전력 콘덴서의 운영 및 유지 관리 지침

전력 커패시터의 운영 및 유지 관리 가이드라인

전력 커패시터는 정적 반응 전력 보상 장치로 주로 전기 시스템에 반응 전력을 공급하고 전력 인자를 개선하는 데 사용됩니다. 지역적인 반응 전력 보상을 통해 전송선 전류를 줄이고, 선로 손실과 전압 강하를 최소화하며, 전력 품질을 크게 향상시키고 장비 활용도를 높이는 데 기여합니다.

다음은 전력 커패시터의 운영 및 유지 관리에 대한 주요 사항을 요약한 것입니다.

1. 전력 커패시터의 보호

(1) 커패시터 뱅크에는 적절한 보호 조치가 적용되어야 합니다. 이는 균형 또는 차동 계전기 보호 또는 즉시 과전류 계전기 보호를 포함할 수 있습니다. 3.15 kV 이상의 커패시터의 경우 각 커패시터에 개별적인 안전용 스위치를 설치하는 것이 권장됩니다. 안전용 스위치의 정격 전류는 스위치 특성과 전원 연결 시의 유입 전류를 고려하여 일반적으로 커패시터의 정격 전류의 1.5배를 선택하여 오일 탱크 폭발을 방지해야 합니다.

(2) 필요한 경우 추가 보호 조치를 적용할 수 있습니다:

• 전압 상승이 자주 발생하고 지속되는 경우, 전압이 정격 값의 1.1배를 초과하지 않도록 조치해야 합니다.

• 적합한 자동 회로 차단기를 사용하여 과전류를 보호하고, 전류가 정격 전류의 1.3배를 초과하지 않도록 제한해야 합니다.

• 공중 전선에 커패시터가 연결된 경우, 대기 과전압으로부터 보호하기 위해 적절한 서지 아레스터를 사용해야 합니다.

• 단락 전류가 20 A를 초과하고 표준 보호 장치나 안전용 스위치가 접지 고장에 대해 신뢰할 수 없게 동작하는 고전압 시스템에서는 단상 접지 고장 보호를 구현해야 합니다.

(3) 보호 체계의 적절한 선택은 안전하고 신뢰성 있는 커패시터 작동에 중요합니다. 어떤 방법을 사용하더라도 보호 시스템은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:

• 어떤 단일 커패시터의 내부 고장이나 개별 요소의 고장 시에도 신뢰할 수 있도록 충분한 감도를 갖추어야 합니다.

• 고장 난 커패시터를 선택적으로 제거하거나 완전히 전원을 차단한 후 손상된 단위를 쉽게 식별할 수 있어야 합니다.

• 스위칭 작업이나 접지 고장 등의 시스템 고장 시 잘못된 트립이 발생하지 않아야 합니다.

• 설치, 조정, 테스트, 유지 관리가 쉬워야 합니다.

• 낮은 전력 소모와 운영 비용이어야 합니다.

(4) 자동 재접속은 커패시터 뱅크에 설치해서는 안 됩니다. 대신 저전압 해제 트립 장치를 사용해야 합니다. 이는 커패시터가 방전 시간이 필요하기 때문입니다. 트립 직후에 즉시 재접속을 시도하면, 재충전 전압과 반대되는 극성의 잔류 전하가 남아 있어 매우 큰 유입 전류가 발생할 수 있으며, 이는 케이싱 부풀림, 오일 분사 또는 폭발을 일으킬 수 있습니다.

2. 전력 커패시터의 충전 및 방전

(1) 커패시터 뱅크를 충전하기 전에 메가옴미터를 사용하여 방전 회로를 점검해야 합니다.

(2) 커패시터 뱅크를 스위칭할 때 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다:

• 버스 전압이 정격 전압의 1.1배를 초과할 때 커패시터 뱅크를 그리드에 연결해서는 안 됩니다.

• 그리드에서 분리된 후 1분 이내에 커패시터 뱅크를 재충전해서는 안 됩니다. 단, 자동 반복 스위칭 응용 프로그램의 경우는 예외입니다.

• 스위칭에 사용되는 회로 차단기는 위험한 과전압을 생성해서는 안 되며, 차단기의 정격 전류는 커패시터 뱅크의 정격 전류의 1.3배 이상이어야 합니다.

3. 전력 커패시터의 방전

(1) 그리드에서 분리된 후 커패시터는 자동으로 방전되어야 합니다. 단자 전압은 분리 후 30초 이내에 정격 전압과 무관하게 65 V를 초과하지 않도록 빠르게 감소해야 합니다.

