변압기 탭에 대하여

1. 탭의 필요성

      변압기는 2차측(저압측 또는 부하측)전압을 규정된 정격전압으로 유지하는 것이 바람직하나, 실제의 변압기는 변압기 설치장소마다 수전전압(1차전압)이 일정하지도 않고, 부하전류의 크기 및 역률에 따라 변압기 자체의 내부전압강하도 계속 달라지므로, 2차측 출력전압 또한 변동되게 됩니다. 이와 같이 변동되는 2차전압을 정격전압에 가깝게 조정할 수 있도록 설치해 놓은 것이 탭입니다.

   탭은 주로 변압기 1차권선에 설치되는데, 그 이유는 변압기의 수전전압(1차전압)이 정격전압 이상의 과전압이 될 경우에도 철심이 과포화되는 것을 막을 수 있고, 1차(고압)권선에 흐르는 전류가 적은 만큼 탭 및 탭인출 리드등의 단면적도 작게 할 수 있어 경제적인 제작이 가능하기 때문입니다.

    

   2) 탭 절환에 의한 2차전압 조정의 원리

   변압기 전압과 권수와의 관계는

   1차권선의 전압 및 권수를 각각 V1, N1

   2차권선의 전압 및 권수를 각각 V2, N2라 할 때

   (V1/N1) = (V2/N2) 로서,

   1, 2차 권선의 1회권당 전압(volts/turn)은 항상 일정합니다.

   여기서, 1차권선의 권수(N1)을 증감시킴에 따라 (단, V1, N2는 일정한 상황에서)  2차전압(V2)은 이에 반비례하여 변한다는 것을 알 수 있는데, 바로 이것이 탭절환에 의한 2차전압 조정의 원리입니다.

   변압기 탭은 높은 전압 탭에서는 그에 비례하여 권선의 권수(권회수 ; number of turns)가 많고, 낮은 전압 탭에서는 그만큼 권수가 작게 만들어져 있습니다.

   따라서, 2차전압(V2)이 정격전압보다 높아진 경우, 1차권선의 탭을 높은 전압 탭으로 절환하면 1차권선의 권수(N1)가많아지므로 1회권당 전압이 감소하게 되고, 이에 따라 2차전압(V2) 또한 감소하게 됩니다.   

   반대로, 2차전압(V2)이 정격전압보다 낮아진 경우, 1차권선의 탭을 낮은 전압 탭으로 절환하면 1차권선의 권수(N1)가작아지므로 1회권당 전압이 증가, 2차전압(V2)이 증가하게 됩니다.

    

1. 탭절환기의 종류

      이상과 같이 탭을 변환시키는 기기를 탭 절환기(또는 탭절환장치) 라고 하며, 탭절환기에는 NVTC(No Voltage Tap Changer ; 무전압시 탭절환기) 및 OLTC(On Load Tap Changer ; 부하시 탭절환기)의 2종류가 있습니다. NVTC(주로 배전용변압기에 설치됨)는 변압기가 무전압인 상태에서만 탭을 절환시킬 수 있는 기기로서, 대개 변압기 설치시 수전전압에 맞춰 탭을 절환해 줌으로써 원하는 2차전압을 얻는데 사용합니다. OLTC(주로 초고압 전력용변압기에 설치되는변압기 운전 중에도 탭절환이 가능한 기기로서, 운전 중인 변압기는 송배전선로에서의 전압변동(즉, 1차 수전전압의변동) 및 부하전류 증감에 따른 변압기 내부 전압강하의 변동등에 의해 2차전압이 변동되나, OLTC를 설치함으로써 이러한 2차전압 변동을 최소화할 수 있습니다.

    

   4) 탭절환에 의해 변동되는 변압기 특성

    - 변압기 용량 : 국내 대부분의 변압기는 정격전압이하의 전압에서는 운전용량을 감소시켜 주어야 하는 저감용량(reduced capacity) 변압기이므로, 정격전압 이하의 탭에서는 변압기 용량이 감소합니다. 이에 대하여 최소전압 탭에서도 정격용량으로 운전가능한 변압기를 전용량(full capacity) 변압기라고 합니다.

    - 손실 및 온도상승 : 저감용량 변압기는 대부분 정격전압 탭에서 최대손실, 최고온도상승이 일어나며, 전용량 변압기는 대부분 최소전압 탭에서 최대손실, 최고온도상승이 일어납니다.

    - %임피이던스 : 탭절환에 의해 %임피이던스가 증감되며, 그 값은 변압기 권선구조에 따라 다릅니다.