66kV 야외 AIS 전압 변환기 선택 및 설치의 필수 사항은 무엇인가요

안녕하세요 여러분! 저는 전압 변압기 설치에 10년 이상의 경력을 가진 James입니다. 오늘은 66kV 야외 변전소에서 공기 절연 스위치 기어(AIS) 전압 변압기의 선택과 설치에 대해 이야기하려 합니다.

이 장치들은 전력 시스템의 측정 및 보호에 있어 중요한 역할을 합니다. 적절한 선택과 설치는 전체 전력망의 안전성과 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 스마트 그리드 기술의 발전과 함께 전자식 AIS 전압 변압기가 점점 선호되고 있습니다. 이러한 변압기는 많은 지능형 기능을 제공하지만, 설치와 유지 관리에 대한 요구사항도 더 높아집니다.

1. AIS 전압 변압기 선택의 주요 요인

먼저 기능과 적용 분야부터 시작해보겠습니다. 이는 전압 변압기를 선택할 때 가장 중요한 고려 사항입니다.

• 보호용 전압 변압기는 넓은 동적 범위가 필요합니다. 일반적으로 정격 용량이 약 5VA인 10P 정확도 클래스를 선택합니다. 이렇게 하면 단락 등 비정상 상태에서도 정확한 신호 전송이 가능합니다.

• 측정용 전압 변압기는 높은 정밀성이 필요합니다. 일반적으로 에너지 측정 및 시스템 모니터링 요구 사항을 충족하기 위해 0.2S 클래스 또는 그 이상으로, 최소 10VA의 정격 용량을 선택합니다.

스마트 그리드의 발전과 함께 디지털 출력 능력 덕분에 66kV 변전소에서 전자식 전압 변압기가 인기를 얻고 있습니다. 특히 디지털 보호 시스템과의 통합이 필요한 환경에서는 더욱 그렇습니다.

다음으로 전압 수준과 구조 형태를 살펴보겠습니다. 66kV는 중압 범주(3kV~110kV)에 속하며, 단상 또는 삼상 구조가 일반적으로 사용됩니다.

• 간단한 주 배선 시스템의 경우, 위상 간 전압 또는 V/V 연결로 두 개의 단상 변압기를 연결하는 것이 효과적입니다.

• 절연 모니터링이 필요한 변전소의 경우, 하나의 삼상 다섯 핵 삼중 감속 변압기 또는 Y/Y-Δ 구성으로 연결된 세 개의 단상 삼중 감속 변압기를 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 설정은 선 전압 측정과 오픈 델타 감속을 통해 제로 순서 전압 필터링을 가능하게 하여 시스템의 절연 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있습니다.

그 다음으로는 절연 유형과 유전체 선택 — 야외 작업의 안전성을 위한 핵심 요소입니다. 전통적인 66kV 전압 변압기는 종종 오일 잠김 또는 캐스트 수지 절연을 사용하지만, 현대적인 AIS 모델은 가스 절연 설계를 선호합니다.

최신 국가 표준 GB/T 20840.11-2025에 따르면, 66kV 이상의 야외 AIS 전압 변압기에 대해 순수 SF₆ 가스 대신 SF₆/N₂ 혼합 가스 절연을 권장하고 있습니다. 왜냐하면 순수 SF₆는 저온 환경에서 특히 -25°C 아래에서는 쉽게 액화되기 때문입니다. 혼합 가스(보통 20%~30% SF₆)는 이 문제를 해결하면서 온실 가스 배출을 줄입니다.

가스 절연 변압기는 강한 야외 조건에서도 좋은 기밀성을 유지하기 위해 스테인리스 강재 용접 가스 탱크와 이중 O 링 밀봉 구조를 사용해야 합니다. 또한, 절연 매체의 환경 적응성 — 날씨 저항성과 오염 저항성 — 을 고려하여 다양한 지역의 기후 조건을 처리해야 합니다.

