전류 변압기의 고장 분석 및 진단
변전소에는 많은 전류 변압기가 있으며, 시스템의 정상적인 작동을 보장하는 핵심 장비입니다. 만약 전류 변압기에 문제가 발생하면 회로 차단기가 트립되고 심지어 정전으로 발전할 수도 있어, 전력망의 안정적이고 안전한 운영에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 66kV 변전소에서 주 변압기의 저전압측 전류 변압기 고장으로 인해 주 변압기 차동 보호가 작동한 사례를 통해, 현장 조사, 검토 및 분해 연구를 통해 고장 원인을 분석 진단하고 같은 유형의 고장을 방지하기 위한 제안을 제시합니다.
1 고장 분석 및 진단
1.1 기본 현장 상태
2020년 9월, 운용 중인 66kV 변전소의 백그라운드 컴퓨터가 알람을 울리며 2번 주 변압기의 두 번째 세트 종방향 차동 보호가 작동했음을 표시했습니다. 2번 주 변압기의 고압과 저압 측의 회로 차단기가 트립되었고, 구간 자동 재개폐가 작동하여 무부하 손실 없이 구간 차단기가 폐쇄되었습니다. 현장에 도착한 변전소 운영 유지보수 인원은 모든 관련 장비를 점검하였으며, 이상적인 외관, 이물질, 불꽃 냄새 또는 방전 징후는 발견되지 않았습니다. 변전소 유지보수 인원이 현장에 도착하여 점검한 결과, 2번 주 변압기의 첫 번째 세트 보호장치는 차동 전류를 감지하지 못했으며, 백업 보호만 작동했으나, 작동 후 지연 설정값에 도달하지 않았고, 두 번째 세트 보호장치는 차동 전류를 감지하고 주 변압기 양쪽의 회로 차단기를 트립시켰습니다.
1.2 고장 원인 분석
보호 장치의 설정 값은 표 1에, 주 변압기의 저전압측 전류 변압기의 매개변수는 표 2에 나타내어져 있습니다. 점검 결과, 설정 값은 올바르고, 샘플링 정확도 테스트, 비율 제동 테스트, 차동 테스트, 2차 고조파 제동 테스트 결과는 양호했습니다. 주 변압기의 저전압측 전류 변압기의 2차 측 배선을 검토한 결과, 단자 외부 배선 방법은 올바르었습니다.
차동 보호 데이터와 파형 분석 결과, 2세트의 저전압 전류 변압기 A 상에서 병렬 경로가 발견되었습니다. 이를 확인하기 위해 일차 측 A/B 상에 30A를 적용했습니다. 1세트는 올바른 값을 (A: 0.100A, B: 0.099A) 나타냈지만, 2세트는 B 상에서 0.098A, A 상에서는 0.049A를 나타내 A 상의 고장이 있음을 나타냈습니다.
2차 1S1-1S2에 ~5A를 적용했을 때 2세트에 작은 전류가 발생했으며, 1세트에 직접 적용했을 때 2세트에는 전류가 발생하지 않아 2차 배선이 올바름을 확인했습니다. 변압기의 내전압 및 부분 방전 테스트는 기준을 충족했습니다. A 상의 외부 배선을 제거한 후, 상 간 절연 테스트를 실시한 결과 1S2와 2S1 사이의 저항이 0으로 완전히 붕괴됨을 입증했습니다.
이 붕괴는 2세트의 A 상에서 병렬 경로를 발생시키고 측정 오류를 초래했습니다. 보호 작동 전, 1세트는 8.021A, 2세트는 4.171A를 측정하여 실제 오차가 3.850A였습니다. 이를 변환하면 3.217A의 차동 전류(설정값 초과)가 생성되어 보호가 작동하게 되었습니다.
1.3 고장 진단
고장난 전류 변압기를 분해하고 내부 구조와 제조 공정을 관찰한 결과, 근본 원인은 다음과 같습니다: 생산 과정에서 에나멜선 리드(과도한 에나멜 제거)가 2차 단자에 납땜됩니다. 절연 튜브를 사용하더라도, 수작업과 공간 제약으로 인해 2차 리드 사이의 절연 간격이 충분하지 않습니다. 시간이 지남에 따라, 장시간 전류 노출로 인해 2차 권선 절연이 열화되어 권선 간 붕괴가 발생하고 고장이 발생합니다.
2 고장 처리
같은 구간의 B, C 상 전류 변압기를 점검하였습니다. 설치/배선이 올바르고 재점검 테스트를 통과한 후, 그대로 유지되었습니다. 긴급으로 조달된 동일 사양의 다른 배치 전류 변압기를 테스트를 통과한 후 설치하여 변전소의 정상적인 운영을 복구했습니다(현재까지 안정적).
3 제안 및 예방 조치
이 고장 사례를 바탕으로:
제조업체는 생산 공정 관리를 강화해야 합니다(예: 리드/몰드 적합성 점검 재점검) 및 엄격한 품질 검사를 시행해야 합니다.
공장 검사 중 권선 간 내전압 테스트의 전압 수준을 높여야 합니다.
운영/유지보수 단위는 예방적 유지보수를 계획하고 여분 부품을 준비하며, 동일 배치의 전류 변압기를 철저히 점검하고 고장된 장비를 신속히 교체해야 합니다.
