변압기에 대한 17가지 일반적인 질문

1 변압기 코어가 접지되어야 하는 이유는 무엇인가?
전력 변압기의 정상적인 작동 중에는 코어가 하나의 안정적인 접지 연결을 가져야 합니다. 접지가 없으면 코어와 접지 사이에 부유 전압이 생겨 불규칙한 절연 파괴 방전이 발생합니다. 단일 접지는 코어 내부의 부유 전위를 제거합니다. 그러나 두 개 이상의 접지점이 존재할 경우, 코어 구간 간의 불균형 전위로 인해 접지점 사이에 순환 전류가 생성되며, 이로 인해 다중 접지 발열 고장이 발생합니다. 코어 접지 고장은 국소적 과열을 초래할 수 있으며, 심각한 경우 코어 온도가 크게 상승하여 경량 가스 알람을 트리거하고, 무겁게 가스 보호 장치를 작동시킬 수 있습니다. 녹아내린 코어 구간은 라미네이션 간의 단락 회로를 형성하여 코어 손실을 증가시키고, 변압기 성능과 작동에 심각한 영향을 미쳐 때때로 코어 실리콘 강판 교체가 필요할 수 있습니다. 따라서 변압기 코어는 정확히 하나의 접지점을 가져야 하며, 더 많거나 적어서는 안 됩니다.

2 왜 변압기 코어에 실리콘 강판을 사용하는가?
일반적인 변압기 코어는 실리콘 강판으로 만들어집니다. 실리콘 강판은 실리콘(또는 모래)을 0.8-4.8% 함유한 강입니다. 실리콘 강판은 뛰어난 자기 특성을 가지고 있으며, 자속 밀도를 높여 주어 변압기 크기를 줄일 수 있습니다. 변압기는 항상 교류 상태에서 작동하며, 코일 저항뿐만 아니라 교류 자화 상태에서도 코어 손실이 발생합니다. 코어 전력 손실은 "철 손실"이라고 불리며, "히스테레시스 손실"과 "선회 손실"로 구성됩니다. 히스테레시스 손실은 자화 과정에서 자기 히스테레시스로 발생하며, 손실은 재료의 히스테레시스 루프가 둘러싸는 면적에 비례합니다. 실리콘 강판은 좁은 히스테레시스 루프를 가지므로, 낮은 히스테레시스 손실과 낮은 발열을 초래합니다.

실리콘 강판이 이러한 장점이 있다면, 왜 단일 덩어리를 사용하지 않는가? 이것은 코어의 다른 유형의 철 손실, 즉 선회 손실을 줄이기 위함입니다. 작동 중에는 코일 내의 교류 전류가 교류 자속을 생성하여 코어에 유도 전류를 발생시킵니다. 이러한 유도 전류는 자속 방향과 직각으로 닫힌 회로를 따라 흐르며, 선회 전류를 형성하여 발열을 일으킵니다. 선회 손실을 줄이기 위해 변압기 코어는 절연된 실리콘 강판을 쌓아서, 선회 전류가 좁은 경로와 작은 단면적을 통해 흐르도록 하여 저항을 증가시킵니다. 또한, 강 내의 실리콘은 저항률을 증가시켜 선회 전류를 더욱 줄입니다. 일반적으로 변압기 코어는 0.35mm 두께의 냉간 압연 실리콘 강판을 사용하며, 크기에 맞게 잘라 "E-I" 또는 "C" 형태로 쌓습니다. 이론적으로 더 얇은 판과 좁은 스트립은 선회 전류를 더 잘 줄일 수 있지만, 실제로는 다양한 요소를 고려해야 합니다. 너무 얇은 판은 노동 비용을 크게 증가시키고 코어의 효과적인 단면적을 줄일 수 있으므로, 변압기 코어용 실리콘 강판의 차원은 다양한 고려 사항을 균형있게 고려하여 최적 설계를 달성해야 합니다.

3 Buchholz (가스) 보호의 보호 범위는 무엇인가?

• 변압기 내부의 다상 단락 회로
• 바퀴 간 단락 회로, 바퀴와 코어 또는 탱크 간 단락 회로
• 코어 고장
• 유량 감소 또는 유출
• 분착기의 접촉 불량이나 도체 용접 불량

4 주 변압기 차동 보호와 Buchholz 보호의 차이는 무엇인가?

