변압기 병렬운전 조건에 대해 설명해보세요.

[조건]

- 용량에 비례해서 전류를 분담할 것
- 각 변압기에 흐르는 전류의 대수의 합이 전체 부하전류와 같을 것
- 변압기 상호간에 순환전류가 흐르지 않을 것

[3상 변압기의 병렬운전 조건]
(1) 1차, 2차의 정격전압 및 극성이 같을 것
: 극성이 반대가 되면 2차 권선의 순환 회로에 2차기전력의 합이 가해지고 권선의 임피던스가 작으므로 큰 순환 전류가 흘러 권선을 소손시킨다.

(2) 각 변압기의 \%임피던스가 같을 것
: \%임피던스가 같지 않으면 부하 분담이 용량비로 되지 않아 부하분담이 균형을 이루지 못한다. 일반적으로 \%임피던스 전압차가 평균값의 \frac{1}{10}, 정격 용량비가 1:3 이내이다.

(3) 백분율 저항(\%IR)과 리액턴스(\%IX)의 전압강하의 비가 일치할 것 (최대효율을 위한 조건)
: 저항과 리액턴스의 비가 같지 않을 때는 각 변압기 전류 간에 위상차가 생겨 동손이 증가한다.

(4) 3상의 경우 상회전 방향(각 변위) 및 상회전이 같을 것 (절대조건).

(5) 권선비(변압비)가 같을 것
: 변압비가 다르면 2차 기전력의 크기가 상호 다르므로 2차 권선에 순환전류가 흘러 권선을 과열한다.

(6) 각 변압기의 정격용량의 비가 3:1 이하일 것(제조업체 권장사항)
: 변압기는 서로의 오차가 있으므로 이 조건을 완전하게 만족하지 못하게 된다. 따라서 규격에서 정하는 각 변압기간 임피던스 차 10\%에 의한 순환전류와 부하 전류의 합계가 정격 부하전류의 110\%를 넘지 않아야 한다.

(7) 따라서 변압비가 다른 두 대의 병렬운전 시 순환전류는 다음과 같은 식이 된다.


\%I = (\%V \times 100)/(\%IZ_1 + k\%IZ_2)
여기서 \%V : \text{두 변압기의 전압차}
\%IZ_1 : \text{A 변압기의 \% 임피던스 강하}
\%IZ_2 : \text{B 변압기의 \% 임피던스 강하}
k : \text{A, B 변압기의 용량비}

(참고) 변압기 병렬운전의 목적

부하설비 용량이 늘어난 경우, 또는 석유화공Plant와 같이 중요 부하가 변압기 고장으로 인한 정전 방지 등 공급의 신뢰도 향상을 위해하며, 최초 계획단계부터 병렬운전에 대해 검토를 하여 시공의 단계에 까지 이르게 된다.

(참고) 변압기 병렬 운전 시 문제점
계통에 \%Z가 적어져 단락용량이 증대된다.
전 부하 운전 시 변압기 허용 과부하율에 의한 변압기용량 증대로 손실이 증가한다.
차단기의 빈번한 동작에 의한 차단기 수명 단축(대수제어 등)

(참고) 임피던스가 다를 경우의 병렬운전

변압기 병렬운전 조건 중에서 임피던스가 다른 경우에는 완전히 병렬운전이 불가능한 것은 아니고 적절하게 부하량을 감소시키면 병렬운전이 가능할 수 있다.
변압기의 병렬운전은 조건이 완전히 충족되어 있으면 전연 문제가 없지만, 조건이 얼마간 벗어난 경우에도 부하 분담 및 온도상승을 점검하여 허용 가능한 범위 내에 있으면 병렬운전을 할 수 있다.