변압기 여자 돌입전류 영향 ? 변압기 실무

초고압 전력용 변압기 (유입식) 특성(현대중공업)

용량(자냉식[MVA]

효 율[%]

전압변동률[%]

무부하전류[%]

임피던스[%]

10

99.2

1.3

1.2

11.0

15

99.2

1.2

1.2

11.0

20

99.3

1.1

1.2

11.0

30

99.3

1.1

1.2

11.0

45

99.4

1.0

1.0

11.0

60

99.4

1.0

1.0

11.0

특고압 배전용 변압기 (유입식) 특성

자냉식 [MVA]

효 율 [%]

전압변동률 [%]

무부하전류 [%]

임피던스 [%]

300

98.0

1.6

5.5

4.0

500

98.1

1.5

5.0

4.0

1000

98.3

1.35

3.0

5.0

1500

98.5

1.30

3.0

5.0

2000

98.6

1.25

3.0

5.0

3000

98.7

1.20

3.0

5.0

변압기 온도상승 허용한도

변 압 기 의 부 분 측정방법 온도상승 허용온도 (℃) 1.권선 　

　

유입자냉식 또는 유입풍냉식 저항법 55

송유풍냉식 또는 송유수냉식 저항법 65

2.유온 　

　

절연유의 최상부 본체 탱크내의 절연유가 외기와
불접촉 온도계법 55

3.철심 및 기타부분 　

　

철심 및 기타 금속부분의 절연면에 접하는 부분 온도계법 근접 절연물을 손상하지 않을 온도













변압기 단시간 과부하 허용범위

냉 각 방 식

정 격 출 력 의 배 수

자냉식 및 수냉식

송유식 및 송풍식

과부하전의 부하 (%)

90

70

50

90

70

50

시간 [h]

1/2

1.47

1.50

1.50

1.39

1.45

1.50

1

1.33

1.39

1.45

1.26

1.30

1.32 - 140

2

1.20

1.25

1.29

1.16

1.18

1.21

4

1.10

1.14

1.15

1.08

1.10

1.12

변압기 연속사용 허용범위

냉 각 방 식

최고허용부하(%)

자냉식, 송풍식, 송유풍냉식

125

수냉식, 송유수냉식

120

변압기 냉각방식의 분류 및 표시기호

냉 각 방 식

표시기호

권선철심의 냉매체

주변의 냉각매체

종류

순환방식

종류

순환방식

건식자냉식

AN

공 기

자 연

　

　

건식풍냉식

AF

공 기

강 제

　

　

건식밀폐자냉식

ANAN

공기(가스)

자 연

공기(가스)

자 연

유입자냉식

ONAN

기 름

자 연

공 기

자 연

유입풍냉식

ONAF

기 름

자 연

공 기

강 제

유입수냉식

ONWF

기 름

자 연

물

강 제

송유자냉식

OFAN

기 름

강 제

공 기

자 연

송유풍냉식

OFAF

기 름

강 제

공 기

강 제

송유수냉식

OFWF

기 름

강 제

물

강 제

1. 전력용 변압기의 % 임피던스 전압

계통공칭전압(kV)

백분율임피던스전압(%)

비 고

1 차

2 차

표 준

저 감

22.9

34.5/6.9

6.0

　

　

66

34.5/6.9

8.0

　

　

66

22.9

8.5

　

　

154

22.9

11.0

10.3

　

154

22.9

14.5

13.5

정격용량 45,60(MVA)적용

154

66

11.5

10.5

　

2.변압기 여자돌입전류 (inrush current)
1. 개 요
변압기의 1, 2차중 어느 한 단자를 개방하고(무부하 상태), 나머지 단자에 전압을 인가하게 되면 순간적으로 흐르는 큰 충격
전류를 여자돌입전류라 하며, 그 크기는 인가전압의 위상, 변압기 철심의 잔류자속에 따라 달라지며 때로는 정격전류보다 더 큰 전류가 흐르기도 한다. 부하상태에서도 돌입전류가 생기기는 하지만 계전기의 오동작을 초래할 정도는 아니다.

