두 개의 변압기는 동일한 정격 전력과 전압을 가질 수 있지만 동일한 시스템에서 매우 다르게 동작할 수 있습니다. 주된 이유 중 하나는 단락 임피던스입니다.

이 매개변수는 예상되는 오류 전류, 전압 조정, 보호 조정, 모터 시동 및 병렬 부하 공유에 영향을 미칩니다. 이는 또한 스위치기어, 버스바, 케이블 및 변압기 주변의 기타 장비의 정격에도 영향을 미칩니다.

시스템에 따라 더 낮거나 높은 값이 모두 합리적일 수 있습니다. 일반적으로 단락 연구, 부하 프로필 및 보호 설계를 참조하지 않고 임피던스를 선택할 때 문제가 발생합니다.

단락 임피던스는 일반적으로 백분율로 표시됩니다. 시험하는 동안 한쪽 권선을 단락시키고 정격 전류가 흐를 때까지 다른 권선에 감소된 전압을 인가합니다. 정격 전압의 백분율로 표시되는 인가 전압은 변압기의 임피던스 값입니다.

예를 들어, 임피던스가 5%인 변압기는 단락 테스트 조건에서 정격 전류를 생성하기 위해 정격 전압의 약 5%가 필요합니다.

업스트림 시스템 임피던스를 무시하면 변압기 단자의 초기 대칭 오류 전류는 다음과 같이 추정할 수 있습니다.

Isc ≒ Irated │ Zpu

5% 임피던스는 정격 전류의 약 20배에 해당합니다. 8% 임피던스는 정격 전류의 약 12.5배에 해당합니다. 실제 시스템 오류 전류는 소스 임피던스, 도체 임피던스, 접지 방법 및 시스템 X/R 비율에 따라 달라집니다.

임피던스가 낮을수록 일반적으로 전압 조절이 향상됩니다. 변압기 전체의 전압 강하는 부하 시 더 작아지므로 모터 시동, 큰 부하 픽업 및 전압 변동에 민감한 애플리케이션에 도움이 될 수 있습니다.

단점은 예상되는 오류 전류가 더 높다는 것입니다. 회로 차단기에는 더 큰 차단 용량이 필요할 수 있는 반면 버스바, 케이블 및 개폐 장치는 더 높은 단락 듀티를 견뎌야 합니다.

변압기 내부에서는 관통 결함으로 인해 권선에 강한 전자기력이 생성됩니다. 이러한 힘은 고장 전류에 따라 급격히 증가하며 권선 도체, 스페이서, 리드 및 클램핑 구조에 스트레스를 줄 수 있습니다. 반복적인 외부 결함으로 인해 변압기와 보호 시스템이 제대로 조정되지 않으면 권선 변위 또는 기계적 변형의 위험이 증가할 수 있습니다.

낮은 임피던스는 변압기 외부의 프로젝트 비용을 증가시킬 수도 있습니다. 더 높은 오류 정격 스위치기어, 더 강력한 버스 시스템 및 추가 전류 제한 조치는 변압기 설계 자체로 절약되는 비용보다 더 많은 비용이 들 수 있습니다.

임피던스가 높을수록 오류 전류가 제한됩니다. 이를 통해 회로 차단기에 적용되는 차단 의무를 줄이고 다운스트림 장비의 단락 스트레스를 낮출 수 있습니다.

가장 큰 문제는 전압 강하입니다. 과부하, 모터 시동 또는 갑작스러운 부하 픽업 시 고임피던스 변압기는 더 큰 전압 강하를 생성할 수 있습니다. 이는 모터 가속, 접촉기 작동, 공정 장비 및 기타 전압에 민감한 부하에 영향을 미칠 수 있습니다.

높은 임피던스는 보호 조정을 더욱 어렵게 만드는 수준으로 오류 전류를 줄일 수도 있습니다. 원격 또는 하위 수준 오류의 경우 적절한 감도와 제거 시간을 유지하기 위해 릴레이 및 퓨즈 설정을 면밀히 검토해야 할 수 있습니다.

임피던스 값이 높다고 해서 자동으로 변압기 손실이 높아지거나 신뢰성이 낮아지는 것은 아닙니다. 결과는 권선 형상, 누설 자속 제어, 도체 배열 및 열 설계에 따라 달라집니다. 그러나 비정상적으로 높은 맞춤형 임피던스는 추가 설계 작업이 필요할 수 있으며 누출 자속이 제대로 관리되지 않으면 표유 손실이나 국부 가열이 증가할 수 있습니다.

