주요 전력 변압기 4건의 소실 사례 분석

사례 1

2016년 8월 1일, 한 전력 공급소에서 50kVA 분배 변압기에서 갑자기 기름이 분출되었고, 그 후 고압 퓨즈가 불탔습니다. 절연 테스트 결과 저압 측에서 지면으로의 메가옴이 0임이 확인되었습니다. 코어 검사 결과 저압 권선의 절연 손상으로 인해 단락이 발생한 것으로 판명되었습니다. 이 변압기의 고장 원인을 분석한 결과 다음과 같은 주요 원인이 있었습니다:

과부하: 과거에는 기초적인 전력 공급소에서 부하 관리가 약점이었습니다. 농촌 전력 시스템 개혁 이전에는 개발이 대부분 계획되지 않았습니다. 설날, 농번기, 가뭄 시기에 관개가 필요한 기간 동안 변압기의 소각은 흔히 발생했습니다. 관리 시스템이 도입되었음에도 불구하고, 농촌 전기 기술자의 관리 능력은 개선이 필요합니다. 농촌 전력 부하는 강한 계절성을 가지고 있으며 계획된 관리가 부족합니다. 장기적인 과부하는 변압기의 소각을 초래합니다. 또한 농민들의 수입이 크게 증가하면서 가정용 전기 제품의 부하가 급격히 증가했고, 가정 중심의 농촌 개인 가공 산업이 빠르게 발전하여 전력 부하가 크게 증가했습니다. 분배 장비에 대한 투자는 상당하지만, 자금이 제한적이어서 변압기 교체가 부하 증가를 따라잡지 못해 변압기가 과부하로 소각됩니다.

또한, 농촌 전력 부하 관리는 어려우며, 계획된 전력 사용 의식이 약합니다. 관개, 농번기, 저녁 시간 등 최대 부하 기간 동안 전력 사용 경쟁이 문제가 되어 변압기의 소각을 초래합니다.

3상 부하 불균형: 3상 부하가 균형을 이루지 않을 때, 비대칭적인 3상 전류가 발생하여 중성선에 제로 시퀀스 전류가 생성됩니다. 이러한 전류에 의해 생성된 제로 시퀀스 자기 유동은 변압기 권선에서 제로 시퀀스 전위를 유도하여 중성점 전위를 이동시킵니다. 전류가 더 큰 위상은 과부하되어 권선 절연이 손상되며, 전류가 적은 위상은 정격 용량에 도달하지 못하여 변압기 출력 효율이 감소합니다. 과부하된 변압기의 저압 단자와 중성 단자에서의 불량 연결은 열, 노화 및 변형을 일으켜 고무 밀봉재와 오일 패킹이 손상되어 기름 누출과 단자 소각을 초래합니다.

단락 고장: 단상 대지 고장이나 상간 단락 여부에 관계없이, 분배 변압기의 저압 권선의 작은 임피던스는 매우 높은 단락 전류를 생성합니다. 특히 근접 단락의 경우, 고장 전류가 변압기의 정격 전류보다 20배 이상으로 증가할 수 있습니다. 이러한 강력한 단락 전류는 막강한 전자기적 충격력을 생성하여 분배 변압기를 손상시키므로, 단락은 변압기의 가장 파괴적인 고장 모드입니다.

현재 단락 고장의 주요 원인은 다음과 같습니다:

• 저압 분배 선로의 여유 공간이 부족하여 나무가 쓰러지거나 차량이 전봇대에 부딪혀 단락이 발생

• 저압 회로 차단기의 설치, 운전, 유지보수가 부적절하여 차단기 단자에서 단락이 발생

• 변압기에 장착된 저압 측정 상자가 설치나 유지보수가 부적절하여 근접 단락이 발생

대책:

• 저압 퓨즈를 적절하게 설정하여 저압 전류가 변압기의 정격 전류를 초과할 때 녹아서 변압기를 보호합니다. 저압 퓨즈는 변압기 용량의 1.5배로 설정해야 합니다.

• 고수요 기간 동안 변압기 부하를 측정하고 과부하된 변압기를 즉시 교체합니다.

• 운영 및 유지보수를 강화하여 균열된 절연자를 교체하고 선로 통로를 청소하며 상간 단락을 방지하여 변압기를 보호합니다.

사례 2

2015년, 한 전력국에서 32개의 변압기가 소각되었습니다. 대부분 한 제조업체에서 생산되었습니다. 광범위한 코어 검사와 오일 샘플링을 통해 80%의 변압기 오일 샘플에 물이 포함되어 있음을 발견했습니다. 추가 분석 결과, 이러한 변압기의 보존기의 오일 충전 파이프의 밀봉이 좋지 않아 강우 시에 물이 파이프에 장기간 축적되어 서서히 변압기로 침투하였습니다. 시간이 지남에 따라 변압기 오일의 수분 함량이 계속 증가하여 절연 성능이 저하되어 변압기 고장이 발생하였습니다.

대책:

• 오일 충전 파이프에 금속 컵을 장착하여 직접적인 물 접촉을 차단합니다. 이러한 컵을 모든 해당 변압기에 장착한 후, 소각 사례가 크게 감소하였습니다.

• 분배 변압기에 대해 연간 오일 샘플링 테스트를 실시하고, 테스트 결과가 만족스럽지 않을 경우 즉시 변압기 오일을 교체합니다.