2. AIS 전압 변압기 설치의 기술 요구 사항

이제 설치에 대해 알아보겠습니다. 이것은 기술 표준을 엄격히 준수해야 하는 또 다른 중요한 단계입니다.

설치 위치를 선택할 때 다음과 같은 주요 포인트를 고려해야 합니다:

• 전압 변압기는 고압 장비 출구와 배전 장비 사이에 설치되어 정확한 전압 측정이 이루어져야 합니다.

• 버스바 또는 변압기 출구 근처에 배치해야 하지만, 단락기, 회로 차단기 등으로부터 최소 1.5미터의 여유 공간을 유지하여 전자기 간섭과 기계 진동을 피해야 합니다.

• 설치 높이는 변전소 설계 지침을 따라야 합니다. 일반적으로 주변 장비보다 높게 설치하여 오염 축적을 줄이고 통풍을 확보하여 과열로 인한 절연 성능 저하를 방지합니다.

• 여러 전압 변압기가 병렬로 작동하는 경우, 서로 간의 상호 간섭을 방지하기 위해 격리를 해야 합니다.

다음으로 접지 구성을 살펴보겠습니다. 이는 안전한 설치에 필수적입니다.

66kV 야외 AIS 전압 변압기의 접지 시스템은 "단일 접지" 원칙을 따라야 합니다:

• 일차 감속의 중성점은 특히 별형 연결 구성에서는 안전하게 접지되어야 합니다. 이는 과전압을 방지하고 시스템 안전성을 보장하는 기본 요소입니다.

• 이차 회로는 제어실의 단자대에서 한 점에서만 접지되어야 합니다. 여러 점에서 접지하면 순환 전류나 잘못된 트립을 유발할 수 있습니다.

• 삼차 감속(오픈 델타 감속)의 한 단자는 단일 점에서 접지되어야 하며, 접지 선에는 스위치 가능한 장치가 삽입되어서는 안 됩니다.

가스 절연 변압기의 경우, 폭발 방지 막의 접지 설계에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 노화 및 부식에 내성이 있는 재료를 사용하고, 물 축적이나 서리 부풀림으로 인한 손상을 방지하기 위해 견고한 접지를 해야 합니다. 또한, SF₆ 가스 밀도 계측기에는 비를 막는 커버를 설치하고, 분해 없이 교정할 수 있도록 하여 운영 신뢰성을 향상시킵니다.

마지막으로, 융단 선택과 설치는 장비 파라미터와 일치해야 합니다.

• 66kV 야외 AIS 전압 변압기의 일차측에는 정격 전류가 0.5A이고 단락 전류 용량이 1000MVA인 RW10-35/0.5 낙하 융단을 장착해야 합니다. 이를 통해 변압기의 단락 전류로부터 보호됩니다.

• 융단을 수직 또는 수평으로 설치할 때, 융단 튜브가 도자기 부싱과 단단히 연결되어 느슨함으로 인한 불량 접촉을 방지해야 합니다.

• 이차측 융단은 부하 임피던스에 따라 선택되며, 일반적으로 표준 융단을 사용합니다. 그러나 이차 회로에 어떤 가능한 단점(예: 분리기)을 연결하지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 전압 피드백으로 인해 장비가 손상될 수 있습니다.

전자식 AIS 전압 변압기의 경우, 신호 무결성을 보장하기 위해 광섬유 루프 보호 — 예를 들어 진동 및 습기 방지 조치 — 가 추가적으로 고려되어야 합니다.

3. AIS 전압 변압기의 설치 및 유지 관리 표준

표준화된 설치 및 유지 관리는 안전한 운전의 기초입니다.

GB/T 20840.11-2025에 따르면, 66kV 이상의 AIS 전압 변압기는 기계적 강도, 온도 내성 및 밀봉 성능에 대한 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다. 운송 중에는 10g 진동 센서를 설치해야 합니다. 10개 이상의 배치의 경우 차량당 두 개를, 10개 미만의 경우 하나를 설치합니다. 도착 시 진동 데이터를 확인하고, 센서 기록이 10g을 초과하거나 떨어진 경우 내부 검사를 위해 반환해야 합니다.

