유틸리티 플래너는 20 MVA 및 66/11 kV 전압 수준의 전력 변압기에 대한 두 가지 제안을 비교하고 있습니다. 두 제조업체는 동일한 전력 용량과 동일한 손실을 제공하며 대략 동일한 가격을 제시했지만, 주요 차이는 그들의 오일 시스템에 있습니다. 한 제조업체는 실리카 젤 호흡기가 있는 기존 외부 오일 보존 탱크를 기반으로 변압기를 설계했으며, 다른 제조업체는 보존 장치 없이 물결 모양의 팽창 탱크를 설계했습니다. 플래너는 선택한 오일 시스템의 유형이 오일 보존 시스템 자체에만 영향을 미치는 것이 아니라 유지보수 일정, 화재 위험 수준 및 가격에도 영향을 미친다는 것을 이해하고 있습니다. 일반적으로 보존 장치가 있는 장치의 비용은 밀폐된 장치의 가격보다 5-10% 더 비쌀 것이지만, 첫 번째 옵션은 향후 여러 해 동안 간소화된 규정에 따라 오일을 관리할 수 있게 해줍니다.
이 가이드는 보존 장치의 용도, 시장에 존재하는 다양한 설계, 크기를 계산하는 방법, 오일 절연 변압기의 오일 보존 시스템과 가장 잘 맞는 보존 장치를 선택하는 방법에 대한 정보를 제공합니다.
변압기의 보존 장치란 무엇입니까?
보존 장치는 주 변압기 탱크의 상단에 위치한 보조 원통형 또는 직사각형 탱크로 정의될 수 있으며, 주 탱크와 파이프를 통해 연결되어 있습니다. 이는 온도(부하)의 변화에 따라 수위가 변동할 수 있도록 오일 볼륨을 비축하고 있습니다. 오일이 가열로 인해 팽창할 때, 주 탱크에 압력이 발생하지 않도록 보존 장치에 채워질 수 있습니다. 오일은 작업 중 추가 진공을 생성하지 않으면서 보존 장치와 주 탱크 사이에서 흐릅니다. 보존 장치는 호흡기를 통해 대기 공기에 열려 있거나(또는 막으로 밀봉되어) 있어야 하며, 이는 주 탱크의 상단에 위치해야 하는 또 다른 중요한 이유입니다.
보존 장치가 없으면 완전히 밀폐된 탱크는 오일이 팽창함에 따라 내부 압력이 상승하고, 오일이 냉각될 경우 내부에 진공이 발생하여 탱크 구조와 결론에 스트레스를 초래합니다.
이러한 결과를 초래하는 세 가지 특성이 있습니다.
오일은 온도에 따라 팽창합니다. 광유는 섭씨 1도당 약 0.07% 팽창합니다. 10,000리터 용량의 탱크가 50°C의 온도 변화에 노출될 경우, 오일의 부피와 압력이 350리터 증가할 것을 감안할 때, 강 rigid 밀폐 탱크는 파열되거나 호흡 구멍을 통해 오일을 밀어낼 수 있습니다.
주 탱크는 항상 가득 차 있어야 합니다. 주 탱크의 오일이 감소하면 상단 권선이 노출되어 습기가 절연체로 들어가게 됩니다. 보존 장치의 도움으로 오일은 주 탱크를 쉽게 채울 수 있습니다.
가스 공간의 압력을 관리해야 합니다. 보존 장치의 설계는 오일 위에 작은 가스 공간을 두어 호흡 장치에 의해 제어됩니다. 보존 장치가 없는 설계에서는 가스 공간이 증가하는 부하에 따라 커지고 줄어들며, 그 결과 공기가 탱크 안팎으로 이동하게 됩니다.
따라서 “자유 호흡” 오일 보존 시스템을 제조하는 것이 가능해집니다.
보존 장치 설계 비교
| 설계 | 작동 방식 | 일반적인 오일 볼륨 여유 | 상대 비용 |
|---|---|---|---|
| 외부 원통형 보존 장치 | 탱크 위에 별도의 드럼, 상단에 호흡 장치, 하단에 오일 파이프 | 탱크 용적의 8-15% | 기준선 |
| 멤브레인 / 백 보존 장치 | 고무 백 또는 멤브레인이 오일과 공기를 분리하며; 밀폐된 가스 공간 | 8-15% | 일반 보존 장치보다 +10-20% |
| 물결 모양의 탱크 벽 설계 | 별도의 보존 장치 없음; 유연한 물결 모양의 탱크 벽이 팽창을 흡수합니다. | 통합형 | 일반 보존 장치와 유사 |
| 밀폐된 / 가스 차단 탱크 | 질소 쿠션 또는 멤브레인이 있는 고정 탱크; 호흡 장치 없음 | 없음 (가스 공간) | +5-15% |
호흡 장치가 있는 외부 보존 장치는 간단하고 저렴하게 제작할 수 있으며 점검이 용이하기 때문에 세계에서 가장 일반적인 설계입니다. 멤브레인 보존 장치는 오일을 외부 공기와 완전히 분리하는 고무 백을 추가하여 오일이 호흡으로 인해 산소나 습기를 전혀 접하지 않도록 합니다 — 손상 여부를 확인해야 하는 백의 비용이 발생합니다. 물결 모양의 탱크 설계는 별도의 용기를 없애고, 공간과 단순성이 유지보수 편의성보다 더 중요한 배전 변압기에서 인기가 있습니다.
