750kV 변압기 현장 PD 및 유도 내压试验案例及建议 请注意，最后一句似乎未完全翻译。根据您的要求，正确的翻译应该是： 750kV 변압기 현장 PD 및 유도 내전압 시험: 사례 연구 및 권장사항

I. 소개

중국의 관팅-란저우 동 750kV 송전 및 변전 시범 프로젝트는 2005년 9월 26일에 공식적으로 운영을 시작했습니다. 이 프로젝트는 란저우 동과 관팅(각각 4개의 750kV 변압기를 장착, 그 중 3개가 3상 변압기 뱅크로 운용되며, 1개는 예비로 사용)이라는 두 개의 변전소와 하나의 송전선로를 포함하고 있습니다. 프로젝트에서 사용된 750kV 변압기는 중국에서 독립적으로 개발 및 제조되었습니다. 현장 시운전 테스트 도중 란저우 동 변전소의 A 상 주 변압기에서 과도한 부분방전(PD)이 감지되었습니다. 총 12회의 PD 테스트가 시운전 전후로 수행되었습니다. 본 논문은 이 변압기의 PD 테스트와 관련된 참조 표준, 절차, 데이터, 문제점들을 분석하고, 미래의 750kV 및 1000kV 변압기의 현장 테스트를 지원하기 위한 실질적인 엔지니어링 권고사항을 제공합니다.

II. 기본 변압기 파라미터

란저우 동 변전소의 주 변압기는 시안 XD 변압기 유한공사에서 제조되었습니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 모델: ODFPS-500000/750

• 정격 전압: HV 750kV, MV (±2.5% 탭 체인저) kV, LV 63kV

• 정격 용량: 500/500/150 MVA

• 최대 운용 전압: 800/363/72.5 kV

• 냉각 방법: 강제유순환 공랭식 (OFAF)

• 오일 무게: 84톤; 전체 무게: 298톤

• HV 감속 인슐레이션 수준: 전파 임펄스 1950kV, 절단파 임펄스 2100kV, 단시간 유도 내전압 1550kV, 주파수 내전압 860kV

III. 테스트 절차 및 기준

(A) 테스트 절차

GB1094.3-2003에 따르면, 변압기의 부분 방전 테스트 절차는 각각 특정 적용 전압을 가진 5개의 시간 구간(A, B, C, D, E)으로 구성됩니다. C 기간 동안의 사전 스트레스 전압은 1.7 per unit (pu)로 정의되며, 여기서 1 pu = Um/√3 (Um은 최대 시스템 전압). 이 값은 GB1094.3-1985에서 지정된 Um보다 약간 낮습니다. 란저우 동 변압기의 경우 Um = 800kV이므로, 사전 스트레스 전압은 785kV여야 합니다.

(B) 내전압 요구 사항

• 란저우 동 변압기의 단시간 유도 내전압은 860kV입니다. 중국 국가그리드공사의 "750kV UHV 전기 설비 시운전 테스트 기준"에 따르면, 현장 테스트 전압은 공장 테스트 값의 85%, 즉 731kV이며, 이는 1.7 pu (785kV)의 요구 사전 스트레스 전압보다 낮습니다.

• 사전 스트레스 전압과 시운전 내전압 간의 충돌을 해결하기 위해 관련 기준은, 사전 스트레스 전압이 공장 내전압의 85%를 초과하는 경우, 실제 사전 스트레스 전압은 사용자와 제조사 간에 합의되어야 함을 명시합니다. "750kV 주 변압기 기술 규격"은 현장 PD 테스트의 사전 스트레스 전압이 공장 내전압의 85%임을 명확히 지정합니다. 따라서 란저우 동 변압기의 현장 PD 테스트 사전 스트레스 전압은 731kV로 설정되었습니다. PD 측정과 내전압 테스트는 결합되었으며, 내전압 테스트 단계가 PD 테스트의 사전 스트레스 단계로 사용되었습니다.

(C) 부분 방전 수락 기준

1.5 pu의 테스트 전압 하에서, 변압기의 부분 방전 수준은 500 pC 미만이어야 합니다.

IV. 테스트 과정

2005년 8월 9일부터 2006년 4월 26일까지, 란저우 동 변전소의 A 상 주 변압기에 대해 총 12회의 PD 테스트가 수행되었습니다. 주요 테스트 정보는 다음과 같습니다:

전반적으로 A 상 메인 변압기의 MV 와인딩의 PD 수준은 운용 전 600에서 910 pC 사이로 측정되었으며, 이는 500 pC의 허용 기준을 초과하였습니다. 그러나 2006년 4월 26일에 운용 후 재검사를 실시한 결과, PD 수준이 280 pC로 감소하여 요구사항을 충족하였습니다.

