변압기결선방식

[하루살이]

1.Y결선 : 변압기가 3대일때 3상전원을 도출하고자 할때 쓴 결선 방법이며, 이때3상이 나오며 중성선에서는 N상이라하여 한선이 도출되어 모두 3상 4선이 됩니다.
전압은 380V 또는 220V가 사용가능 합니다 - 우리나라기준.
또한 변압기중 1대가 고장나면 V형 결선(일명 V결선)으로 교체사용 가능하나 효율이 80%로 떨어집니다.

** 중성점을 접지하면 제3고조파같은게 대지로 흘러서 인근의 통신선에 장애를 줄수 있다는

    단점이 있지만, 다음과 같은 장점도 있습니다

   Y결선의 중성점을 접지할 경우 장점
   1.중성점을 접지할 수 있으므로 단절연 방식을 채택 할 수 있다.
   2.고전압 결선에 적합하다
   3.순환전류가 흐르지 않는다.
   4.중성점 접지를 하여 이상전압을 저감 시킬 수 있다.

2. △결선 : 변압기가 3대가 있을때 3상전원을 얻기위해 결선하는 방법이고 고전류(Y결선의 3배)의 전류가 필요한 모터등에 필요한 전력을 공급하는데 주목적이며 전원은 380V(우리나라기준) 3상만 출력되고 중성선인 N상은 없습니다.

3. 통상 부하에 따라 변압기 결선은 Y결선 아니면 △결선 중 하나를 선택하여 사용합니다.

*** 전동기가 기동할때 기동전류는 정격전류의 6~8배가 걸립니다.
      그러니깐 엄청나게 전류를 많이 소모하는거죠...

위와같이 6~8배의 전류가 흐르게 되면 정격전류에 의해 설정되었던 차단기는
100% 과전류로 차단됩니다.그렇기 때문에 Y결선으로 기동하여 델타결선으로
운전을 하게 되는겁니다.
왜냐면 Y결선을 하게되면 윗분들이 말씀하셨던것처럼 기동전류가 델타결선의
1/3밖에 안걸리거든요. 그러면 차단기가 과부하로 차단될일은 없겠죠???
그리고 기동이 됐다면 일정시간뒤에 델타결선으로 장시간운전을 하게 되는겁니다.

4. 상전류 : 상내(변압기코일에 흐르는 전류)이고
선간전류 : 그외 부하쪽으로 흐르는 전류이고, 상전류와 선간전류의 값은 동일합니다.

5. 변압기 결선방식의 장단점
(1) △­△결선 방식
㉠ 장점
   ① 제 3고조파 전류가 △결선 내를 순환하고, 외부에는 제 3고조파 전압이 나타나지 않는다.

       따라서 유도장해 및 통신장해가 없다.
   ② 1상분이 고장나면 나머지 2대로 V 결선할 수 있다.
   ③ 각 변압기의 상전류가 선전류의 1/1.732 이 되어 대전류에 적당하다.
㉡ 단점
   ① 중성점을 접지할 수 없으므로 지락 사고의 검출이 곤란하다 (비접지 방식이므로 고장 전류

       적음).
   ② 변압기가 다른 것을 결선하면 순환 전류가 흐른다.
   ③ 각 상의 권선 임피던스가 다르면 3상 부하가 평행되었어도 변압기의 부하 전류는 불평형 이

       된다.
(2) Y-Y 결선 방식
㉠ 장점
   ① 중성점을 접지할 수 있으므로 단일 절연 방식을 채택할 수 있다.
   ② 상전압이 선간 전압의 1/1.732 이 되어 절연이 용이하고 고전압의 결선에 적합하다.
㉡ 단점
   ① 제 3고조파 여자 전류의 통로가 없으므로 유도기전력이 제3고조파를 함유하여 중성점을

       접지하면 통신에 유도 장해를 준다.
   ② 기전력 파형은 제3고조파를 포함한 왜형파가 된다.
   ③ 부하의 불평형에 의해 중성점 전위가 변동하여 3상 전압의 불평형을 일으키므로 이 결선은

       사용하지 않는다.
(3) △-Y 결선방식
㉠ 장점
   ① Y 결선의 중성점을 접지할 수 있다.
   ② 이 결선은 어느 한쪽이 △ 결선이므로 여자전류의 제 3고조파 통로가 있으므로 제 3 고조파의

       장해가 없다. 기전력의 파형이 왜형이 되지 않는다.
   ③ △-Y 결선은 송전단에, Y-△ 결선은 수전단에 사용하여 높은 전압을 Y 결선으로 함으로써

