액체 침지 변압기란 무엇입니까?

액체 침지 변압기는 코어와 권선이 유전체 액체(일반적으로 미네랄 오일 또는 합성 에스테르)에 잠겨 있는 전력 변압기입니다. 액체는 두 가지 중요한 기능을 제공합니다. 즉, 전류가 흐르는 부품 사이의 전기 절연과 권선 및 코어로부터의 열 전달입니다. 이 변압기는 소형 크기, 안정적인 냉각 및 입증된 장기 성능이 요구되는 배전 및 전력 시스템 애플리케이션에 널리 사용됩니다.

액체 유형 및 변압기 카테고리

액체 침지형 변압기는 사용된 절연액과 변압기의 구성에 따라 분류됩니다. 액체 선택은 가연성, 생분해성, 열 성능 및 유지 관리 요구 사항에 영향을 미칩니다.

일반적인 절연액

• 미네랄 오일 — 역사적으로 가장 많이 사용되었습니다. 우수한 유전 특성; 가연성; 오일 봉쇄 및 누출 제어가 필요합니다.
• 식물성/합성 에스테르 — 생분해성, 더 높은 인화점, 더 나은 화재 성능; 종이 절연 수명을 연장할 수 있습니다.
• 실리콘 오일 및 기타 합성 물질 - 성능 대 온도 또는 불연성이 우선시되는 특수 응용 분야에 사용됩니다.

변압기 건설 카테고리

• 밀봉된 오일 충전 변압기 - 습기 유입을 최소화하고 유지 관리를 줄이도록 설계되었습니다.
• 컨서베이터(브리더) 유형 - 팽창 및 수분 제어를 위한 오일 컨서베이터와 실리카겔 브리더가 포함되어 있습니다.
• 강제 오일 또는 강제 공기 냉각 기능을 갖춘 침수형 변압기 - 더 높은 부하 또는 온도 안정성을 제공합니다.

구성 및 주요 구성 요소

액체 침지 변압기는 기계, 전기 및 유체 시스템을 통합합니다. 이러한 구성 요소를 이해하면 유지 관리 계획 및 오류 진단에 도움이 됩니다.

코어, 권선 및 탱크

적층 강철 코어는 자기 경로를 제공합니다. 권선(구리 또는 알루미늄)을 감고 절연한 다음 절연 액체를 담는 강철 탱크 내부에 물리적으로 지지합니다. 적절한 기계적 지지는 단락 힘 하에서 진동과 변위를 제한합니다.

절연 시스템 및 액세서리

액체와 결합된 절연지/합판이 유전체 시스템을 형성합니다. 액세서리에는 부싱, 탭/OLTC(부하 시 탭 절환기) 또는 무부하 탭 절환기, 보호 장치 또는 확장 챔버, 실리카겔 브리더, 온도계, 압력 완화 장치 및 오일 레벨 게이지가 포함됩니다.

액체 침지 변압기의 작동 원리

작동은 전자기 원리를 따릅니다. 1차측의 교류 전압은 코어에 시간에 따라 변하는 자속을 생성합니다. 그 자속은 권선비에 비례하여 2차측에 전압을 유도합니다. 손실(코어 및 구리)은 열을 발생시킵니다. 액체는 열을 흡수하여 탱크 표면으로 전달하고, 그곳에서 주변 공기로 방출되거나 라디에이터 및 팬을 통해 냉각됩니다.

장점과 한계

장점

• 탁월한 냉각 - 액체는 공기보다 권선에서 열을 더 효과적으로 이동시켜 주어진 크기에 대해 더 높은 부하 용량을 가능하게 합니다.
• 적절하게 유지 관리되면 입증된 신뢰성과 긴 서비스 수명이 보장됩니다.
• 중간 및 큰 등급의 유사한 건식 유형에 비해 소음이 적고 설치 공간이 작습니다.

한계 및 위험

• 광유로 인한 화재 위험 - 민감한 장소에서는 화재 예방, 간격 유지 또는 인화성이 낮은 유체 사용이 필요합니다.
• 기름 누출로 인한 잠재적인 환경 영향 - 많은 관할 구역에서는 봉쇄 및 유출 대응이 의무적입니다.
• 브리더와 씰이 부적절할 경우 시간이 지남에 따라 습기가 유입되면 종이 단열 성능이 저하될 수 있습니다.

애플리케이션 및 일반 등급

액체 침지 변압기는 전주 장착 배전 변압기(kVA 범위), 지하 배전용 패드 장착 변압기, 변전소 전력 변압기(MVA 범위), 산업 및 재생 에너지용 특수 장치 등 광범위한 범위를 포괄합니다. 선택은 시스템 전압, 단락 수준, 부하 프로필 및 사이트 제약 조건에 따라 달라집니다.

설치 및 현장 요구 사항

기초와 간격

변압기 무게와 지진 하중을 견딜 수 있는 크기의 평평하고 견고한 기초 위에 설치하십시오. 현지 전기 규정에 따라 냉각, 유지 관리 접근 및 안전을 위한 최소한의 여유 공간을 제공하십시오. 필요한 경우 적절한 접지 및 낙뢰 방지를 보장하십시오.

