변압기의 작동 원리 및 기본 지식

2. 동일한 변환비와 연결군을 가진 3개의 3상 변압기의 정격 용량과 단락 전압은 각각 다음과 같습니다.

두 장치를 병렬로 연결했을 때 부하는 550kVA입니다.

질문: ① 각 변압기가 분배하는 부하는 얼마입니까?

② 변압기 3개가 과부하 없이 견딜 수 있는 최대 총 부하는 얼마입니까?

③ 변압기의 전체 설비 용량 활용률은 얼마입니까?

답변

각 변압기의 배전 비율:

두 발전기를 병렬로 운전했을 때의 부하는 5500KVA입니다.

질문: ① 각 변압기가 분배하는 부하는 얼마입니까?

② 변압기 3개가 과부하 없이 견딜 수 있는 최대 총 부하는 얼마입니까?

③ 변압기의 전체 설비 용량 활용률은 얼마입니까?

답변

3. 자동변압기와 일반 변압기의 차이점은 무엇입니까?

답변: 자동변압기와 일반 변압기의 차이점은 다음과 같습니다.

(1) 일반 변압기는 자성으로만 연결되어 있는 반면, 이 변압기의 1차측과 2차측은 자성으로만 연결되어 있을 뿐 아니라 전기로도 연결되어 있다.

(2) 변압기를 통한 전력 공급 용량은 1차 권선과 공통 권선 사이의 전자기 유도 전력과 1차 권선에 의해 직접 도통되는 도통 전력의 두 부분으로 구성됩니다.

(3) 자동변압기의 권선은 1차 권선과 공통 권선으로 구성되므로 1차 권선의 권선 수는 일반 변압기의 1차 권선의 권선 수 및 높이보다 그에 상응하여 공통 권선의 전류와 생성되는 누설 리액턴스가 적습니다. 자동변압기의 단락 리액턴스 X는 일반 변압기의 단락 리액턴스 X의 (1-1/K)배이며, 여기서 K는 변환비입니다.

(4) 자동변압기가 제3권선을 갖추고 있는 경우, 제3권선은 공통권선용량을 차지하게 됩니다. 이는 자동변압기의 작동 모드와 교환 용량에 영향을 미칩니다.

(5) 자동변압기의 중성점은 접지되어야 하므로 계전기 보호의 설정 및 구성이 복잡합니다.

(6) 오토트랜스포머는 크기가 작고 무게가 가벼워 운반이 편리하고 비용이 저렴합니다.

4. 자동변압기 작동 시 주의해야 할 문제점은 무엇입니까?

답변: 자동변압기 작동 중 발견해야 할 문제점:

(1) 자동변압기의 1차측과 2차측은 직접 전기적 연결을 가지므로, 고전압측의 단상 접지 사고로 인해 저전압측의 전압 상승을 방지하기 위해 전력망에 사용되는 자동변압기의 중성점은 신뢰할 수 있고 직접 접지되어야 합니다.

(2) 1차측과 2차측 사이에 직접적인 전기적 연결이 있기 때문에 고전압측에 과전압이 발생하면 저전압측에 심각한 과전압이 발생합니다. 이러한 위험을 피하기 위해 1차측과 2차측 모두에 피뢰기를 설치해야 합니다.

(3) 자동변압기의 단락 임피던스는 작고 단락 전류는 일반 변압기보다 크기 때문에 필요에 따라 단락 전류를 제한하는 조치를 취해야 합니다.

(4) 작동 중에는 공통 권선의 전류가 부하보다 작도록 모니터링해야 합니다. 필요한 경우 제3 권선의 작동 모드를 조정하여 자동변압기의 교환 용량을 늘릴 수 있습니다.

5. 3차 권선을 포함하는 자동변압기 O-Y0의 배선도 및 12-11의 벡터도를 그리시오.

답변:

배선도

포텐셜 벡터 다이어그램

6. 변압기 전압 조정 방식에는 어떤 종류가 있습니까? 변압기 탭이 고전압 측에 있는 이유는 무엇입니까?

답변: 변압기의 전압 조정 모드에는 부하 시 전압 조정과 무부하 시 전압 조정의 두 가지가 있습니다.

부하 시 전압 조정이란 변압기가 운전 중에 탭 위치를 조정하여 변압기 비율을 변경함으로써 전압 조정을 달성하는 것을 의미합니다. 부하 시 전압 조정 변압기에는 선로단 전압 조정과 중성점 전압 조정의 두 가지 모드가 있는데, 이는 고전압 권선의 선로단 측 탭 위치와 중성점 측 탭 위치의 차이입니다. 중성점 측 탭은 변압기 탭의 절연 수준을 낮출 수 있다는 장점이 있지만, 운전 중에 변압기의 중성점을 직접 접지해야 합니다.

무부하 전압 조정이란 정전 및 유지 보수 시 변압기의 탭 위치를 조정하여 변압기 비율을 변경함으로써 전압 조정을 달성하는 것을 말합니다.

변압기의 탭은 일반적으로 고전압 측에서 선택하며, 이는 주로 다음과 같은 사항을 고려한 것입니다.

(1) 변압기의 고전압 권선은 일반적으로 외부에 있고 탭 리드 아웃 연결이 편리합니다.

(2) 고전압측 전류가 더 작고, 출력선로와 탭 체인저의 전류 전달 부분의 도체 단면적이 더 작습니다. 접촉 불량의 영향은 쉽게 해결할 수 있습니다.

