전력 변압기 유지보수, 진단 및 모니터링 전문 가이드 – 수명 연장

그림 2 – 보조 샘플링 밸브

• 2 – 드레인 밸브 플러싱그림 3 – 드레인 밸브 플러싱

• 3 – 튜브와 주사기 플러싱, 주사기 배럴을 당기지 말고 – 약간 저항 가하며 유체 압력으로 주사기 채우기 (그림 4).

그림 4 – 튜브 및 주사기 플러싱

• 4 – 채워진 주사기에 기포 없어야 함, 하지만 나중에 일부 형성될 수 있음 – 이것들은 방출하지 말 것.

함께 읽기: 변압기 MCQ 해설 포함

용해 가스 분석(DGA)

DGA, 이용 가능한 가장 가치 있는 진단 도구 중 하나,는 냉각/절연 매질에 용해된 가스 분석을 통해 유입식 변압기 상태를 평가하는 절차입니다.

비용 효율적이며, 오일 샘플링 기반의 비교적 단순하고 비파괴적인 테스트로 필수 정보를 제공하는 잘 확립된 기술입니다.

분석은 보통 실험실에서 수행되지만, 온라인 장치도 이용 가능합니다.

결과는 오일 건강 상태와 절연 매질로서의 특성, 현재 상태, 발생 중인 변화, 과부하/노후화 열화 영향, 초기 고장 개시, 주요 고장 가능 원인 등에 대해 많은 것을 드러냅니다.

심각한 고장은 부홀츠 계전기에 모일 수 있는 자유 가스도 생성할 수 있음을 유의하십시오.

유지보수 및 진단 목적 변압기 테스트

표 7은 정기 유지보수와 진단을 연결하는 전반적 변압기 상태 평가 방법론을 보여줍니다.

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표 7 – 유지보수 및 진단 목적 수행할 변압기 테스트

부싱 테스트

잠재 탭이 있는 부싱의 경우, 부싱 상단과 하단 탭(보통 C1이라고 함) 사이의 정전용량과 탭과 접지 사이(보통 C2) 정전용량을 모두 측정합니다.

부싱 손실 결정을 위해 역률 테스트도 수행됩니다. C2 정전용량은 C1 정전용량보다 훨씬 큽니다.

잠재 탭 없는 부싱은 보통 부싱 상단 도체에서 접지까지 테스트합니다.

이 테스트 결과는 공장 테스트 및/또는 이전 테스트와 비교하여 열화 여부 판단.

부싱 고장의 약 90%는 수분 유입에 기인하며, 증가하는 역률로 증명됩니다.

주파수 응답 분석 테스트(SFRA)

주파수 응답 분석 (SFRA)^[6]은 광범위한 주파수 범위에서 변압기 권선 임피던스 측정하고 그 결과를 참조 세트와 비교하는 것입니다.

차이는 변압기 손상 가능성 시사하며, 다른 기술로 추가 조사하거나 내부 검사로 확인 가능. SFRA용 스위프 주파수 방식은 신호 생성, 측정, 결과 조작을 위해 네트워크 분석기 사용 필요.

초음파 및 음파 고장 탐지

이 테스트는 수소가 DGA에서 현저히 증가할 때 적용해야 합니다.

높은 수소 생성은 변압기 내부에서 부분 방전 발생 중임을 나타냅니다. 메탄, 에탄, 에틸렌 같은 다른 가스도 증가할 수 있음. 아크 발생 시 아세틸렌도 존재할 수 있으며 증가할 수 있습니다.

진동 분석

진동 분석만으로는 변압기 관련 많은 고장 예측 불가하지만, 변압기 상태 판단 돕는 또 다른 유용한 도구입니다.

진동은 느슨한 변압기 코어 세그먼트, 느슨한 권선, 실드 문제, 느슨한 부품, 오일 냉각 펌프/팬 베어링 불량 등에서 발생할 수 있습니다. 진동 원인 평가 시 극도의 주의 필요. 여러 번 느슨한 패널 커버, 문, 제어판 안 볼트/나사, 외부 느슨한 것들이 탱크 내부 문제로 오진된 적 많음.

코어 절연 저항

이 테스트를 위해 의도적 코어 접지 분리해야 합니다.

어려울 수 있으며, 일부 오일 드레인 필요할 수 있음.

일부 변압기에서는 코어 접지가 절연 부싱 통해 외부로 나와 쉽게 접근 가능.

절연 저항 예상 값:

• 신품 변압기: > 1000 MΩ
• 운전 중인 변압기: > 100 MΩ

10 ~ 100 MΩ 사이 값은 코어와 접지 사이 절연 손상 가능성 시사, 10 MΩ 미만 값은 파괴적 순환 전류 발생 가능하며 추가 조사 필요.

적외선 열화상

적외선 열화상 (IR)은 전기 시스템 문제를 탐지하는 비접촉 비파괴 방식입니다.

모든 전기 및 기계 장비는 전자기 복사 형태 열을 방출합니다. 열 복사에 민감한 적외선 카메라는 표면 간 온도 차이 탐지 및 측정 가능.