• 주 변압기 차동 보호는 순환 전류 원칙에 기반하며, Buchholz 보호는 내부 변압기 고장 시 발생하는 가스에 기반합니다.
• 차동 보호는 변압기의 주 보호 장치이며, Buchholz 보호는 내부 변압기 고장의 주 보호 장치입니다.
• 보호 범위는 다음과 같습니다:
  A) 차동 보호는 다음과 같은 범위를 포함합니다:
  • 주 변압기 리드 및 바퀴의 다상 단락 회로
  • 심각한 단일 상 바퀴 간 단락 회로
  • 대전류 접지 시스템에서 바퀴 및 리드의 접지 고장
• B) Buchholz 보호는 다음과 같은 범위를 포함합니다:
• • 변압기 내부의 다상 단락 회로
  • 바퀴 간 단락 회로, 바퀴와 코어 또는 탱크 간 단락 회로
  • 코어 고장(과열 손상)
  • 유량 감소 또는 유출
  • 분착기의 접촉 불량이나 도체 용접 불량

5 주 변압기 냉각기 고장 처리 방법은?

• 냉각기 I 및 II 섹션의 작업 전원 공급이 손실될 때, "#1, #2 전원 실패" 신호가 나타나고, 주 변압기 냉각기 전체 중단 트리핑 회로가 활성화됩니다. 즉시 조정실에 보고하고, 이 보호 장치를 비활성화하세요.
• 운전 중 I 및 II 전원 공급 간 전환에 실패할 경우, "냉각기 전체 중단" 표시등이 켜지고, 주 변압기 냉각기 전체 중단 트리핑 회로가 활성화됩니다. 즉시 조정실에 보고하여 이 보호 장치를 비활성화하고, 신속하게 수동 전환을 수행하세요. 컨택터 KM1 또는 KM2가 고장났다면, 강제 권격을 시도하지 마세요.
• 어떤 단일 냉각기 회로가 고장났을 때, 고장난 냉각기 회로를 격리하세요.

6 변압기의 병렬 운전 조건을 충족하지 못하는 변압기를 병렬로 운전할 때 어떤 결과가 발생합니까?
변환 비율이 다른 변압기가 병렬로 운전될 때 순환 전류가 발생하여 변압기 출력 용량에 영향을 미칩니다. 퍼센트 임피던스가 다른 변압기가 병렬로 운전될 때 부하가 변압기 용량 비율에 따라 분배되지 않아 출력 용량에도 영향을 미칩니다. 연결 그룹이 다른 변압기가 병렬로 운전될 때 변압기에 단락이 발생합니다.

7 변압기에서 이상 소음이 발생하는 원인은 무엇입니까?

• 과부하
• 내부 접촉 불량으로 인한 방전 아크
• 개별 구성 요소의 느슨함
• 시스템의 접지 또는 단락
• 대형 모터의 시작으로 인한 큰 부하 변동

8 언제 온라인 탭 변경 변압기의 탭 체인지어를 조정해서는 안됩니까?

• 변압기 과부하 운전 중 (특별한 경우를 제외하고)
• 온라인 탭 체인지어의 가스 보호 장치가 자주 작동할 때
• 온라인 탭 체인지어의 기름 게이지에 기름이 없을 때
• 탭 변경 횟수가 지정된 한도를 초과했을 때
• 탭 변경 장치에 이상이 있을 때

9 변압기 네임플레이트에 표시된 정격 값은 무엇을 나타냅니까?
변압기의 정격 값은 제조사가 정상적인 변압기 운전을 위해 설정한 사양입니다. 이러한 정격 값 내에서 운전하면 장기간 안정적이고 좋은 성능으로 운전됩니다. 정격 값에는 다음이 포함됩니다:

