변압기(특성Q)
변압기 냉각방식
변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
변압기 이행전압의 종류와 대책
임피던스 전압이 변압기특성에 영향을 주는요소
주파수 변화가 변압기에 미치는 영향
변압기 보호방식(B)
변압기 고장 진단방법과 절연 진단방법
유입 변압기 온라인 진단
변압기 경제적 운용방식
변압기 손실과 효율
변압기 최대 효율조건
목차(변압기 이상현상)
변압기 이상현상 및 대책
1️⃣소음 및 진동
1)원인
- 철심의 자왜 현상:
- 교류 자기장의 변화에 따라 철심이 진동하면서 소음이 발생
- 철심의 결함이나 불균일한 자기장 분포는 진동을 증폭
- 권선 전자력에의한 진동:
- 자기력에 의해 권선이 진동하면서 소음이 발생
- 권선의 고정 상태가 불안정하거나 권선 사이의 간격이 불균일할 경우 진동이 더욱 심하게 발생
- 냉각용 펌프, 공유펌프 등에 의한 소음
- 철심의 이음새 성층간에 작용하는 진동:
- 변압기 내부 부품의 이완이나 마찰이 소음을 발생
2)설계 단계에서의 고려
- 철심 재료:
- 고배향성 규소강판을 사용하여 자기 특성을 향상시키고, 히스테리시스 손실을 줄여 진동을 감소
- 철심의 구조 및 조임(지지) 구조 :
- 철심의 이음매가 적은 성층 방법 채택 및 볼트 체결토크 균일 등 조임(지지)구조에 대한 전반적인 검토
- 코어 구조:
- 코어 구조를 최적화하여 자기 누설을 줄이고, 진동을 감소
- 자속밀도를 저하시켜 설계/제작 자속밀도를 저하시키면 소음은 저감되지만 변압기의 대형화에는 걸림돌이 됨
- 권선 설계:
- 권선의 배치와 고정 방식을 개선하여 진동을 줄임
- 냉각 방식:
- 냉각 방식을 개선하여 소음 발생을 줄일 수 있음
2)제작 단계에서의 주의:
- 정밀한 가공: 부품의 정밀한 가공을 통해 진동을 줄입니다.
- 균일한 조립: 부품 조립 시 균일한 힘을 가하여 이완을 방지합니다.
3)운전 조건 관리:
- 과부하 방지: 과부하 운전은 변압기 온도 상승을 유발하여 부품의 열팽창으로 인한 진동을 증가시킬 수 있으므로, 정격 용량 내에서 운전해야 합니다.
- 정기적인 점검: 정기적인 점검을 통해 부품의 이상 유무를 확인하고, 필요한 경우 교체하여 소음 발생을 방지합니다.
4)외부적인 방음 대책:
- 방음벽 설치: 변압기 주변에 방음벽을 설치하여 소음 전파를 차단합니다. 약 30[dB] 저감
- 흡음재 사용: 변압기 외부에 흡음재를 부착하여 소음을 흡수합니다. 약 10[dB] 저감
- 진동 댐퍼 설치: 변압기와 지지대 사이에 진동 댐퍼를 설치하여 진동 전달을 차단합니다. 약 3[dB] 저감
- 방진 고무의 설치 : 몰드 변압기의 본체와 하부 베이스 사이에 방진고무를 설치하여 변압기에서 발생하는 진동전달을 억제하여 소음을 줄이는 방법으로 5[dB] 이상 저감
2️⃣여자돌입전류
- 변압기 투입할 때 무전압에서 일거에 전전압으로 여자돌입전류가 흘러 계전기가 오동작할 수 있다
- 여자돌입전류는 철심전류는 철심재료, 투입 시 전압위상, 변압기 잔류자기위상, 크기는 다르지만 정격전류의 수 배~10배 정도, 계속시간은 0.5~수초에서, 장시간에서는 10초 이상의 것도 발생
3️⃣유동대전 현상
- 유입변압기 내부에서 절연유가 순환하면서 절연체 표면과의 마찰이나 유동에 의해 전하가 분리되어 축적되는 현상을 유동대전 현상이라고 합니다.
- 이렇게 축적된 전하가 방전될 때 발생하는 에너지가 절연체를 손상시켜 변압기의 수명을 단축시키거나 심각한 경우에는 고장을 유발할 수 있습니다.
1)유동대전 현상 발생 원인
- 절연유의 순환: 변압기 내부에서 절연유가 펌프에 의해 순환하면서 절연체와의 마찰이 발생하고, 이 과정에서 전하가 분리됩니다.