비정상적이거나 예상치 못한 열 패턴은 장비 문제 나타낼 수 있으며, 고장이나 장애, 화재 원인 될 수 있음.

일반적으로 적외선 분석은 2~3년마다 수행되며, 가능한 경우 장비가 통전되고 풀부하 상태에서 수행. 특수 기능 및 환경 조건은 연간 IR 수행 요구할 수 있음.

IR 분석은 유지보수나 테스트 후에도 수행되어 분리되었던 연결이 제대로 재작업되었는지 확인해야 함. 또한 IR이 공장 열적 시험 중 수행되면 결과를 나중에 비교 위한 기준선으로 사용 가능.

변압기 다음 구성 요소들이 보통 IR 분석 대상:

• 탱크
• 라디에이터 및 냉각 시스템
• 부싱
• OLTC

함께 읽기: 변압기 명판 (일반 요구사항).

탱크

변압기 탱크의 비정상적으로 높은 외부 온도나 비정상적 열 패턴은 저유면, 순환 유도 전류, 냉각 차단, 느슨한 실드, 탭 체인저 문제 등 변압기 내부 문제 나타냄.

비정상적 고온은 변압기 절연 손상/파괴하여 수명 단축.

IR 검사로 과열 조건이나 잘못된 열 패턴 발견 가능. IR 스캐닝 및 분석에는 이 기술에 경험 있는 훈련된 직원 필요.

라디에이터 및 냉각 시스템

라디에이터를 IR 카메라로 검사하고 서로 비교.

차가운 라디에이터 또는 세그먼트는 밸브 닫힘 또는 라디에이터 또는 세그먼트 막힘 나타냄.

육안 검사로 밸브가 열림 표시되면, 라디에이터 또는 세그먼트는 격리, 드레인, 제거 후 막힘 제거해야 함.

냉각 감소 상태로 운전하는 변압기는 유용 수명이 급격히 단축됨 (작동 온도 8~10°C만 상승해도 변압기 수명 절반으로 감소).

부싱 및 절연체

a) 오일 레벨

IR 스캔으로 부싱 저유면 표시 가능, 이는 즉시 차단 및 교체 필요.

일반적으로 이는 부싱 하단 실이 실패하여 오일이 변압기 내부로 누출되기 때문. 상단 실도 실패했을 가능성 높음, 공기와 수분이 상단으로 유입 허용.

부싱 내 과도한 오일 레벨은 일반적으로 부싱 하단 실 실패하고 컨서베이터 오일 헤드 또는 질소 압력이 변압기 오일을 부싱 위로 밀어올림 때문.

부싱이 높은 오일 레벨 보이는 또 다른 이유는 상단 실 누설로 물 유입 허용. 물이 부싱 하단으로 이동하며 오일 위로 밀어올림.

90% 이상 부싱 고장이 상단 실 통한 물 유입에 기인.

부싱은 흔히 파괴적으로 고장나며, 여러 번 호스트 변압기 및 인근 장비 파괴하고 작업자 위험 초래. 이전 동일 부싱 IR 스캔과 현재 스캔 비교 필요.

b) 부싱 연결

부싱에 두 내부 연결, 하나는 헤드에, 다른 하나는 깊숙이 변압기 코일에 연결.

둘 다 외부에서 나타나지만, 헤드 연결은 부싱 상부, 코일 연결은 부싱 베이스에 위치.

균열 문제 특정 절연체에서 발견되며 절연체 전기적 기계적 강도 영향.

표면 수분 존재 시 미세 방전 전류가 절연체 표면 흐르며 온도 1~2도 상승. 절연체 균열 시 방전 전류가 표면 아닌 균열 따라 흐르며 절연체 약간 차갑게 나타남.

균열이 충분히 심각해지면 온도 상승 뚜렷해질 수 있음.

OLTC (부하 탭 전환기)

OLTC 커버 온도는 변압기 자체와 동일해야 함.

열원 OLTC 케이싱 내부에 있으며 나타난 온도보다 훨씬 높음.

외부 OLTC 구획은 변압기 본체보다 따뜻하지 않아야 함. 더 따뜻하면 내부 탭 연결 과열 가능성 시사.

탭 검사 어려움 중 하나는 검사 시 모든 탭이 연결되지 않아 결과가 결론적이지 않을 수 있음.

^[1]NETA: 국제전기시험협회 (미국).

^[2]심각한 내부 고장 후 또는 8~10년마다 연속 운전 시 수행, 특히 변압기가 가혹한 과부하 사이클 또는 외부 단락 겪었을 때. 이 활동은 전문 인력이 수행해야 함.

^[3] 메거는 상표이나 이 장비는 이 이름으로 알려짐.

^[4] 7장 즉 적외선 열화상 참조.

^[5] IEC: 국제전기기술위원회.

^[6] FAT – 공장 인수 시험 중 이 테스트 수행된 경우에만.

저자 소개: 마누엘 볼로티냐