유지 관리의 경우, 정기적인 예방 점검이 중요합니다:

• 절연 저항 테스트 수행

• 국부 방전 측정 수행

• 자극 곡선 테스트 수행

이렇게 하면 장비가 성능 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 가스 절연 변압기의 경우, 정기적으로 SF₆ 가스 습도 함량을 테스트하고 실시간 누설 감지를 수행해야 합니다. 일부 경우에는 검사 주기를 단축해야 할 수도 있습니다.

운영 후 첫 달에는 실시간 점검을 수행하고, 그 이후에는 분기마다 검사를 수행하여 가스 품질이 표준을 충족하는지 확인해야 합니다.

고장 처리의 경우, 표준화된 절차를 따르십시오:

• 융단이 녹았다면, 먼저 이차측 융단을 확인하십시오. 교체 후 다시 녹으면 이는 이차 회로에 심각한 고장이 있음을 의미하므로 철저히 조사해야 합니다.

• 가스 압력이 갑자기 떨어지면 즉시 장비를 오프라인으로 가져와 누설 감지 및 수리를 수행하십시오. 계속해서 운전하면 절연이 손상될 수 있으므로 주의해야 합니다.

4. 요약

결론적으로, AIS 전압 변압기를 선택하고 설치할 때 기억해야 할 주요 포인트는 다음과 같습니다:

• 기능을 명확히 정의하십시오: 보호용은 5TPE와 같은 넓은 범위 클래스를, 측정용은 0.2S와 같은 고정밀 클래스를, 전자식은 디지털 출력 호환성을 고려하십시오.

• 전압 수준과 시스템 특성에 따라 적절한 구조를 선택하십시오. V/V 또는 삼상 다섯 핵 코어 구성 — 그리고 중성 접지 방법이 시스템과 일치하도록 하십시오.

• 환경 조건에 따라 적절한 절연 매체를 선택하십시오. 66kV 야외 시스템의 경우, 추운 기후에서 순수 SF₆의 액화 위험을 피하기 위해 SF₆/N₂ 혼합 가스 절연을 우선적으로 고려하십시오.

• 고압 장비 출구 근처에 설치하되, 스위치와 차단기로부터 최소 1.5미터 거리를 유지하여 통풍과 기계적 안정성을 확보하십시오.

• 일차, 이차, 삼차 감속 모두 "단일 접지" 규칙을 따르십시오. 순환 전류를 방지하십시오.

• 융단을 장비 사양에 맞추십시오: 일차측은 RW10-35/0.5, 이차측은 표준 융단을 사용하고, 안전한 설치를 확보하십시오.

기술이 계속 발전함에 따라 AIS 전압 변압기도 발전하고 있습니다. 가스 절연의 개선, 전자 센싱 기술의 성숙, 그리고 스마트 모니터링 시스템의 채택은 66kV 야외 변전소에 대해 더 안전하고, 신뢰성 있으며, 효율적인 솔루션을 제공합니다.

앞으로 새로운 재료와 제조 공정은 이러한 변압기의 성능을 더욱 향상시킬 것입니다. 이를 통해 환경 적응성이 더 뛰어나고 더 스마트한 변압기가 될 것입니다. 환경 규제가 강화됨에 따라 혼합 가스 절연과 저전력 패시브 변압기가 더 널리 채택되면서 전력 산업은 더 친환경적이고 지속 가능한 발전을 향해 나아갈 것입니다.

이 글이 AIS 전압 변압기의 선택과 설치에 대한 이해를 돕길 바랍니다. 질문이나 경험을 공유하고 싶으시다면 댓글을 남겨주시거나 메시지를 보내주세요. 함께 배우고 성장합시다!

— James