전력 변압기 솔루션: 절연 재료 최적화와 기름 품질 관리 기반의 이중 강화 전략

Ⅰ. 핵심 도전 과제와 목표

• 도전 과제: 장기간 운전 중 변압기는 두 가지 핵심 문제에 직면합니다: 절연재료의 노화(절연강도 감소 및 열 저항력 저하)와 변압기 오일의 열화(수분 함량 증가, 불순물 축적, 산 값 상승 등)로 인해 설비 안전성과 수명이 위협받습니다.
• 목표: 재료 업그레이드와 관리 강화를 통해 절연 성능의 안정성을 크게 향상시키고, 오일 열화 과정을 억제하여 궁극적으로 변압기의 운영 신뢰성 향상, 유지 보수 비용 절감, 수명 연장을 달성합니다.

Ⅱ. 세부 해결책 설명

1. 절연 재료 성능 최적화
• 고성능 기초 재료 채택:
• 프레스보드: 새로운 셀룰로오스 기반 절연지(예: T-UPS 최적화) 또는 폴리아라미드 섬유(Nomex 등) 같은 합성 섬유 절연재료를 선택합니다. 이들은 뛰어난 열 안정성(H급 이상)과 노화 저항력을 갖추고 있으며, 단락 전류 충격과 고온 작동 조건에서도 기계적 강도와 전기적 성능을 더 잘 유지합니다.
• 절연 오일: 고성능 정제 미네랄 오일이나 합성 에스터 절연 오일을 사용합니다. 정제된 오일은 낮은 황 함량과 높은 산화 저항력을, 합성 에스터는 우수한 생분해성, 매우 높은 플래시 포인트, 낮은 습윤성을 특징으로 하여 혹독한 환경이나 높은 화재 안전 요구 사항이 있는 시나리오에 특히 적합합니다.
• 구조 설계 개선:
• 구조 최적화: 절연 벽, 각도 링, 스페이서와 같은 주요 구성 요소에 대해 정교한 설계(예: 전기장 분포 최적화 시뮬레이션)를 수행하여 균일한 절연층 두께를 유지하고 약점이나 구조적 응력 집중을 방지합니다.
• 공정 제어: 제조 및 조립 과정에서 진공 잉침 공정을 엄격히 적용하여 절연지의 완전한 포화를 보장하고, 기포와 공극과 같은 내부 결함을 제거하여 전체적인 절연 강도와 유전체 성능 일관성을 향상시킵니다.
2. 종합적인 오일 품질 관리 개선
• 동적 모니터링 및 유지 보수:
• 정기적인 오일 검사: 과학적인 오프라인 검사 프로세스(예: GB/T 7595/IEC 60422)를 설정하여 절연 파괴 전압, 미세 수분 함량, 유전 손실률(tan δ), 산 값, 용해 가스 분석(DGA) 등 일반적인 매개변수를 모니터링하고, 이상 지표에 대한 신속한 대응을 수행합니다.
• 온라인 모니터링 기술: 오일 수분 함량, 용해 가스, 미세 입자 수와 같은 매개변수를 실시간으로 모니터링할 수 있는 온라인 모니터링 장치를 배치하여 오일 상태의 실시간 가시화를 가능하게 하고, 시간 기반 유지 보수에서 상태 기반 유지 보수로 전환합니다.
• 효율적인 유지 보수 전략:
• 정제 및 재생: 효율적인 탈수, 탈기, 정밀 필터링 모듈을 포함하는 진공 오일 처리 장치를 주기적으로 사용하여 수분, 가스, 고체 오염 물질을 제거합니다. 산 값이나 tan δ가 과도하지만 비교적 경미한 노화를 겪은 오일의 경우, 흡착 재생(예: 분자 체, 실리카겔 처리) 또는 열 순환 오일 정제 기술을 사용하여 성능을 복원하고 오일 교체 간격을 연장합니다.
• 과학적인 오일 교체: 오일 열화가 심각하거나 노화 부산물이 효과적으로 제거되지 않을 때에는 규격에 따라 엄격한 오일 교체 절차를 실행합니다. 새로운 오일이 주입되기 전에 표준을 충족하도록 확인하고, 교체 과정 중 먼지와 수분을 엄격히 통제합니다.
• 오일 밀봉 및 환경 보호:
• 밀봉 업그레이드: 노화에 강한 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 또는 플루오로엘라스토머 밀봉재로 전통적인 재료를 교체하고, 플랜지, 밸브, 부싱과 같은 인터페이스의 밀봉 구조 설계를 최적화합니다. 대형 변압기의 경우, 듀얼 밀봉 기술을 특징으로 하는 벨로우즈형 보존 탱크를 장착하여 오일 부피 변화를 보상하고, 양압을 유지하며 외부 공기와 수분 침입을 완전히 차단합니다.
• 환경 제어: 탱크 배기구에 고효율 건조제 브리더(실리카겔/활성 알루미나 사용)를 설치하고, 정기적으로 건조제를 점검 및 교체하여 호흡 중 수분 침입을 방지합니다. 변압기실이나 오일 구덩이를 건조하고 깨끗하게 유지합니다.

Ⅲ. 구현의 이점 및 장점

• 직접적인 이점: 절연 시스템의 노화 속도를 크게 늦추고, 높고 안정적인 절연 강도를 유지합니다. 오일 열화로 인한 유전 손실과 국소 과열 위험을 크게 줄이고, 내부 잠재적 결함(예: 수분 침입, 불순물 방전)의 발전을 효과적으로 억제합니다.
• 장기적 가치:
• 신뢰성 향상: 절연 또는 오일 품질 문제로 인한 예기치 않은 정전률을 크게 줄여 전력망의 연속적인 전력 공급 능력을 보장합니다.
• 경제적 효율성 최적화: 주요 정비 및 오일 교체 간격을 연장하여 유지 보수 자원 소모를 줄이고, 대규모 개조 또는 교체 필요성을 크게 연기하여 수명주기 가치를 향상시킵니다.
• 수명 연장: 종합적인 조치를 통해 주요 구성 요소의 노화를 효과적으로 지연시켜 변압기가 설계 수명을 달성하거나 초과할 수 있게 합니다(운영 조건에 따라 5년에서 15년까지 수명 연장).
• 안전 준수: 전기 설비 예방 시험 규정 및 환경 법규에서 명시된 절연 성능 및 오일 품질 관리에 대한 의무적 요구 사항을 충족합니다.

Ⅳ. 품질 보증 및 구현

• 엄격한 공급업체 선정: 절연지, 오일, 밀봉재와 같은 주요 재료를 UL, VDE, CESI 등 권위 있는 인증을 보유한 최상위 브랜드로부터 조달합니다.
• 표준 작업 절차(SOP): 절연 처리, 진공 오일 충전, 밀봉 설치, 오일 샘플링/테스트에 대한 자세한 작업 사양을 개발하고, 의무적인 교육을 시행합니다.
• 디지털 플랫폼 지원: 상태 모니터링 데이터 관리 시스템을 활용하여 추세 분석을 수행하고, 예측 유지 보수 결정 지원을 가능하게 합니다.
• 전문가 컨설팅: 솔루션 맞춤화부터 현장 지침까지 전 주기 전문 기술 서비스를 제공합니다.