전기 장비의 고전압 테스트에서 전압 조정기의 적용

전압은 전력 품질 검사에서 중요한 기준입니다. 전압의 품질은 전력 시스템이 안전하게 작동할 수 있는지 여부를 결정하며 전체 전력 그리드 시스템의 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 현재 전력 시스템에서 전압 조정기는 상대적으로 일반적인 전기 장비로, 전기 장비의 고전압 테스트 전 과정을 합리적이고 과학적으로 제어하여 이러한 테스트의 실행 가능성을 지속적으로 향상시킵니다.

1. 전기 장비의 고전압 테스트에서 전압 조정기 사용 요구 사항

일반적으로 전기 장비의 고전압 테스트를 시작하기 전에는 변압기 앞단에 설치된 전압 조정기를 선택하여 그 사양이 테스트 요구 사항을 충족하도록 해야 합니다. 이렇게 하면 변압기로부터 얻은 측정 결과가 표준 테스트 기준을 충족하는 것을 보장합니다. 즉, 출력이 안정적이고 연속적이며 균일하게 변화하여 효과적인 전압 조정이 가능해집니다. 전기 장비의 고전압 테스트에서 전압 조정기의 사용은 다음과 같은 요구 사항을 포함합니다:

• 안정적이고 높은 품질의 전압 출력을 보장해야 합니다. 예를 들어, 조정기의 출력 전압 파형은 정현파에 가까워야 하며 최소 출력 전압은 가능한 한 0에 가깝게 되어야 합니다.

• 전압 조정기는 저조정 저항과 간단하고 안전한 조정 방법을 갖추어야 하며, 이를 통해 전기 장비의 원활한 고전압 테스트가 가능해야 합니다.

• 전압 조정기의 운전 중 발생하는 소음을 최소화하고, 테스트 중 에너지 효율 및 환경 보호를 강조해야 합니다.

• 전압 조정기의 기본 매개변수—출력 전압, 주파수, 위상 수, 출력 용량의 변동 등—이 전기 장비의 고전압 테스트 요구 사항을 충족하도록 해야 합니다. 구체적으로, 전압 조정기의 정확도는 다음과 같이 표현됩니다:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

더 작은 오차는 더 나은 기기 정밀도를 의미합니다. 검증 중에는 읽기 값과 표준 값 간의 차이가 지정된 정확도보다 작아야 합니다.

2. 전기 장비의 고전압 테스트에서 전압 조정기의 적용

전기 장비의 고전압 테스트에서 일반적으로 사용되는 세 가지 유형의 전압 조정기는 접촉식 조정기, 유도식 조정기, 이동코일식 조정기입니다. 이 세 가지 유형은 구조와 작동 원리에서 크게 다르며 각각 독특한 적용 시나리오와 사용 특성을 가지고 있습니다. 

고전압 테스트 중에 전압 조정기는 비동기 모터와 메커니즘의 에너지 변환을 지원하며 변압기와 밀접하게 관련된 전기 장치입니다. 고전압 테스트에서 모터는 전압 조정기의 최대 부하 용량인 12,000 kW를 준수해야 합니다. 또한 전자기 노이즈를 줄이기 위해 조정기의 기계적 강도를 단단한 주철 구조로 강화해야 합니다.

2.1 이동코일식 전압 조정기의 사용
이동코일식 전압 조정기의 전자기 원리와 내부 구조는 변압기에 유사합니다. 두 개의 주 회로 감열 사이의 전압 및 임피던스 분포를 변경하기 위해 코어 지지대를 따라 단락된 감열을 수직으로 이동시켜 효과적인 출력 전압 조정을 달성합니다. 조정이 접촉에 의존하지 않기 때문에 이동코일식 조정기의 출력 전압은 비교적 부드럽고 균일하며, 일반적인 전기 장비의 고전압 테스트에 쉽고 편리하게 사용할 수 있습니다. 

또한, 큰 누설 리액턴스 덕분에 상당한 전류 급증을 견딜 수 있습니다. 그러나 구조적 및 작동적 특성으로 인해 이동코일식 조정기는 상대적으로 높은 단락 임피던스를 나타냅니다. 따라서 고전압 오염(오염) 테스트와 같이 저 소스 임피던스가 필요한 고전압 테스트 프로젝트에는 적합하지 않습니다. 유도식 조정기와 비교하여 이동코일식 조정기의 출력 파형은 왜곡되기 쉽습니다. 

또한, 장기간 사용 후 전송 구성 요소와 이동 코일의 마모 및 느슨해짐으로 인해 소음과 진동이 증가하여 손상을 초래할 수 있습니다. 전력 흐름 알고리즘을 사용하여 전력 시스템의 복잡한 전압 손실 구성 요소를 계산할 수 있습니다. 구체적으로, 이는 노드 전압, 유효 전력, 그리고 노드 전압의 크기 간의 관계를 활용하여 P-Q 방정식을 분해하여 2N×2N에서 N×N으로 계수 행렬을 줄이는 것을 포함합니다. 여기서 N은 시스템 노드 수입니다.