• 정격 용량: 정격 조건 하에서 보장되는 출력 능력으로, 볼트암페어(VA), 킬로볼트암페어(kVA) 또는 메가볼트암페어(MVA)로 표현됩니다. 변압기 효율이 높기 때문에 일차 및 이차 권선의 정격 용량은 일반적으로 동일하게 설계됩니다.
• 정격 전압: 무부하 상태에서 보장되는 단자 전압으로, 볼트(V) 또는 킬로볼트(kV)로 표현됩니다. 특별히 명시되지 않은 경우, 정격 전압은 선 전압을 의미합니다.
• 정격 전류: 정격 용량과 정격 전압으로부터 계산된 선 전류로, 암페어(A)로 표현됩니다.
• 무부하 전류: 무부하 운전 중 정격 전류의 백분율로 표현되는 자극 전류입니다.
• 단락 손실: 한 권선을 단락시키고 다른 권선에 전압을 가하여 양쪽 권선에 정격 전류가 흐르게 할 때의 유효 전력 손실로, 와트(W) 또는 킬로와트(kW)로 표현됩니다.
• 무부하 손실: 무부하 운전 중의 유효 전력 손실로, 와트(W) 또는 킬로와트(kW)로 표현됩니다.
• 단락 전압: 또한 임피던스 전압이라고 불리며, 한 권선을 단락시키고 다른 권선에 정격 전류가 흐르게 할 때 적용 전압 대비 정격 전압의 백분율로 표현됩니다.
• 연결 그룹: 일차 및 이차 권선의 연결 방법과 선 전압 간의 위상 차를 시계 표기법으로 표현합니다.

10 왜 전류 소스 인버터는 더 큰 변압기 용량을 필요로 합니까?
변압기 설계는 주로 정격 용량을 고려하며, 정격 전력보다는 정격 용량과 관련이 있습니다. 전압 소스 인버터의 경우 입력 전력 인자는 1에 가까워서 정격 용량과 정격 전력이 거의 같습니다. 그러나 전류 소스 인버터는 다르며, 입력측 변압기의 전력 인자는 최대한 부하 유도 전동기의 전력 인자와 같습니다. 따라서 같은 부하 모터에 대해 전압 소스 인버터용 변압기보다 더 큰 정격 용량이 필요합니다.

11 변압기 용량에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?
코어 선택은 전압과 관련 있으며, 도체 선택은 전류와 관련되어 있습니다. 도체 두께는 직접적으로 열 발생에 영향을 미칩니다. 즉, 변압기 용량은 열 발생과만 관련이 있습니다. 열 배출 조건이 좋지 않은 잘 설계된 변압기는 냉각을 강화하여 1000kVA 단위가 1250kVA로 운전될 수 있습니다. 또한, 정격 용량은 허용 가능한 온도 상승과 관련이 있습니다. 예를 들어, 허용 가능한 온도 상승이 100K인 1000kVA 변압기는 특수한 상황에서 120K로 운전될 때 1000kVA 이상의 용량을 초과할 수 있습니다. 이는 변압기의 냉각 조건을 개선하면 정격 용량을 증가시킬 수 있음을 보여줍니다. 반대로, 같은 용량의 인버터에 대해 변압기 캐비닛 크기를 줄일 수 있습니다.

12 어떻게 변압기 효율을 향상시킬 수 있습니까?

• 가능한 한 저손실, 고효율 에너지 절약 변압기를 선택하십시오
• 부하 조건에 따라 변압기 용량을 적절히 선택하십시오
• 변압기 평균 부하율을 70% 이상 유지하십시오
• 평균 부하율이 지속적으로 30% 미만인 경우 작은 용량의 변압기로 교체를 고려하십시오
• 부하 전력 인자를 개선하여 변압기의 유효 전력 공급 능력을 향상시키십시오
• 작동 중인 변압기 수를 최소화하기 위해 부하를 적절히 구성하십시오

13 왜 고에너지 소비 분배 변압기의 기술적 개조를 가속해야 하는가?
고에너지 소비 분배 변압기는 주로 SJ, SJL, SL7, S7 시리즈 변압기를 말하며, 이들의 철 및 구리 손실은 현재 널리 사용되고 있는 S9 시리즈 변압기보다 훨씬 높습니다. 예를 들어, S9와 비교해 S7는 철 손실이 11% 더 높고 구리 손실이 28% 더 높습니다. S10과 S11 같은 새로운 변압기는 S9보다 더 에너지 효율적이며 비정질 합금 변압기는 S7 변압기의 철 손실의 20%에 불과합니다. 변압기는 일반적으로 수십 년 동안 서비스됩니다. 고에너지 소비 변압기를 고효율 모델로 교체하면 에너지 변환 효율을 향상시키는 동시에 그 수명 동안 상당한 전력 절약을 달성할 수 있습니다.

