유입변압기의 구조 및 열화 점검 포인트

 

유입변압기의 구조 및 열화

유입변압기는 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있다. 변압기 본체 : 탱크, 철심, 권선, 고체 절연물 등. 외장품 : 부싱, 방열판, 패킹, 콘서베이터 등. 절연유. 유입변압기의 구성요소는 온도, 물리적 힘, 산소, 수분 등으로 인해 시간이 지날수록 본연의 성능이 저하되며 이와 같은 경년 열화 현상으로 인해 수명이 단축된다. 유입변압기 주요 부위별 열화 요인과 열화 형태는 표 1과 같다. 표 1에 나타난 열화 요인 중 특히 열의 경우는 다른 열화 요인에도 영향을 주어 복합 열화를 촉진하므로 유입변압기의 철저한 온도 관리는 매우 중요하다.

 

유입변압기 점검

유입변압기 외함에 도장 등의 적절한 방청조치가 되어 있을 경우 일반적인 조건으로 운전되는 철심, 권선 및 외함과 같은 금속재는 30년 정도는 열화 되지 않는다고 하며 절연유나 외장재가 열화 되면 교체할 수 있으므로 유입변압기의 수명에 직접적 영향을 주지 못한다. 그러나 권선 피복용 절연지는 진동하는 발열 권선에 직접 접촉되어 열적, 기계적으로 열화 되지만 교체하기 곤란하므로 권선의 층간에서 오일 덕트로 사용되는 프레스보드와 함께 유입변압기의 수명을 결정하는 요인으로 작용할 수 있다. 절연지에는 전기적 절연강도와 기계적 인장강도가 요구되지만 절연지의 셀룰로스 분자가 화학적으로 열화 되면서 생성된 알데히드류, 풀무랄 등의 유기물이나 일산화탄소, 이산화탄소, 물 등의 부산물이 정상 운전 시에는 문제 되지 않지만 권선에 이상전압이나 전자기계력이 인가되면 본연의 기능을 더 빨리 잃게 할 수 있다. 대형 변압기의 경우 수명을 결정하는 절연지의 인장강도 잔율은 60% 이상이라고 보고 있다. 유입변압기에 대한 점검은 유입변압기가 정상적으로 기능할 수 있는지 육안 및 실측 확인하여 이상징후를 사전에 검출하고 조치함으로써 사고를 예방하기 위해 실시한다. 정기적으로 실시하는 점검은 주로 육안으로 외관을 점검하는 일상 순서 점검이 대부분이며 정기점검은 절연저항, 누설전류 등을 측정하는 시험이 주를 이루는 정밀점거이다. 정밀점검을 통해 이상징후가 검출될 경우 필요에 따라 부분방전 등을 측정하여 분석하기도 한다.

 

유입변압기 점검 포인트

유입변압기는 충전부를 주로 절연유로 절연하므로 점검 시에도 유온, 유면계 및 절연유 열화방지장치 등을 확인한다. 특히 절연유는 사용 중 변색되거나 본연의 기능이 저하될 수 있으므로 절연유를 채취하여 분석한 후 교체 필요성을 검토하여야 한다. 유압변압기에 대해서는 육안 등의 '오감'을 이요하여 일상점검을 실히 한다. 외관, 온도, 소리, 냄새 등 운정장소 근처에서 감지할 수 있는 점검항목이 대부분이며 필요에 따라 일부 정전시킨 상태에서 실시해야 할 수도 있으므로 이는 숙련된 점검자의 노하우에 따라 결정한다. 유입변압기가 설치된 전력계통의 전압계나 주파수계 등의 각종 계기류를 점검하여 정상인지 확인한다. 이 경우 추정 가능한 이상 원인은 변압기라기보다 변압기보다 수명이 짧은 계기류 고장일 가능성이 높으므로 계기류를 점검하거나 제조사를 통하여 수리를 진행한다. 전선을 접속한 단자부가 가열 등에 의해 변생 괴지 않았는지, 접속부가 느슨해지지 않았는지, 단자 표면이 녹슬지 않았는지, 금속 등의 이물질이 묻어 있지 않은지 등을 육안으로 점검한다. 이상이 발견되면 신속히 제조사와 상의한다. 다이얼 온도계나 유연 온도계를 확인한다. 다이얼 온도계는 일반적으로 경보 설정값에 이르면 알람이 울린다. 경보는 주위온도와 절연유 온도상승을 더한 온도에 이르면 작동하도록 성장한다. 실제 현장에서는 설치장소나 계절에 따라 주위온도가 달라지고 절연유의 온도 상승에도 편차가 있으므로 상황에 따른 설정값을 결정해야 한다. 온도계가 정상임에도 이상 온도 상승을 지시한다면 정격 이상의 부하가 걸려 있을 수 있으므로 부하를 줄일 필요가 있다. 변압기는 운전 중 '웅'하는 소리를 낸다. 이 소리는 주파수 저하, 수전전압 상승, 고조파 유입, 기계적 이완, 접촉 등의 원인으로 발생하므로 이것 또한 중요한 점검 항목 중 하나이다. 소음레벨 기준은 변압기 용량과 BIL에 따라 정해지며 22,9kV, 1,000 MVA급에서는 70dB 정도이다. 평상시와 다른 냄새가 난다면 단자부 이완 등으로 인한 접촉 불량이나 과부하로 인한 유입변압기 내 절연물의 과열 등이 원인일 수 있다. 또한 절연유가 새지 않는지 절연유 열화방지의 호흡구 등도 점검해야 한다. 일상점검 중 감지한 이상 현상의 원인을 명확히 파악하여 조치할 수 없다면 신속하게 제조사에 문의해야 한다.