       절연이 유리하다, 보통 송전계통에 사용된다.
㉡ 단점
   ① 1차, 2차 선간전압 사이에 30도의 위상 변위가 있다.
   ② 1대에 고장이 생기면 전원 공급이 불가능하다.
4) V-V 결선 방식
㉠ 장점
   ① △­△ 결선에서 1대의 변압기 고장시 2대의 변압기를 3상으로 변성할 수 있다.
㉡ 단점
   ① 이용률이 1.732/2 = 0.866 으로 떨어져서 3상 부하의 배의 변압기 설비용량을 필요로 한다.
       또한 출력은 1.732/3 = 0.557 이 된다.
   ② 부하시 두 단자전압이 불평형하게 된다.

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1. 피상전력
교류회로에서 전압의 실효값과 전류의 실효값의 곱을 말합니다.
즉 수치상으로 220V의 전압과 10A의 전류를 공급할때 2200W의 일을 할 수 있다고 할때 그 2200W의 능력이 피상전력입니다.
공식은 W(전력)=V(전압)*I(전류) 입니다.
즉 전기상에서 아무런 감소나 방해 없이 공급한만큼 100%의 일을 할수 있는 완벽한것이 피상전력입니다.
자연상에서는 불가능한 수치상의 값입니다.

2. 유효전력
교류회로에서 부하에 유용하게 사용되는 전력입니다.
교류회로에서는 선로의 전기저항과 부하(저항)의 C(콘덴서), L(코일)의 성분으로 각각 교류의 위상각이 차이가 발생하게 됩니다.
이것을 역율이라고하며 COS세타 라고 합니다.
즉 실제로 일하는것은 피상전력값에 COS세타의 값을 곱한것이 유효전력이됩니다.
공식은 W=V*I*COS세타
220V의 전압과 10A의 전류를 공급하였을경우 2200W의 일을 하여야하나 실제로는 2200W의 값에 COS세타의 값을 곱한만큼 밖에는 일을 하지못합니다.
그것이 바로 유효전력입니다.

3. 무효전력
교류회로에서 실제로는 아무일도하지않아 부하에서는 전력으로 이용할 수없은 전력을 말합니다.
즉 유효전력에서 말한 COS세타의 차이 만큼 공급은 되나 부하에서는 사용되지 않은 전력이 있습니다.
그것을 무효전력이라고 하며 SIN세타라고 합니다.
공식은 W=V*I*SIN세타

4. 역률
교류회로에서는 각각의 상마다 위상각을 가지고 있습니다.
그러나 그것이 부하에서 소비가 될때 부하의 종류마다 위상각의 차이가 발생하게 됩니다.
그 위상각의 차이를 역률이라고하며 COS세타라고 합니다.
수치상으로 L(코일)과 C(콘덴서)성분이 없는 순수한 저항부하에는 피상전력만큼을 일을 할수 있습니다.
그러나 이세상에 그러한 부하는 없습니다.
그러므로 역률이 정수1이라는것은 없습니다.

5. 실생활에서 유용한예

역률 1일 경우
220V * 10A * 1 = 2200W

역률 0.75일 경우
220V * 10A *0.75 = 1650W

전기의 공급자적인 측면
전기의 공급자적인 측면에서 보면 부하가 220V의 전압에 10A의 전류를 공급하였을 경우 2200W라는 일을 해야 되는데 역률때문에 2200W의 일을 하지 못합니다.
부하에서는 2200W의 일을 하기위해 전압은 정해져 있기 때문에 전류를 더 소비하게됩니다.

전류를 더 소비한다는것은 공급자 쪽에 더많은 부하가 걸린다는것을 말하며 전기선로 또한 더굵은 전선으로 사용해야 된다는 문제가 있습니다.
그래서 한전에서는 역률을 95%에 맞추어 전기료를 책정하고 있는것입니다.
95%이상이면 전기료를 깍아주고 95%이하면 가산금을 물리고~~~
일반 가정집은 아닙니다.

전기의 사용자적인 측면
모든 전기제품은 정확한 위상각을 설정으로 제작되었습니다.
위상각이 차이가 발생해 사용된다는것은 장비의 진동 및 발열등의 효과를 가지고 옵니다.
또한 10A의 전류로 할 수 있는일을 10A보다 더 높은 전류로 일을해야 하기 때문에 장비의 빠른 노화를 가지고 옵니다.
그러므로 관리비가 상승하고 전기료가 올라가지요~~~

아마 주의깊게 주변의 전기제품을 보셨다면 냉장고의 모터나 에어콘의 FAN모터쪽에 직사각형 형태의 전기부품을 보셨을 겁니다.
그것이 역률을 개선해주는 콘덴서 입니다.

