변압기 이행전압 종류와 대책

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변압기 이행전압 원인은 서지 전압으로 인해 발생하는 전압으로, 정전 및 전자 이행전압으로 나눌 수 있습니다. 정전 이행전압은 권선 간 정전 용량을 통해 전달되며, 전자 이행전압은 자속의 변화를 통해 유기됩니다. 이를 방지하기 위해 서지 흡수기를 설치하거나, 권선 간 정전 용량을 조정하는 등의 대책이 필요합니다.

1. 변압기 이행전압의 종류

1) 정전 이행전압

• 정의: 변압기 권선에 가해지는 서지 전압이 1차 권선과 2차 권선으로 정전 용량을 통해 전달되는 현상을 의미한다.
• 공식: 단상 변압기의 정전 이행전압은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

$$ e = \frac{C_2}{C_1 + C_2} \cdot E \ [V] $$

• 설명: 이때, $C_1$은 1차 권선과 철심 사이의 정전용량, $C_2$는 2차 권선과 대지 사이의 정전용량을 나타낸다.

2) 전자 이행전압

• 정의: 변압기에서 1차 권선을 통해 흐르는 서지 전압에 의한 자속의 2차 권선과 연계되어 유기되는 전압이다.
• 공식: 단상 변압기의 전자 이행전압은 다음과 같이 계산된다.

$$ e = \frac{E_5}{L_s} \cdot \left(1 – e^{-\frac{L_s}{R_s}t}\right) $$

여기서 $L_s$는 권선의 인덕턴스, $R_s$는 권선의 저항을 나타낸다.

3) 고유진동 전압

• 정의: 정전 및 전자 이행전압에 의해 고유 진동수에서 발생하는 전압 진동이다. 이 전압 진동은 변압기 내에서 여러 고유 진동수를 생성하며, 이로 인해 고주파 전압이 발생할 수 있다.

2. 변압기 이행전압 대책

1) 정전 이행전압에 대한 대책

1. 1차와 2차 권선 간의 정전 용량 감소: $C_1$을 줄이는 방법을 통해 이행전압을 감소시킬 수 있다.
2. 2차 권선과 대지 간의 정전 용량 증가: $C_2$를 증가시키는 방식으로 대지전압을 낮추어 이행전압을 완화할 수 있다.
3. 서지 흡수기(Surge Absorber) 설치: 서지 전압의 피크를 흡수할 수 있는 장비를 설치하여 이행전압을 방지한다.

2) 전자 이행전압에 대한 대책

1. BIL 값을 높인다: 변압기 각 부위의 절연 내력을 강화하기 위해 BIL 값을 높이는 것이 필요하다.
2. 특별한 대책 필요 없음: 전자 이행전압은 대부분 큰 문제가 발생하지 않기 때문에 특별한 대책을 강구하지 않는다.

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