변압기 %임피던스

정의

변압기 %임피던스는 정격전류가 흐를 때 내부 임피던스 전압강하를 정격전압의 백분율로 나타낸 값이다.

임피던스 전압은 2차측을 단락하고 정격전류를 흘릴 때 1차측에 걸리는 전압이다.

이 임피던스 전압을 정격전압으로 나눈 백분율이 %Z다.

원리와 등가회로

정격전류 In이 흐를 때 임피던스 강하는 In·Z이며, 이를 정격전압 Vn에 대한 백분율로 나타낸 것이 %Z다.

%Z는 저항 성분 %R과 리액턴스 성분 %X를 제곱합의 제곱근으로 합친 값이다.

%R은 동손에 해당하는 저항 성분이고, %X는 누설자속에 의한 리액턴스 성분이다. 대형 변압기는 %X가 대부분이다.

계산 예

정격 용량 10 MVA, 정격전압 66 kV 변압기에서 단락시험 시 임피던스 전압 4.4 kV가 측정되었다고 하자.

%Z는 4.4 kV를 66 kV로 나눈 값에 100을 곱해 구한다.

kV와 kV는 같은 단위라 상쇄된다. 6.67 %는 일반 전력용 변압기의 %Z 범위에 있는 상식 범위 값이다.

기준 용량 환산

계통 해석에서는 기준 용량을 하나로 정하고 모든 기기의 %Z를 그 기준으로 환산한 뒤 더한다.

가상의 예로 30 MVA 변압기의 %Z 12.5 %를 100 MVA 기준으로 바꾸면 41.7 %가 된다.

기준 용량 비율이 커지면 %Z 값도 같은 비율로 커진다.

계통 영향

%Z가 크면 고장전류가 제한되어 차단기 용량을 줄일 수 있다.

반면 전압 강하와 전압변동률이 커지고, 병렬운전에서는 부하 분담이 불균형해진다.

단락전류는 Is = (100/%Z) × In 이므로 %Z가 작을수록 단락전류가 커진다.

그래서 %Z는 고장전류 제한과 전압 강하의 상충 관계로 정한다.

실수와 정리

가장 흔한 실수는 임피던스 전압과 임피던스 손실을 혼동하는 것이다.

%Z는 기준 용량과 기준 전압에 따라 값이 달라지므로 반드시 정격 용량 기준임을 밝혀야 한다.

직접 풀어 보자.