2. 여자돌입전류 발생 mechanism(무부하상태일 경우)
가.인가전압의 위상이 파고치에서 투입할 경우 ( 철심의 잔류자속은 "0" 임)?여자전류는 누설리엑턴스의 영향 (저항성분은

무시)으로 전압의 위상보다 늦은 0 에서 시작하여 전압파형과 같은 정현파로 변화하며 안정된 상태를 유지한다.
달리 설명하면, 철심의 잔류자속이 없는 무부하 상태이므로 여자전류는 매우적고 ,따라서 철심은 포화하지 않아 (히스테리
시스 곡선의 직선부분) 유기전압?및 여자전류의 파형은 정현파이고 큰 돌입전류는 흐르지 않는다.
나.인가전압의 위상이 0에서 투입할 경우 ( 철심의 잔류자속은 "0" 임)?여자전류는 전압의 위상보다 늦으므로 전압의 위상이
0에서 인가되면, 철심의자속은 0 (잔류자속이 0 이므로 ) 상태에서 순간적으로 파고치(ψm)까지 도달해야 하며, 또한 전압이
Vo→Vm→Vo 변화하는 반주기 동안 자속은 ψo→ψm→?ψo →-ψm 및 직류성분의 합성치 (돌입전류의 파형도 동일하게
변화) 로 변화하여 변화폭은 2ψm으로 이 과정에서 철심이 포화하고, 이 자속을 만들기 위하여 여자전류가 급증하여 큰
여자돌입 전류로 된다.

3. 큰 돌입전류가 흐르는 요인
가. 인가전압의 위상이 0 에서 투입한 경우나. 전원(계통)임피던스가 적은 경우다. 철심에 잔류자속이 있을 경우라. 냉간압연 철심 또는 저압측에서 여자하는 경우

>;표1<; 철심종류 및 여자방식에 따른 여자전류의 크기 (정격전류의 배수)

용 량(KVA)

냉간압연 철심

열간압연 철심

고압측여자

저압측여자

고압측여자

저압측여자

500

10

16

6

9.4

1,000

8.4

14

4.8

7.0

5,000

6.0

10

3.9

5.7

10,000

5.0

10

3.2

3.2

50,000

4.5

9

2.5

2.5

>;표2<; 여자돌입전류 감쇄시간

변압기 용량(KVA)

여자돌입전류가 최소파고치의 50%로 감소하는시간(C)

비 고

500 ~ 1,000

최대 8~10

변압기 설계에 따라 다름

1,000 ~ 10,000

최대 10~60

변압기 설계에 따라 다름

10,000 이상

최대 60~30,000

변압기 설계에 따라 다름

4. 돌입전류 조파분석
유기기전력이 정현파이기 위하여 여자돌입전류는 왜형파가 되며 이를 분석하면 다음과 같은 성분함량을 갖는다.

조 파 성 분

제2고조파

제3고조파

제3고조파

기본파에 대한 백분율

63%

27%

5%

5. 돌입전류의 영향
가. 변압기 회로 투입시 계전기의 오동작
◎ 계전기 오동작 방지대책 ◎

▼ 비율차동계전기
- 감도저하식 : 여자전류가 감쇄하는 수초(대용량변압기의 경우)동안 동작감도를 낮추는 방식
- 고조파억제식 : 제 2고조파 필터를 설치하고 직렬로 억제코일을 삽입하여동작억제력을 발생시키는 방식

▼ OCR : 한시레버를 정정TAP치의 10배 전류에서 동작시간 0.2초 정도면 적정

▼ ASS : 간이수전설비의 인입구에 설치되는 보호장치로서 후비보호장치의 재폐로시발생하는 돌입전류로부터 오동작
방지키 위해 0.5초(30C), 1초(60C) 등 2가지 동작 억제시간을 구비하고 있는데, 소용량 수전설비의 경우 돌입
전류는 보통0.5초 이내 소멸되므로 0.5에 정정하면 적합함.

▼ MCCB : 저압-<;저압 변성, 또는 발전기-<;변압기를 연결하는 저압계통의 변압기 전원측에 사용되는 MCCB는 돌입전류
오동작방지 회로가 구비되어 있지 않으므로, MCCB의 전류-시간특성곡선과 돌입전류의 크기,지속시간등을 검토
하여 별도의 대책을 강구한다
- MCCB의 용량을 상위로 높여서 돌입전류에 대한 동작을 방지하고, 변압기 2차측에서 적정보호를 시행하는
방법
- 별도의 우회회로를 구성하여 동작감도를 저하시키는 방법
- 무부하 투입을 지양하고 전자접촉기등을 이용한 부하투입방안 강구
나. FUSE(COS, PF) 투입시 용단 : FUSE(COS, PF)를 투입할 때는 무부하 투입보다는 부하투입을 검토