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역률의 의미,역률개선효과,제어방법


1.역률이란?
피상전력에 대한 유효전력의 비율을 역률이라 한다.
이는 전기기기에 실제로 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가 하는 비율을 의미한다.

2.전력이란 ; 전압과 전류의 곱임(W = V x I)

1)유효전력
; 교류에서 회로중 코일이나 콘덴서 성분에 의해 전압과 전류사이에 위상차가 발생하므로 실제
로 유효하게 일을 하는 전력(유효전력)은 전압 x 전류(=피상전력)가 아니고 전압과 동일방향
성분 만큼의 전류(=전류 x COS(theta)) 만이 유효하게 일을하게 된다.
따라서 유효전력 = 전압 x (전류x COS(theta)) 이며, COS(theta) 을 역률이라 한다.

2)무효전력
; 전압과 90도 방향 성분 만큼의 전류(전류 x SIN(theta))와 전압의 곱으로서 기기에서 실제로
아무 일도 하지않으면서(전력소비는 없음) 기기의 용량 일부만을 점유하고 있는데 SIN(theta)
를 무효율이라 한다.

3.역률의 크기와 의미

1)역률이 큰 경우 ; 역률이 크다는 것은 유효전력이 피상전력에 근접하는 것으로서
(1)부하측(수용가측)에서 보면 : 같은 용량의 전기기기를 최대한 유효하게 이용하는 것을 의미하
며
(2)전원측(공급자측)에서 보면 : 같은 부하에 대하여 적은 전류를 흘려 보내도 되므로 전압강하
가 적어지고 전원설비의 이용효과가 커지는 이점이 있다.

2)역률이 작은 경우 ; 위와의 반대되는 불이익이 있다.

4.역률저하의 원인

1)유도전동기 부하의 영향 ; 유도전동기는 특히 경부하일 때 역률이 낮다.
2)가정용 전기기기(단상유도전동기)와 방전등(기동장치에 코일을 사용하기 때문)의 보급에 의한
역률저하
3)주상 변압기의 여자전류의 영향

5.역률개선 효과

1)전력회사 측면
- 전력계통 안정
- 전력손실 감소
- 설비용량의 효율적운용
- 투자비 경감

2)수용가 측면
(1)역률개선에 의한 설비용량의 여유증가
; 역률이 개선됨으로써 부하전류가 감소하게 되어 같은 설비로도 설비용량에 여유가 생기게
된다. 즉, 설비용량을 더 늘리지 않고도 부하의 증설이 가능해 진다.

(2)역률개선에 의한 전압강하 경감
; 역률을 개선하면 선로전류가 줄어들게 되므로 선로에서의 전압강하는 경감된다.

(3)역률개선에 의한 변압기 및 배전선의 전력손실 경감.
; 배전선 및 변압기에 전류가 흐르면 PL = 3*I2 *R 의 손실이 발생한다.
역률개선에 의해 무효전력이 감소 하므로 이 전력손실이 경감된다.

(4)역률개선에 의한 전기요금 경감
- 전력 수용가의 부하역률을 개선하면 그 만큼 전력회사는 설비 합리화가 이루어 지기 때
문에 수용가의 역률개선을 촉진한다는 목적으로 기본요금에 역률할증제도를 실시하고 있
다.
- 우리나라의 전기요금제도는 역률이 90%에 미달한 역률 만큼 전기요금을 추가하는 역률
할증제도를 적용하고 있다.
- 역률을 개선 함으로서 전기요금이 그 만큼 절약된다.

6.역률제어 방법

1)무효전력에 의한 제어
(1)콘덴서는 부하에 무효전력을 공급하기 위해 설치되는 것이므로 무효전력에 의해 콘덴서를 투
입,개방 하는 것이 합리적이다.
(2)무효전력검출을 위해 무효전력계전기를 사용해서 정정치 보다 커졌을 때 투입하고 작아 졌을
때 개방한다.
(3)이 방식은 역률개선용으로 콘덴서를 설치하는 경우에 가장 적합한 방식 이며, 콘덴서의 군
용량을 부하의 성질에 따라 변경하는 방식으로 무효전력계전기를 2조 또는 수조 사용하여
군 제어를 하는 경우도 있다.

2)전압에 의한 제어
(1)이 방식은 모선전압이 정정치 보다 내려 갔을때에 콘덴서를 투입하고 정정치 이상이 되면 차
단 하는 방법임.
(2)1차 변전소 처럼 그 목적이 모선전압 조정에 있는 경우에 사용하며 역률개선용으로는 사용되
지 않는다.

