대형 전력 변압기의 안전하고 신뢰성 있는 설치를 위한 7가지 주요 단계
1. 공장 절연 상태 유지 및 복원
변압기가 공장 수락 테스트를 받을 때 그 절연 상태는 최적의 상태에 있습니다. 그 후로 절연 상태는 악화되기 쉽고, 설치 단계는 갑작스러운 악화의 중요한 시기일 수 있습니다. 극단적인 경우, 유전 강도가 실패할 정도로 떨어져서 전력을 공급하는 순간 코일이 타버릴 수 있습니다. 일반적으로, 불량한 설치 품질은 다양한 정도의 잠재적 결함을 남깁니다. 따라서 설치 과정의 주요 목표는 절연 상태를 원래의 공장 상태로 유지하고 복원하는 것입니다. 설치 후의 절연 상태와 공장에서의 절연 상태 사이의 차이는 설치 작업의 품질을 평가하는 주요 기준입니다.
절연 상태를 유지하고 복원하기 위해서는 오염을 방지하고 청결을 유지하는 것이 필수적입니다. 오염물질은 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다: 고체 잡질, 액체 잡질, 기체 잡질.
고체 잡질: 모든 설치될 부품은 철저히 청소되어야 합니다. 청소는 먼지 없는 흰색 천으로 닦았을 때 변색이나 눈에 보이는 입자가 없을 때까지 계속되어야 합니다.
액체 및 기체 잡질 (주로 습기): 가장 효과적인 방법은 진공 처리로, 두 가지 주요 절차로 구성됩니다:
(1) 진공 건조 및 탈가스:
모든 부속품이 설치된 후, 탱크의 가스 계측기 측 플랜지에 블랭킹 플레이트를 설치합니다. 부속품과 본체를 연결하는 모든 밸브를 열어 보관소와 가스 계측기를 제외한 모든 부품(냉각기 포함)이 본체 탱크와 함께 진공 처리되도록 합니다.
탱크 상부의 오일 입구에 진공 밸브 또는 표준 중단 밸브를 설치합니다.
탱크를 진공 처리하기 전에 파이프만으로 진공 테스트를 수행하여 진공 시스템이 실제로 달성할 수 있는 진공 수준을 확인합니다. 진공이 10 Pa를 초과하면 파이프 누설 또는 진공 펌프의 점검이 필요합니다.
진공 처리 중 탱크의 누출을 지속적으로 모니터링합니다.
진공 펌프가 가능한 최대 진공(133.3 Pa를 넘지 않음)에 도달하면 이 진공 수준을 유지하도록 펌프를 계속 작동시킵니다. 진공 펌프는 최소 24시간 동안 연속적으로 작동해야 합니다.
(2) 진공 오일 충전:
오일 충전 중에도 진공 펌프를 계속 작동시킵니다. 진공 처리 중처럼 모든 밸브를 열어 모든 부품과 부속품이 본체 탱크와 동시에 충전되도록 합니다.
진공 오일 정제기를 사용합니다. 오일은 탱크 하부의 오일 입구 밸브를 통해 주입되어 와인딩 바깥쪽에서 안쪽으로 흐르도록 하여 장벽에 가해지는 스트레스를 최소화합니다.
오일 수위가 탱크 덮개 아래로 약 200-300 mm 정도 되면 진공 밸브를 닫고 진공 처리를 중단하지만, 진공 오일 정제기를 사용하여 오일 충전은 계속합니다.
온로드 탭 체인저(OLTC)가 없는 변압기의 경우, 오일 수위가 가스 계측기 블랭킹 플레이트에 가까워질 때까지 충전을 계속한 후 오일 정제기를 중단합니다.
OLTC가 장착된 변압기의 경우, 선택기 스위치의 절연 실린더가 충전되면 즉시 오일 정제기를 중단하여 스위치를 탱크에서 분리할 수 있도록 합니다.
모든 경우, 탱크를 가능한 한 완전히 채워 잔여 공기 양을 최소화합니다. 진공을 해제하고 오일을 추가할 때, 상부 공간으로 들어오는 공기는 매우 적습니다. 이 공기는 보관소로 배출되어 코어 절연에 악영향을 미치지 않습니다.
중요한 것은 올바른 진공 오일 충전이며, 이후 뜨거운 오일 순환에 크게 의존해서는 안 됩니다. 뜨거운 오일 순환 중에는 오일 정제기로 종이 절연체에서 오일로 이동한 습기만 제거할 수 있습니다. 그러나 종이에 이미 흡수된 습기는 오일로 다시 방출하기 어려우며, 오일과 종이의 습기 균형은 매우 느립니다.
2. 오일 누출 문제
오일 누출은 변압기에서 흔하고 두드러진 문제입니다. 원인은 다양하며, 설계 및 제조 결함이 주요 요인입니다(예: 부적절한 밀봉 설계, 저품질 가공, 불충분한 용접 품질). 현장 설치 오류와 부주의한 작업도 크게 기여합니다(예: 플랜지 표면의 부적절한 청소, 오일, 녹, 용접 튀김; 노화된 패킹의 탄성 저하; 플랜지 맞춤면의 불균형).