V. 시험 분석

(A) 부분 방전 발생 전압(PDIV) 및 소멸 전압(PDEV)

• 정의 문제점: GB7354-2003 및 DL417-1991은 PDIV와 PDEV에 대한 정확하지 않은 정의를 제공합니다. 예를 들어, 정의 내 "지정된 값"이 명확히 정의되어 있지 않아 일반적으로 500pC가 가정되지만, 이는 실제 적용에서 상당한 불일치를 초래합니다. 또한 현장 시험 중 배경 노이즈가 수십에서 수백 피코쿠仑继续翻译 库伦的韩语翻译为피코쿨롱。以下是完整的翻译内容：

  전반적으로 A 상 메인 변압기의 MV 와인딩의 PD 수준은 운용 전 600에서 910 pC 사이로 측정되었으며, 이는 500 pC의 허용 기준을 초과하였습니다. 그러나 2006년 4월 26일에 운용 후 재검사를 실시한 결과, PD 수준이 280 pC로 감소하여 요구사항을 충족하였습니다.

  V. 시험 분석

  (A) 부분 방전 발생 전압(PDIV) 및 소멸 전압(PDEV)

  • 정의 문제점: GB7354-2003 및 DL417-1991은 PDIV와 PDEV에 대한 정확하지 않은 정의를 제공합니다. 예를 들어, 정의 내 "지정된 값"이 명확히 정의되어 있지 않아 일반적으로 500pC가 가정되지만, 이는 실제 적용에서 상당한 불일치를 초래합니다. 또한 현장 시험 중 배경 노이즈가 수십에서 수백 피코쿨롱에 달해 방전의 명확한 시작점을 식별하기 어렵습니다.

  • 사례 관찰: 란저우 동부 A 상 변압기에서 수행된 12회의 PD 시험에서는 전압이 증가함에 따라 PD 수준이 점진적으로 증가하였으나, 분명한 점프(최대 단계 변화 약 200pC) 없이 PDIV를 명확히 결정할 수 없었습니다. 일부 시험에서는 낮은 전압에서도 측정 가능한 PD가 이미 존재하여 PDIV가 감소했는지 평가하기 어려웠습니다. 더욱이 최신 국가 표준 GB1094.3-2003에는 PDIV 또는 PDEV에 대해 언급되지 않아 실무자들 사이에서 해석과 결정이 일관되지 않았습니다.

  (B) 방전 위치 확인

  • 일반적인 방법의 제한점: 널리 사용되는 초음파 PD 위치 확인 방법은 방전으로 생성된 초음파가 탱크 벽에 설치된 센서에 도달하는 시간 차이를 감지합니다. 그러나 이 방법은 기술의 미성숙, 충분한 방전 에너지(센서 감도 범위 내) 요구, 내부 와인딩에서의 다중 반사 및 굴절로 인한 부정확한 위치 확인 등의 문제에 직면하고 있습니다.

  • 사례 결과: 운용 전 시험 중 PD 위치 확인 장비는 방전 위치에 대한 대략적인 추정만 제공했습니다. 제어실 모니터링 시스템은 전압에 따른 PD 변화를 감지하지 못하여 결과의 유용성이 제한되었습니다. 이후 설치된 온라인 모니터링 시스템도 2006년 4월 26일 시험 중 관련 변화를 감지하지 못했습니다. 따라서 PD 수준이 낮을 때 초음파 위치 확인 결과는 주의해서 해석해야 합니다.

  (C) 방전의 심각성

  표준은 1.5 pu에서 500pC의 한도를 지정하지만, 실제로 500pC와 700pC 사이에는 큰 차이가 없습니다. 두 값은 같은 수준입니다. 또한 PD가 1000pC 미만일 때는 변압기 내부에서 보이는 방전 흔적이 거의 없으며, 현장에서의 오일 배수 검사에서도 이상이 드물게 발견됩니다. 750kV 변압기(크고 무거움)를 공장으로 돌려보내 수리를 하는 것은 높은 위험을 수반합니다.

  VI. 권장 사항

  (A) 절연 수준 강화

  란저우 동부 변압기의 유도 내압은 상대적으로 낮습니다. 국내 750kV 변압기 제조의 짧은 역사와 제한된 경험, 그리고 현장 PD 시험의 필요성을 고려하여, 향후 750kV 메인 변압기는 900kV 이상의 유도 내압을 갖추는 것이 좋습니다.

  (B) 현장 운용 PD 시험 기준 완화

  해외에서는 PD 시험을 공장에서만 엄격하게 수행하며, 현장에서는 다시 실시하지 않습니다. 그러나 중국에서는 현장 PD 시험이 필수적인 운용 항목입니다. 다음 이유로 750kV 변압기의 현장 PD 시험 허용 기준을 1000pC 미만으로 완화할 것을 권장합니다:

  • PD 수준이 500-1000pC 사이인 변압기는 보관이나 운용 후 재검사 시 PD가 감소하는 경향이 있습니다(예: 란저우 동부 A 상 변압기).

  • PD가 1000pC 미만일 때는 보통 보이는 방전 흔적이 없으며, 현장 검사에서도 문제가 드물게 발견되고, 공장으로 반환하는 것은 높은 위험을 수반합니다.

