부하 탭 절환기(LTC)란 무엇입니까?

단 5%의 전압 편차로 유도 전동기 수명을 최대 50%까지 줄일 수 있습니다. 이 단일 통계는 부하 탭 변환기가 존재하는 이유를 설명합니다. 부하 탭 절환기(LTC)는 변압기의 출력 전압을 조정하는 전력 변압기에 통합된 전기 기계 장치입니다. 변압기에 전원이 공급되고 부하가 걸린 상태에서 . 일련의 고정 탭을 통해 한 권선의 연결 지점을 이동하여 개별 단계에서 유효 권선비를 변경함으로써 이를 수행합니다. 일반적인 조정 범위는 공칭 전압의 ±10%이며 단계당 단계 크기는 0.625%~1.25%입니다.

LTC가 없으면 무부하 탭 체인저(NLTC)를 사용하여 변압기의 전원이 차단된 경우에만 전압 조정을 수행할 수 있습니다. 최대 부하에서 탭을 변경하는 LTC의 기능은 부하가 지속적으로 변동하는 그리드 및 산업 플랜트에 필수적입니다. LTC에 장애가 발생하면 연속적인 중단이 발생할 수 있으므로 LTC의 안정성은 시스템 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 아래는 근본적인 차이점을 포착한 나란히 비교한 것입니다.

전력 변압기 내부에서 LTC는 전류가 더 낮고 탭 절환기 접점이 스트레스를 덜 받는 고전압 권선에 가장 일반적으로 배치됩니다. 새로운 변전소 변압기를 지정하든, 노후화된 장비를 관리하든, 부하 탭 변환기가 무엇인지 정확히 이해하면 설계, 진단 및 유지 관리에 대한 모든 후속 결정을 위한 토대가 마련됩니다.

부하 탭 절환기는 어떻게 작동합니까?

LTC는 전압 감지, 기계 동작 및 아크 없는 전류 전송을 연결하는 폐쇄 루프 제어 시퀀스를 통해 작동합니다. 목표는 부하 전류를 중단하지 않고 조절 권선의 유효 회전 수를 변경하는 것입니다. 이 시퀀스는 모터 구동 메커니즘에 의해 조정되는 4개의 개별 단계로 전개됩니다.

1. 전압 모니터링. 전압 계전기 또는 디지털 조정기는 변압기의 2차 전압을 설정점과 지속적으로 비교합니다. 편차가 사전 설정된 불감대(일반적으로 ±0.75% ~ ±1.5%)를 초과하면 제어장치는 탭 변환 명령을 시작합니다.
2. 선택기 스위치 움직임. 모터 드라이브는 다음 탭 위치를 준비하는 선택 스위치를 회전시킵니다. 이 단계에서도 주 전류는 여전히 기존 탭을 통해 흐릅니다.
3. 다이버터 스위치 전환. 다이버터 스위치는 활성 탭에서 사전 선택된 탭으로 부하 전류를 전달합니다. 짧은 전환 기간(일반적으로 40~100밀리초) 동안 하나 이상의 전환 저항기(또는 리액터)가 회로에 남아 순환 전류를 제한하고 아크를 억제합니다.
4. 잠금 및 피드백. 메커니즘이 새 탭에 잠기고 제어 시스템이 전압을 다시 확인합니다. 이제 편차가 한계 내에 있으면 시퀀스가 ​​종료됩니다. 그렇지 않으면 추가 단계가 트리거됩니다.

이 전체 프로세스는 눈에 띄는 중단 없이 발생합니다. 저항기 유형 LTC는 차단 전 연결 작동 중에 에너지를 흡수하는 저항을 순간적으로 도입하여 스위칭을 구현합니다. 리액터 유형 LTC는 소형 인덕터를 사용하여 유사한 효과를 달성하지만 고속, 빈번한 작동에 대한 고유한 이점을 제공합니다. 두 가지 설계 모두 공통적이며 선택은 유지 관리 간격과 전체 변압기 비용에 직접적으로 영향을 미칩니다.

변압기 오일의 용해된 가스 수준을 모니터링하는 작업자는 기계적 고장이 발생하기 훨씬 전에 비정상적인 다이버터 스위치 아크를 발견할 수 있습니다. 이러한 통찰력을 바탕으로 진단 데이터는 LTC 서비스 수명을 연장하기 위한 가장 실용적인 도구 중 하나가 되었습니다.

