변압기 D/Y 결선 그룹의 용도

3상 변압기에서는 1차 또는 2차 권선 중 한쪽을 항상 델타 결선으로 연결합니다. 이는 주 자속에 3고조파 성분이 존재하는 것을 방지하여 와전류와 국부적인 발열을 줄이고, 변압기의 효율과 신뢰성을 향상시키기 위함입니다. 원리를 이해하려면 먼저 3상 변압기의 기본 사항을 알아야 합니다.

1. 3상 변압기에는 두 가지 유형이 있습니다:

하나는 조립형 3상 변압기(그림 1)입니다:

다른 하나는 3상 내철형 변압기(그림 2)입니다:

조립형 3상 변압기는 3개의 단상 변압기를 권선으로 연결하여 3상 변압기를 구성한 것입니다. 특징은 3상 전자기 회로가 독립적이며 3고조파 자속이 흐를 수 있다는 점입니다. 대형 3상 변압기는 이러한 조립형 변압기를 거의 사용하지 않으므로 더 이상 논의하지 않겠습니다.

대형 전력 변압기는 일반적으로 3상 내철형 변압기입니다. 특징은 3상 자기 회로가 상호 연결되어 있다는 점입니다. 3각 철심의 자기 회로의 경우 3고조파 자속이 통과할 직접적인 경로가 없습니다. 따라서 3고조파 자속은 누설 자기 회로(예: 변압기 외함)를 통해서만 루프를 형성할 수 있습니다. 변압기 외함은 일반적으로 강판으로 만들어지며, 3고조파 자속이 존재하면 심각한 발열이 발생합니다.

3상 내철형 변압기에서 3고조파 자기 회로의 경로 (그림 3)

2. 다양한 자기 회로 및 회로 구조에서의 전압(전위), 여자 전류 및 자속의 파형.

2.1 정현파 여자 전류는 평탄한 정점의 자속을 생성합니다 (그림 4).

철심이 포화될 때: 자속이 평탄 정점파일 때, 여자 전류는 정현파입니다.

2.2 첨두형 여자 전류는 정현파 자속을 생성합니다 (그림 5).

무부하 여자 전류 파형.

2.3 평탄 정점파와 첨두파 모두 기본파와 3고조파로 분해될 수 있습니다 (그림 6).

3상 변압기의 무부하 기전력 파형. 자기 회로가 포화될 때, 정현파 자속을 얻으려면 여자 전류가 첨두파여야 합니다.

자기 회로가 포화될 때, 여자 전류가 정현파이면 주 자속은 평탄 정점파입니다.

3. 위의 기본 지식을 이해했으므로 이제 분석을 진행하겠습니다. 1차 측과 2차 측이 모두 Y 결선이면 전류의 3고조파가 통과할 경로가 없습니다. 따라서 Y/Y 결선에서 여자 전류는 정현파 전류만 가능합니다. 이 정현파 여자 전류는 평탄 정점 자속만 생성할 수 있으며, 이는 기본 자속과 3고조파 자속으로 분해될 수 있습니다.

주 자계에 있는 이러한 3고조파 자속은 크기와 위상이 동일합니다. 이들은 철심을 통해 닫힐 수 없으며 오일, 탱크 벽, 요크 등의 누설 자기 회로에서만 루프를 형성하여 와전류를 발생시키고 국부적인 발열을 유발하며 변압기 효율을 저하시킵니다.

따라서 대용량 및 고전압 3상 변압기는 Y/Y 결선에 적합하지 않습니다.

반대로, 권선이 델타/Y 또는 Y/Δ로 결선되면 1차 측 또는 2차 측의 델타 결선에서 여자 전류의 3고조파 성분에 대한 루프 경로가 제공됩니다. 따라서 델타 결선 권선의 여자 전류는 첨두파입니다. 첨두 전류는 주 자속을 정현파로 유지하여 3고조파 성분이 없게 합니다.

특히 권선이 Y/Δ로 결선된 경우, 1차 측 여자 전류의 3고조파는 통과할 수 없지만 2차 측 델타 결선에 3고조파 순환 전류가 발생합니다. 이 순환 전류는 1차 측의 정현파 여자 전류와 함께 주 자속이 정현파가 되도록 보장하여 3고조파 와전류로 인한 국부적인 발열을 방지합니다.

요약하면, 3상 변압기의 1차 또는 2차 권선을 델타 결선으로 연결하는 것은 주 자속이 가능한 한 정현파에 가깝게 유지되도록 하여 3고조파로 인한 와전류 및 발열 문제를 피하고, 이를 통해 변압기의 운전 효율과 신뢰성을 향상시키기 위함입니다.