변압기임피던스(Impedance)

[전기쟁이]

변압기임피던스(Impedance)

1) 임피던스란

• 변압기의 임피던스는 변압기의 저항분과 권선의 인덕턴스에 관련되나 거의 1차와 2차 권선의 상호 간격에 따른 누설임피던스 크기에 의해 결정되어진다.
• 임피던스의 값이 커지면 단락전류가 감소하나, 전압변동율이 높게 되고 계통의 안정도가 저하한다. 역으로 작으면 전압변동률이 작아지고 변압기 2차회로의 단락시 단락전류의 크기가 증가되어 기계적 열적으로 가혹하게 된다.
• 대용량 변압기의 경우 단락용량이 커지므로 임피던스가 높은 쪽이 차단기등의 정격을 낮게 할 수 있어 유리하나, 부하설비의 용도에 따라 적합한 임피던스의 값을 선정하여야 한다.
• 통상 권선에 정격전류를 흘리는 경우 임피던스 강하를 전압에 대하여 %로 표시하는(임피던스 강하분에 대한 인가전압과의 백분율) 즉 %임피던스로 표시한다. %임피던스는 권선의 절연계급과 관련이 되며, 절연계급이 클수록 크게 되는 경향이 있다.
• 또한 절연계급에 따라 적당한 값이 존재하고, 동일한 정격의 변압기의 경우 임피던스의 값이 적은 쪽이 규소강판과 동의 중량비가 커 이른 바 철기계가 되어 중량이 무겁게 된다.

2) 변압기의 임피던스의 결정

• 변압기의 임피던스는 일반적으로 변압기 2차측을 단락시키고 고압측에 인가하는 전압을 서서히 높혀 정격전류가 흐르게 되었을 때, 변압기 1차측단자에서 측정된 전압이 바로 임피던스 전압이 된다. 또한 이 값은 설계치와 약간 다를 수 있으므로 변압기 명판(Name Plate)에는 실제 측정값이 기록되어진다. 단락계산(Short circuit calculation)은 이 값을 적용하여야 정확한 계산이 된다.
• 일반적으로 임피던스값은 OA/FA일 경우 OA기준으로 명판에 기록되며, 변압기 특성의 Data Sheet상에 필히 OA기준 또는 FA기준이다 라는 것을 확인하여야 한다.

참고 : 온도상승시험시 이 임피던스전압을 가하여 10-15시간동안 정격전류를 흘려 변압기의 유온상승이 포화되었을 때 주위온도와 차가 변압기의 온도상승치가 된다.

3) 변압기 제작회사의 일반적인 전압별 표준 %임피던스의 기준

절연계급(kV)	유입식(%)
10	4 - 7
20	4 - 8
30	5 - 9
60	6 - 10
70	6 - 10
100	8 - 12

최신 변압기의 설계공작법 감수 工學搏士 木村久男 

4) 한국전력공사 설계기준

계통공칭전압(kV)		백분율임피던스(%)
1차	2차	표준	저감
22.9	3.45/6.9	6.0	-
66	3.45/6.9	8.0	-
66	22.9	8.5	-
154	22.9	11	10.3
154	22.9	14.5	13.5
154	66	11.5	10.5

ESB 140 (3MVA이상 전력용변압기)

5). ANSI/ IEEE Std 141-1986 page 441 Liquid- Immersed Transformers, 501-30,000kVA

High Voltage Rating(kV)	Low Voltage(kV)	%Impedance
2.4	0.48	6.75*
	2.4 and above	6.5**
26.4-34.4	0.48	7.25
	2.4 and above	7.0
43.8	0.48	7.75
	2.4 and above	7.5
67.0	-	8.0
115.0	-	8.5
138.0	-	9.0

Standard Impedance Value for Three Phase Transformer Tabel 72

* From ANSI C57.12.10.1977 (4)

* Three-phase transformers 5000kVA and smaller with high-voltage windings rated 25kV and below are commonly used industrial applications and are normally built with impedance voltages of 5.75%

** Three-phase transformer 5000kVA and smaller with-voltage windings rated 25kV and below are commonly used industrial applications and are normally built with impedance voltages of 5.5%.

6) 현대중공업 변압기 카다록 참조

변압기의 종류	1차전압(kV)	변압기용량(kVA)	%임피던스
전력용	154	15,000-30,000	11
		45,000-60,000	14.5
	22	5,000-12,000	6
배전용	7.2이하	75-150	3
		200-500	4
몰드	24	100-2500	6

7) LG산전 Mold 변압기의 임피던스

용량	%임피던스
	6.6 or 3.3kV/저압	22.9kV/저압
50	3.5	3.0
75	4.0	-
100	3.5	5.0
150	3.5	4.5
200	4.0	5.0
300	4.5	5.0
400	4.0	6.0
500	4.5	5.5
600	5.5	5.0
750	5.0	5.5
1000	5.5	6.5
1250	5.0	-
1500	5.5	7.0
2000	5.5	7.5

8) R/X의 값 (국내어느 H Maker 기준)

변압기 용량	X	R
45/60MVA(154/22.9kV)	12	0.36
45/60MVA(13.8/22.9kV)	7.9	0.33
30/40MVA(13.8/22.9kV)	6.9	0.36
28MVA(22.9/11kV)	6.0	0.33
25MVA(22.9/6.6kV)	6.0	0.35
20MVA(22.9/6.6kV)	6.0	0.35
15MVA(22.9/6.6kV)	6.0	0.44
10MVA(22.9/6.6kV)	6.0	0.47
7MVA(22.9/6.6kV)	5.7	0.51
5MVA(22.9/6.6kV)	5.7	0.56
2MVA	7.4	0.82
1.5MVA(6.6/0.48kV)	5.7	0.87
1.0MVA(6.6/0.48kV)	5.6	1.1
750kVA(6.6/0.48kV)	5.7	0.94
500kVA(6.6/0.48kV)	5.6	0.98

상기 Data는 설계자료로 개략치를 나타냄