3권선 변압기 장점 및 3권선의 용도

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1. 3권선 변압기 개요

3권선 변압기(Three winding transformer)는 한 개의 철심에 3개의 권선이 감긴 형태의 변압기입니다. 권선이 3개로 구성되어 있어 동시에 2종의 전압과 용량을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.

2. 전압비 및 전류비

1차, 2차, 3차 기전력을 각각 $E_1$, $E_2$, $E_3$라 하고, 1차, 2차, 3차 권선수를 $N_1$, $N_2$, $N_3$라 하면:

$$ E_2 = E_1 \left( \frac{N_2}{N_1} \right) [V] $$
$$ E_3 = E_1 \left( \frac{N_3}{N_1} \right) [V] $$

전류는 다음과 같이 계산됩니다:

$$ I_1 = \left( \frac{N_1}{N_2} \right) I_2 + \left( \frac{N_1}{N_3} \right) I_3 [A] $$

3. 3권선 변압기 장점

1) 동시 위상유지

• 3권선 변압기에서는 3차 권선의 $\Delta$ 결선을 통해 동시 위상 유지가 가능합니다.

2) 증설 용이성

• 기존 설비에서 용량이 부족할 경우, 추가 권선을 이용해 용량을 증설할 수 있습니다.

3) 효율성 증가

• 3권선 변압기는 2종류의 전압과 용량을 동시에 사용할 수 있어 효율성이 높습니다.

4) 공간 절약

• 설치 공간이 제한된 곳에서 2대의 변압기를 설치하지 않고 3권선 변압기를 사용해 설치 공간을 절약할 수 있습니다.

4. Y-Y-Δ의 3권선 변압기에서 3권선의 용도

1) 제 3고조파 제거

• 변압기 결선이 Y-Y일 때, 제 3고조파 전압이 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위해 3차 권선을 별도로 설치하여 고조파 전압을 제거할 수 있습니다.

2) 공장설비 용도

• 3차 권선을 공장 설비에 사용하여 송전 및 전압 효율을 개선할 수 있습니다.

3) 안정성 증대

• 154kV 계통에서 3차 권선을 사용하여 외함 내에서 발생하는 문제를 해결하고, 전압 안정성을 확보할 수 있습니다.

4) 소내 전력 공급

• 변전소나 발전소에서 3차 권선을 이용하여 자체적으로 전력을 공급하는 데 사용됩니다.

5) 비전압 계통의 보호

• 전력계기용 변압기(GPT)와 같은 비전압 계통을 보호하는 용도로 3차 권선을 사용합니다.

5. 적용 예시

• 154kV 송전
• 1차: Y-Y 결선 (154kV)
• 2차: 22.9kV
• 3차: 3.3kV 이 예시는 주변 변전소 및 산업설비에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.

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