임피던스가 높거나 낮은 변압기가 항상 비용이 더 많이 든다는 간단한 규칙은 없습니다. 프로젝트별 임피던스에 도달하려면 권선 치수, 도체 배열, 절연 간격, 자기 차폐 및 구조적 지지를 변경해야 할 수 있습니다.

제조업체의 일반 설계 범위를 벗어나는 값에는 추가적인 엔지니어링 및 생산 관리가 필요한 경우가 많습니다. 엄격한 임피던스 허용 오차로 인해 설계, 재료 및 테스트 비용도 증가할 수 있습니다.

광범위한 시스템 비용이 더 중요할 수 있습니다.

낮은 임피던스에는 더 높은 고장 정격 차단기, 스위치기어 및 버스 시스템이 필요할 수 있습니다.

높은 임피던스에는 추가 전압 지원, 다양한 모터 시동 배열 또는 도체 크기 및 보호 설정 변경이 필요할 수 있습니다.

따라서 조달 팀의 경우 선택한 임피던스로 인해 추가 요구 사항이 시스템의 나머지 부분으로 이동하는 경우 가장 낮은 변압기 구매 가격으로 인해 총 설치 비용이 더 높아질 수 있습니다.

병렬 변압기에는 호환 가능한 전압 비율, 벡터 그룹, 탭 위치 및 임피던스 특성이 필요합니다. 두 변압기의 임피던스 비율이 서로 다른 경우 부하를 동일하게 공유하지 않습니다.

MVA 등급이 동일한 두 변압기의 경우 임피던스가 낮은 장치가 더 많은 전류를 전달합니다. 한 변압기의 임피던스가 5%이고 다른 변압기의 임피던스가 7%인 경우 5% 장치가 전체 부하에서 더 큰 부분을 차지하며 먼저 정격 용량에 도달할 수 있습니다.

임피던스 크기만으로는 상세한 병렬 작동 연구에 충분하지 않습니다. X/R 비율, 전압 비율, 탭 설정 및 권선 연결도 전류 공유 및 순환 전류에 영향을 미칩니다.

단락 임피던스는 중요한 시스템 매개변수이지만 변압기 신뢰성을 판단하기 위해 단독으로 사용할 수는 없습니다.

저임피던스 설계의 경우 권선의 기계적 강도와 단락 저항 성능에 세심한 주의가 필요합니다. 고임피던스 설계의 경우 전압 조정, 누설 자속, 국부 가열 및 보호 감도를 면밀히 검토해야 합니다.

절연 설계, 도체 온도, 권선 클램핑, 제조 일관성, 일상적인 테스트 및 보호 해제 시간 모두가 장기적인 성능에 영향을 미칩니다.

적절한 임피던스는 전체 전기 시스템과 함께 작동하고 승인된 설계 내에서 생산, 테스트 및 유지 관리될 수 있는 값입니다.

• 정격 MVA 및 임피던스 값에 사용되는 용량 기준

• 정격 전압, 주파수 및 해당 권선 쌍

• 임피던스 기준으로 사용되는 탭 위치

• 보증 및 테스트된 값의 기준 온도

• 목표 임피던스 또는 허용 가능한 임피던스 범위

• 관리 표준 또는 프로젝트 사양에 따라 적용되는 공차

• 단락 또는 보호 연구에 필요한 경우 X/R 비율

• 사용 가능한 유틸리티 오류 수준 및 업스트림 소스 임피던스

• 모터 시동, 큰 부하 픽업 및 전압 조정 요구 사항

• 기존 또는 미래 변압기의 병렬 작동 요구 사항

• 공장 테스트 보고서 및 최종 측정 임피던스

다중 권선 변압기의 경우 RFQ에는 각 임피던스 값이 적용되는 권선 쌍이 명시되어야 합니다. 여러 전압 출력이나 3차 권선이 포함된 경우 단일 백분율 값으로는 충분하지 않을 수 있습니다.

보편적인 "최고의" 단락 임피던스는 없습니다. 값이 낮을수록 전압 조절이 향상되지만 오류 전류가 증가합니다. 값이 높을수록 결함 전류가 제한되지만 더 많은 전압 강하가 발생하고 보호 또는 부하 시작이 복잡해질 수 있습니다.

최종 값은 시스템 단락 연구, 전압 조정 분석, 보호 조정 및 운영 계획에서 나와야 합니다. 그러면 조달 팀은 변압기 가격만이 아닌 전체 시스템 영향을 기준으로 변압기 견적을 비교할 수 있습니다.

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