변압기보호용 전력퓨즈(PF) 정격선정표

22.9kV급(일반적인"K"TYPE) 변압기보호용 비한류형퓨즈 정격선정표 [참고치]

변압기정격

용량[kVA]

변압기정격

전부하전류

In [A]

①

변압기 여자

돌입전류[A]

If＝10In

②

대칭단락전류

실효치[A]

Is＝100In/%Z

③
300초 또는 600초 용융전류[A]

①, ②, ③을 모두

만족하는 퓨즈정격

선 정 범 위

1Φ

3Φ

최소>;2In

최대<;2.4In

퓨즈정격

5

15

0.38

3.8

6.3

0.76

0.91

1K

1K

10

30

0.76

7.6

12.6

1.52

1.82

1K

1K

15

45

1.13

11.3

18.9

2.26

2.71

2K

2K

25

75

1.89

18.9

31.5

3.78

4.54

2K

3K

33

100

2.52

25.2

42.0

5.04

6.05

3K

3K

50

150

3.78

37.8

63.0

7.56

9.07

6K

6K

67

200

5.04

50.4

84.0

10.08

12.10

6K

8K

75

225

5.67

56.7

94.5

11.34

13.61

6K

8K, 10K

100

300

7.56

75.6

126.1

15.12

18.14

8K

10K, 12K

167

500

12.60

126.0

210.1

25.20

30.24

12K

15K, 20K

250

750

18.90

189.0

315.1

37.80

45.36

20K

25K, 30K

333

1000

25.20

252.0

420.2

50.40

60.48

30K

30K, 40K

500

1500

37.80

378.0

630.3

75.60

90.72

40K

50K

667

2000

50.40

504.0

840.4

100.8

121.0

65K

65K, 80K

1000

3000

75.60

756.0

1,260.6

151.2

181.4

80K

100K

1670

5000

126.00

1,260.0

2,101.0

277.2

332.6

140K

140K, 200K

2500

7500

189.00

1,890.0

3,151.5

415.8

499.0

200K

200K

※ 주 1) 상기 표는 방출형퓨즈(PF, COS)의 선정표이므로 한류형퓨즈 선정에는 적용하지말 것
2) 전력퓨즈의 정격선정에 필요한 단시간 대전류 특성은 각 형식마다 제각기 달라서 동일정격전류라도 용단특
성에는 공통점이 없으므로 메이커의 동작특성곡선을 참고하여 선정할 것.
3) 상기 표는 검사판정기준으로 참고하고 현장업무수행시 권장·계도하기 바람.

>; 표와 관련한 해설 <;
① 퓨즈 단시간 허용특성은 일반적인 변압기의 여자돌입전류 크기와 지속시간(변압기 전부하전류의 10배에서 0.1초) 이상이어야 한다. 단, 변압기의 여자돌입전류의 특성을 알고 있을 경우에는 그에 의한다.
② 변압기 2차측 단락시 변압기 1차측 퓨즈는 변압기 보호가 가능한 퓨즈를 선정한다.
○ 변압기의 과전류강도는 최대부하전류의 25배전류를 2초동안 흘릴 수 있어야 한다고 규정(JEC-168)되어 있으므로, 퓨즈의 동작시간 곡선상에서 『퓨즈 동작시간 2초에서의 전류 >; 변압기의 최대부하전류 × 25배』로 되는 퓨즈를 선정하여야 하는데, 이 경우 퓨즈의 최소차단전류는 단락시의 1차측단락전류 보다 적은 정격전류를 선정한다.
○ 변압기 2차측 단락사고시 대칭 단락전류 실효치는 계산의 편의를 위하여 변압기 1차측 계통임피던스를 무시하고 계산 적용한다.
○ 변압기 2차측 단락사고시 전 차단시간은 차단기와 릴레이의 순시동작시간 또는 자동고장구분개폐기(ASS)등의 순시동작시간 정도인 8∼13Hz 정도로 본다.
③ 정격 100A이하의 퓨즈유니트는 연속정격전류의 200∼240% 범위내에서의 실효치전류에서 300초이내에 용단되어야 한다. 정격 100A를 초과하는 퓨즈유니트는 연속정격 전류의 220∼264% 범위내에서의 실효치전류에서 600초이내에 용단되어야 한다.[관련규격 : 한전규격 ESB 151-765/786, 전기공업협동조합규격 KEMC 1131-1995]
※ 특별고압에 적용되는 PF와 COS퓨즈의 동작시간－전류특성에 관한 시험규격은 거의 유사하며 국내 주요회사에서 생산·유통되고 있는 PF와 COS퓨즈의 동작시간－전류 특성 또한 큰 차이가 없는 반면 정격차단전류와 정격내전압 등의 특성은 PF가 훨씬 우수함.