(2) 안전을 위해 커패시터 회로 차단기의 부하 측에 자동 방전 장치를 설치하고, 커패시터와 직접 병렬로 연결해야 합니다 (스위치, 격리기, 안전용 스위치 등을 직렬로 배치해서는 안 됩니다). 전용 방전 장치가 없는 커패시터 뱅크(예: 고전압 커패시터의 경우 전압 변환기 또는 백열등, 저전압 커패시터의 경우 백열등, 또는 모터에 직접 연결된 경우)는 추가적인 방전 장치가 필요하지 않습니다. 백열등을 사용할 때는 램프 수를 늘려서 수명을 연장할 수 있습니다.

(3)  자동 방전이 이루어진 후에도 분리된 커패시터의 도체 부분을 만지기 전에는 접지된 절연 금속 막대를 사용하여 커패시터 단자를 단락하여 수동 방전을 수행해야 합니다.

4. 운영 중의 유지 관리 및 관리

(1) 커패시터 뱅크는 훈련된 인원이 모니터링해야 하며, 운영 기록을 유지해야 합니다.

(2) 규정에 따라 운영 중인 커패시터 뱅크의 시각적 점검을 매일 실시해야 합니다. 탱크 부풀림이 관찰되면 즉시 운전을 중지하여 고장을 방지해야 합니다.

(3) 커패시터 뱅크의 위상 전류는 암미터를 사용하여 모니터링할 수 있습니다.

(4) 주변 온도가 -40 °C 미만일 때는 커패시터를 충전해서는 안 됩니다. 운영 중에는 평균 온도가 +40 °C를 1시간 이상, +30 °C를 2시간 이상, +20 °C를 연간 초과하지 않아야 합니다. 한계를 초과할 경우 인공 냉각(예: 팬)을 사용하거나 커패시터 뱅크를 그리드에서 분리해야 합니다.

(5) 설치 장소와 커패시터 케이싱의 가장 뜨거운 부분의 온도를 수은 온도계 또는 그에 상당하는 것으로 점검하고, 기록을 유지해야 합니다 (특히 여름철).

(6) 운전 전압은 정격 전압의 1.1배를 초과해서는 안 되며, 운전 전류는 정격 전류의 1.3배를 초과해서는 안 됩니다.

(7) 커패시터를 연결하면 특히 경량 부하 상태에서 시스템 전압이 상승할 수 있습니다. 이러한 경우 일부 또는 전체 커패시터 뱅크를 분리해야 합니다.

(8) 부시와 지지 절연자는 깨끗하고 손상되지 않으며 방전 표시가 없어야 합니다. 커패시터 케이싱은 깨끗하고 변형되지 않으며 누출이 없어야 합니다. 커패시터나 지지 프레임에 먼지나 잔해가 쌓여서는 안 됩니다.

(9) 커패시터 회로의 모든 연결(버스바, 접지선, 회로 차단기, 안전용 스위치, 스위치 등)은 신뢰성을 점검해야 합니다. 느슨한 나사나 불량 접촉은 커패시터의 조기 고장이나 시스템 전체의 사고로 이어질 수 있습니다.

(10) 일정 기간 동안 운전 후에 유전 강도 시험이 필요할 경우, 지정된 시험 전압으로 수행해야 합니다.

(11) 용량 값과 안전용 스위치의 점검은 적어도 월 1회 실시해야 합니다. 커패시터의 손실 탄젠트(tanδ)는 정격 또는 거의 정격 전압에서 연 2-3회 측정하여 절연 상태를 평가해야 합니다.

(12) 계전기 작동으로 인해 커패시터 뱅크가 트립되었을 경우, 원인이 확인될 때까지 재충전해서는 안 됩니다.

(13) 운전 중이나 운송 중에 오일 누출이 발견되면 주석-납 합금으로 브레이징하여 수리할 수 있습니다.

5. 스위칭(격리) 작업 시 주의사항

(1) 일반적으로 변전소 전체를 종료할 때 커패시터 뱅크 회로 차단기를 먼저 열고, 그런 다음 출구 라인 차단기를 열어야 합니다. 재충전 시 순서는 역순으로 합니다.

(2) 완전 전력 중단 시 커패시터 뱅크 회로 차단기를 열어야 합니다.