  • 750kV 및 1000kV 변압기의 현장 PD 시험은 효과적으로 "준 내압 시험"입니다:

  • 작은 전압 여유: 란저우 동부 변압기의 경우, 1.5 pu(693kV, ±3% 측정 불확실성: 672-714kV)에서의 PD 시험 전압은 731kV의 운용 내압에 매우 가까워, 단지 2.4%의 여유만 남겨둡니다. 향후 750kV 변압기의 유도 내압이 900kV로 상승하더라도 765kV에서의 운용 시험은 여전히 제한적인 여유를 남깁니다. 마찬가지로 1000kV 변압기의 경우, PD 시험 전압(1.4 pu = 889kV)은 935kV 내압 수준에 매우 가깝습니다.

  • 긴 지속 시간: 표준 내압 지속 시간은 약 56초(108Hz 시험 주파수)에 불과하지만, 전체 PD 시험은 1.5 pu를 최대 65분 동안 적용합니다. 반복 시험은 누적적인 절연 손상을 초래하여 변압기 수명에 영향을 줄 수 있습니다.

  • 현장에서의 반복 시험으로 과도한 PD를 허용 수준으로 감소시키는 경우는 드물며, 오히려 PD 수준이 증가할 수 있습니다(예: 란저우 동부 A 상 변압기: 2005년 8월 10일 700pC에서 2005년 9월 23일 910pC로 증가).

  (C) PD 발생 및 소멸 전압 재정의

  기존 표준은 PDIV와 PDEV에 대한 명확한 정의가 부족하여 시험 해석을 혼동시킬 수 있습니다(란저우 동부 사례 참조). 명확한 수치 기준을 포함하여 이러한 용어를 재정의하고, PDIV와 PDEV가 명확히 관찰되지 않는 경우에 대한 지침을 포함할 것을 권장합니다.

  (D) 실용적인 현장 기술 연구 강화

  • 실제 변압기 부분방전 패턴 수집: 문헌에서 가장 일반적인 부분방전 패턴은 실험실 시뮬레이션에서 나온 것이며, 실제 변압기의 동작과 다릅니다. 설명 도표는 현장 작업을 지도하는 데 충분하지 않습니다. 실제 세계의 부분방전 패턴을 수집하고 분석하여 질적 분석과 위치 파악을 위한 참고 자료로 편집하는 것이 필수적입니다.

  • 방해 방지 연구 진보: 외부 방해는 현장 부분방전 테스트에서 주요 과제입니다. 현재 측정 시스템은 진정한 방전과 방해를 구별할 수 없으며, 운영자의 경험에 크게 의존합니다. 방해 원인과 억제 방법에 대한 더 많은 연구가 필요합니다.

  (E) 테스트 인력의 자격증 요구

  부분방전 측정은 정기적인 현장 고전압 테스트 중 기술적으로 가장 요구되는 것이며 예측하기 어려운 테스트입니다. 그러나 오해가 흔합니다. 인력은 기본 원칙, 장비 배선, 구성 요소 매칭, 방해 제거 및 부분방전 위치 파악에 대한 체계적인 교육을 받아야 하며, 테스트를 수행하기 전에 반드시 자격증을 취득해야 합니다.

  (F) 테스트 기기의 정기적 보정

  GB7354-2003는 부분방전 측정기기는 최소한 연간 두 번 또는 주요 수리 후에 보정되어야 함을 명확히 명시하고 있습니다. 실제로는 이 규정이 엄격하게 준수되지 않아 몇 년 동안 보정 없이 사용되는 경우가 많습니다—오차가 수십 배까지 기록되었습니다. 국가 표준에 따른 보정을 엄격히 시행하여 측정 정확성을 보장하는 것이 권장됩니다.

  (G) 필요한 경우 온라인 모니터링 사용

  온라인 모니터링 기술은 크게 개선되었습니다. PD 수준이 한도를 초과했지만 심각하지 않은 750kV 변압기에 대해 강화된 온라인 모니터링은 합리적인 접근법입니다. 부분방전 외에도 온도, 코어와 클램프 접지 전류, 오일 크로마토그래피 등 다른 매개변수를 모니터링하여 변압기 건강 상태를 종합적으로 평가해야 합니다.

  VII. 결론 및 전망

  • 결론: 기존 표준은 부분방전 발생 및 소멸 전압에 대한 정의가 부족하여 현장 테스트를 지도하는 데 제한적입니다. 란저우 동 750kV 변압기의 절연 수준이 상대적으로 낮아 그 부분방전 테스트는 본질적으로 "준내구" 테스트입니다. A상 변압기에 대한 12회의 현장 부분방전 테스트는 일부 누적 절연 스트레스를 초래할 가능성이 있습니다. 향후 750kV 변압기는 최소 900kV의 절연 수준을 가져야 합니다.

  • 전망: 중국의 1000kV AC 초고압 송전에 대한 연구와 계획이 완료되었으며, 시범 프로젝트가 진행 중입니다. 1000kV 변압기의 절연 여유가 더 작다는 점을 고려할 때, 현장 시운전 테스트에 대한 조기에 연구를 시작하여 실용적인 응용을 위한 기술 지원을 제공해야 합니다.