14 회오류란 무엇이며, 회오류가 어떤 해를 끼치는가?
교류 전류가 도체를 통과할 때, 도체 주변에 교류 자기장이 생성됩니다. 이 교류 자기장은 고체 도체 내에서 유도 전류를 생성합니다. 이러한 유도 전류가 도체 내에서 닫힌 루프를 형성하여 물의 소용돌이와 유사하므로 이를 회오류라고 합니다. 회오류는 전기 에너지를 낭비하여 장비 효율을 감소시키는 데 더해, 전기 장치(예: 변압기 코어)에서 발열을 일으켜 심각한 경우에는 정상적인 장비 작동에 영향을 줄 수 있습니다.

15 왜 변압기 순시 보호가 저전압 단락 전류를 피해야 하는가?
이는 주로 계전 보호 운전의 선택성을 고려한 것입니다. 고전압 측 순시 보호는 주로 변압기의 심각한 외부 고장에 대응합니다. 설정 시, 변압기 저전압 측의 최대 단락 전류를 피하지 않으면, 단락 전류 값이 저전압 출구 근처에서 크게 변하지 않아 보호 범위가 저전압 출발선까지 확장될 수 있어 선택성이 저하됩니다. 비선택적 보호는 더 신뢰성이 있지만, 운전상의 불편함을 초래합니다. 예를 들어, 많은 산업단지에는 10kV 주 배전실(10kV 버스 + 출발 차단기)이 있으며, 각 작업장에는 저전압 배전 링(링 메인 유닛 + 변압기)이 있습니다. 만약 변압기 저전압 측의 최대 단락 전류를 피하지 않는다면, 저전압 주 스위치(링 메인 유닛 부하 스위치 및 융단)와 고전압 차단기가 모두 작동하여 운전상의 어려움을 초래하게 됩니다.

16 왜 두 개의 병렬 연결된 변압기에 중립점이 동시에 접지되지 않도록 하는가?
고전류 시스템에서는 계전 보호의 민감도 조정 요구사항을 충족하기 위해 일부 주 변압기는 접지되지만 다른 변압기는 접지되지 않습니다. 두 개의 주 변압기가 있는 변전소에서는, 두 중립점을 동시에 접지하지 않는 것은 주로 제로 시퀀스 전류 및 제로 시퀀스 전압 보호의 조정을 해결하기 위한 것입니다. 여러 개의 병렬 연결된 변압기가 있는 변전소에서는 일반적으로 일부 변압기 중립점은 접지되지만 다른 변압기 중립점은 접지되지 않습니다. 이렇게 하면 접지 고장 전류를 적절한 수준으로 제한하고, 운영 모드 변경이 전체 그리드의 제로 시퀀스 전류 크기 및 분포에 미치는 영향을 최소화하여 제로 시퀀스 전류 보호 시스템의 민감도를 향상시킵니다.

17 새롭게 설치되거나 대수리를 받은 변압기를 운전하기 전에 임펄스 폐쇄 테스트를 수행하는 이유는?
무부하 변압기를 전력망에서 분리할 때 스위칭 과전압이 발생합니다. 소전류 접지 시스템에서는 이러한 과전압이 정격 상전압의 3-4배에 달할 수 있으며, 고접지 전류 시스템에서는 정격 상전압의 3배에 달할 수 있습니다. 따라서 변압기의 절연이 정격 전압과 운전 스위칭 과전압을 견딜 수 있는지 확인하기 위해, 운전 전에 여러 번의 임펄스 폐쇄 테스트를 수행해야 합니다. 또한 무부하 변압기를 가동하면 자속 흐름 전류가 발생하며, 이는 정격 전류의 6-8배에 달할 수 있습니다. 자속 흐름 전류는 상당한 전자기력을 생성하므로, 임펄스 폐쇄 테스트는 변압기의 기계적 강도와 계전 보호의 오작동 여부를 효과적으로 검증합니다.