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작성일 : 09-04-27 20:06
2.변압기 부하손 - load loss -
 글쓴이 : 한일변압기
조회 : 12,502  

2. 부하손(Load loss)

 

변압기 2차측에 부하전류가 흐를 때 수반하는 손실(Impedance Loss)로서, 유효분과 지상 무효분으로 구성되며, 전자는 실용상 동손으로, 후자는 1차 2차 권선 간의 공간의 가역적 자화(Reversible Magnetization)에 각각 대응된다. 이때 임피던스는 효율, 전압 변동율, 온도상승 단락전류에 단락 기계력의 계산, 변압기의 병렬운전에 적부를 판정하는 중요한 요소가 된다. 한편 부하전류가 증가하면 부하손도 증가하게 된다. 부하손에는 변압기 권선 내 도체에서 발생하는 I²R 손 (Copper loss)과 변압기 철심 지지물(Frame) 및 외함(Tank)에서 발생하는 표유 부하손(漂遊負荷損;Stray loss)이 있다. 동손은 또한 그 발생 원인별로 구분하여 저항손(抵抗損), 와(渦)전류손, 순환(循環) 전류손(Circulating current loss) 등으로 구성된다.

 

① 동손

동손 즉 저항손은 권선 도체의 전기저항에 의해 발생하는 손실로서 부하전류의 2승에 비례한다.

저항손이 과다할 경우, 권선의 권수를 줄여 도체량을 줄이거나 또는 철심량을 증가시키면 권선의 회수는 도체 단면적에 반비례하므로 도체 단면적을 증가시켜 도체의 전기저항을 줄이면 권선의 길이가 작아지므로 저항손은 감소한다.

 

② 와전류손

권선 내를 흐르는 자속은 권선의 축 방향으로 흐르는 것이 이상적이나, 일부 자속은 권선의 반경 방향으로 흐르게 된다. 이러한 반경 방향으로 흐르는 자속에 의해 도체에는 와전류가 흐르게 되고, 이에 따라 발생하는 손실이 도체의 와전류손이며, 이를 줄이기 위해서는 도체를 여러 가닥으로 나누어, 이들 도체를 병렬로 하여 권선하게 된다.

 

③ 표유부하손

변압기 권선에서 발생한 자속 중 일부 자속은 철심을 따라 흐르지 않고 누설(Leakage flux)되어, 변압기 본체의 철구조물, 내부 조임용 볼트류(Clamp Bolt)나 외함을 따라 흐르게 된다. 이에 따라 이들 부위에 와전류가(Eddy current) 흐르게 되어 손실을 발생시키는데, 이것을 표유 부하손이라 한다. 부하전류 2승에 비례하고, 일반적으로 본체의 철 구조물에서 발생하는 표유 부하손은 미미하나, 주로 외함에서 상판에서 발생하는 표유 부하손의 양은 상당히 문제가 크므로, 외함 내부를 차폐(shielding) 하는 방법으로, 규소강판으로 자기차폐(magnetic shield)를 만드는 방법과 알루미늄 판으로 도전 차폐(conducting shield), 또는 스텐레스 스틸편을 붙히는 방법이 있다.

한편, 대형 발전소에서 사용되는 대용량 변압기와 IPB로 연결되는 부위가 발열되어 문제가 되므로 발생되는 손실을 미리 계산하여 저감대책(비전도성 강제등 사용)을 강구하고 있다. 주로 발전소의 전력용 대용량 변압기의 대 전류가 인출되는 부분 즉 Bushing이 취부되는 부분을 비자성체인 스테인레스 강판이나 알루미늄 판을 취부하여 표유 부하손을 감소시키지 않으면 심한 발열과 함께 애자가 파손되는 경우가 있다.

 

④ 순환 전류손

도체의 각각은 절연하여 여러 가닥으로 나누어 병렬로 사용할 때, 권선의 반경방향으로 병렬 배치된 도체들은 각각의 길이가 다르게 되고, 또한 각 병렬도체와 쇄교하는 자속의 분포도 다르게 되어 병렬 도체간 전압차이가 발생하게 된다. 이 전압차이에 의해 병렬도체 간 순환 전류가 흘러 발생하는 손실이 순환 전류손이다. 이를 줄이기 위해 도체에 감기는 병렬도체의 상대적 배치를 연속적으로 바꾸어 주는 방법을 전위라 하며, 연속 전위 권선(Continuous Transposed Cable)이 이러한 용도에 사용된다.