변압기 %임피던스 영향

%임피던스란

변압기 %임피던스는 정격전류가 흐를 때 임피던스 전압이 정격전압의 몇 %인지 나타낸 값이다.

이 값은 전압강하, 단락전류, 계통 안정도를 함께 정하는 핵심 파라미터다.

%Z는 임피던스 전압 Vs를 정격전압 Vn으로 나눈 뒤 100을 곱해 구한다.

단락 시험

%임피던스는 단락 시험으로 얻는다. 2차측을 단락하고 1차측에 정격 주파수 전압을 인가한다.

전압을 올려 2차 전류가 정격전류에 이르면, 그때 1차 인가 전압 Vs를 읽는다.

이 Vs를 정격전압 Vn으로 나누고 100을 곱하면 %임피던스가 된다.

임피던스는 저항과 리액턴스의 벡터 합이라, 두 성분이 합쳐진 값으로 측정된다.

단락전류 계산 예

계산 예로 1000 kVA, 480 V, 3상 변압기의 단락전류를 구해 보자.

먼저 정격전류를 구한다. In = S / (√3 V)이므로 약 1203 A가 된다.

다음으로 Is = In × 100 / %Z에 %Z 7.25%를 대입하면 약 16,600 A가 된다.

정격전류의 약 13.8배이며, %임피던스가 작을수록 단락전류는 커진다.

%임피던스와 단락전류·안정도

%임피던스를 키우면 단락전류는 줄어든다. Is = (100/%Z) × In 에서 분모가 커지기 때문이다.

단락용량도 함께 줄어 차단기와 기기의 부담이 경감된다.

반면 임피던스가 커지면 전압변동률이 커지고, 리액턴스 증가로 안정도가 낮아진다.

그래서 %임피던스는 단락용량 억제와 안정도 사이에서 절충해 정한다.

병렬운전과 부하 분담

병렬운전 시 부하 분담은 %임피던스에 반비례한다. 표로 정리해 보자.

%임피던스가 크면 단락전류는 작아지고, 전압변동률은 커진다.

%임피던스가 큰 변압기는 병렬운전에서 부하를 적게 분담한다.

%임피던스가 맞지 않으면 한 대에 과부하가 걸릴 수 있다.

흔한 실수

흔한 실수는 %임피던스를 기준용량과 무관한 절대값으로 쓰는 것이다.

단락용량은 단락전류와 다르다. √3 × 정격전압 × 단락전류로 구해야 한다.

%임피던스가 크면 단락전류는 줄지만 안정도 부작용을 함께 써야 한다.

정리

정리하자. %임피던스는 정격전류가 흐를 때 임피던스 전압의 정격전압 대비 백분율이다.

단락전류는 Is = (100/%Z) × In 이므로, %임피던스가 클수록 단락전류는 작아진다.

전압변동률과 안정도를 함께 고려해 %임피던스를 정한다.