변압기의 병렬운전

Transformer Parallel Operation

변압기 병렬운전은 용량을 합치고 신뢰성을 높이려 2대 이상을 같이 돌리는 운전이에요. 극성·권수비·%Z와 r/x 비를 맞추지 않으면 순환전류나 한쪽으로 과부하가 몰려요. 부하 분담은 대략 용량과 %Z의 역수 관계로 정해져요. 용량과 %Z 슬라이더를 어긋나게 해 분담 비율과 순환전류 위험을 실험해 봐요.

왜 병렬운전을 하는가?

💡 병렬운전의 목적

부하 증가 시 변압기 1대로 부족하면 2대 이상을 병렬로 연결합니다

①용량 증대: 개별 용량을 합산하여 대용량 부하 공급

②신뢰성 향상: 1대 고장 시에도 나머지로 운전 계속

③경제성: 경부하 시 1대만 가동하여 손실 절감

부하 분담 시각화

TR-A 용량100 kVA

TR-B 용량50 kVA

TR-A %Z5 %

TR-B %Z5 %

병렬운전 조건과 순환전류

부하분담

부하분담: S_A/S_B = (%Z_B × P_A)/(%Z_A × P_B)

용량에 비례, %Z에 반비례하여 분담

순환전류

순환전류: I_c = ΔE / (Z_A + Z_B)

ΔE: 2차 기전력 차이 (권수비 불일치 시 발생)

이상적 분담

이상적 분담: %Z_A/P_A = %Z_B/P_B

용량에 비례하는 %Z이면 정확히 용량비로 분담

병렬운전 5대 조건

⚡ 병렬운전 필수 조건

①극성이 같을 것: 위반 시 단락 사고!

②권수비(변압비)가 같을 것: 위반 시 순환전류

③%임피던스 강하가 같을 것: 위반 시 불균등 분담

④%임피던스 강하의 r/x 비가 같을 것: 위반 시 위상차

⑤상회전 방향과 위상변위가 같을 것 (3상)

조건	위반 시	결과	심각도
극성 동일	역극성	단락 사고	치명적
권수비 동일	차이 有	순환전류	심각
%Z 동일	차이 有	불균등 분담	주의
r/x 비 동일	차이 有	위상차 분담	경미
위상변위 동일	차이 有	결선 불가	치명적

시험 포인트 정리

S_A

S_A ∝ P_A/%Z_A

부하분담: 용량비례, %Z반비례

I_c

I_c = ΔE/(Z_A+Z_B)

순환전류 공식

극성권수비%Z

극성·권수비·%Z

3대 필수조건

%Z_A/P_A

%Z_A/P_A = %Z_B/P_B

이상적 분담 조건

🎯 시험 포인트

①극성이 다르면 단락 → 가장 위험한 조건 위반

②권수비가 다르면 순환전류 발생 → 무부하에서도 전류 흐름

③%Z가 다르면 소용량 변압기에 과부하 집중 위험

④부하분담 공식: S_A/S_B = (%Z_B·P_A)/(%Z_A·P_B) 암기

⑤3상 변압기: 위상변위(Y-Δ=30°)가 다르면 병렬운전 절대 불가

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 변압기 병렬운전 시 가장 중요한 조건 3가지는? (답: 극성 일치, 권수비 일치, %임피던스 일치)

②[기출유형] 100kVA(%Z=5%)와 50kVA(%Z=5%)를 병렬운전 시 각각의 부하분담은? (답: 용량비 2:1로 분담, 100kVA와 50kVA)

③[기출유형] 병렬운전 시 극성이 반대이면? (답: 단락전류 발생 → 변압기 소손)