초고압 유전식 리액터의 절연 결함 및 내전압 시험 방법
1 초고압 유변압기의 절연 결함 조사
고전압 유변압기의 운전 중 주요 문제점은 절연 결함, 철심 자기 누설 열화, 진동/소음, 유체 누출 등이 포함됩니다.
1.1 절연 결함
병렬 연결된 변압기는 주 전력망의 일차 코일에 연결되어 장기간 만발로 운전됩니다. 지속적인 고전압으로 인해 운전 온도가 상승하여 코일 절연 재료와 유체의 노화가 가속화됩니다. 잠재적 결함으로는 코일 대지 절연 파괴, 층간 단락 등이 있습니다. 3상 변압기의 경우 위상 간 절연 파괴 위험도 존재합니다.
1.2 철심 자기 누설 열화
공기 간극으로 인해 변압기의 자기 누설 밀도는 변압기에 비해 훨씬 높습니다. 철심, 요크, 코일 지지대 근처에서는 누설 강도가 변압기보다 몇 배 높습니다. 실리콘 강철을 통한 누설은 추가적인 에너지 손실과 국부적 과열을 초래하며, 특히 누설이 철 요크를 수직으로 관통하는 경우(예: 클램핑 철, 강판) 더욱 심각합니다. 이는 초고압 그리드에서의 유변압기의 주요 도전 과제입니다.
1.3 진동 및 소음
공기 간극으로 인해 변압기의 자기 경로는 독립적인 자기 극을 가진 영역으로 나뉩니다. 자기 극 변화로 인해 진동이 발생합니다. 철심, 가스켓, 요크 프레임워크는 기계적 공명을 유발하여 변압기의 진동/소음이 변압기를 초과할 수 있습니다. 장기적인 진동으로 인해 가스 계측기 오작동, 알루미늄 시트 파단, 절연 마모, 코어 시트 느슨해짐, 코어 제한 장치 방전 등의 결함이 발생할 수 있습니다. 소음은 코어 진동과 밀접하게 관련되어 있습니다.
1.4 유체 누출
유체 누출은 안정적인 운전을 방해하고 환경을 오염시키며 안전성을 위협합니다. 국내외 유변압기 모두 제조업체의 부적절한 공정 관리와 운송/운전 중의 진동으로 인해 유체 누출이 일반적입니다.
2 두 가지 내압 시험 방법의 원리 및 특성
2.1 직렬 공진 내압 시험 방법
직렬 공진 내압 시험 방법은 고전압 전기 장비의 절연 검출에 매우 효과적인 전략입니다. 특히 초고압 변전소의 변압기 현장 절연 평가에서 대체할 수 없는 효용성을 보여줍니다. 이 기술은 특정 주파수에서 변압기의 유도 임피던스와 보상 콘덴서의 용량 임피던스 사이의 공진 협력을 통해 작은 전원 용량으로도 상대적으로 높은 시험 전압을 생성하는 효과를 달성합니다. 그 원리는 그림 1에 표시되어 있습니다. 이 방법의 주요 특징은 다음과 같습니다:
작은 시험 용량. 공진 상태에서 회로 임피던스가 최소로 감소하므로 실제로 필요한 시험 전원 용량은 매우 적으며, 시험 전압을 생성하기 위해 필요한 전체 전력보다 훨씬 작습니다. 특히 전원 용량이 제한적인 환경에서 현장 사용에 매우 적합합니다.
높은 출력 전압. 공진 조건 하에서 비교적 낮은 주파수에서도 고시험 요구 사항을 충족하는 전압을 생성할 수 있습니다. 이는 초고압 변압기의 현장 절연 평가를 위한 조건을 제공합니다.
우수한 파형 품질. 직렬 공진 시험은 고정된 전원 주파수에서 안정적인 사인파 형태의 출력을 보장하여 조화파가 시험 결과에 미치는 영향을 효과적으로 줄이고 시험의 정확성을 보장합니다.
간단한 시험 장비. 이 시험에 필요한 장비는 주로 가변 주파수 전원, 권선 변압기, 조정 콘덴서 등으로 구성되며, 현장 운송과 신속한 설치가 용이합니다.
높은 안전성. 직렬 공진 시험 중 시험 샘플이 파손되면 회로는 즉시 공진 상태를 상실하고 전원 출력 전류가 급격히 감소하여 시험 샘플과 시험 장비에 대한 손상을 효과적으로 제한합니다.
요약하면, 절연 결함 조사는 변전소 변압기의 현장 절연 평가를 위한 주요 데이터를 제공하며, 시험 방법 선택을 안내합니다. 향후 연구는 고전압 유변압기의 절연 상태 평가의 정확성과 신뢰성을 향상시키기 위해 현장 평가 기술을 최적화할 것입니다.