원칙적으로 탭은 어느 쪽에든 위치시킬 수 있으며, 경제적 및 기술적 비교를 통해 결정해야 합니다. 예를 들어, 500kV 대형 강압 변압기의 탭은 220kV 측에서 가져오고 500kV 측은 고정합니다.

7. 변압기 과여자란 무엇이며, 변압기 과여자는 어떻게 발생합니까?

답변: 변압기의 전압이 증가하거나 주파수가 감소하면 작동 자속 밀도가 증가합니다. 변압기 코어의 포화 현상을 변압기 과여자라고 합니다.

사고로 전력 시스템이 차단된 후, 부하 차단 과전압, 강자성 공진 과전압, 변압기 탭 연결의 부적절한 조정, 장거리 송전선로 말단의 무부하 변압기 또는 기타 오작동, 발전기 주파수가 정격값에 도달하기 전 여자 전류의 조기 증가, 발전기의 자여자 등 일부 시스템에서는 더 높은 전압이 발생하여 변압기 과여자가 발생할 수 있습니다.

8. 변압기 과여자 현상의 가능한 결과는 무엇이며, 이를 방지하는 방법은 무엇입니까?

답변: 변압기 전압이 정격 전압의 10%를 초과하면 변압기 코어가 포화되어 철손이 증가합니다. 자기 누설은 케이스 외함 등의 금속 부품에서 와전류 손실을 증가시켜 변압기 과열, 절연 노화를 유발하고 변압기의 수명에 영향을 미치며 심지어 변압기가 소손될 수도 있습니다.

기피:

(1) 과전압으로의 작동을 방지합니다. 일반적으로 전압이 높을수록 과여자가 더욱 심각해지고 허용 작동 시간이 짧아집니다.

(2) 과여자 보호 추가: 변압기 특성 곡선 및 다양한 허용 과여자 배수에 따라 경보 신호를 보내거나 변압기를 차단합니다.

9. 변압기 본체 구조에는 어떤 안전 보호 장치가 설치되어 있으며, 그 주요 기능은 무엇입니까?

답변: 변압기 본체 구조의 보호 설비는 다음과 같습니다.

(1) 보호자

이 장치는 변압기 오일 용량의 약 8~10%를 차지합니다. 온도 변화에 따른 변압기 오일의 부피 변화를 수용하고, 변압기 오일과 공기의 접촉을 제한하며, 오일의 수분 함량과 산화 정도를 낮추는 기능을 합니다. 변압기 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 습기 흡수기가 장치에 설치되어 있습니다.

(2) 수분 흡수제 및 오일 정화제

습기 흡수제(호흡기용)는 활성 알루미나(실리카겔)와 같은 흡착제로 채워져 있습니다. 변색된 실리카겔이 일부 포함되는 경우도 있는데, 파란색이 붉은색으로 변하면 흡착제가 습기에 노출되어 건조시키거나 교체해야 함을 나타냅니다.

오일 정화기는 필터라고도 합니다. 깨끗한 오일 실린더에는 활성탄 알루미나와 같은 흡착제가 채워져 있습니다. 오일이 오일 정화기를 통과하면서 흡착제와 접촉하면 오일 정화기 내의 수분, 산, 산화물이 흡착되어 오일이 깨끗해지고 수명이 연장됩니다.

(3) 방폭관(안전 공기 통로)

방폭 파이프는 변압기 내부 고장 발생 시 오일 탱크 내부의 고압으로부터 압력을 완화하기 위한 안전장치로서 변압기 탱크 덮개에 설치되어 있습니다.

감압 밸브는 현대 대형 변압기에서 안전 공기 통로를 대체하는 데 사용됩니다. 변압기 내부의 고장 압력이 상승하면 감압 밸브가 작동하여 접점이 연결되어 경보가 울리거나 변압기가 트립됩니다.

또한, 변압기에는 가스 보호 장치, 온도계, 오일 계량기 및 기타 안전 보호 장치가 있습니다.

10. 전압변압기와 전류변압기의 작동 원리 차이점은 무엇입니까?

답변: 전압 변압기는 주로 전압을 측정하는 데 사용되고, 전류 변압기는 전류를 측정하는 데 사용됩니다.

(1) 전류변압기의 2차측은 단락될 수 있으나 개방회로가 될 수 없고, 전압변압기의 2차측은 개방회로가 될 수 있으나 단락회로가 될 수 없다.

(2) 2차측 부하에 비해 전압변환기의 1차내부 임피던스는 매우 작아서 무시할 수 있고 전압변환기를 전압원으로 간주할 수 있으며 전류변환기의 1차내부 저항은 매우 커서 무한내부저항을 갖는 전류원으로 간주할 수 있다.

(3) 전압변압기가 정상적으로 작동할 때 자속 밀도는 포화값에 가깝고, 시스템 고장 시 전압이 떨어집니다. 전류변압기가 정상적으로 작동할 때 자속 밀도는 감소하고 매우 낮아집니다. 시스템이 단락되면 1차측 전류가 증가하여 자속 밀도가 크게 증가하고, 때로는 포화값을 초과하여 2차측 출력 전류의 오차가 증가합니다. 따라서 포화가 쉽게 발생하지 않는 전류변압기를 선택하는 것이 좋습니다.