기사/공사필기 이론질문

변압기 결선법에 따른 3고조파에 대해 검색을 하다가, 한 회원님의 질문에 이런 답변을 남기신걸 봤습니다.

이 답변에서 색깔 칠한 부분이 잘 이해가 되지 않습니다

[답변내용]

델타결선에서 3고조파 전류는 델타결선 내를 순환하게 되고,

상전압 = 선간전압. 이므로 선간전압에 제3고조파 전압이 포함됩니다.

y결선에서는 상전류 = 선전류 이므로 각 상에는 3고조파 전류가 흐르며,

각 상에 흐르는 3고조파 모두 동상이므로 3고조파에 대한 선간전압 = 0이 됩니다.

그러므로 동기발전기에서 전기자 권선을 y결선으로 하면 부하전류의 3고조파 전류가 전기자 권선내에 흐르지 않으므로, 불필요한 도손 증가 및 과열방지가 됩니다.

하지만 해당문제는 변압기라고 하였습니다.

변압기에서는 조금더 생각하여야 할 것이 있습니다.

변압기는 유기기전력의 정현파를 갖도록 하기 위해 여자전류를 비정현파가 되도록 만듭니다.

그리고 이 비정현파의 대부분은 제3고조파 형태를 갖습니다.

즉, 변압기에서 여자전류(3고조파)와 유기기전력의 관계는 둘중 하나가 정현파가 되려면

나머지 하나는  비정현파가 되어야 하는 관계입니다.

1) 델타결선의 경우

여자전류의 3고조파가 델타 내를 순환하게 되고 밖으로는 나오지 않아 유기기전력은 정현파가 됩니다,.

2-1) Y결선 (비접지)

여자전류의 3고조파는 중성점에서 3상의 합이 0이 되어야 하므로 흐를 수 없게 됩니다.

따라서, 여자전류가 3고조파를 포함하지 않아서 정현파가 되므로

오히려 유기기전력이 3고조파를 포함한 비정현파가 되어 계통에 영향을 주므로 사용할 수 없습니다.

2-2) Y결선 (접지)

여자전류의 3고조파는 접지선으로 3상의 합이 함께 흐르므로, 기전력은 정현파가 되지만

대신에 3고조파가 중성점 접지선을 통하여 흐르게 되어 유도장해가 발생합니다.

이러한 이유로 Y-Y결선은 중성점을 접지하지 않으면 기전력이 왜형파가 되고,

중성점을 접지하면 여자전류의 3고조파에 의한 유도장해가 문제가 되므로 사용할 수 없게 되는 것입니다.

따라서, 여자전류의 3고조파 통로를 구성하되 여자전류는 1차 또는 2차 어느 한쪽에만 흐르면 되므로

델타 결선이 포함되어 있는 결선방식을 채택하여 사용하고 있습니다.

[저의 질문입니다.]

Q1. 그러므로 동기발전기에서 전기자 권선을 y결선으로 하면 부하전류의 3고조파 전류가 전기자 권선내에 흐르지 않으므로, 불필요한 도손 증가 및 과열방지가 됩니다.

Y결선의 경우, 선 전류에 3고조파전류가 포함이 되므로, 동기발전기의 전기자(전원)에도 3고조파 전류가 흐르는 것 아닌가요?

Q2. 여자전류의 3고조파는 중성점에서 3상의 합이 0이 되어야 하므로 흐를 수 없게 됩니다. 따라서, 여자전류가 3고조파를 포함하지 않아서 정현파가 되므로

Y결선에서, 중성점에서의 전압과 전류의 합이 0인 것은 벡터적으로 알고있습니다.

그런데, 이것이 '여자전류'와 어떠한 관계를 이루고있는지 정성적으로 와닿지 않습니다... 질문이 너무 붕 떠있는 느낌인데.. 답변 부탁드리겠습니다.