변압기의 결선방식은 수전방식, 병렬운전방식, 접지방식, 부하에 요구되는 전압방식 또는 전력 공급자의 요구에 따라 정해진다.
각 변위 표시는 3상 변압기의 병렬운전에 필요한 것으로서, 2개의 권선간 각 변위란 권선간의 유기전압 벡터도에서 중성점과 이에 대응하는 선로단자 1차 U와 2차 u를 선으로 이루는 각도로서, 1차에 대해 2차가 반시계 방향으로 얼마나 늦는 가를 나타낸다. 각 변위는 전압이 높은 쪽 권선의 전압벡터(1차전압)을 시계의 분침으로 하고 전압이 낮은 쪽 권선의 전압벡터(2차전압)을 시계의 시침으로 한 경우, 분침이 12시 위치에 있을 때 시침이 나타내는 시계의 시각을 나타낸다. 이렇게 표시한 수치를 각 변위 시수라 한다. 시간적인 위상 순서를 나타내는 유기전압 벡터의 회전방향은 반시계 방향으로 한다.
벡터군의 기호
2권선 변압기 결선과 각 변위를 동시에 표시하는 경우에는 아래 순서로 조합시킨 벡터 집합 기호를 이용한다.
- 고압권선 결선기호(대문자)
- 저압권선 결선기호(소문자)
- 각 변위 시수
고압권선이 Y , 저압권선이 Delta일 때 Delta결선의 위상이 Y결선의 위상보다 30도 뒤질 경우 벡터의 집합기호는 Yd1이 된다.
1. Y-Y 결선
1) 변압비, 권선 임피던스가 서로 차이가 나도 순환전류가 흐르지 않는다.
2) 1차 , 2차측 모두 중성점 접지가 가능하며, 이상전압을 경감시킬 수 있다.
3) 3상 1차 2차의 전류, 전압간의 위상변위가 없다.
4) 저전압, 대전류이므로 권선의 점적율이 좋으며, 1. 2차 상전압이 선간전압의 1/√3 이 되어 고전압 권선에 적합하다.
5) 단점으로 Delta 결선이 없어 제3조파를 흘릴 수 없으므로 중성점 전위가 이동하고, 철심의 비선형 특성 때문에 기수고조파를 포함한 찌그러진 파형의 전압 전류가 흐르게 되고 이 고조파분은 인접 통신선에 전자유도 장해를 일으킬 뿐만 아니라 2차측 중성점 접지시 직렬공진에 의한 이상전압 및 제 3고조파의 영상전압에 따른 중성점 전위 변동 등의 현상을 일으킨다.
6) 중성점이 비접지인 경우
-. 중성점이 비접지인 경우 여자전류에 제 3조파가 흐르지 못하고 유도 전압파형은 제3조파를 포함한 외형파가 되고, 권선의 절연, 스트레스가 증가한다.
-. 중성점 전위가 대지에 대하여 3배의 주파수의 전위를 가진다.
7) 중성점을 접지한 경우
-. 중성점을 접지 할 수 있으므로 단절연 방식을 채택할 수가 있다.
중성점이 접지되면, 제3조파 전류가 대지로 흘러 인근의 통신선에 유도장애를 일으킨다.
-. 송전선의 대지정전용량과 제 3조파에 의한 여자 리액턴스가 같으면 직렬공진이 발생하여 이상 고전압이 발생될 우려가 있다.
-. 중성점 전위가 이동된다. 즉 각 상의 제3조파 의 영상 전압분 때문에 중성점의 전위는 2차의 전압 3각형보다 1차의 제 3조파의 영상 기전력 Vo 만큼 이동하게 되어 각상에 걸리는 전압은 불평형이 되므로 이 Vo를 제거하기 위해서 제 3차 권선을 설치하고 제3조파 전류를 순환시켜 자속을 정현파로 만들어야 한다.