오일 함유 및 환경

미네랄 오일이 사용되는 경우 규제 체계에서는 종종 2차 봉쇄(방벽, 콘크리트 패드) 및 유출 대응 계획을 요구합니다. 민감한 현장의 경우 규제 부담을 줄이기 위해 인화성이 덜하고 생분해성인 유체를 고려하십시오.

유지보수, 모니터링 및 테스트

사전 예방적 유지 관리는 변압기 수명을 연장하고 예상치 못한 정전을 방지합니다. 육안 검사, 유체 테스트, 전기 테스트를 조합하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.

일상적인 작업

• 누출, 부식 및 오일 레벨을 육안으로 검사합니다.
• 습기 유입을 제어하기 위한 실리카겔 브리더 교체 또는 재생.
• 부싱, 라디에이터 및 연결부의 열 스캐닝을 통해 핫스팟을 감지합니다.

진단 테스트

• 용존 가스 분석(DGA) - 아크, 과열 및 부분 방전과 같은 초기 결함을 식별합니다.
• 오일 유전 강도(BDV), 수분 함량, 산도 및 계면 장력 테스트.
• 권선비 테스트, 권선 저항, 절연 역률(탄젠트 델타) 및 스윕 주파수 응답 분석(SFRA).

일반적인 오류 문제 해결

일반적인 변압기 문제에는 과열, 누출, 부싱 고장 및 내부 아크가 포함됩니다. 체계적인 문제 해결은 작동 기록, DGA 패턴, 열 화상 및 전기 테스트를 결합하여 근본 원인을 식별하고 조치의 우선 순위를 지정합니다.

선택 기준 및 비교

올바른 액체 침지형 변압기를 선택하려면 부하 특성, 현장 제약, 환경 규칙 및 유지 관리를 포함한 총 소유 비용을 평가해야 합니다.

안전, 규정 및 환경 고려 사항

사용한 변압기 오일의 2차 봉쇄 및 폐기에 관한 현지 전기 규정, 화재 규정 및 환경 규정을 준수하십시오. 인구가 밀집된 지역이나 환경적으로 민감한 지역에 설치할 경우 인화성이 낮은 유체를 채택하고 유출 방지 장치를 제공하십시오. 유지 관리를 수행할 때 직원이 잠금/태그아웃, 화기 작업 및 제한된 공간 절차를 따르도록 합니다.

서비스 수명 및 교체 계획

일반적인 사용 수명은 부하, 냉각, 유지 관리 및 유체 상태에 따라 25~40년입니다. DGA 추세, 절연 역률 및 오일 품질을 사용하여 수명 종료를 예측합니다. 시스템 가동 중지 시간과 비용이 많이 드는 긴급 교체를 방지하려면 치명적인 오류가 발생하기 훨씬 전에 교체를 계획하십시오.

운영자와 엔지니어를 위한 실용적인 팁

• 정기적인 모니터링 프로그램(시각, 열 스캔, 오일 샘플링, DGA)을 수립합니다.
• 만성적인 과부하를 감지하기 위해 부하 기록 및 열 성능을 문서화합니다.
• 인구 밀집 지역의 화재 안전성을 높이려면 에스테르 유체로 업그레이드하는 것을 고려하십시오.
• 확실하지 않은 경우 DGA 해석 및 주요 개입에 대해 변압기 제조업체 및 공인 테스트 연구소에 문의하십시오.

자주 묻는 질문

기존 변압기의 미네랄 오일을 에스테르로 교체할 수 있습니까?

때로는 그렇습니다. 그러나 변환에는 호환성 확인이 필요합니다. 씰, 개스킷, 페인트 및 종이 단열재가 다르게 반응할 수 있습니다. 유체를 교체하기 전에 실험실 테스트와 공급업체 승인이 필요합니다.

DGA를 얼마나 자주 수행해야 합니까?

빈도는 중요도에 따라 다릅니다. 중요도가 높은 변압기에는 종종 분기별 또는 월별 DGA가 있는 반면 위험도가 낮은 장치는 매년 샘플링될 수 있습니다. 비정상적인 이벤트(고장, 과부하, 번개)가 발생하면 즉시 샘플링하십시오.

변압기의 수명 종료는 언제로 간주됩니까?

절연 테스트에서 점진적인 성능 저하가 나타나거나, DGA가 되돌릴 수 없는 내부 결함을 나타내거나, 수리 비용이 교체 비용을 초과하거나, 작동 신뢰성이 저하된 경우 교체를 고려하십시오.

액체 침지 변압기는 열 성능과 비용 효율성으로 인해 전기 배전의 초석으로 남아 있습니다. 적절한 유체 선택, 설치, 사전 모니터링, 안전 및 환경 규정 준수는 신뢰성을 극대화하고 위험을 최소화합니다.