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무부하 변압기 철공진(페로 공진) 이상전압 현상

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무부하 변압기 철공진 이상전압 현상은 송전계통의 불안정성을 유발할 수 있는 중요한 문제입니다. 이 현상은 특히 무부하 상태에서 발생하며, 변압기의 손상이나 전력계통의 비정상적인 동작을 일으킬 수 있습니다. 따라서 이와 같은 현상을 방지하거나 줄이기 위한 대책을 이해하는 것이 매우 중요합니다. 본 글에서는 페로 공진의 원리와 함께 그 대책을 자세히 살펴보겠습니다.

1. 기본형 페로 공진 이상전압(Ferro-Resonance)

1) 원인

(1) 페로 공진은 선로의 단선, 개폐기구의 불안정한 동작, 혹은 퓨즈(fuse) 용단과 같은 비정상적인 상태에서 발생할 수 있습니다. 이 경우 변압기나 PT와 같은 장비의 철심이 포화 상태에 도달하면서 페로 공진이 유발됩니다.
(2) 또한, 선로의 정상 정전 용량과 변압기의 기본적인 자성공진이 결합되어 발생하는 경우가 많습니다.

2) 여파

(1) 사고 시 철심의 포화로 인해 높은 전압이 발생하며, 이는 장비에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.
(2) 또한, 공진이 발생하면 정상적인 전류 흐름을 방해하고, 계통의 비정상적인 동작을 유발할 수 있습니다.

3) 영향

(1) 페로 공진이 발생하면 변압기와 관련된 전원 과전압이 발생하여 설비의 수명 감소 및 고장이 발생할 수 있습니다.
(2) 페로 공진은 일반적인 계통에서는 드물게 발생하나, 특정한 조건에서 강한 자성 공진으로 인한 장비 손상을 초래할 수 있습니다.

4) 대책

(1) GPT(Geometric Power Transformer) 같은 보호장치를 사용하여 페로 공진에 의한 과전압을 차단할 수 있습니다.
(2) 또한, 철심의 포화를 방지하기 위해 Current Limit Resistor(CLR)와 같은 장치를 설치하여 공진을 억제할 수 있습니다.

2. 고조파 페로 공진 이상전압(Harmonic Ferro-Resonance)

1) 정의

(1) 고조파 페로 공진은 일반적인 페로 공진과 달리, 계통 내의 리액턴스 요소와 고조파 전류에 의해 발생하는 공진입니다. 주로 리액터의 고조파 성분과 고조파 전류가 결합될 때 이 현상이 발생합니다.

2) 원인

(1) 비정상적인 계통에서 PT가 접지된 경우에 발생합니다.
(2) 비정상적인 계통에서 의도치 않게 비정상적으로 접지가 된 경우입니다.
(3) PT의 2차 부하가 크면 고조파 공진이 발생할 수 있습니다.

3) 영향

(1) 계통의 전원 과전압 발생으로 인해 설비 고장이 발생할 수 있습니다.
(2) 페로 공진은 2차적 고조파 발생으로 인해 심각한 전력 손실을 유발합니다.

4) 대책

(1) 고조파 공진을 억제하기 위해 GPT 2차 개방단에 한류저항(CLR)을 설치하여 공진을 방지합니다.

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무부하 변압기 철공진 이상전압 원인과 대책

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