변압기에서의 고장이란 무엇인가요

변압기의 고장이란?

변압기 고장의 정의

변압기의 고장은 절연 파괴와 코어 고장 등 변압기 내외부에서 발생할 수 있는 문제를 의미합니다.

전력 변압기의 외부 고장

전력 변압기의 외부 단락

전력 시스템의 두 개 또는 세 개의 상에서 단락이 발생할 수 있습니다. 고장 전류는 일반적으로 단락된 전압과 고장점까지의 회로 임피던스에 따라 높아집니다. 이 높은 고장 전류는 구리 손실을 증가시키고 변압기 내부의 발열을 유발합니다. 또한 특히 고장 전류의 첫 번째 주기 동안 심각한 기계적 스트레스를 생성합니다.

전력 변압기의 고전압 교란

전력 변압기의 고전압 교란은 두 가지 종류가 있습니다,

• 일시적인 서지 전압

• 전원 주파수 과전압

일시적인 서지 전압

다음과 같은 원인으로 인해 전력 시스템에서 고전압 및 고주파 서지가 발생할 수 있습니다,

• 중성점이 격리되어 있을 때의 아크 접지

• 다양한 전기 장비의 스위칭 작업

• 대기 중의 번개 충격

서지 전압의 원인이 무엇이든 간에, 그것은 결국 높고 가파른 파형을 가진 고주파의 진행파입니다. 이 파동은 전력 시스템 네트워크를 통해 여행하며, 변압기에 도달하면 라인 단자 근처의 턴 사이의 절연을 파괴하여 턴 사이의 단락을 생성할 수 있습니다.

전원 주파수 과전압

큰 부하의 갑작스러운 분리로 인해 시스템 과전압이 항상 발생할 가능성이 있습니다. 이 전압의 진폭은 정상 수준보다 높지만, 주파수는 정상 상태와 동일합니다. 시스템의 과전압은 변압기의 절연에 대한 스트레스를 증가시킵니다. 우리가 알고 있듯이, 전압이 증가하면 작동 플럭스도 비례하여 증가합니다.

따라서, 이로 인해 철 손실이 증가하고 자극 전류가 비례하여 크게 증가합니다. 증가한 플럭스는 변압기 코어에서 다른 강철 구조 부분으로 이동합니다. 일반적으로 적은 플럭스만을 운반하는 코어 볼트는 코어의 포화 영역에서 흘러나온 플럭스의 큰 구성 요소에 노출될 수 있습니다. 이러한 조건 하에서 볼트는 빠르게 가열되어 자신의 절연뿐만 아니라 감전 절연을 파괴할 수 있습니다.

전력 변압기의 저주파 효과

전압이 고정된 수의 턴을 가진 감전에서부터, 이 방정식으로부터 주파수가 감소하면 코어의 플럭스가 증가한다는 것이 명확합니다. 효과는 과전압과 매우 유사합니다.

전력 변압기의 내부 고장

전력 변압기 내부에서 발생하는 주요 고장은 다음과 같이 분류됩니다,

• 감전과 지구간의 절연 파괴

• 다른 상간의 절연 파괴

• 인접한 턴 사이의 절연 파괴, 즉 인터-턴 고장

• 변압기 코어 고장

전력 변압기의 내부 접지 고장

임피던스를 통한 중성점 접지된 Y 연결 감전의 내부 접지 고장

임피던스를 통한 중성점 접지된 Y 연결 감전에서는 고장 전류가 접지 임피던스와 고장점에서 중성점까지의 거리에 따라 달라집니다. 고장점이 중성점에서 멀수록 고장점의 전압이 높아지고, 고장 전류도 높아집니다. 고장 전류는 또한 고장점과 중성점 사이의 감전 부분의 누설 반응에 따라 달라지지만, 이는 일반적으로 접지 임피던스에 비해 낮습니다.

단단히 접지된 중성점 Y 연결 감전의 내부 접지 고장

이 경우, 접지 임피던스는 이상적으로 0입니다. 고장 전류는 고장점과 변압기의 중성점 사이의 감전 부분의 누설 반응에 따라 달라집니다. 고장 전류는 또한 고장점과 중성점 사이의 거리에 따라 달라집니다.

이전 사례에서 언급했듯이, 이 두 점 사이의 전압은 고장점과 중성점 사이의 감전 턴 수에 따라 달라집니다. 따라서 단단히 접지된 중성점 Y 연결 감전에서는 고장 전류는 두 가지 주요 요인에 따라 달라집니다. 첫째, 고장점과 중성점 사이의 감전 부분의 누설 반응이고, 둘째, 고장점과 중성점 사이의 거리입니다. 

그러나 감전의 누설 반응은 고장 위치에 따라 복잡하게 변합니다. 고장점이 중성점에 가까워질수록 반응이 매우 빠르게 감소하므로, 중성점 근처의 고장에서 고장 전류가 가장 높습니다. 따라서 이 지점에서 고장 전류를 위한 전압은 낮지만, 동시에 고장 전류를 방해하는 반응도 낮으므로, 고장 전류 값은 충분히 높습니다. 

또한 고장점이 중성점에서 멀어질수록 고장 전류를 위한 전압은 높지만, 동시에 고장점과 중성점 사이의 감전 부분이 제공하는 반응은 높습니다. 고장 전류가 감전 전체에서 매우 높은 수준을 유지하는 것을 알 수 있습니다. 즉, 고장 전류는 감전 상의 고장 위치와 관계없이 매우 높은 크기를 유지합니다.

전력 변압기의 내부 상간 고장

변압기의 상간 고장은 드물지만, 그러한 고장이 발생하면 일차 측의 순간 과전류 계전기와 차동 계전기가 작동할 만큼 상당한 전류를 발생시킵니다.

전력 변압기의 인터-턴 고장

전력 변압기는 전력 초고압 송전 시스템에 연결되어 있을 때, 송전선路上的翻译似乎被截断了。请允许我继续完成剩余部分的翻译： ```html

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전력 변압기는 전력 초고압 송전 시스템에 연결되어 있을 때, 송전선로의 번개 서지로 인해 높은 크기, 가파른 경사, 고주파의 임펄스 전압에 노출되기 쉽습니다. 턴 사이의 전압 스트레스가 너무 커져 인터-턴 사이의 절연 실패를 유발할 수 있습니다. 또한 LV 감전은 전송된 서지 전압으로 인해 스트레스를 받습니다. 많은 수의 전력 변압기 고장은 턴 사이의 고장으로 인해 발생합니다. 인터-턴 고장은 외부 단락으로 인한 기계적 힘으로도 발생할 수 있습니다.

전력 변압기의 코어 고장

코어 라미네이션의 어느 부분이 손상되거나 도체 물질로 브리지되면 에디 전류와 국소 과열을 유발할 수 있습니다. 코어 라미네이션을 고정하는 볼트의 절연이 실패하면 이러한 고장도 발생할 수 있습니다. 이러한 고장은 심각한 국소 과열을 유발하지만, 변압기의 입력 및 출력 전류에는 크게 영향을 미치지 않아 표준 전기 보호 시스템으로는 발견하기 어렵습니다. 과도한 과열은 변압기 오일을 분해하여 가스를 방출하고, 이 가스는 Buchholz 릴레이에 축적되어 알람을 트리거합니다.