선, 위상차 30도)

Y-△-Y : YNd1yno (1차 Y결선, 중성점, 2차 델타결선, 위상차30도, 3차 y결선, 중성점, 위상차 제로....1차기준)

※ 2,3차 위상차 표기는 1차측을 기준하여 표기합니다.

이유는 아래 Y-Y-△ 결선도와 같이 2,3차는 1차에 연결되기 때문입니다.

Y-Y-△ 결선도

 

YNyn0d1 (1차 Y, 2차 Y, 3차 델타, 위상차 지상 30도) 변압기

Dyn11 (1차 델타, 2차 Y, 위상차 진상30도)

​

3. 각 결선법의 특징

가. △-△ 결선

○ 장점

- 1상의 권선(변압기)에 이상이 생기더라도 출력은 감소하나 변압기 교체전까지 일시적으로 V결선으로 운전을 계속할 수 있다.

- 제3고조파 여자전류는 각상이 동상인 관계로 △결선내에서 순환하게 되어 외부선로에 3고조파 전압이 나타나지 않는다.

- Y결선 대비 저전압, 대전류 용도에 사용된다.

- Y결선 대비 전압은 1/√3배, 전류는 √3배임

​

○ 단점

- 중성점을 인출할 수 없어 이상전압 발생의 빈도가 심하고, 특히 아크지락에 의한 이상전압은 Y결선에 비해 매우 크며, 중성점 필요시 별도의 접지변압기가 필요하다.

- 각상의 권수비에 차이가 있으면 상당량의 순환전류가 흘러 동손을 증대시키고 변압기를 가열시키는 바 권수비의 차이는 0.25% 이내로 하여야 한다.

- 같은 선간전압에 대하여 Y결선보다 상전압이 낮아 권선수가 많아지게 되므로 일반적으로 70kV 이하의 무전압탭 변압기에 이용된다.

​

나. Y-Y 결선

○ 장점

- 1,2차권선에서 중성점을 인출하여 피뢰기를 접속할 수 있으므로 단절연방식을 채택할 수 있어 경제적이다.

- 1상의 권수가 △결선의 1/√3이므로 고전압 권선에 적합하다.

- 부하시 탭 조정을 할 경우 중성점탭 방식을 택할 수 있으므로 변압기를 소형화할 수 있다.

​

○ 단점

- 변압기 2차측이 접지되어 있으면 선로와 대지간에 제3고조파 전압이 걸리고 선로와 대지사이의 정전용량에 의하여 제3고조파 충전전류가 흘러 통신선에 유도장해를 일으킨다.

- 중성점 비접지로 사용하게 되면 중성점 불안정으로 단상부하를 공급하지 못한다.

​

다. Y-Y-△ 결선

 

3차측에 △결선을 설치하여 Y-Y결선의 단점을 해소한다.

이 결선은 전력용 3상 결선에서 가장 많이 사용되는 결선이며, 주로 송배전용에 적용된다.

주요 장점으로

- 제3고조파의 통로로 3차 권선의 △결선이 이용되어 제3고조파에 의한 통신선의 유도장해를 일으키지 않는다.

- 필요한 경우 중성점을 접지하여 사용하여 중성점 전위 이동이 없다.

- 중성점 접지로 단절연을 채택할 수 있다.

- 중성점 탭방식을 채택하므로 변압기의 중량과 크기를 줄일 수 있다.

- △ 3차 권선은 고조파중 가장 큰 3고조파의 전압,전류를 억제하고 영상임피던스를 적게하는데 이러한 목적으로 사용될 경우를 안정권선이라 한다.

안정권선의 용량은 주권선용량의 1/3로 한다.

​

라. △-Y 결선 , Y-△

이 결선은 잔력설비에서 주로 승압, 강압 변압기로 이용되거나 일부 비접지 선로에서 사용되었으나 비접지 선로가 줄어감에 따라 거의 사용되지 않고 있다.

​

마. V 결선

단상변압기 3대를 △-△결선으로 운전중 1상의 고장으로 인하여 남은 2대의 변압기로 임시 응급운전을 하는 경우와 공급하는부하가 경부하이거나 장래 부하증가가 예상될 경우 처음 2대로 운전하고 후에 1대를 추가하여 △결선으로 변경하는 경우에 채용된다.

V결선 변압기

​

- △-△ 결선대비 선로전류가 그대로 권선에 흐르므로 2차측 출력은 △-△결선의 57.7% 이며, 부하역율 1로 가정할 경우 이용율은 86.6%이다

△ 결선의 출력 P△= √3VILCOSØ = 3EIPCOSØ

V 결선의 출력 Pv = √3 VI COSØ = √3EICOSØ

​

따라서 출력비는

PV / P△= √3EIPCOSØ / 3EIPCOSØ = 57.7

​

또한 변압기 1대당 이용율은

델타결선 : 3EIPCOSØ / 3대 = 1.000

V 결선 : √3EICOSØ / 2대 = 0.866 임

​

​

별헤는밤이었습니다.