2.2 유도식 전압 조정기의 사용
유도식 전압 조정기의 전자기 원리와 구조는 감전자가 있는 정지된 비동기 모터와 유사하며, 에너지 변환 메커니즘은 변압기에 유사합니다. 로터의 각 변위를 조정하여 스태터 또는 로터 감열에서 유도된 전동력의 크기와 위상을 변경하여 접촉 없이 전압을 조정합니다. 

이동코일식 조정기와 비교하여 유도식 조정기는 전반적인 기술적 및 경제적 성능이 우수하고 저임피던스입니다. 특히 출력 전압이 50%–100% 범위 내일 때 임피던스가 특히 낮습니다. 그러나 구조적 및 작동적 제약으로 인해 단상 유도식 조정기는 제조 비용이 높으며, 특히 대용량 장치에서는 더욱 그렇습니다. 단상 장치의 로터 이심률이 특정 임계치에 도달하면 운전 중 소음 및 진동 문제가 발생하여 출력 용량이 제한될 수 있습니다. 따라서 오늘날 대용량 단상 유도식 조정기는 거의 생산되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 개선된 버전의 유도식 조정기는 엄격한 요구 사항이 없는 고전압 테스트에서 효과적으로 사용되고 있습니다.

2.3 접촉식 전압 조정기의 사용
접촉식 전압 조정기는 연속적인 전압 출력을 제공할 수 있는 자기 변압기입니다. 이들은 우수한 사인파 특성을 가진 출력 전압 파형을 생성하며, 출력 하한이 0V이고 선형적이고 연속적이며 부드러운 조정 특성을 보입니다. 또한, 단락 임피던스를 최소화할 수 있으며, 입력과 출력 전압 사이에 거의 동일한 위상각을 가지며 낮은 작동 소음을 특징으로 하여 전기 장비의 고전압 테스트에 이상적입니다. 코어 구성을 기준으로 접촉식 조정기는 원주형과 도넛형으로 분류됩니다.

전통적으로 소용량 고전압 테스트에서는 저렴하고 성능이 우수한 도넛형 접촉식 조정기가 주로 사용되었습니다. 접촉식 조정기의 가장 눈에 띄는 단점은 조정을 위해 물리적 접점을 의존한다는 점으로, 작동 중에 스파크가 발생할 수 있습니다. 접촉 용량도 제한적이며 상대적으로 짧은 서비스 수명으로 인해 대용량 모델의 개발이 방해받았습니다. 그러나 기술 인력의 지속적인 노력으로 인해 접촉 관련 문제는 대부분 해결되었습니다.

3. 전기 장비의 고전압 테스트에서의 전압 조정기 유지 관리

전기 장비의 고전압 테스트에서 사용되는 전압 조정기의 유지 관리를 수행하기 전에, 인원은 조정기의 내부 구조를 철저히 이해하여 정확하게 고장을 위치시키고 유지 관리 효율성을 향상시켜야 합니다. 전압 조정기의 기본 구조는 표 1에 나와 있습니다.

3.2 전압 조정기 가스 누출 문제

전기 장비의 고전압 테스트에서 전압 조정기의 가스 누출은 주로 O링과 연결 부위의 밀봉이 불충분할 때 발생합니다. 또한 조정 좌석과 조정 막대 사이의 밀봉 금속이 손상되었을 때에도 발생할 수 있습니다. 구체적인 해결 방법은 가스 회로를 차단하고, 전압 조정기의 메인 밸브 끝 부분을 분해한 후 기술자가 세심하게 검사하여 고장의 정확한 위치와 성질을 식별하는 것입니다. 실제 경험에 근거하여 적절한 개선을 실시하여 고전압 테스트 중 압력 해방구를 통해 발생하는 가스 누출을 해결합니다.

고전압 테스트 중 일반적인 문제 중 하나는 조정 시 제로 위치에서 가스 누출이 발생하는 것입니다. 이는 주로 제로 조정 나사를 과도하게 조였을 때 발생합니다. 이를 완화하기 위해 제로 조정 나사의 위치를 적절히 조정하여 제로 위치에서 누출될 가능성을 줄여야 합니다.

조정 중에 작업자는 사고 위험을 최소화하기 위해 전압 조정기 바로 앞에 서지 않아야 한다는 점에 유의해야 합니다.

4. 결론

실제 응용에서 전기 장비의 고전압 테스트를 수행할 때는 인원의 안전이 우선되어야 합니다. 인원과 장비의 안전을 보장하는 것이 테스트 구성 요소에 대한 적절한 문제 해결 및 유지 관리를 수행하는 기본 전제입니다. 이러한 접근 방식은 장비 수명을 효과적으로 연장하고 고장 발생률을 줄입니다. 전압 조정기가 전기 장비의 고전압 테스트에 널리 적용됨에 따라 주민들의 일상 생활과 사회의 다양한 측면에 편의가 제공되며, 이로써 조화로운 사회 발전이 촉진됩니다.