(3) 커패시터 뱅크가 트립한 후 강제 재충전은 금지됩니다. 보호용 안전 스위치가 녹았다면, 원인이 확인되기 전까지는 교체 및 재충전해서는 안 됩니다.

(4) 커패시터는 충전된 상태에서 충전해서는 안 됩니다. 분리 후 재닫기는 최소 3분 이상 지연해야 합니다.

6. 운영 중의 고장 처리

(1) 오일 분사, 폭발, 화재가 발생하면 즉시 전원을 차단하고 모래 또는 건식 소화기를 사용하여 소화해야 합니다. 이러한 사고는 일반적으로 내부/외부 과전압이나 심각한 내부 고장으로 인해 발생합니다. 재발을 방지하기 위해 안전용 스위치의 정격을 확인하고, 트립 후 강제 재충전을 피하며, 자동 재접속을 사용하지 않아야 합니다.

(2) 회로 차단기가 트립했지만 가지 안전 스위치가 멀쩡한 경우, 커패시터를 3분 동안 방전한 후 차단기, 전류 변환기, 전력 케이블, 커패시터의 외부 상태를 점검해야 합니다. 이상이 발견되지 않으면 외부 간섭이나 전압 변동 때문일 수 있습니다. 확인 후 시험 재충전을 시도할 수 있습니다. 그렇지 않으면 보호 시스템의 전체 전원 테스트를 수행해야 합니다. 원인이 확인되지 않는 경우 뱅크를 분해하고 각 커패시터를 개별적으로 테스트해야 합니다. 원인이 발견될 때까지 재충전을 시도해서는 안 됩니다.

(3) 안전 스위치가 녹았을 경우 당직 디스패처에게 보고하고 승인을 받아 커패시터 회로 차단기를 열어야 합니다. 전원을 차단하고 방전한 후 외부 점검(예: 부시 플래시오버, 케이싱 변형, 오일 누출, 접지 고장)을 수행하고 메가옴미터를 사용하여 단자 간 및 접지 절연 저항을 측정해야 합니다. 고장이 발견되지 않으면 안전 스위치를 교체하고 운전을 재개할 수 있습니다. 재충전 시 안전 스위치가 다시 녹으면 고장난 커패시터를 격리하고 나머지를 서비스로 복구해야 합니다.

7. 고장난 커패시터를 다룰 때의 안전 주의사항

고장난 커패시터를 다루기 전에 해당 회로 차단기를 분리하고 양쪽의 분리 스위치를 열고, 방전 저항(예: 방전 변압기 또는 VT)을 통해 뱅크를 방전해야 합니다. 잔류 전하가 있을 수 있으므로 수동 방전을 수행해야 합니다. 먼저 접지 막대의 접지 끝을 견고히 연결한 다음, 커패시터 단자를 여러 번 방전하여 스파크나 소리가 나지 않을 때까지 반복해야 합니다. 마지막으로 접지를 견고히 고정해야 합니다.

고장난 커패시터는 내부 연결이 불량하거나 오픈 회로, 녹은 안전 스위치 등으로 인해 잔류 전하가 있을 수 있습니다. 따라서 유지 관리 인원은 절연 장갑을 착용하고 고장난 커패시터의 두 단자를 단락선으로 단락한 후에 만져야 합니다.

더블 스타 연결의 커패시터 뱅크의 중성선과 직렬 연결된 커패시터 문자열의 경우 개별 방전을 수행해야 합니다.

변전소 장비 중 전력 커패시터는 절연성이 약하고 내부 발열이 크며 열 방출이 좋지 않고 내부 고장률이 높으며 내부 재료가 연소되기 쉽기 때문에 비교적 취약합니다. 따라서 가능한 한 저온 및 잘 통풍되는 운전 조건을 제공해야 합니다.

8. 전력 커패시터의 수리

(1) 현장에서 수리할 수 있는 고장은 다음과 같습니다:

• 케이싱의 오일 누출은 주석-납 합금으로 브레이징하여 수리할 수 있습니다.

• 부시 용접 부위의 오일 누출도 브레이징으로 수리할 수 있지만, 은 도금을 손상시키지 않도록 과도한 열을 피해야 합니다.

(2) 접지 절연 파괴, 손실 탄젠트의 크게 증가, 심각한 케이싱 부풀림, 오픈 회로와 같은 고장은 적절한 도구와 테스트 장비를 갖춘 전문 커패시터 서비스 시설에서 수리해야 합니다.