- 절연체의 종류: 절연체의 종류에 따라 표면 전위가 다르게 발생하며, 특히 셀룰로오스 계열의 절연지는 유동대전 현상이 발생하기 쉽습니다.
- 절연유의 상태: 절연유의 온도, 수분 함량, 불순물 등이 유동대전 현상에 영향을 미칩니다.
- 변압기 구조: 변압기의 구조, 즉 절연체의 배치나 유로 형상에 따라 유동대전 현상이 발생하기 쉽거나 어려울 수 있습니다.
2)유동대전 현상의 영향
- 절연 파괴: 축적된 전하가 방전될 때 발생하는 에너지가 절연체를 손상시켜 절연 파괴를 유발할 수 있습니다.
- 부분 방전: 절연체 표면에 국부적인 방전을 발생시켜 절연 열화를 가속화시킵니다.
- 수명 단축: 유동대전 현상으로 인해 절연 수명이 단축되어 변압기의 교체 시기가 앞당겨질 수 있습니다.
3)유동대전 현상 방지 대책
- 절연유 관리: 절연유의 순도를 유지하고, 정기적으로 교체하여 수분 함량과 불순물을 제거합니다.
- 절연체 선정: 유동대전 현상이 적은 절연체를 사용합니다.
- 변압기 설계 개선: 유로 형상을 개선하여 절연체와의 마찰을 줄이고, 전하 축적을 방지합니다.
- 접지: 변압기의 각 부분을 접지하여 전하가 축적되는 것을 방지합니다.
- 온도 관리: 절연유의 온도를 일정하게 유지하여 유동대전 현상을 억제합니다.
- 첨가제 사용: 유동대전 방지 첨가제를 사용하여 절연유의 표면 전위를 감소시킵니다.
4️⃣PCM 반송전류 차동계전방식
- PCM(Pulse Code Modulation) 반송전류 차동계전방식은 변전소의 보호 계전 방식 중 하나로, 디지털 통신 기술을 이용하여 변압기의 고장을 빠르고 정확하게 감시하고 보호하는 시스템입니다.
- 이 방식은 변압기의 양단에 설치된 CT(Current Transformer)에서 측정된 전류 값을 디지털 신호로 변환하여 통신망을 통해 주 보호 계전기로 전송하고, 주 보호 계전기에서 두 개의 신호를 비교하여 차이가 발생하면 고장으로 판단하고 보호 동작을 수행하는 방식
1)구성 원리
- CT 설치: 변압기의 1차측과 2차측에 각각 CT를 설치하여 전류를 측정
- 디지털 변환: CT에서 측정된 아날로그 전류 신호를 A/D 변환기를 통해 디지털 신호로 변환
- PCM 부호화: 디지털 신호를 PCM 부호화하여 통신망을 통해 전송할 수 있도록 변환
- 통신망: PCM 부호화된 신호를 주 보호 계전기로 전송하기 위한 통신망(광케이블, 동축 케이블 등)을 구축
- 주 보호 계전기: 주 보호 계전기는 두 개의 CT에서 전송되어 온 디지털 신호를 비교하여 차이가 발생하면 고장으로 판단하고, 설정된 동작 시간 내에 차단기를 트립시켜 고장 구간을 분리
2)장점
- 고속 동작: 디지털 통신을 이용하기 때문에 아날로그 방식에 비해 훨씬 빠른 속도로 고장을 감지하고 보호 동작을 수행할 수 있습니다.
- 고정밀도: 디지털 신호를 사용하기 때문에 아날로그 방식에 비해 높은 정확도로 고장을 감지할 수 있습니다.
- 원격 감시 및 제어: 통신망을 통해 원격으로 시스템을 감시하고 제어할 수 있습니다.
- 다양한 보호 기능: 과전류, 지락, 단락 등 다양한 고장 종류를 감지하고 보호할 수 있습니다.
- 내잡음성: 디지털 통신 방식은 아날로그 방식에 비해 외부 잡음에 강합니다.
