변압기의 종류와 유지보수

1. 변압기의 기능
변압기는 전력회사에서 공급하는 고압 또는 특고압의 전력을 부하기기의 사용전압에 맞게 전압을 강압하는 역할로
전기설비의 가장 핵심적인 기기이다.

 

2. 변압기의 종류
변압기는 절연방식에 따라 유입식, 건식, 몰드식, 가스식으로 구분한다.

 

  [ 유입식 변압기 ]
절연유가 담긴 탱크속에 권선을 담근 구조로 제작이 용이하고 사용범위가 넓어 소용량에서 대용량까지 가장 많이
사용하는 변압기다.            

※ 특징 ∵ 소용량에서 대용량 저전압에서 고전압까지 사용범위가 넓다. ∵ 밀폐된 구조이므로 옥내외 구분없이 사용 가능하다. ∵ 소음진동이 적고 서지에 강하다. ∵ 점검에 의해 수명 예측이 가능하다. ∵ 절연유를 사용하므로 화재의 우려가 있다. ∵ 정기적인 절연유 보수가 필요하다.

     

[ 건식 변압기 ]
절연유를 사용하지 않고 고체 절연체만으로 절연을 유지하는 것으로 화재 예방을 중시하는 건물에 사용하였으나
몰드변압기의 등장으로 최근에는 소용량 강압용 변압기로 주로 사용한다

     

※ 특징 ∵ 절연유를 사용하지 않으므로 화재의 위험이 없다. ∵ 점검 및 보수가 용이하다. ∵ 소음.진동이 크고 서지에 약하다.

     

[ 몰드 변압기 ]
고압 및 저압 권선을 불연재인 에폭시로 몰드한 방식으로 난연성, 무보수화, 에너지절약 등의 이점이 있어 최근 많이
사용하나 인출부 절연과 방열에 문제가 있어 고전압 대용량화에는 한계가 있다.

     

※ 특징 ∵ 절연물로 난연성 에폭시 수지를 사용하므로     화재의 우려가 없다. ∵ 소형.경량이고 분해. 반입. 현장조립도 가능하다. ∵ 무부하 손실이 적어 에너지 절약에 기여한다. ∵ 소음이 크고 기중절연이므로 옥외설치시     전용함이 필요하다. ∵ 서지에 약하므로 VCB와 결합시 SA가 필요하다. ∵ 무보수화가 가능하나 수명 예측이 곤란하다.

           

[ 가스절연 변압기 ]
절연 매체로 SF6 가스를 사용한 변압기로 불연성이고 전기적 특성이 좋다.

     

※ 특징 ∵ 불연성이고 전기적 특성이 우수하다. ∵ 가격이 고가이고 정기적인 보수가 필요하다.

            [ 각 절연방식별 비교 ]      

구분	유 입	건 식	몰 드
절연계급	A종	B종, H종	B종, F종
허용최고온도	105℃	130, 180℃	130, 155℃
사용장소	옥내외	옥내	옥내
내습,내진	약함	약함	강함
소음.진동	작다	크다	크다
단락강도	-	-	강함
충격파내전압	150	90	95(120)
치수,중량	대	중	소

      3. 변압기의 열화와 수명      

[ 절연파괴의 원인 ]
변압기는 운전중 온도,습도,산소 등에 의해 절연물이 열화되었다가 단락, 지락, 진동 등의 기계력에 의해 열화된 절연물이
물리적으로 파괴되기 때문이다.
따라서 변압기의 수명은 절연물의 열화 정도에 따라 결정된다고 볼 수 있다.

[ 변압기 열화원인 ]
∵ 열열화
변압기 발생열과 주위온도에 의해 변압기 최고점 온도가 상승하여 산화, 열분해 등으로 절연유 내압이 내려가거나
고체 절연물의 내압하락 및 기계적 강도가 하락하게 된다. 과부하 운전을 피하고 냉각 방법을 개선하면 수명을 늘릴 수 있다.

∵ 흡습으로 인한 열화
절연유가 대기중의 수분을 흡수하여 절연내력이 저하하고 고체 절연물의 기계적 강도가 저하한다.

∵ 부분방전으로 인한 열화
절연물에 가해진 전계의 세기가 한도를 초과 했을때 부분적인 방전으로 발생 하는 열화로 절연내력과 기계적 강도의
저하를 가져온다. 주로 제작 당시에 절연물에 기포등의 이물질이 혼입하여 이 부분에 전계가 집중하여 발생 한다.

∵ 기계적 응력으로 인한 열화
진동, 충격, 단락시의 전자 기계력에 의해 고체 절연물이 기계적으로 파손되어 변압기의 수명을 종료한다.

[ 변압기의 열화진단 ]
변압기의 열화 정도를 아는 수단으로는 절연저항측정법, 유전정법, 유중가스 분석,절연내력시험 방법이 있고 절연유
자체의 시험방법으로 절연유 내압시험, 전산가도측정, 함유수분측정, 체적저항률측정법이 있으나 변압기의 중요도,
용량 등을 고려하여 실시한다.
전기안전공사에서는 변압기 절연내력시험과 절연유의 절연내력시험, 전산가도를 측정하여 양부를 판단하고 있다.

[ 온도에 의한 변압기의 수명 ]
절연물의 온도와 수명과의 관계는 아래의 식으로 근사하게 추정할 수 있다.
Y = aΘ-b
Y : 절연물의 수명
a : 정수
b : 0.1155
Θ : 절연물의 온도

여기서 변압기의 수명은 절연물 온도가 6℃ 상승할 때 마다 반감하게 됨을 알 수 있다.
따라서 변압기의 유지보수가 적정하게 이루어지고 과부하 운전을 하지 않을 경우 수명은 20년 이상이다.

[ 변압기의 내구년한 ]
변압기 수명은 15년, 20년, 30년으로 제각기 주장이 상이한 것은 유지 보수의 중요성을 말해준다.
변압기의 내구년한이 명확하게 규정된 곳은 공동주택 관리령에 17년으로 표시된 것이 유일하다.

     

4. 변압기의 유지보수　

변압기는 비교적 내구성이 좋고 정지기이므로 수명은 길지만 사고시 정전이 불가피하고 사회적 파급효과가 크다. 또 중량물이므로 취급이 간단하지 않다. 사전 점검으로 고장개소 또는 고장이 우려되는 부분을 발견하여 적절한 보수가 이루어진다면 대부분의 사고를 예방할 수 있고 기대 수명까지 안전하게 사용할 수 있을 것이다.

[ 일상점검 ]
소음. 진동. 이상음, 절연유 누유, 애자. 부싱의 균열, 먼지부착, 부식상태, 변색이나 냄새 등으로 사전에 발견하여 대책을
세우도록 한다.

[ 정기점검 ]
시간을 정해 정기적으로 변압기 운전을 정지시켜서 접속부위 이완. 균열상태를 점검하고 소모품 교환 등을 한다.
또 이때 절연내력시험 등 각종 시험을 실시하여 보수계획을 세운다.

[ 특별점검 ]
이상음, 냄새, 절연유 누유 등을 발견할 시 즉시 운전을 정지하고 점검 및 보수한다.