사례 3

2018년, 날씨가 맑고 햇볕이 밝으며 부하가 크지 않은 날, 한 공급소의 전력 변압기가 소각되었습니다. 코어 검사 결과 고압 코일에 명백한 단락 아크 점이 있었으며, 이는 절연이 불량하여 단락이 발생한 것으로 판명되었습니다.

분석: 이 유형의 변압기 고장은 명백한 외부 요인이 부족하여 코어 검사를 하지 않고는 원인을 파악하기 어렵습니다. 대부분 이러한 고장은 변압기의 절연 성능이 장기간 운전으로 인해 저하되고 적시에 조치가 취해지지 않아 발생합니다. 결국 절연이 운전 요구사항을 충족하지 못하게 되면 변압기가 소모됩니다.

대책:

• 배전 변압기에 대해 연간 절연 저항 시험을 실시하고 기록을 유지하며 추세를 분석합니다. 절연 값이 요구사항 미만으로 떨어질 경우 즉시 변압기를 교체하여 소모를 방지합니다.

• 번개가 자주 발생하는 지역에 위치한 변압기의 절연 상태를 정기적으로 모니터링하여 절연 저하로 인한 고장을 방지합니다.

사례 4

2017년 7월 6일, 천둥번개가 치는 동안 산 정상에 위치한 전력 공급소의 변압기에서 고압용 융단이 타고 기름이 분출되었습니다. 절연 시험 결과 고압에서 지면까지 메가옴이 0으로 나타나 변압기 손상이 확인되었습니다.

분석: 이 변압기 고장의 원인은 번개로 인한 과전압이 변압기의 절연을 파괴하여 단락이 발생했기 때문입니다.

대책:

• 변압기 서지방지기의 접지 저항을 개선하여 합리적인 범위 내에 있도록 합니다.

• 배전 변압기의 고압 및 저압 서지방지기에 대해 연간 절연 시험을 실시하고 기준 미달인 것은 즉시 교체합니다.

인력 관리를 강화하여 사고 예방

배전 변압기의 운전 상태는 관리 품질과 불가분의 관계에 있습니다. 세심한 관리를 통해 변압기 소모 사고를 효과적으로 예방할 수 있습니다.

• 각 변압기 구역의 부하 상태를 이해합니다: 전력 관리 인원은 사용자 부하를 정기적으로 평가하고 가정용 사용자의 가전제품 증가와 공장, 광산의 확장, 추가 기계, 난방/냉방 설비 증가를 모니터링해야 합니다. 이러한 정보는 미터 읽기와 현장 방문을 통해 정확히 파악할 수 있습니다.

• 과거 경험과 교훈을 요약합니다: 계절적 기후 변화가 설비에 어떤 영향을 미치는지 이해하고 재난 중에 드러난 약점과 잠재적 위험을 강화 및 개선합니다. 실제 상황에 따라 변압기 과부하 보호를 조정하는 등 대상별 예방 조치를 실시하여 자연재해에 대한 설비의 견디는 능력을 향상시킵니다.

• 주도적인 부하 분석 및 예측을 수행합니다: 앞서 언급된 두 가지 데이터를 기반으로 과학적으로 부하 예측을 수행하고 선로 개선, 부하 재분배, 변압기 용량 증가 등의 적절한 업그레이드를 실시합니다. 바람, 눈, 결빙, 극한의 추위 기간 동안 설비 점검을 강화하여 고장 발생을 방지하고 설비 신뢰성을 향상시키며 변압기 소모를 줄입니다.

• 직원 책임 강조: 첫째, 사용자 서비스와 안정적인 전압을 보장하는 강력한 서비스 의식을 확립합니다. 직원들은 잠재적 위험을 식별하고 사용자 피드백을 청취하며 문제를 즉시 해결하도록 숙련되어야 합니다. 설비는 알려진 결함이나 문제가 무시되는 상태로 운전되어서는 안 됩니다. 관리는 수동적인 대응에서 주도적인 실행으로, 일상적인 실행에서 창의적인 실행으로 전환해야 합니다. 둘째, 책임감을 강화해야 합니다. 책임감 있는 메커니즘이 없으면 직무 책임과 규정은 의미가 없습니다. 직무를 소홀히 하거나 권력을 남용하여 개인적인 이익을 취하거나 형식적인 작업을 수행하거나 효과적인 조치를 취하지 않는 직원들에 대해서는 엄격한 책임감을 적용해야 합니다. 이를 통해 사용자 문제 해결, 위험 관리, 설비 손상 등을 방지하고 업무 책임을 강화하며 운영 효율성을 향상시키고 실행 효과를 개선하며 사용자 요구를 더 잘 충족하고 인간에 의한 전력 사고를 예방하며 설비의 운전 통합성을 유지할 수 있습니다.

결론

요약하면, 전력 변압기는 운전 중 다양한 이유로 고장이 발생할 수 있지만, 관리와 유지보수를 강화함으로써 인간에 의한 변압기 고장은 크게 줄일 수 있습니다. 이를 통해 전력 공급의 신뢰성을 향상시키고 전력 회사의 유지보수 비용을 줄여 기업과 사용자 모두에게 이익이 됩니다. 이것은 변압기 고장 분석과 적절한 대책의 중요한 실용적 중요성을 보여줍니다.