[전기기사] 변압기 병렬 운전 문제

단상 변압기 병렬 운전 조건

1) 각 변압기의 극성이 같아야 한다. 극성이 틀리면 동상이 된 양쪽 2차 전압이 서로 더해져 2차 권선에 작용하고, 권선의 임피던스 는 작으므로 큰 순환 전류가 흘러, 권선을 소손 시킨다.

2) 1, 2차 전압 및 권수비가 같아야 한다. 권수비가 틀리면 2차 전압의 차이로 인한, 2차권선 사이에 순환 전류가 흘러, 권선을 과열시킨다.

3) 각 변압기의 %임피던스 강하가 같아야 한다. %임피던스 강하가 다르면, 부하의 분담이 부적당하게 된다.

4) 각 변압기의 저항과 누설 리액턴스 비가 같아야 한다. 변압기간의 저항과 누설 리액턴스 비가 다르면, 각 변압기의 전류간에 위상차가 생기기 때문에, 동손이 증가한다.

5) 변압기간 용량비가 1/3이내가 되도록 한다.

부하 분담

1) 분담전류는 정격전류에 비례하고 누설 임피던스에 반비례한다.

2) 분담용량은 정격용량에 비례하고 누설임피던스에 반비례한다.

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>  2차 정격전압이 동일한 단상 변압기 A,B가 서로 병렬 연결되어 있다. 변압기 A 정격용량은 20[kVA], %임피던스 = 4%, 변압기 B 정격용량은 75[kVA], %임피던스 = 5%, 부하전압 6000V으로 동일하고 저항과 리액턴스 비는 동일하다.

부하 용량이 60[kVA]이라면 A변압기와 B변압기의 부하 분담을 계산하시오.

풀이, 정답 : 60x(1/4) = 15[kVA], 60x(3/4) = 45[kVA]

두 변압기가 과부하 걸리지 않을 정도의 최대 부하 용량을 구하시오

풀이, 정답 : 20+75x(4/5)= 80[kVA]

출처: 전기기사 실기 2022-3

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변압기 병렬 운전 조건은?

 1) 변압기의 극성이 같을 것

 2) 변압기의 권수비가 같을 것

 3) 변압기의 1,2차 정격전압이 같을 것

 4) 변압기의 백분율 임피던스 강하고 같고, 저항과 리액턴스 비가 같을 것

 5) 상회전방향과 각 변위가 같을 것

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변압기 병렬 운전시 부하분담은?

 정답: 정격용량에 비례, 누설 임피던스에 반비례

 

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3상 변압기 2대를 병렬운전하고자 할 때 병렬운전이 불가능한 각변위는 다음 중 어느 것인가?

①  Δ-Y와 Y-Δ ② Δ-Y와 Y-Y ③ Δ-Y와 Δ-Y ④ Δ-Δ 와 Y-Y

 

정답 : ② 

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1차 및 2차 정격전압이 같은 2대의 변압기가 있다. 그 용량 및 임피던스 강하가 A변압기는 5[kVA] 3[%], B변압기는 20[kVA] 2[%]일 때 이것을 병렬운전하는 경우 부하를 분담하는 비는?

 

정답 : 1:6

풀이 : $\frac{5}{20} \times \frac{2}{3} = \frac{1}{6}$

         다른 풀이

         변압기 임피던스 값을 통일 시키면

                1)큰 변압기 기준으로 한다. 20[kVA] 2[%]

                2) 작은 변압기를 변환하면  5[kVA] 3[%] → 3.33[kVA] 2[%]

                 3.33 : 20 ≒ 1: 6.006

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2대의 정격이 같은 1000[kVA]의 단상 변압기의 임피던스 전압이 8[%]와 9[%]이다. 이것을 병렬로 하면 몇[kVA]의 부하를 걸수 있는가?

 

정답 : 2125

풀이 : $\frac{9}{8} \times 1000$+1000 = 2125[kVA]

      다른 풀이

         변압기 임피던스 값을 통일 시키면

                1)큰 변압기 기준으로 한다. 1000[kVA] 8[%]

                2) 작은 변압기를 변환하면  1000[kVA] 9[%] → 1125[kVA] 8[%]

                 3) 1000+1125 = 2125[kVA]

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3150/210[V]의 변압기의 용량이 각각 250[kVA], 200[kVA]이고, %임피던스 강하가 각각 2.5[%]와 3[%]일 때 그 병렬 합성 용량은 약 몇 [kVA]인가?

 

정답 : 417

풀이 :  부하분담 = $\frac{250}{350} \times \frac{3}{2.5}$ = 1.5

         250+ $\frac{250}{1.5}$ = 416.67[kVA] 

          다른 풀이

                변압기 임피던스 값을 통일 시키면

                1) 큰 변압기 기준으로 한다. 250[kVA] 2.5[%]

                2) 작은 변압기를 변환하면  200[kVA] 3[%] → 166.67[kVA] 2.5[%]

                 3) 250+166.67= 416.67  

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2차로 환산한 임피던스가 각각 0.03+j0.02[Ω], 0.02+j0.03[Ω]인 단상 변압기 2대를 병렬로 운전시킬 때 분담 전류는?

정답 : 크기는 같으나 위상이 다르다
풀이 : 0.03+j0.02 = 0.036∠33.69˚
          0.02+j0.03 = 0.036∠56.31˚

출처: 전기기사 필기 2015-2

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두 대의 변압기를 병렬 운전하고 있다. 다른 정격은 모두 같고 1차 환산 누설 임피던스만이 2+j3[Ω]과 3+j2[Ω]이다. 이 경우 변아기에 흐르는 부하 전류가 50[A]라 하면, 순환 전류[A]는 얼마인가 구하시오.

I = $\frac{25(3+j2)-25(2+j3)}{2+j3+3+j2}$ = -j5

출처 전기기사 실기 2014-2

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> 단상 변압기의 병렬 운전 조건 4가지를 쓰고, 이들 각각에 조건이 맞지 않을 경웨 어떤 현상이 나타나는지 작성하시오.

병렬운전 조건	맞지 않은 경우
극성이 같을 것	큰 순환전류가 흘러 권선이 소손
권수비 및 1,2차 정격전압이 같을 것	손환 전류가 흘러 권선이 과열
%임피던스강하가 같을 것	부하의 분담이 균형을 이룰 수 없다
변압기 내부저항과 리액턴스의 비가 같을 것	각 변압기의 전류간에 위상차가 생격 동손이 증가

출처 : 전기기사 실기 2013-3

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