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전기기사 전기기기 · 변압기의 병렬운전

Transformer Parallel Operation

변압기 병렬 운전은 부하가 커져 한 대로 모자랄 때 두 대 이상을 같은 모선에 나란히 물려 함께 돌리는 운전이다. 극성 · 권수비 · %임피던스와 그 r/x 비가 같아야 하고, 권수비가 다르면 무부하에서도 순환전류가 돌고 %Z 가 다르면 부하가 한쪽으로 쏠린다. 각 변압기가 맡는 부하는 용량에 비례하고 %Z 에 반비례하므로, %Z 가 같아야 용량대로 나눠 가져요. 위 슬라이더로 용량과 %Z 를 바꾸면 분담 막대와 과부하 표시가, 아래 ΔE 슬라이더를 움직이면 순환전류의 크기가 바뀌어요.

왜 병렬 운전을 할까

💡 병렬 운전의 목적
부하가 늘어 변압기 한 대로 모자라면 두 대 이상을 병렬로 잇는다.
①용량 증대: 여러 대의 용량을 합쳐 큰 부하를 감당한다.
②신뢰성: 한 대가 고장 나도 나머지로 운전을 이어 간다.
③경제성: 부하가 가벼울 때는 한 대만 돌려 손실을 줄일 수 있어요.

부하 분담

100 kVA
50 kVA
5 %
5 %

병렬 운전 조건과 순환전류

1 %
부하 분담
SA/SB = (%ZB × PA)/(%ZA × PB)
용량에 비례하고 %Z 에 반비례해 나눈다
순환전류
Ic = ΔE / (ZA + ZB)
ΔE: 권수비가 달라 생긴 두 2차 기전력의 차
이상적인 분담
%ZA = %ZB
%Z 가 같으면(옴 값은 용량에 반비례) 정확히 용량비로 나눠요

병렬 운전의 다섯 조건

⚡ 병렬 운전 조건
①극성이 같을 것: 다르면 단락 사고가 난다.
②권수비(변압비)가 같을 것: 다르면 순환전류가 흐른다.
③%임피던스 강하가 같을 것: 다르면 부하가 고르게 나뉘지 않는다.
④%임피던스의 r/x 비가 같을 것: 다르면 두 전류에 위상차가 생겨 합이 줄고 손실이 는다.
⑤삼상이면 상회전 방향과 위상 변위가 같을 것이에요.
조건위반 시결과심각도
극성 동일반대 극성단락 사고치명적
권수비 동일차이 있음순환전류심각
%Z 동일차이 있음고르지 않은 분담주의
r/x 비 동일차이 있음전류 위상차경미
위상변위 동일차이 있음결선 불가치명적

시험 포인트 정리

S_A
SA ∝ PA/%ZA
용량에 비례, %Z 에 반비례
I_c
Ic = ΔE/(ZA+ZB)
순환전류 공식
필수 조건
극성·권수비·%Z
가장 중요한 세 조건
%Z_A = %Z_B
%ZA = %ZB
이상적 분담 조건
🎯 시험 포인트
①극성이 다르면 단락이 일어나므로 가장 위험한 조건 위반이다.
②권수비가 다르면 무부하에서도 순환전류가 흐른다.
③%Z 가 다르면 %Z 가 작은 쪽이 용량보다 많은 부하를 맡아 과부하가 될 수 있어요.
④부하 분담은 S_A/S_B = (%Z_B·P_A)/(%Z_A·P_B) 로 구한다.
⑤삼상 변압기는 위상 변위(Y-Δ = 30°)가 다르면 병렬 운전을 할 수 없다.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 변압기 병렬 운전에서 가장 중요한 세 조건은? (답: 극성, 권수비, %임피던스가 같을 것)
②[기출유형] 100kVA(%Z = 5%)와 50kVA(%Z = 5%)를 병렬 운전하면 부하 분담은? (답: %Z 가 같아 용량비 2:1 로 나눈다. 150kVA 를 걸면 100kVA 와 50kVA)
③[기출유형] 병렬 운전에서 극성이 반대이면? (답: 단락 전류가 흘러 변압기가 탄다)
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