3)역률에 의한 제어
(1)무효전력과 마찬 가지로 역률계전기를 사용해서 제어하는 방법임.
(2)조정폭이 부하의 감소와 더불어 작아지고 그 폭이 1군의 용량보다 작아지는 곳에서는 헌팅을
일으키게 된다. 때문에 회로전력이 기준이하가 되면 자동제어 기능을 정지시켜 헌팅을 방지
하도록 하고 있다.

4)전류에 의한 제어
(1)부하상태에 따라 역률이 일정한 경우에 쓰이는 것으로 전류계전기로 검출하여 제어한다.
(2)이 방식은 미리 무효전력과 부하전력의 관계를 조사하여 정정할 필요가 있다.

5)시간에 의한 제어
(1)상점,백화점 처럼 조업시에는 일정한 부하가 되고 종업시에는 무부하가 되는 경우에 사용한
다.
(2)타임 스위치에 의해 제어 되지만 컴퓨터에 의한 년간제어도 실시되고 있다.

7.부속기기

1)콘덴서용 직렬리액터
(1)역률개선으로 콘덴서를 사용하면 회로의 전압이나 전류파형의 왜곡을 확대하는 수가 있고 ,
때로는 기본파 이상의 고조파를 발생하는 수가 있다 그러므로 이에 대한 방지대책이 요구된
다.

(2)고조파를 줄이는 방법 ; 직렬리액터를 삽입한다.
- 제 3고조파에 대한 대책 ; 콘덴서 리액턴스의 13%가량의 직렬리액터 삽입

3wL > 1/3wC
wL > 1/9wC = 0.11 x 1/wC ... 실제 13% 직렬리액터 삽입

- 제 5고조파에 대한 대책 ; 콘덴서 리액턴스의 4%이상 되는 직렬리액터의 리액턴스가 필요
하지만 실제로 주파수 변동,경제성등을 감안 6%를 표준으로 한다.

5wL > 1/5wC
wL > 1/25wC = 0.04 x 1/wC

(3)사용할 때 주의사항
- 콘덴서 단자전압의 상승
6% 리액터 삽입에 의해 콘덴서 단자전압은 약 6%상승, 콘덴서 전류도 6%증가한다. 따
라서 콘덴서는 약 13%의 용량이 증가한다.

- 콘덴서와 용량을 합치는 일
리액터용량이 적정하지 않으면 오히려 선로정수만 증가시켜 무효전력만 증가시킨다.

- 콘덴서 전류가 정격전류의 120%이상이면 반드시 직렬리액터를 사용한다.

- 콘덴서 투입시 돌입 과대전류로 인해 CT 2차측 회로에서 플러시오우버 함으로 직렬리액
터를 반드시 접속

2)방전코일(Discharge Coil)
사용목적은 콘덴서회로를 전원으로부터 개방하면 즉시 잔류전하를 방전해서 위험을 제거한다.
방전코일은 철심을 사용하므로 포화에 의한 리액턴스 감소 때문에 큰 방전전류를 흘려서
방전을 속히 완료시킨다.

3)억제저항
콘덴서를 투입하거나 개방할 때 큰 돌입전류가 흐르거나 과도적 이상전압이 발생하므로 돌입
전류만을 억제하기 위해 콘덴서리액턴스의 10 ~ 20% 정도의 억제저항이 사용된다.

4)차단기
단락보호용 차단기와 콘덴서 조작용 차단기가 있다.
(1)단락보호용 차단기는 유입차단기,애자형차단기가 사용된다.
(2)콘덴서 조작용 차단기는 유입차단기,유입개폐기가 사용된다.
(3)차단기 선정시 고려사항
- 정상전류의 수배가 흐르는 돌입전류로 인한 접점의 오손, 절연유오손에 대한 고려
- 90도 진상전류가 흐르므로 재점호에 대한 고려
- 하루 1 ~ 2회 정기적으로 개폐시키므로 기계적충격등에 대한 고려

 참고 : 교류회로에 R, C, L 각 소자에 대한 전압과 전류의 관계 

  R 성분은 전압과 전류의 위상각이 같습니다.

      I = (1/R) * V

  C 성분은 전류가 전압 보다 90도 앞섭니다.

      I = (jwC) * V

  L  성분은 전류가 전압 보다 90도 뒤지죠.

      I = (1/jwL) * V = -j (1/wL) * V

  그래서 대형 모타 ( L ) 에는 진상 (상을 앞당겨주는)콘덴서 ( C ) 를 달아주죠..