변압기 시험 절차 IEEE C57 및 GB 1094 표준 준수

1. 변압기 시험의 기초

1.1 개요
변압기는 전력 전송에서 가장 중요한 장비 중 하나입니다. 그 품질과 신뢰성은 전력의 안전하고 믿을 수 있는 공급에 직접적인 영향을 미칩니다. 발전기 변압기 또는 주요 변전소 변압기에 손상이 발생하면 전력 전송이 중단될 수 있으며, 이러한 큰 장비의 수리나 이동은 종종 몇 달이 걸립니다.

이러한 중단 기간 동안 전력 공급이 저해되며, 산업 및 농업 생산뿐만 아니라 주택용 전력 소비에도 부정적인 영향을 미치고 결과적으로 상당한 경제적 손실을 초래합니다.

변압기의 안전하고 신뢰성 있는 운영 요구사항이 증가함에 따라 지난 20년 동안 변압기 시험 기술도 크게 발전했습니다. 주요 발전 사례로는:

• 정격 전압에서 대형 변압기의 단락 시험,

• 국부 방전 측정 및 위치 결정 기법,

• 충격 고장 감지용 전달 함수 적용,

• 손실 측정을 위한 디지털 기술 사용,

• 소음 측정에서 소음 강도 방법 도입,

• 감속 분석을 통한 권선 변형 진단, 그리고

• 변압기 오일에서 용해 가스 분석(DGA)의 점점 더 넓은 활용.

1.2 변압기 시험 표준
변압기가 전력 전송의 품질과 신뢰성을 위해 요구되는 표준을 충족하도록 하기 위해 변압기와 그 시험 절차에 대한 국가 표준이 설정되었습니다:

• GB 1094.1–1996: 전력 변압기 – 제1부: 일반사항

• GB 1094.2–1996: 전력 변압기 – 제2부: 온도 상승

• GB 1094.3–1985: 전력 변압기 – 제3부: 절연 수준, 절연 시험 및 공기 중 외부 간격

• GB 1094.5–1985: 전력 변압기 – 제5부: 단락 내구성

• GB 6450–1986: 건식 전력 변압기

1.3 변압기 시험 항목

1.3.1 정기 시험

• 권선 저항 측정

• 전압 비율 측정 및 부하 손실 측정

• 단락 임피던스 및 부하 손실 측정

• 무부하 전류 및 무부하 손실 측정

• 권선과 접지 사이의 절연 저항 측정

• 정기 절연 시험 — 공장 정기 절연 시험 항목은 표 1-3 참조

• 부하 조정기 시험

1.3.2 형식 시험

• 온도 상승 시험.

• 절연 형식 시험 (표 1 참조).

1.3.3 특수 테스트

• 3상 변압기의 제로 시퀀스 임피던스 측정.

• 단락 내구성 테스트.

• 소음 레벨 측정.

• 무부하 전류의 고조파 구성 요소 측정.

2. 전압 비율 측정 및 연결 그룹 지정 확인

2.1 개요
전압 비율 측정은 변압기의 일반적인 테스트입니다. 이는 제조 과정에서 공장에서뿐만 아니라 현장에서 변압기가 서비스에 투입되기 전에도 수행됩니다.

2.1.1 전압 비율 측정의 목적

• 모든 탭 위치에서의 전압 비율이 표준 또는 계약 기술 요구 사항으로 지정된 허용 오차 범위 내에 있는지 확인하기 위함입니다.

• 병렬 연결된 코일이나 코일 구간(예: 탭 구간)이 동일한 수의 회전을 가지고 있는지 확인하기 위함입니다.

• 탭 리드와 탭 체인저에 대한 연결이 올바르게 배선되었는지 확인하기 위함입니다.

전압 비율은 변압기의 중요한 성능 매개변수입니다. 이 테스트는 저전압을 사용하고 간단하게 수행되므로, 설계 사양 준수를 보장하기 위해 제조 과정 중 여러 번 수행됩니다.

3. 와인딩의 직류 저항 측정

3.1 목적 및 요구 사항
GB 1094.1–1996 “전력 변압기 – 파트 1: 일반”에 따르면, 직류 저항 측정은 일반 테스트로 분류됩니다. 따라서 모든 변압기는 제조 중 및 제조 후에 이 테스트를 거쳐야 합니다.

직류 저항 측정의 주요 목적은 다음과 같습니다:

• 와인딩 도체 사이의 용접 또는 기계적 연결의 품질 검사—불량 접합을 확인;

• 리드와 부시 사이, 리드와 탭 체인저 사이의 연결의 무결성;

• 리드 선 사이의 용접 또는 기계적 결합의 신뢰성;

• 도체의 치수 및 저항률이 사양을 충족하는지 여부;

• 상 간 저항 균형;

• 온도 상승 테스트를 위한 차가운 상태 저항 측정 및 테스트 중 전원 해제 직후의 뜨거운 상태 저항 측정을 통한 와인딩 온도 상승 계산.