2.2 진동 전압 내압 시험 방법
진동 전압 내압 방법은 전력 시스템의 절연 검출에서 자주 사용되는 수단입니다. 특히 건식 공기코어 변압기의 회전 대 회전 내압 검출에서 독특한 중요성을 보여줍니다. 이 기술은 시험 대상에 고주파 진동 전압 파형을 적용하여 절연 시스템의 결함, 예를 들어 부분 방전 등을 유발하고 식별합니다. 그 원리는 그림 2에 표시되어 있습니다. 전압 진동 내압 시험의 핵심 특징과 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다:
검출 원리: 이 시험은 고주파 진동 파형의 특성을 바탕으로 합니다. 참조 전압과 시험 전압 하에서의 시험 샘플의 전류 파형을 비교하여 절연 상태가 이상적인지 평가합니다. 파형 감쇠율과 영점 교차점의 변화는 절연 품질을 측정하는 주요 매개변수입니다.
시험 파형: 이 방법으로 생성된 진동 파형은 많은 고주파 성분을 포함합니다. 그 파형 시간은 번개 임펄스 파형 시간보다 훨씬 짧아 장비 결함으로 인한 부분 방전 신호를 효과적으로 활성화합니다.
시험 장비: 전압 진동 내압 시험에 필요한 장비는 DC 전원, 충전 콘덴서, 고전압 실리콘 제어 정류기, 트리거 간극, 파형 저항 등입니다. 구조가 상대적으로 복잡하며, 현장 시험 환경에 대한 요구 사항이 높습니다.
환경 요인: 전압 진동 내압 시험은 온도와 습도와 같은 환경 요인에 매우 민감합니다. 엄격하게 제어된 조건 하에서 수행되어야 시험 결과의 정확성을 보장할 수 있습니다.
방해 저항 성능: 전압 진동 내압 시험이 생성하는 고전압과 진동 주파수로 인해 시험 장비의 접지 및 차폐 효과와 시험 시스템의 환경 조건에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 효과적인 간섭 억제 조치가 필요합니다.
제한 사항: 전압 진동 내압 시험은 초고압 변압기의 현장 응용에서 일정한 제한 사항이 있습니다. 특히 1000kV 수준의 변압기 시험에서는 기존 기술 수단으로 고전압 및 대용량 시험 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.
3 두 가지 내압 시험 방법의 비교
변전소의 고전압 유변압기의 현장 절연 성능 평가에서 일반적인 기법에는 직렬 공진과 진동 전압 내압 시험이 포함됩니다. 본 연구는 이러한 두 방법에 대해 깊이 있는 비교 분석을 수행하여 초고압 변전소 변압기의 현장 평가에 더 적합한 해결책을 찾는 것을 목표로 합니다.
장비 요구 사항: 직렬 공진 시험은 가변 주파수 전원, 권선 변압기, 조정 콘덴서를 필요로 합니다. 진동 전압 시험은 DC 전원, 충전 콘덴서, 고전압 실리콘 제어 정류기를 필요로 합니다. 전자는 장비가 더 간단하고 작아 현장 작업이 쉽습니다.
시험 조건: 직렬 공진 시험은 온도와 습도와 같은 요인에 대한 의존성이 낮아 현장 환경에 잘 적응합니다. 반면, 진동 전압 시험은 결과의 정확성을 보장하기 위해 환경 조건에 더 엄격한 요구 사항을 부여합니다.
시험 절차: 직렬 공진 시험은 가변 주파수 전원의 주파수를 조정하여 공진을 달성하는 것이 비교적 간단합니다. 진동 전압 시험은 전압 파형 생성 및 감쇠를 정밀하게 제어해야 합니다.
결과 결정: (참고: 원문에서 중복 설명을 제거하여 간결하게 편집하였습니다.) 직렬 공진 시험은 공진을 위한 주파수 조정을 통해 과정을 단순화합니다. 진동 전압 시험은 정밀한 파형 제어가 필요합니다.
안전성: 두 방법 모두 높은 안전성을 보장합니다. 그러나 직렬 공진 시험은 샘플 파손 시 빠르게 전압을 낮추어 장비와 시험 설정에 대한 손상을 최소화합니다.
실험 설정, 현장 환경 구성, 시험 절차, 결과 결정 기준을 깊이 있게 비교한 결과, 직렬 공진 내압 시험이 고전압 유변압기의 현장 절연 평가에 더 적합하다는 결론을 얻었습니다. 직렬 공진 내압 시험은 간단한 설정, 강한 적응성, 명확한 시험 단계, 쉽게 식별 가능한 결과, 높은 안전성을 특징으로 합니다. 반면, 진동 전압 시험은 환경 요구 사항이 더 엄격하고, 설정이 복잡하며, 실제 변압기 응용에서 제한점을 보입니다. 따라서 본 연구는 변전소의 고전압 유변압기의 현장 절연 평가를 위해 직렬 공진 내압 시험을 우선적으로 추천합니다.
4 결론
본 논문은 먼저 변압기의 전형적인 절연 결함과 현장 절연 평가 기술을 조사합니다. 그런 다음, 두 가지 변압기 절연 평가 방법에 대해 직렬 공진 내압 시험의 기본 원리와 장비 유형, 그리고 진동 전압 시험의 관련 기준, 원리, 검출 논리를 소개합니다. 시험 장비, 현장 조건 구성, 시험 절차, 결과 결정 방법의 네 가지 측면에서 장단점을 비교하여, 직렬 공진 방법이 변전소의 고전압 유변압기의 현장 절연 평가에 더 적합하다는 결론을 도출합니다.
