1. 개요
변압기 각변위란 1차측 선간전압($V_{AB}$)을 기준으로 했을 때 2차측 선간전압($V_{ab}$)이 가지는 위상차를 의미한다. 이는 변압기 병렬 운전의 필수 조건이며, 계통의 위상 제어 및 보호 계전기 정정에 중요한 요소이다.
2. 각변위 그룹별 분류 및 벡터 해석
1) Group 1: 동위상 결선 ($0^\circ$ 위상차)
- 결선 방식: $Y-Y$ (Yy0), $\Delta-\Delta$ (Dd0)
- 특징: 1차와 2차의 권선 극성(Polarity)이 같고 접속 방식이 동일할 때 발생한다.
- 벡터도: 1차 전압 벡터와 2차 전압 벡터가 같은 방향을 가리킨다.
2) Group 2: 역위상 결선 ($180^\circ$ 위상차)
- 결선 방식: $Y-Y$ (Yy6), $\Delta-\Delta$ (Dd6)
- 특징: 2차측 권선의 시작과 끝을 반대로 접속하거나 역극성 변압기를 사용할 때 발생한다. (시계 지수 6시)
3) Group 3 & 4: $30^\circ$ 위상차 결선 ($Y-\Delta$ 및 $\Delta-Y$)
가장 빈번하게 출제되는 항목으로, $Y$ 결선의 상전압과 선간전압 사이의 $30^\circ$ 위상차로 인해 발생한다.
- $Y-\Delta$ (Yd1): 2차측 전압이 1차측보다 $30^\circ$ 지연(Lag) (지수 1)
- $Y-\Delta$ (Yd11): 2차측 전압이 1차측보다 $30^\circ$ 진상(Lead) (지수 11)
- $\Delta-Y$ (Dy1 / Dy11): 승압용 변압기에서 주로 사용되며 동일한 원리로 $30^\circ$ 위상차가 발생한다.
3. 결선별 각변위 비교 요약표
| 결선 방식 | 시계 지수 | 위상차(θ) | 비고 |
| $Y-Y$ / $\Delta-\Delta$ | 0 | $0^\circ$ | 병렬 운전 가능 (Group 1) |
| $Y-Y$ / $\Delta-\Delta$ | 6 | $180^\circ$ | 역극성 접속 시 (Group 2) |
| $Y-\Delta$ / $\Delta-Y$ | 1 | $-30^\circ$ (지연) | 감극성 표준 (Group 3) |
| $Y-\Delta$ / $\Delta-Y$ | 11 | $+30^\circ$ (진상) | 표준 결선 변경 시 (Group 4) |
4. 기술적 검토 및 주의사항
1) 병렬 운전 조건 (Parallel Operation)
- 각변위(위상)가 다른 변압기를 병렬로 연결하면 위상차 전압($\Delta V$)에 의해 과대한 순환 전류가 흐른다.
- 계산식: $I_{c} = \frac{\Delta V}{Z_1 + Z_2}$ (여기서 $\Delta V = 2V \sin(\theta/2)$)
- 따라서 Group이 다른 변압기(예: Y-Y와 Y-$\Delta$)는 절대 병렬 운전할 수 없다.
2) 상회전 방향 (Phase Rotation)
- 각변위와 함께 상회전 방향(A-B-C)이 일치해야 하며, 일치하지 않을 경우 단락 사고와 동일한 결과를 초래한다.
3) 지락 사고 시 특성
- $Y-\Delta$ 결선은 2차측($\Delta$) 지락 사고 시 1차측($Y$)으로 영상 전류가 흐르지 않아 계통 파급을 방지하는 차단 효과가 있다.