전력용 변압기에서 병렬운전 조건을 맞춰야 하는 이유는 무엇인가요?

Question

전력공학이나 전기기기에서 변압기를 병렬운전할 때 극성, 권수비, %임피던스, 위상각 등을 맞춰야 한다고 배우는데, 왜 이런 조건이 중요한지 궁금합니다. 변압기를 병렬로 연결하면 부하를 나누어 공급할 수 있어 좋다고 하는데, 조건이 맞지 않으면 순환전류가 생긴다고 합니다. 이 순환전류가 왜 발생하는지, 또 변압기에는 어떤 문제를 일으키는지 알고 싶습니다. 실제 현장에서 병렬운전 조건을 확인하지 않으면 어떤 위험이 있는지도 설명해주시면 좋겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 변압기 병렬운전 조건을 맞추지 않으면 변압기 사이에 불필요한 순환전류가 흐르거나 부하 분담이 불균형해져 과열과 손상이 발생할 수 있습니다. 변압기를 병렬로 운전하는 이유는 부하 용량을 늘리고, 한 대가 정지해도 다른 변압기로 일부 부하를 공급할 수 있게 하여 공급 신뢰도를 높이기 위해서입니다. 하지만 두 변압기의 2차 전압이 정확히 같지 않으면 부하가 없어도 전압 차이에 의해 변압기 사이로 전류가 흐릅니다. 이것이 순환전류입니다. 순환전류는 실제 부하에 공급되는 전류가 아니므로 쓸모없이 손실과 발열만 증가시킵니다. 권수비가 다르면 2차 전압이 달라져 순환전류가 발생하고, 극성이 맞지 않으면 단락에 가까운 매우 위험한 상태가 될 수 있습니다. 또한 %임피던스가 다르면 부하가 균등하게 나누어지지 않습니다. 임피던스가 작은 변압기에 더 많은 부하가 몰려 과부하가 발생할 수 있고, 다른 변압기는 여유가 있는데도 한쪽만 과열될 수 있습니다. 삼상 변압기에서는 위상각이나 결선 방식도 중요합니다. 위상차가 맞지 않으면 병렬 연결 자체가 불가능하거나 큰 순환전류가 흐를 수 있습니다. 따라서 병렬운전 전에는 극성 시험, 전압비 확인, 임피던스 확인, 결선군 확인 등을 반드시 해야 합니다. 변압기 병렬운전은 설비 효율과 안정성을 높이는 좋은 방법이지만, 조건을 맞추지 않으면 오히려 큰 사고로 이어질 수 있는 중요한 운전 방식입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

변압기 병렬운전 조건을 맞춰야 순환전류로 인한 과열이나 소손을 막고 부하를 안전하게 분담할 수 있어요. 또, 조건이 틀어지면 권선에 큰 무리가 가서 변압기가 터지거나 계통 사고로 이어질 수 있으니 무조건 주의해야하죠. 공부해보니 효율적인 전력 공급을 위해선 정밀한 밸런싱 작업이 가장 핵심인거라 생각이 듭니다.