변압기임피던스(Impedance)
1) 임피던스란
- 변압기의 임피던스는 변압기의 저항분과 권선의 인덕턴스에 관련되나 거의 1차와 2차 권선의 상호 간격에 따른 누설임피던스 크기에 의해 결정되어진다.
- 임피던스의 값이 커지면 단락전류가 감소하나, 전압변동율이 높게 되고 계통의 안정도가 저하한다. 역으로 작으면 전압변동률이 작아지고 변압기 2차회로의 단락시 단락전류의 크기가 증가되어 기계적 열적으로 가혹하게 된다.
- 대용량 변압기의 경우 단락용량이 커지므로 임피던스가 높은 쪽이 차단기등의 정격을 낮게 할 수 있어 유리하나, 부하설비의 용도에 따라 적합한 임피던스의 값을 선정하여야 한다.
- 통상 권선에 정격전류를 흘리는 경우 임피던스 강하를 전압에 대하여 %로 표시하는(임피던스 강하분에 대한 인가전압과의 백분율) 즉 %임피던스로 표시한다. %임피던스는 권선의 절연계급과 관련이 되며, 절연계급이 클수록 크게 되는 경향이 있다.
- 또한 절연계급에 따라 적당한 값이 존재하고, 동일한 정격의 변압기의 경우 임피던스의 값이 적은 쪽이 규소강판과 동의 중량비가 커 이른 바 철기계가 되어 중량이 무겁게 된다.
2) 변압기의 임피던스의 결정
- 변압기의 임피던스는 일반적으로 변압기 2차측을 단락시키고 고압측에 인가하는 전압을 서서히 높혀 정격전류가 흐르게 되었을 때, 변압기 1차측단자에서 측정된 전압이 바로 임피던스 전압이 된다. 또한 이 값은 설계치와 약간 다를 수 있으므로 변압기 명판(Name Plate)에는 실제 측정값이 기록되어진다. 단락계산(Short circuit calculation)은 이 값을 적용하여야 정확한 계산이 된다.
- 일반적으로 임피던스값은 OA/FA일 경우 OA기준으로 명판에 기록되며, 변압기 특성의 Data Sheet상에 필히 OA기준 또는 FA기준이다 라는 것을 확인하여야 한다.
참고 : 온도상승시험시 이 임피던스전압을 가하여 10-15시간동안 정격전류를 흘려 변압기의 유온상승이 포화되었을 때 주위온도와 차가 변압기의 온도상승치가 된다.
3) 변압기 제작회사의 일반적인 전압별 표준 %임피던스의 기준
|
절연계급(kV) |
유입식(%) |
|
10 |
4 - 7 |
|
20 |
4 - 8 |
|
30 |
5 - 9 |
|
60 |
6 - 10 |
|
70 |
6 - 10 |
|
100 |
8 - 12 |
최신 변압기의 설계공작법 감수 工學搏士 木村久男
4) 한국전력공사 설계기준
|
계통공칭전압(kV) |
백분율임피던스(%) | ||
|
1차 |
2차 |
표준 |
저감 |
|
22.9 |
3.45/6.9 |
6.0 |
- |
|
66 |
3.45/6.9 |
8.0 |
- |
|
66 |
22.9 |
8.5 |
- |
|
154 |
22.9 |
11 |
10.3 |
|
154 |
22.9 |
14.5 |
13.5 |
|
154 |
66 |
11.5 |
10.5 |
ESB 140 (3MVA이상 전력용변압기)
5). ANSI/ IEEE Std 141-1986 page 441 Liquid- Immersed Transformers, 501-30,000kVA
|
High Voltage Rating(kV) |
Low Voltage(kV) |
%Impedance |
|
2.4 |
0.48 |
6.75* |
|
2.4 and above |
6.5** | |
|
26.4-34.4 |
0.48 |
7.25 |
|
2.4 and above |
7.0 | |
|
43.8 |
0.48 |
7.75 |
|
2.4 and above |
7.5 | |
|
67.0 |
- |
8.0 |
|
115.0 |
- |
8.5 |
|
138.0 |
- |
9.0 |
Standard Impedance Value for Three Phase Transformer Tabel 72
* From ANSI C57.12.10.1977 (4)
* Three-phase transformers 5000kVA and smaller with high-voltage windings rated 25kV and below are commonly used industrial applications and are normally built with impedance voltages of 5.75%
** Three-phase transformer 5000kVA and smaller with-voltage windings rated 25kV and below are commonly used industrial applications and are normally built with impedance voltages of 5.5%.
6) 현대중공업 변압기 카다록 참조
|
변압기의 종류 |
1차전압(kV) |
변압기용량(kVA) |
%임피던스 |
|
전력용 |
154 |
15,000-30,000 |
11 |
|
45,000-60,000 |
14.5 | ||
|
22 |
5,000-12,000 |
6 | |
|
배전용 |
7.2이하 |
75-150 |
3 |
|
200-500 |
4 | ||
|
몰드 |
24 |
100-2500 |
6 |
7) LG산전 Mold 변압기의 임피던스
|
용량 |
%임피던스 | |
|
6.6 or 3.3kV/저압 |
22.9kV/저압 | |
|
50 |
3.5 |
3.0 |
|
75 |
4.0 |
- |
|
100 |
3.5 |
5.0 |
|
150 |
3.5 |
4.5 |
|
200 |
4.0 |
5.0 |
|
300 |
4.5 |
5.0 |
|
400 |
4.0 |
6.0 |
|
500 |
4.5 |
5.5 |
|
600 |
5.5 |
5.0 |
|
750 |
5.0 |
5.5 |
|
1000 |
5.5 |
6.5 |
|
1250 |
5.0 |
- |
|
1500 |
5.5 |
7.0 |
|
2000 |
5.5 |
7.5 |
8) R/X의 값 (국내어느 H Maker 기준)
|
변압기 용량 |
X |
R |
|
45/60MVA(154/22.9kV) |
12 |
0.36 |
|
45/60MVA(13.8/22.9kV) |
7.9 |
0.33 |
|
30/40MVA(13.8/22.9kV) |
6.9 |
0.36 |
|
28MVA(22.9/11kV) |
6.0 |
0.33 |
|
25MVA(22.9/6.6kV) |
6.0 |
0.35 |
|
20MVA(22.9/6.6kV) |
6.0 |
0.35 |
|
15MVA(22.9/6.6kV) |
6.0 |
0.44 |
|
10MVA(22.9/6.6kV) |
6.0 |
0.47 |
|
7MVA(22.9/6.6kV) |
5.7 |
0.51 |
|
5MVA(22.9/6.6kV) |
5.7 |
0.56 |
|
2MVA |
7.4 |
0.82 |
|
1.5MVA(6.6/0.48kV) |
5.7 |
0.87 |
|
1.0MVA(6.6/0.48kV) |
5.6 |
1.1 |
|
750kVA(6.6/0.48kV) |
5.7 |
0.94 |
|
500kVA(6.6/0.48kV) |
5.6 |
0.98 |
상기 Data는 설계자료로 개략치를 나타냄