3)단점
- 초기 설치 비용: 디지털 통신 시스템 구축에 따른 초기 설치 비용이 높습
- 시스템 복잡도: 아날로그 방식에 비해 시스템 구성이 복잡하여 유지보수가 어려울 수 있습
- 통신 장애 발생 가능성: 통신망에 문제가 발생하면 보호 기능이 저하될 수 있습
4)결론
- PCM 반송전류 차동계전방식은 기존의 아날로그 방식에 비해 고속, 고정밀도, 다기능 등 많은 장점을 가지고 있으며, 최근 변전소 보호 시스템에서 많이 사용되는 방식
- 하지만 초기 설치 비용이 높고 시스템이 복잡하다는 단점도 가지고 있으므로, 시스템의 규모와 중요도를 고려하여 적절한 보호 방식을 선택
5️⃣포화현상
1)철심 포화란
변압기나 리액터와 같은 전력 기기 내부에 있는 철심은 교류 자기장에 의해 자화됩니다. 이때, 가해지는 자기장의 세기가 일정 수준을 넘어서면 철심이 더 이상 자화되지 않는 상태, 즉 포화 상태가 됩니다. 이러한 철심 포화는 변압기의 특성을 변화시키고, 심각한 경우 이상 전압을 발생시킬 수 있습니다.
2)철심 포화가 발생하는 원인
- 과전압: 정상적인 운전 전압보다 높은 전압이 인가될 때 발생합니다.
- 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파 전류는 철심의 자화를 증가시켜 포화를 유발합니다.
- 계통 사고: 단락 사고, 지락 사고 등 계통 사고 시 순간적으로 높은 전압이 발생하여 철심 포화를 일으킬 수 있습니다.
- 철심 설계 결함: 철심의 재질, 형상, 갭 등 설계 결함으로 인해 포화가 쉽게 발생할 수 있습니다.
3)철심 포화에 의한 이상 전압 발생 메커니즘
철심이 포화되면 변압기의 인덕턴스가 감소하고, 이는 계통의 임피던스 변화를 초래합니다. 계통의 임피던스 변화는 공진 현상을 유발할 수 있으며, 이로 인해 매우 높은 주파수의 이상 전압이 발생할 수 있습니다. 이러한 이상 전압은 절연 파괴를 일으켜 설비의 손상을 야기할 수 있습니다.
4)철심 포화에 의한 이상 전압의 종류
- 기본파 철공진: 계통의 용량성 성분과 변압기의 인덕턴스가 공진하여 발생하는 이상 전압입니다.
- 고조파 철공진: 고조파 전류에 의해 발생하는 철심 포화가 계통의 용량성 성분과 공진하여 발생하는 이상 전압입니다.
5)철심 포화에 의한 이상 전압의 영향
- 절연 파괴: 높은 이상 전압은 변압기의 절연을 파괴하여 고장을 유발할 수 있습니다.
- 기기 수명 단축: 이상 전압은 기기의 수명을 단축시키고, 유지보수 비용을 증가시킵니다.
- 계통 불안정: 이상 전압은 계통의 안정성을 저해하고, 다른 설비에도 영향을 미칠 수 있습니다.
6)철심 포화 방지 대책
- 충분한 여유 용량 확보: 변압기를 설계할 때 충분한 여유 용량을 확보하여 과부하에 대비해야 합니다.
- 고조파 저감: 비선형 부하를 줄이고, 고조파 필터를 설치하여 고조파를 감소시켜야 합니다.
- 계통 보호: 계통 사고 발생 시 신속하게 차단하여 이상 전압 발생을 방지해야 합니다.
- 정기적인 점검: 변압기의 상태를 정기적으로 점검하고, 이상 징후를 조기에 발견하여 조치해야 합니다.
- 온라인 모니터링: 변압기의 상태를 실시간으로 모니터링하여 이상 발생 시 신속하게 대응해야 합니다.
변압기(특성Q)
변압기 냉각방식
변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
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임피던스 전압이 변압기특성에 영향을 주는요소
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변압기 보호방식(B)
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변압기 최대 효율조건
목차(변압기 이상현상)
변압기 이상현상 및 대책
💯기출문제
●C44PCM 반송전류 차동계전방식의 구성 원리 및 장단점을 설명하시오
○C48변압기 소음 발생원인 및 대책
●C51변압기 고장원인과 점검방법에 대하여 설명하시오 ❯49
유전체손실측정, 유중가스분석, 초음파검사, 온라인모니터링, 절연저항측정, 외부점검, 보호계전기동작기록분석
●C53수변전 계통에 접속되는 변압기, 리액터 등의 철심포화에 기인하여 이상전압에 대하여 설명하시오
●C54유입변압기의 유동대전현상을 설명하시오
변압기(특성Q)
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변압기 이상현상 및 대책
변압기 여자 돌입전류
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변압기 고장 진단방법과 절연 진단방법
유입 변압기 온라인 진단
변압기 경제적 운용방식
변압기 손실과 효율
변압기 최대 효율조건
목차(변압기 이상현상)
변압기 이상현상 및 대책
🌐 V1106Z24/406
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