변압기 보상용 콘덴서의 고조파 확대

◈. 변압기 보상용 콘덴서의 고조파 확대?

변압기 철심의 자화특성은 아래와 같은 대칭으로 비선형의 히스테리시스 특성이 있다.
그렇기 때문에 (a)와 같은 정현파 자속을 만들어 내는 여자전류는 (c)와 같이 기수 고조파를 포함한 대칭 왜형파 전류가 된다.
이 여자전류는 기수파 중에서도 저차인 3고조파 성분의 비율이 크다
정현파의 전압을 유기하기 위해서는 자속이 정현파가 될 필요가 있기 때문에 (c)와 같은 고조파를 포함한 여자 전류가 필요하게 된다.

이상과 같이 변압기 여자전류에는 고조파 성분이 포함되어 있어 변압기 단자에서 계통을 보면 고조파 임피던스에 비례한 고조파 전압이 변압기 단자에 나타나게 된다.
아래 등가에서 처럼 변압기 여자전류를 보상키 위한 콘덴서를 설치하였다면 고조파가 포함된 여자전류 In이 흘러 단자에는 Vn = In Zn인 고조파 전압이 발생하게 되고 콘덴서 측 단자 Vcn = Icn Zcn의 고조파 전압이 나타나게 된다.
이 변압기의 여자전류는 Zn 과 Zcn으로 분류하는데 콘덴서 측 Icn 과 Vcn은 다음과 같이 구할 수 있다.

상기에서 분모 = 0 은 병렬 공진으로 이 된다.
이럴 경우 변압기 단자에서 본 전원측과 부하(콘덴서)측은 병령공진이므로 Icn 과 Vcn은 확대되어 대단히 커지게 된다.

그러므로 고조파 발생부하와 멀리 떨어져 있다는 단순한 이유로 이에 대한 고조파 대책을 간과할 경우 콘덴서 사고로 이어질 수 있기에 세심한 주의 가 요구되며 상황에 따라서 변압기 여자전류에 가장 큰 비중을 차지하는 3고조파에 대한 대책이 필요하게 될 수 있다.