부하 시 탭 절환기 유형: 저항기형과 리액터형

LTC 환경을 지배하는 두 가지 주요 아키텍처는 저항기 유형(빠른 단계)과 리액터 유형(장시간 전환)입니다. 내부 스위칭 메커니즘은 탭 변환 중 두 개의 병렬 전류 경로의 순간 형성을 처리하는 방법이 다릅니다. 이 단일 차이점은 스위칭 속도, 유지 관리 요구 및 설치 비용에 대한 대조 프로필로 이어집니다.

저항기형 LTC는 소형이고 비용 효율적이기 때문에 대부분의 중전압 및 부전송 애플리케이션에 적합한 제품입니다. 그러나 수천 번의 작동 후에는 저항기 가열 및 접점 침식으로 인해 엄격한 오일 필터링과 적시 접점 교체가 필요합니다. 원래 북미 네트워크용으로 개발된 리액터 유형 설계는 더 느리고 부드러운 전환으로 더 높은 일일 스위칭 주파수를 허용합니다. 유틸리티 계획자는 종종 원자로 유형 LTC를 다음과 결합합니다. 기름에 잠긴 전력 변압기 두 자릿수 일일 탭 변경이 정상적인 송전 변전소에서.

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아크로 부하를 보상하기 위해 몇 분마다 탭을 순환하는 산업 작업의 경우 원자로 유형의 기계적 내구성은 주요 검사 사이에 1년을 더 추가할 수 있습니다. 이 두 가지 유형 중에서 선택하는 것은 모든 경우에 적용되는 결정이 아닙니다. 이는 예상되는 일일 작업 수와 최소화된 가동 중지 시간에 대한 가치를 명확하게 계산하는 것부터 시작됩니다.

전력 시스템의 부하 탭 절환기의 주요 응용 분야

LTC는 넓은 부하 변동에도 불구하고 전압이 협대역 내에 유지되어야 하는 모든 곳에 배치됩니다. 세 가지 환경이 전 세계 모든 LTC 설치의 90% 이상을 차지합니다.

• 전송 및 배전 변전소. 전력망 운영자는 전력 변압기의 LTC를 사용하여 공통 결합 지점에서 법정 전압 레벨을 유지합니다. 115kV/13.8kV 변전소 변압기는 일일 부하 사이클과 먼 고장으로 인한 전압 저하에 대응하기 위해 하루에 15~30회의 탭 변환을 수행할 수 있습니다.
• 중공업 공장. 아크로, 압연기 및 대형 모터 스타터는 심각하고 반복적인 부하 변화를 초래합니다. 용광로 변압기의 LTC는 전극 위치 이동을 보상하며 종종 하루에 수백 번의 작업을 실행합니다. 부하 조절이 없으면 전압 깜박임으로 인해 유틸리티 코드가 위반되고 근처 장비가 손상될 수 있습니다.
• 재생에너지 통합. 태양광 및 풍력 발전 단지는 전력 역류 및 가변 발전이 자주 발생하는 승압 변압기를 통해 그리드에 연결됩니다. LTC는 콜렉터 버스의 전압 프로필을 평활화하여 과전압 트립을 방지하고 더 높은 호스팅 용량을 지원합니다. 패드 장착 변압기 LTC를 사용하는 것은 정오 생산에 따라 피더 전압이 상승하는 분산형 태양광 프로젝트에서 점점 더 보편화되고 있습니다.

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각 시나리오에서 LTC는 수동 변압기를 능동 전압 조정 노드로 변환합니다. 이러한 활성 기능은 이제 많은 그리드 코드, 특히 재생 가능 보급률이 높은 지역에서 필수입니다. 이러한 애플리케이션을 위한 장비를 지정할 때 숙련된 엔지니어는 다음을 포함하여 맞춤형 LTC 구성을 제공하는 제조업체에 문의하는 경우가 많습니다. 건식 변압기 화재에 민감한 실내 환경을 위한 LTC 옵션 포함.

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일반적인 부하 탭 절환기 오류 및 진단 방법

LTC는 변압기 내부에 밀도가 가장 높은 이동 기계적 접점을 포함하므로 고장이 발생할 가능성이 가장 높은 구성 요소입니다. CIGRE 데이터에 따르면 LTC 문제는 모든 전력 변압기 고장의 약 30%에 영향을 미칩니다. 성능 저하를 조기에 발견하면 산업계 사용자에게 하루에 수십만 달러의 비용을 초래할 수 있는 계획되지 않은 가동 중단을 방지할 수 있습니다.