8) 안정권선을 설치한 경우(Y-Y-Delta)
Y-Y결선의 대책으로 변압기의 안정권선(Stabilizing winding -3차권선)을 설치한 것으로 3각결선 (Delta Connetion) 의 3차권선을 설치하여 고조파중 가장 큰 제3고조파의 전압 전류를 억제하고 영상임피던스를 줄일 목적으로 사용된다. 안정권선은 권선단자를 변압기 외부에 인출하지 않은 경우도 있고 1개 또는 2개의 단자만을 인출하여 접지시킬 수 있도록 하는 경우도 있으며, 그러나 1차 2차에 Surge침입시 안정권선이 흡수하게 되므로 안정권선에 고전압이 유기되어 절연이 파괴되기 쉽다.
안정권선의 정격 용량은 주권선의 약 1/3 정도이며, 제 3차 권선에 변전소 공급용 전원 또는 역율개선용 Capacitor를 설치한다.
2. Delta-Y , Y-Delta
1) 중성점을 접지 할 수 있으므로 단절연 방식을 채택할 수 있다.
2) Delta-Delta결선과 같은 정현파의 기전력을 유도한다.
3) 변압기의 3상 임피던스의 상이, 권선비의 상이등에 의해 Delta결선내에 순환전류가 흐르지 않는다.
4) 2차측 상전류가 선전류의 1/√3 배 이므로 대전류 부하에 적합하다.
5) 3상 입력, 출력의 전압, 전류간에 위상 즉 1차 , 2간에 30도 의 각변위 차가 생긴다.
6) 각상 권선의 임피던스가 다르면 3상 부하의 불평형 전류가 흐른다.
7) Delta-Y
저압을 고압으로 송전하는 전력용 승압변압기에 사용된다. 발전소의 Step-up 변압기에 주로 사용된다.
-. 2차측에 부하시 탭 변환장치(OLTC)를 설치할 경우 저압측에 대전류용을 사용하여야 하므로 고가가 된다.
8) Y-Delta
-. Y 결선에서 상전압이 1/√3이 되어 고전압의 결선에 적합하다.
-. 1차측에 부하시 탭 변환장치(OLTC)를 설치할 경우 중성점에 설치할 경우 초고압의 변압기인 경우 절연레벨을 작게 할 수 있어 저가가 된다.
3. Delta-Delta
1) 1차, 2차에 중성결선이 필요없을 때 사용하며, 정류기 등의 비접지 방식의 부하에 사용된다.
2) 같은 선간전압에 대하여 Y결선보다 전압은 높고, 전류는 적기 때문에 권선의 점적율이 적어지며, 특히 고전압에 있어서 이런 경향이 크다.
4) 변압기의 상전류가 선전류의 1/√3 이되어 등, 저 전압이고 전류가 큰 것이 요구되는 데에 사용된다.
5) 중성점을 접지 할 수 없으므로 지락 전류의 검출이 용이하지 않다.
6) 서로 특성이 다른 단상변압기를 사용할 때, 즉 각상의 권선 등가 임피던스(권선비)가 다르면 3상 부하의 불평형 전류가 흐른다.
7) 배전계통에 잘 사용되나, 110kV이상의 송전계통에는 그다지 사용되지 않는다.
8) 1상의 고장시 V결선으로 운전이 가능하다.
9) 한전의 경우 60kV 이하의 송전선 및 고압배전선로의 변압기에 사용된다.
4. V-V결선
3대의 변압기를 Delta-Delta 결선으로 하여 운전하고 있을 때 그중 한 대가 고장이 일어난 경우 V-V결선되어 지나 그대로 3상 전력을 공급할 수가 있다. 동일용량의 변압기 3대를 Delta-Delta결선으로 할 때의 총출력 비는√3/3 즉 0.577배가 된다.
5. 역 V결선
3대의 변압기를 Y-Y 결선으로 중성점까지 전력공급원으로부터 연결되어 운전하고 있을 때 그중 한 대가 고장이 일어난 경우 V-V결선되어 지나 그대로 3상 전력을 공급할 수가 있다. 그러나 국내의 22.9kV를 수전하는 경우 중성선을 Floating 시켜 운전시키도록 되어 있으므로 실질적으로 사용이 불가하다. 이는 3상중 1상이 Open될 경우 전력회사측에 Unbalance전류가 흐르게 되므로 금지하고 있다.