전기관련실험2022. 6. 11. 17:42

모 장비에서 사용하고 있는 단권변압기의 2차측 대지전압이 1차측 대지전압에 대해 어떤 관계를 가지고 있을지 궁금해서 주요 단자의 대지전압을 측정해 보았다.

단권변압기란, 1-2차측 권선의 일부가 공용으로 사용되어 변압기의 1-2차측이 전기적으로 서로 연결된 변압기이다.

단권변압기는 동일 용량 대비 변압기의 크기를 줄일 수 있어서, 1-2차간 절연이 필요없는 경우 사용된다. 특히 1-2차간 전압 차이가 줄어들수록 동일 부하용량대비 변압기의 크기가 줄어들며 손실도 적어진다.

 

강압 형태의 단권변압기

단권변압기는 위와 같은 형태로 나타내며, 변전소 등에서 사용되는 전력용 변압기는 대부분 단권변압기이다.


변전소에서 사용되는 단권변압기 명판

위의 사진은 모 변전소에 설치된 단권변압기의 명판이다. 

 

이 변압기에는 부하시 탭 절환기(OLTC, On Load Tap Changer) 가 설치되어 있어서 각 탭별 정격전압도 표기되어 있다. 

 

480-230V 3kVA 단권변압기


480V 계통에서 220V 를 얻기 위한 단권변압기 이다.
용량은 3kVA 이고, 2012년에 제작된 변압기이다.

 

 

입력전압 461V


먼저 1차측 전압을 측정해 보았다.

전압강하 때문인지, 461V 가 측정된다. 이 전압은 전원의 선간전압이다.



입력전압 중 한 단자의 대지전압은 268V


1차측 한 단자의 대지전압을 측정해 보았다. 이 전압은 전원의 상전압이다.
268V 가 측정된다.

 

 

입력단자의 나머지 한 단자는 대지전압이 269V


1차측의 나머지 단자의 대지전압을 측정해 보니 269V 가 나온다.

269V * 1.73 = 465.37 인데, 461V 가 측정되었다. 수식과 맞지 않는 것은 전압이 1~2V 씩 계속 변화하고 있기 때문이다.



2차측 1단자의 대지전압은 267V


2차측 한 단자의 대지전압을 측정해 보니 267V 이다.

1차측 0V 단자와 연결되었을 것이므로 1차측 0V 단자와 거의 비슷한 대지전압이 나온다.

 

 

1차측 0V 단자와 2차측 0V 단자의 전압차(반턴이 감긴 효과가 되어 기전력 발생)


1차측 0V 단자와 2차측 0V 단자를 측정해보니 0.629V 이다.

1-2차측 0V 단자를 연결하면서 변압기를 반바퀴 거쳤기 때문에 기전력이 생성되었다.

 

 

2차 출력전압은 222V


2차측 전압은 222V 이다.

 



2차측 전압과 1차측 전압차는 240V


1차측 480V 단자와 2차측 230V 단자를 측정하니 1-2차 전압 차 만큼의 전압이 측정된다.

 




단권변압기 중간 단자(2차 출력 단자) 는 대지전압이 134V



이제 알아보려고 했던 2차측 단자의 대지전압을 측정해 보았다.

134.2V 이다.

즉, 2차측은 0V 측이 대지와 268V 정도의 전위차가 있고, 230V 측이 대지와 134V 의 전위차가 있는 것이다.

민감한 가전제품을 연결한 경우, 268V 를 과전압으로 인식해서 고장날 수도 있으며, 대지와의 전압차 때문에 전자회로에 악영향을 끼칠 수도 있다.



각 단자의 벡터도(추정)



3상 전압과의 관계도를 간단히 그려보았다.

461V 는 1차측 선간전압이고, 268V, 269V 는 상전압이다. 3상 델타결선의 2가닥만 연결되어있기 때문에 노란색 부분의 전압은 알 수 없다.

검은색 부분이 변압기의 1 차에 걸린 전압이고, 222V 측이 1-2차 권선이 공통으로 연결된 부분의 전압, 240V 부분이 1차측 권선만 있는 부분의 전압이 된다.

센터탭은 아니지만, 중간점의 대지전압은 134V 인데, 실제 도형의 각 변의 길이와 같다.

이를 응용하면, 3상 220V-380V 에서 한 상이 결상되었다면, 3상의 부하 중에 1상에만 380V 가 걸리고, 나머지 2상은 서로 직렬연결되어 각각의 부하에는 190V 가 걸리게 될 것이다. 그리고 결상된 상은 380V 단상 부하의 센터탭을 낸 것과 같게 되어 대지전압(상전압)은 약 110V 가 된다. (부하가 평형인 경우)

부하가 없는 상태에서 결상된 경우 결상된 상이 0V 가 되겠지만, 부하가 연결된 경우 결상이 되어도 전압이 측정된다는 사실을 알아두면 설비 관리에 도움이 될 것 같다.

Posted by 블루토파즈

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