일반적인 변압기 권선 연결 및 응용 분야

변압기는 전력 시스템에서 중요한 구성 요소이며, 권선 연결은 성능과 애플리케이션 시나리오에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적인 변압기 권선 연결은 델타 연결(D)과 스타 연결(Y 또는 Yn)입니다. 이 문서에서는 이 두 가지 연결 유형, 표기 방법, 연결 그룹, 각각의 장점 및 응용 분야에 대한 자세한 개요를 제공합니다.

I. 변압기 연결 그룹 표기법

1. 대문자와 소문자의 의미

변압기의 연결 그룹은 대문자와 소문자로 표시되며, 대문자는 1차측(또는 고전압측) 연결 유형을 나타내고 소문자는 2차측(또는 저전압측) 연결 유형을 나타냅니다. 구체적으로

• Y(또는 y): 별 연결
• D(또는 d): 델타 연결

숫자는 시계 표기를 사용하여 1차 라인 전압과 2차 라인 전압 간의 위상 관계를 나타내며, 여기서 1차 라인 전압 페이저는 12시 위치에 고정된 분침이고, 2차 라인 전압 페이저는 시침입니다.

2. 일반적인 그룹의 예

예를 들어, "Yn, d11"은 중성선이 있는 1차측 스타 연결, 2차측 델타 연결, 1차측 전압보다 330도 뒤처진(또는 30도 앞선) 2차측 전압을 나타냅니다. 이 표기법에서 11은 1차측 라인 전압 페이저가 12시 위치에 있을 때 2차측 라인 전압 페이저가 11시 위치에 있음을 의미합니다.

자세히 알아보기: 델타 와이 트랜스포머

II. 공통 변압기 연결 그룹

변압기에서 두 권선의 조합은 다음과 같은 네 가지 연결 그룹을 형성합니다:

1. Y, y
2. D, y
3. Y, d
4. D, d

일반적으로 사용되는 연결 그룹은 "Y, y" 및 "Y, d"입니다.

Yyn0 연결 그룹

• 고전압 측: 중성 접지가 있는 별 연결(Y)
• 저전압 측: 중성 접지가 있는 별 연결(Y)
• 1차 및 2차 라인 전압 페이저가 겹치며 시계에서 "0"으로 표시됩니다.

Dyn11 연결 그룹

• 고전압 측: 델타 연결(D)
• 저전압 측: 중성선이 있는 별 연결(Y)
• 1차 및 2차 라인 전압 페이저는 330도(시계의 11시 방향) 차이가 납니다.

III. 연결 그룹의 성능 분석

1. 무부하 손실

• Yyn0 연결 그룹: 고전압 측 스타 연결은 정현파 여기 전류를 생성하지만 자화 곡선의 비선형성으로 인해 코어 자속에는 상당한 제3 고조파 성분이 포함되어 히스테리시스 및 와전류 손실이 증가합니다.
• Dyn11 연결 그룹: 세 번째 고조파 전류는 고전압 권선 내에서 순환하여 코어 자속을 정현파로 만들고 손실을 줄일 수 있습니다. Dyn11 연결의 무부하 손실은 Yyn0 연결보다 약 10% 더 적을 수 있습니다.

2. 제로 시퀀스 전류

• Yyn0 연결 그룹: 불균형한 2차 부하는 제로 시퀀스 자속을 생성하여 추가 손실을 증가시킵니다. 대용량 변압기는 이 연결 방식에 적합하지 않습니다.
• Dyn11 연결 그룹: 1차 권선의 제로 시퀀스 전류가 권선 내부를 순환하여 2차 권선의 제로 시퀀스 자속을 약화시키고 과열을 줄일 수 있습니다. Dyn11 연결의 부하 손실은 Yyn0 연결보다 약 20% 더 적을 수 있습니다.

3. 단상 단락

• Dyn11 연결 그룹: 제로 시퀀스 임피던스가 낮아 저전압 측의 단상 단락 전류가 높고 보호 감도가 높습니다.
• Yyn0 연결 그룹: 높은 제로 시퀀스 임피던스로 인해 제로 시퀀스 전압이 높고 위상 전압의 비대칭이 심각합니다.

IV. 실제 연결 방법 선택

1. 주 변압기 저전압 측의 델타 연결

• 이유: 제3 고조파를 제거하고 전력망 전압 파형의 고조파 왜곡을 방지합니다. 제로 시퀀스 전류는 델타 연결에서 순환 전류를 형성하여 전력 품질을 유지합니다.

2. 연결 방법 선택 원칙

• Y-D 연결: 일반적으로 강압 변압기에 사용되며, 고전압 측 스타 연결이 라인 손실을 줄여줍니다.
• D-Y 연결: 일반적으로 승압 변압기에 사용되지만 저전압 측이 접지된 배전 변압기에도 일반적으로 사용됩니다.

3. 특수 사례 처리

• Y-Y 연결: 일반적으로 고조파 경로가 부족하여 출력 왜곡을 크게 일으킬 수 있으므로 사용하지 않습니다.
• 다단계 변압기 문제: 예를 들어, 사무실 건물에 전력을 공급하는 10/0.4kV 변압기는 특정 장비를 위해 400V 또는 380V를 110V로 변환할 때 중성선이 접지되어 있는지 확인해야 합니다.

V. 결론

적절한 변압기 연결 방법을 선택하는 것은 전력 시스템의 안전하고 안정적인 운영을 위해 매우 중요합니다. 적절한 연결 방법은 손실을 줄이고, 효율성을 개선하며, 고조파를 억제하고, 전력 품질을 보장할 수 있습니다. 실제 적용에서는 전력 시스템의 신뢰성과 경제적 효율성을 보장하기 위해 각 방법의 장점을 활용하여 특정 요구 사항에 따라 적절한 연결 방법을 선택해야 합니다.