부흐홀츠 계전기로 전력 변압기 보호하기: 전문가 통찰

변압기 보호 시스템이란?

일반적으로 발전기 보호에는 여러 시스템이 사용되지만, 대용량 전력을 한 장소에서 다른 장소로 송전하는 전력 변압기 역시 이상 상태로부터 보호해야 할 중요한 기기입니다. 메르츠-프라이스 순환 전류 방식이 발전기 보호에 가장 만족스러운 시스템입니다. 이제 전력 변압기를 보호할 시스템이 필요합니다. 변압기 보호에는 접지 고장 계전기(접지 고장 보호), 과전류 계전기(상간 고장 및 과부하 보호), 차동 보호(접지 및 상간 고장 보호) 등이 사용됩니다. 또 다른 특수 보호 장치인 부흐홀츠 계전기는 서서히 진행되는 고장을 보호합니다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하겠지만, 여기서는 부흐홀츠 계전기를 중점적으로 다루겠습니다.

부흐홀츠 계전기 작동 원리

부흐홀츠 계전기는 유입 변압기에 설치되는 가스 작동 계전기로, 모든 종류의 고장에 대해 보호합니다. 발명가 부흐홀츠의 이름을 땄습니다. 이 보호 장치는 변압기에서 서서히 진행되는 고장 시 경보를 울리고, 심각한 내부 고장 시 변압기를 차단합니다. 750kVA 초과 정격 변압기에 사용되며, 메인 탱크와 컨서베이터 사이 배관에 9.5° 각도로 설치됩니다.

구조 상세도는 그림과 같습니다. 부흐홀츠 계전기는 돔 형태의 메인 탱크와 컨서베이터를 연결하는 배관에 연결됩니다. 장치에는 두 요소가 있습니다. 상부 요소는 플로트에 연결된 수은 스위치이고, 하부 요소는 오일 흐름 경로에 있는 수은 스위치입니다. 상부 요소는 서서히 진행되는 고장용 경보 회로에, 하부 요소는 심각한 내부 고장용 트립 회로에 연결됩니다.

변압기 운전 중 서서히 진행되는 고장(권선 절연 파괴, 철심 과열, 누유로 인한 오일 레벨 저하 등)이 발생하면 열로 인해 변압기 오일이 분해됩니다. 이 분해로 70% 이상이 수소인 가스가 발생합니다. 가벼운 수소는 컨서베이터로 올라가려 하며, 이 과정에서 플로트 요소가 작동합니다. 수소 가스가 수은 스위치에 압력을 가해 요소가 기울며 경보 회로를 접점시켜 경보음을 울립니다.

변압기가 대용량 전력을 취급 중 심각한 내부 고장이 발생하면 엄청난 양의 가스가 생깁니다. 과열로 오일이 컨서베이터로 급격히 밀려들어 하부 요소의 수은 스위치가 작동해 트립 회로 접점을 닫습니다. 이로써 변압기가 계통에서 분리되어 심각한 손상을 방지합니다.