철공진 (Ferro-resonance)

철공진 (Ferro-resonance)

철공진은 수배전계통의 변압기, 리액터 등의 철심이 포화되어 계통의 커패시턴스와 공진을 일으켜 이상전압을 발생하는 현상입니다. 이는 정현파 전원에 의해 커패시터와 직렬로 연결된 포화특성을 지닌 인덕턴스 사이에서 나타나는 비선형성을 지닌 진동현상입니다.

 

철공진은 변압기가 multi-chamber 차단기 후단에 변전소 모선에 연결된 경우 등에서 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 차단기가 열려있을 때 차단기 커패시터와 모선 대지간의 커패시턴스는 변압기에 잔류전압을 공급하여 코어 포화를 초래할 수 있습니다. 철공진은 선로에 의해 지속될 수 있으며, 이는 전선로의 방전과 유사하지만 지속되는 특징이 있습니다.

 

 

철공진회로

 

기본파 철공진 이상전압

기본파 철공진 이상전압은 선로의 단선, 개폐기류의 불확실한 투입, fuse의 용단 등으로 회로가 단선상태로 될 때 변압기의 여자 임피던스와 선로의 정전용량이 기본파 철공진을 일으킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 사고 시 직렬 공진을 피하고, 철저한 보수와 조작이 필요합니다.

 

특수 철공진 이상전압

특수 철공진 이상전압은 철심을 갖는 리액터의 포화로 고주파 전압과 전류가 발생하며, 회로가 고주파로 공진할 때 발생합니다. 이는 계기용 변압기의 중성점 불안정 현상 등과 관련이 있습니다. 비접지 계통에서 이러한 현상이 발생하면 계통의 절연을 파괴하고 계기용 변압기에 과도한 전류가 흐르게 됩니다. 이를 방지하기 위해 계기용 변압기의 2차 개방 Δ애자에 저항을 투입하는 방법이 유효합니다.

 

결론

철공진 현상은 수배전계통에서 발생할 수 있는 주요한 이상 현상 중 하나로, 변압기와 리액터의 포화특성 및 계통의 커패시턴스와의 상호작용에 의해 발생합니다. 이러한 현상은 계통의 절연 설계와 안정성에 중대한 영향을 미칠 수 있으며, 특히 고전압 계통에서는 더욱 주의가 필요합니다.

 

철공진을 예방하기 위해서는 철저한 계통 분석과 적절한 보호 장치의 설계가 필요합니다. 특히, 포화 특성을 가진 변압기나 리액터를 사용하는 경우에는 철공진 방지를 위한 조치, 예를 들어 저항기 설치 등과 같은 방법을 고려해야 합니다. 이를 통해 전력 시스템의 안정성과 안전성을 보장할 수 있습니다.