3.2 측정 방법
JBT 501–91 “전력 변압기 테스트 가이드”에 따르면, 변압기 와인딩의 직류 저항 측정을 위한 두 가지 표준 방법이 있습니다:

• 브릿지 방법(예: 켈빈 더블 브릿지)

• 볼트-암페어(V-A) 방법

4. 무부하 테스트

4.1 개요
무부하 손실과 무부하 전류의 측정은 일반적인 변압기 테스트입니다. 무부하 테스트를 통해 변압기의 완전한 자기화 특성이 결정됩니다.

이 테스트의 목적은 다음과 같습니다:

• 무부하 손실과 무부하 전류를 측정;

• 코어 설계 및 제조 공정이 적용 가능한 표준 및 기술 사양을 충족하는지 확인;

• 잠재적인 코어 결함, 예를 들어 국소 과열 또는 절연 약점 등을 감지.

4.2 무부하 손실
무부하 손실은 주로 전기 강판의 마그네틱 하이스테리시스 손실과 에디 전류 손실로 구성됩니다. 또한 누설 플럭스로 인한 추가 손실, 예를 들어 방황 손실도 포함됩니다.

4.3 무부하 전류
무부하 전류의 크기는 주로 코어에 사용되는 전기 강판의 B-H(자화) 곡선에 의해 결정됩니다.

5. 부하 손실 및 단락 임피던스 측정

5.1 부하 테스트 개요
부하 손실 및 단락 임피던스 측정은 일반적인 테스트입니다.

제조업체는 이 테스트를 통해 다음을 수행합니다:

• 부하 손실 및 단락 임피던스 값을 결정;

• 표준 및 기술 합의 준수를 확인합니다;

• 자기선권에서 잠재적인 결함을 감지합니다.

시험 중에 하나의 자기선권에 전압이 적용되고 다른 자기선권은 단락됩니다. 암페어-턴 균형에 따라, 전력이 공급되는 자기선권의 전류가 정격값에 도달하면 단락된 자기선권도 정격 전류를 흐립니다.

이 시험 중에는 코어의 주 자기 유량이 매우 작지만, 높은 전류 흐름으로 인해 상당한 누설 자기 유량이 발생합니다. 이 누설 자기 유량은 다음과 같은 손실을 초래합니다:

• 자기선권 도체의 소용돌이 전류 손실;

• 병렬 도체의 순환 전류 손실;

• 加紧结构、罐壁、电磁屏蔽、芯框和绑带板的额外损耗。

이 모든 손실은 전류에 의존적이며, 집합적으로 부하 손실로 분류됩니다.

6. 적용 AC 내압 시험

6.1 개요
변압기가 전력망 운전에 안전하고 신뢰할 수 있도록 하기 위해서는 절연체가 성능 기준뿐만 아니라 요구되는 절연 강도를 충족해야 합니다. 절연 강도는 변압기가 정상 운전 전압뿐만 아니라 번개 서지나 스위칭 과전압과 같은 비정상 조건을 견딜 수 있는지를 결정합니다.

단시간 전력주파수 내압, 충격 내압, 부분 방전 측정을 포함한 시험을 성공적으로 통과한 후에야 변압기를 전력망 연결에 적합하다고 할 수 있습니다.

적용 AC 내압 시험은 주로 자기선권과 지면 사이, 그리고 자기선권 사이의 주 절연 강도를 평가합니다.

• 완전 절연 변압기에 대해서는, 이 시험은 주 절연을 완전히 검증합니다.

• 등급 절연 변압기에 대해서는, 요크 근처의 엔드 턴 절연과 특정 리드 섹션의 지면 절연만 평가하며, 전체 자기선권-지면 또는 자기선권 간 절연 강도는 평가할 수 없습니다.

등급 절연 변압기에 대해서는, 자기선권 간, 지면, 관련 리드의 절연 강도를 종합적으로 평가하기 위해 유도 전압 시험이 필요합니다.

7. 유도 과전압 내압 시험

7.1 개요
유도 전압 내압 시험은 적용 AC 시험 이후에 수행되는 또 다른 중요한 절연 시험입니다.

• 완전 절연 변압기에 대해서는, 적용 AC 시험은 주 절연만 검사하지만, 유도 전압 시험은 회전간, 층간, 섹션간 종방향 절연을 검증합니다.

• 등급 절연 변압기에 대해서는, 적용 AC 시험은 중성점 절연만 검증합니다. 유도 전압 시험은 다음과 같은 절연을 평가하는 데 필수적입니다:

• 종방향 절연 (회전간, 층간, 섹션간);

• 자기선권과 지면 사이의 절연;

• 자기선권 간 및 위상 간 절연.

따라서 유도 전압 시험은 주 절연과 종방향 절연의 무결성을 평가하는 중요한 방법입니다.

7.2 시험 요구 사항
유도 전압 시험은 일반적으로 저전압 자기선권 단자에 두 배의 정격 전압을 적용하여 수행되며, 다른 모든 자기선권은 오픈 서킷 상태로 남겨집니다. 적용되는 전압 파형은 가능한 한 순수한 사인파에 가깝어야 합니다.