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변압기이론

변압기의 열화진단

개요

유입식 변압기의 주요 절연매체는 절연유이며, 전기적 절연과 냉각작용을 한다. 그러므로 절연유의 열화는 변압기 사고의 주요원인이 된다. 절연유의 열화는 변압기 사용 중 과열, 부분방전, 수분, 산소 등의 영향을 받아 열화하여 절연내력 및 냉각기능이 저하하게 된다.

현재는 절연유 열화진단은 TBM방식이 주로 사용되며, 이것은 보수 점검시 일정기간을 경과한 변압기의 절연유를 채취하여 절연파괴 전압시험, 산가측정, 가스분석 등을 실시하여 그 결과에 따라 교체, 처리한다.

변압기 열화진단

1) 부분방전(PD: Partial Discharge) 검출

절연물의 열화나 보이드, 도전성 이물질의 함유와 같은 결함부분을 검출하기 위한 목적이다.

(1) 초음파 센서인 AE센서를 이용한 방법
(2) HFCT를 통한 누설전류 측정을 측정하여 분석하는 방법
(3) UHF(Ultra High Frequency) PD 센서를 통한 패턴별 진단하는 방법으로, 최근에는 “UHF PD 센서”의 적용이 일반적인 추세이며, 특징은 아래와 같다.

① 노이즈의 영향에 강하다.
② 경험의 축적으로 신뢰도 향상 및 데이터 패턴화로 분석이 용이해짐
③ 비접촉식으로 초고압 응용이 가능하다.
④ 타 방식에 비해서 검출감도가 양호하다.

변압기 열화진단
변압기 열화진단

2) 유중가스 분석
변압기 내부에서 과열, 부분방전으로 인해서 절연유가 분해되어 탄산계 가스(H2, CO2, CH4)가 발생된다. 이에 절연유 중에 용해되어 있는 가스를 분석하여 가스량, 가스 조성비에 따라서 열화정도를 추정한다.

3) 절연유 열화진단 시스템
이 방식은 PCS(Porous Ceramic Sensor)센서를 이용한 방식으로 양단에 직류 2kV를 인가하여 누설전류를 측정하여 열화를 진단하는 방식이다. 이는 절연유가 열화[과열, 부분방전]되면 도전성 물질(에틸렌(C2H4), 메탄(CH4) 등)의 향유량이 증가하는데 따른 누설전류의 변화를 검출하는 것이다.

절연유 열화진단 시스템

절연유 열화가 완만하게 진행 중일 때는 열화검출이 쉽지 않다. 일반적으로 절연유의 열화는 70~80%가 열화 정도가 느리게 진전되며, 20~30% 정도는 급속히 열화가 진행되기 때문에 이 방법의 적용으로 열화진행 상황을 온라인 상에서 지속적으로 모니터링 할 수 이점이 있다.

4) 기타 절연유 온도, 권선의 온도, 유면의 높이 등 측정

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