오일 누출 문제 해결은 세심한 작업이 필요합니다:
설치 전에 냉각기, 보관소, 라이저, 오일 정제기에 대한 압력 밀봉 테스트를 수행하고 누출 부분을 즉시 수리합니다.
모든 플랜지 밀봉 면을 신중하게 점검하고 준비합니다. 설치 전에 발생한 모든 위치 불일치는 수정해야 하며, 심각한 경우에는 제조업체와 공동으로 대응합니다.
설치 후 전체 밀봉 테스트를 수행합니다: 탱크 덮개에 24시간 동안 0.03 MPa 이하의 압력을 가하고, 오일 누출이 없어야 합니다.
3. 부분 방전 테스트
부분 방전(PD) 테스트는 PD 측정 기능을 갖춘 유도 전압 내구 테스트를 의미합니다. GB 50150-91에 따르면:
500 kV 변압기에서는 부분 방전 테스트를 권장합니다.
테스트 장비가 있는 경우 220 kV 및 330 kV 변압기에서도 PD 테스트를 권장합니다.
PD 테스트의 테스트 전압은 표준 유도 전압 테스트보다 낮지만, 지속 시간은 60배 이상 길어집니다. 내부 방전 발전을 모니터링하는 민감한 기기와 결합하여 파괴적 잠재력은 관리 가능합니다. 따라서 PD 테스트는 비파괴적 테스트와 파괴적 테스트의 특성을 모두 결합하여 절연 결함을 효과적으로 감지합니다. 이를 통해 PD 테스트는 빠르게 인기를 얻었습니다. 대부분의 프로젝트 소유자는 이제 새롭게 설치되거나 개조된 변압기에 대해 PD 테스트를 수행하여 초기 설치 결함, 불안정한 공장 PD 성능, 그리고 성공적인 초기 전력 공급을 보장합니다.
4. 정격 전압에서의 충격 폐쇄 테스트
정격 전압에서의 충격 폐쇄 테스트는 주로 전력 공급 시 발생하는 자기화 유입 전류가 변압기 차동 보호를 작동시키는지 확인하기 위한 것입니다. 이 테스트는 변압기의 절연 강도를 테스트하기 위한 것이 아닙니다.
사실, 충격 폐쇄 테스트 중에는 릴레이 보호 모니터링 외에는 가능한 과전압을 감지하는 기기가 없으며, 측정 가능한 데이터는 기록되지 않습니다. 따라서 절연 평가의 관점에서 보면, 이 테스트는 결정적인 가치가 부족하고 본질적으로 무의미합니다.
그럼에도 불구하고, 충격 폐쇄 테스트 중에 변압기의 절연 실패가 발생한 경우가 있습니다—보통 이러한 경우는 전력 공급 직후에 즉시 나타나는 심각한 결함 때문입니다. 반대로, 5회의 충격 폐쇄 테스트를 통과했으나, 운영 시작 후 몇 분에서 며칠 내에 실패(타버림)한 변압기의 사례도 많습니다.
5. 절연 상태 평가
절연 상태 평가는 절연 저항, 흡수비, 극화 지수, 직류 누설 전류, 유전 손실 접선(tan δ) 측정을 포함합니다.
설치 후 변압기의 절연 상태는 공장 상태와 비교하여 다양한 정도로 악화될 수 있으며, 현장과 공장의 측정 방법이 다를 수 있습니다. 따라서, 공장 데이터와 조업 테스트 결과를 비교할 때는 정확한 판단을 위해 종합적인 분석이 필요합니다. 이러한 결과는 미래의 예방 테스트를 위한 기준선으로 사용되어야 합니다.
특히, 절연 저항이 매우 높을 때 흡수비가 감소할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 경우, 흡수비가 1.3 미만인 것으로 자동적으로 절연체의 습기를 귀착해서는 안 됩니다.
6. 브리더의 이해와 기능
보관소의 블래더가 폐와 같다면, 브리더는 코와 같습니다. 부하나 주변 온도가 증가하여 탱크 내의 오일이 팽창하면, 블래더는 브리더를 통해 "숨을 내쉬어" 과도한 압력을 방지합니다. 반대로, 탱크 내의 진공 형성을 방지하기 위해 "숨을 들이쉬어" 줍니다. 브리더가 막히면, 경미한 경우에는 잘못된 오일 수위 표시로 이어지고, 심각한 경우에는 가스 계측기나 압력 해제 장치의 작동을 유발하여 사고를 일으킬 수 있습니다.
브리더의 막힘은 운송용 봉인을 제거하지 않은 경우뿐만 아니라, 다음과 같은 이유로 운영 중에도 발생할 수 있습니다:
습기 흡수 및 건조제(색 변하는 실리카겔)의 열화
오일 컵의 먼지 축적
따라서 다음 두 가지 유지보수가 필수적입니다:
브리더의 실리카겔이 충분한 습기 흡수 능력을 유지하도록 하고, 포화되지 않도록 합니다. 1/5의 실리카겔이 색상을 변경하면 교체하거나 재생시킵니다.
오일 컵을 정기적으로 청소하고, 깨끗한 오일로 재채움하여 공기 차단판 위의 오일 수위를 유지하여 들어오는 공기가 오일 욕조를 통과하여 먼지를 걸러냅니다.