DGA는 여전히 가장 가치 있는 조기 경보 도구입니다. 아세틸렌(C2H2)의 급격한 상승은 종종 전환기 구획 내부의 심각한 아크 발생을 나타내는 반면, 에틸렌(C2H₄)의 상승 추세는 과열된 접점 근처의 오일 열 코킹을 나타냅니다. LTC 구획의 적외선 온도 측정 및 탭 위치 추적과 결합되어 이제 운영자는 강제 정전이 발생하기 전에 교정 유지 관리를 예약할 수 있습니다.

부하 탭 절환기 유지 관리 모범 사례

LTC의 예방적 유지 관리는 고장이 발생하기 전에 마모를 잡는 것과 안정적인 연결을 방해하는 불필요한 침입을 방지하는 것 사이의 균형입니다. 다음 체크리스트는 서비스 경험을 바탕으로 실용적인 접근 방식을 구성합니다.

1. 오일 샘플링 및 DGA. 6~12개월마다 전환기 구획에서 오일을 빼냅니다. 아세틸렌, 수소, 에틸렌 수준을 기준선과 비교합니다. 전년 대비 50% 증가하면 내부 검사가 필요합니다.
2. 접촉 마모 측정. 저항기형 LTC에서는 10,000회 작동 후 또는 3년 후 중 먼저 도래하는 시점에 다이버터 접점을 검사하십시오. 접촉 폭을 측정하고 원래 두께의 50% 이상 침식된 세트를 교체하십시오.
3. 드라이브 메커니즘 윤활. 반년마다 모든 구동 기어와 연결 장치에 그리스를 바르십시오. 부러진 전단 핀이 있는지 확인하고 기계적 위치 표시기가 전기 탭 표시와 완벽하게 일치하는지 확인하십시오.
4. 변압기 오일 유지 관리. 산도 및 유전 강도 테스트를 기반으로 LTC 컴파트먼트 오일을 필터링하거나 교체합니다. 메인 탱크에 권장되는 동일한 오일 유형을 사용하되 교차 오염을 방지하기 위해 두 오일 시스템을 별도로 유지하십시오.
5. 운영 로깅. 날짜 및 부하 전류와 함께 모든 탭 변경을 기록합니다. 최신 디지털 컨트롤러는 이를 자동으로 기록합니다. 탭 변환 주파수가 갑작스럽고 설명할 수 없는 증가는 종종 전압 조정기 고장이나 부하 문제 발생을 반영합니다.

LTC 유지 관리 예산 책정은 간단합니다. 대대적인 정밀 검사(전환기 전체 교체 및 오일 처리) 비용은 일반적으로 변압기 원래 구매 가격의 10~20% 정도이며 작업은 15~20년마다 수행됩니다. 해당 비용을 자산의 30년 수명에 걸쳐 분산시키는 것은 연간 석유 분석을 결코 연기하지 않는 강력한 사례가 됩니다.

변압기에 적합한 부하 탭 절환기를 선택하는 방법

LTC 선택에는 카탈로그에서 부품 번호를 선택하는 것 이상이 포함됩니다. 결정은 탭 절환기의 성능을 설치의 전기, 기계, 경제적 현실에 맞춰 이루어져야 합니다. 특정 데이터로 의사 결정 매트릭스를 채우는 것부터 시작하세요.

하루에 40회 탭 변환 이력이 있는 유틸리티용으로 설계된 새로운 50MVA, 115kV 변전소 변압기는 더 높은 자본 지출에도 불구하고 원자로형 LTC로 기울어질 것입니다. 그 이유는 10년 동안 접점 갱신 중단을 방지하면 총 소유 비용이 더 낮기 때문입니다. 반대로, 하루에 5번만 조정하는 12.47kV 산업용 배전 변압기는 상태 기반 모니터링 기능을 갖춘 최신 저항기형 LTC를 통해 잘 작동됩니다.

궁극적으로 올바른 LTC 선택은 사양뿐만 아니라 운영 철학의 기능이기도 합니다. 공장 통합형 LTC 솔루션과 이를 모니터링하기 위한 진단 지원을 제공할 수 있는 제조업체와 협력하면 변압기가 모든 수요 시즌에 걸쳐 안정적으로 작동할 수 있습니다.