개념 한 쪽
변압기 병렬운전의 조건은 극성 일치, 정격전압·권수비 일치, %임피던스(강하) 일치다. 3상에서는 상회전 방향과 위상변위까지 같아야 한다. 각 변위가 다르면 순환전류가 흐르고, 임피던스는 용량에 반비례해야 부하가 용량비로 분담된다.
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출제기준 단원 「변압기의 병렬운전 조건 등」의 공개 문제 7개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 병렬운전 조건 틀린 것 고르기 | 6 | 극성·권수비·%임피던스 vs 변위 상이·정격출력 판별 |
| 병렬 시 총부하 계산 | 1 | S(Z1+Z2)/Z_큰쪽 산출 |
가장 자주 묻는 것은 병렬운전 조건 틀린 것 고르기입니다.
병렬운전 조건의 뼈대는 셋이다. 첫째 극성이 같을 것, 둘째 1차·2차 정격전압과 권수비(변압비)가 같을 것, 셋째 %임피던스 강하가 같을 것이다. %저항강하·%리액턴스강하가 같다는 표현도 같은 뜻이고, 저항과 리액턴스의 비(X/R)가 같을 것도 요구 사항에 든다. 정격출력(용량)은 같을 필요가 없다 — 서로 다른 용량의 변압기도 임피던스 조건만 맞으면 병렬운전이 가능하므로 「정격출력이 같을 것」은 틀린 조건으로 나온다.
3상 변압기에는 위상 조건이 하나 더 붙는다. 상회전 방향과 각 변위(1차·2차 선간전압의 위상변위)가 같아야 한다. 위상변위가 다르면 순환전류가 흘러 병렬운전이 성립하지 않으므로, 「각 변위가 다를 것」·「위상변위가 다를 것」은 틀린 보기의 단골 형태다. 부하를 용량에 비례해 분담시키려면 임피던스는 용량에 반비례해야 한다(용량이 큰 변압기는 임피던스가 작아야 같은 비율로 부하를 나눈다). 「임피던스가 용량에 비례할 것」은 이를 뒤집은 틀린 조건이다.
%임피던스가 다른 두 대를 병렬하면 부하분담은 임피던스의 역수비로 정해진다. 같은 1000[kVA]·임피던스 전압 8[%]와 9[%]인 두 변압기를 병렬하면 임피던스가 작은(8[%]) 쪽이 먼저 정격에 도달하므로, 걸 수 있는 총부하는 1000×(0.08+0.09)/0.09 ≈ 1889[kVA]다. 한쪽이 정격에 걸리는 순간이 총부하의 한계이므로 두 대 합 2000[kVA]보다 줄어든다.
학습목표: 병렬운전에 필요한 전압·임피던스·극성·용량비 조건을 설명할 수 있다.
병렬 운전을 위해서는 각 변압기의 1차 전압과 2차 전압이 동일해야 한다.
NCS 학습모듈 1901060102 수변전설비 설계 2-1. 기기 선정
계산은 하나다. 총부하 = S×(Z1+Z2)/Z_큰쪽 — 1000kVA·8%와 9%면 1000×17/9 ≈ 1889kVA(임피던스 작은 쪽이 먼저 정격 도달). 판별 문항은 「같아야 할 것 → 극성·권수비·%임피던스·위상변위」·「틀린 조건 → 정격출력 동일·각 변위 상이·임피던스∝용량」 두 묶음으로 답한다.
2대의 정격이 같은 1000[KVA]의 단상변압기의 임피던스 전압이 8[%]와 9[%]이다. 이것을 병렬로 하면 몇[KVA]의 부하를 걸 수 있는가?
정답 ③ · 문제는 임피던스 전압(퍼센트 임피던스)이 서로 다른 동일 정격 변압기 두 대를 병렬할 때 걸 수 있는 최대 부하를 묻는다. 병렬 시 각 변압기에 흐르는 전류는 역임피던스 분배로 결정되고, 최대 총부하는 한 변압기가 정격전류를 넘지 않도록 제한된다.
단상 변압기를 병렬 운전하는 경우 부하분담을 용량에 비례시키는 조건 가운데 필요 없는 것은?
정답 ② · 질문은 병렬 운전 시 부하를 용량 비례로 분담하는 데 필요 없는 조건을 찾는 것이다. 병렬 운전에서 반드시 같은 정격전압·변압비, 같은 극성, 같은 %임피던스 전압(임피던스 비례하여 부하분담) 등이 필요하다.
3상 변압기의 병렬 운전 조건으로 틀린 것은?
정답 ③ · 3상 변압기의 병렬운전 조건은 극성 및 위상방향 일치, 권수비(정격전압) 일치, 각 상의 임피던스의 per-unit 값이 같거나 임피던스가 용량에 반비례하여 부하를 올바르게 분담하는 것 등이 핵심이다. 보기 3은 임피던스가 용량에 비례해야 한다고 했는데 실제로는 용량이 큰 변압기는 임피던스가 작아야 하므로(부하 분담을 위해 임피던스는 용량에 반비례) 이 표현이 틀리다.
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