변압기 여자돌입전류

여자돌입전류의 정의

변압기를 무부하 상태에서 전원에 넣는 순간 흐르는 과도 전류가 있다. 여자돌입전류다.

철심이 포화되면서 흐르는 이 전류는 정격 전류의 수 배에 이르고 감쇄가 길다.

정상 여자전류는 정격 전류의 수 %인데, 투입 순간에는 수 배로 커진다.

잔류자속과 포화 과정

변압기는 투입 순간 철심에 자속이 한꺼번에 생겨야 동작한다.

잔류자속 극성이 전압 반주기와 같으면 자속 합이 포화 자속을 넘는다.

철심이 포화되면 인덕턴스가 급감하고, 전류는 권선 저항과 전원 임피던스만으로 제한된다.

그래서 전류가 크게 흐르고 파형이 찌그러져 제2고조파가 풍부해진다.

여자전류와 여자돌입의 차이

여자전류와 여자돌입전류는 모두 철심을 자화하는 전류이지만 크기가 다르다.

정상 여자전류는 정격 전류의 수 %이고, 돌입전류는 정격 전류의 수 배다.

돌입전류는 수 초에서 수십 초 감쇄해 계전기 오동작의 원인이 된다.

포화 구간에서 인덕턴스 L = λ/i 가 작아지는 것이 핵심이다.

제2고조파로 내부고장과 구별

비율차동계전기는 차동전류로 내부 고장을 판정한다.

돌입전류는 외부 고장이 아니어도 차동전류를 만들어 계전기를 동작시킬 수 있다.

돌입전류에는 제2고조파가 많고, 내부 고장 전류에는 이 성분이 적다.

이 차이를 이용해 2고조파 성분이 15~20% 이상이면 동작을 억제한다.

다만 내부 고장 때 CT가 포화하면 억제 요소가 부동작할 수 있다.

비율 탭 정정 계산

비율 탭은 변압비 오차, 변류기 오차, 탭 부정합률, 여유를 더해 정한다.

변압비 오차 5%, 변류기 오차 10%, 탭 부정합률 8%, 여유 5%를 적용한다.

이때 비율 탭은 28%가 된다. 정상 운전 중 외부 고장 때 오동작을 막기 위한 설정이다.

정리와 정답 확인

앞 문제의 답은 33%다. 변류기 오차만 15%로 바꾼 값이다.

여자돌입전류는 정격 전류의 수 배에 이르고 감쇄가 길다.

최대 돌입 조건은 전압 영점 투입과 잔류자속 극성 일치다.

방지대책은 2고조파 억제와 과전류 요소의 병용이다.

CT 결선은 변압기 결선 위상차를 보정해 정하며, 시험에서 자주 함께 묻는다.