변압기보호용 한류형퓨즈 정격선정표 [참고치]

변압기[kVA]

정격전류[A]

변압기 여자돌입전류[A]

퓨즈정격범위

상수

용량

1차

22.9kV

2차

380V/220V

적용배수

돌입전류

1Φ

10

0.44

45.6

10In

4.4

-

15

0.66

68.2

6.6

-

20

0.87

90.9

8.7

5A

30

1.31

136.4

13.1

5A, 10A

50

2.18

227.3

21.8

10A

75

3.28

340.9

32.8

10A, 20A

100

4.37

454.5

43.7

20A

150

6.55

681.8

65.5

20A, 30A

200

8.73

909.1

87.3

20A, 30A

300

13.10

1,363.6

9.5In

124.0

30A, 40A, 50A

500

21.83

2,272.7

8.5In

186.0

40A, 50A, 63A

750

32.75

3,409.0

8In

262.0

50A, 63A, 75A

1,000

43.67

4,545.5

7.5In

328.0

63A, 75A, 100A

3Φ

10

0.25

15.2

10In

2.5

-

15

0.38

22.8

3.8

-

20

0.50

30.1

5.0

-

30

0.76

45.6

7.6

-

50

1.26

76.0

12.6

5A

75

1.89

114.0

18.9

5A, 10A

100

2.52

151.9

25.2

10A

150

3.78

228.0

9In

34.0

10A

200

5.04

303.9

8.5In

43.0

20A

300

7.56

455.8

7.5In

57.0

20A

500

12.60

759.7

95.0

20A, 30A

750

18.90

1,139.5

142.0

30A

1,000

25.20

1,519,3

189.0

40A, 50A

1,500

37.80

2,279.0

284.0

40A, 50A, 63A

2,000

50.40

3,038.7

378.0

63A, 75A

주1) 변압기 여자돌입전류는 변압기 전부하전류(In)에 대한 적용배수 크기가 0.1초동안 지속되는 것으로 가정하였으며, 변압기 여자돌입전류를 알 수 있는 경우는 그에 따라 계산 적용한다.
2) 특성곡선에서 변압기 여자돌입전류에 0.1초 동안 견디고, 변압기 2차측 단락전류에서 0.2초 이내에 차단되는 지점간에 포함되는 곡선을 나타낸 것이다.
3) 위 표는 LG산전의 자료를 활용한 것이므로 타사 제품에는 적용하지 말 것.
4) 위 표의 값은 참고치이며, 가장 일반적인 부하를 가정한 것이므로 기동전류가 큰 전로나 기기가 있는 곳 등에는 적용하여서는 아니된다.

6. 운전시 유의사항
2차측에 접속부하가 있는 변압기를 1차측에서 전원을 투입할 경우 또는 사고발생 및 제거시에도 여자돌입전류가 생기지만
그다지 큰 값은 아니다.
작업 또는 점검후 송전시에 계전기(OCR)가 동작할 경우 설비를 점검하여 이상이 없으면 일단 돌입전류의 가능성이 있으므로
동작협조를 재검토해야 한다

변압기 % 임피던스 전압 (2차측 저압)

종 별

공칭전압(kV) 1차/2차

임 피 던 스 [%]

25∼100kVA

300∼750kVA

1000kVA

1500kVA

2000kVA

2500kVA

유 입

0.4/0.2 또는 0.1

2.0 ∼ 3.0

-

-

-

-

-

건 식

0.4/0.2 또는 0.1

3.5 ∼ 4.5

-

-

-

-

-

유 입

6.6 또는 3.3/0.4

-

3

4

-

-

-

건 식

6.6 또는 3.3/0.4

2.0

2.5

3.5

-

-

-

유 입

33 또는 22/0.4

-

5

7.5

7.5

7.5

8.5

건 식

33 또는 22/0.4

-

5

7.5

7.5

7.5

8.5

변압기 % 임피던스 (2차측 고압)

공칭전압(kV)

임피던스[%]

공칭전압(kV)

임피던스[%]

77(유입)

7.5

22(유입)

5.0

66(유입)

7.5

22(건식)

8.5 ∼ 9.5

33(유입)

5.5

11(유입)

4.5

　

　

6.6(유입)

3

www.shop-dwg.co.kr 구인, 구직 소개