보존 장치의 크기를 올바르게 조정하기
보존기는 작동 중 최소 온도와 최고 허용 온도 사이에서 팽창할 오일의 부피를 고려할 수 있는 충분한 용량을 가져야 합니다. 각 단계는 다음과 같이 진행되어야 합니다: 온도 범위 결정. 일반적인 온대 조건에서 오일은 차가운 시작 시 -10도에서 부하가 걸릴 때 90도까지 행동하며, 이는 100K의 온도 변동에 해당합니다. 더운 지역의 경우 — 실제 데이터를 사용하십시오. 팽창할 오일의 부피를 계산하려면 오일 부피에 팽창 계수를 곱해야 하며, 대략적으로 0.0007 per K에 온도 변동의 도수를 곱합니다. 따라서 예를 들어, 오일 부피가 100K에서 10,000kg에 도달하면 이는 약 700리터에 해당합니다. 오일 수준 표시기를 위한 여유 공간도 고려해야 합니다. 보존기는 뜨거울 때 최대 표시선에서 항상 오일 수준을 나타내야 하며, 차가울 때 최소 표시선에서 20에서 30% 더 많은 오일을 제안해야 하며, 이는 오일의 정밀 부피가 일반 오일 부피의 약 8에서 15%로 간주됩니다. 모든 것을 잘못 계산하면 상당한 비용이 발생합니다. 보존기가 작으면 오일이 호흡기를 통해 외부로 누출되어 탱크에 오일 얼룩이 생기고 습한 공기가 흡수됩니다. 반면 보존기가 과대 설계되면 잉여 자재와 오일이 발생합니다. 빠르게 크기를 결정하기 위해 변압기 내 오일의 총 부피로 시작합니다. 다음은 100k 온도 변동에 대한 보존기의 샘플 엔지니어링 참조 값입니다:
| 변압기 정격 | 일반 총 오일 부피 | 보존기 작업 부피 (10-12%) | 보존기 탱크 부피 (게이지 여유 포함) |
|---|---|---|---|
| 100 kVA 배전 | 300-400 L | 35-50 L | 60-80 L |
| 1 MVA 배전 | 1,500-2,000 L | 150-240 L | 250-350 L |
| 10 MVA 전력 | 8,000-12,000 L | 800-1,400 L | 1,200-2,000 L |
| 40 MVA 전력 | 25,000-35,000 L | 2,500-4,200 L | 3,500-6,000 L |
보존기 액세서리 및 보호
| 액세서리 | 목적 | 일반 사양 |
|---|---|---|
| 실리카 젤 호흡기 | 보존기에 들어가는 공기 탈습 | 1-15 kg 제습제, 색상 변화 표시기 |
| 오일 레벨 게이지 (자석식) | 한눈에 오일 레벨 표시 | 플로트 + 포인터, 다이얼에 Min/Max 표시 |
| 부흐홀츠 (가스) 릴레이 | 보존기 파이프에서 가스 및 오일 급증 감지 | DN50-DN100, 두 개의 플로트 스위치 |
| 멤브레인 / 공기 셀 | 밀폐 설계에서 대기와 오일 분리 | 고무 백, 교체 가능 |
| 보존기 히터 (선택 사항) | 추운 기후에서 응축 방지 | 온도 조절식, 방수 |
보존기가 장착된 변압기에서 부흘츠 릴레이는 주 탱크와 보존기 사이의 파이프에 장착됩니다 — 올바른 표준 위치입니다. 호흡기는 보존기의 상단에 장착되고, 오일 게이지는 엔드 캡에 장착됩니다. 이러한 모든 액세서리는 적절히 관리되는 공장에서 변압기의 정기 테스트의 일환으로 테스트됩니다.
보존기 대 골판지 탱크 대 밀폐 설계
| 특성 | 외부 보존기 | 골판지 탱크 | 밀폐 / 가스 블랭킷 |
|---|---|---|---|
| 오일-공기 접촉 | 호흡기를 통해 제어됨 | 호흡기를 통해 제어됨 | 없음 (밀폐) |
| 유지보수 접근 | 우수; 점검 및 보충이 용이 | 좋음; 게이지를 통한 레벨 | 제한적; 오일 샘플링만 가능 |
| 변압기 비용 영향 | +5에서 +10% | +3에서 +8% | +5에서 +15% |
| 일반적인 용도 | 대부분의 전력 및 배전 변압기 | 배전, 공간 제약이 있는 사이트 | 습기 침투를 최소화해야 하는 곳 |
| 화재 위험 | 유사; 오일 볼륨이 주요 요인 | 유사 | 산소 노출이 약간 낮음 |
5 MVA 이상의 변압기에서는 외부 보존기가 압도적으로 일반적인 선택입니다. 이는 오일 관리, 레벨 점검 및 가스 릴레이 유지보수를 간단하게 만듭니다. 골판지 탱크는 가격과 공간이 유지보수 편의성보다 더 중요한 100-2,500 kVA 배전 클래스에서 지배적입니다. 오일이 절대 공기를 보지 않아야 하는 경우 밀폐 설계가 나타나지만, 이는 보충 및 점검을 복잡하게 하므로 예외적인 경우입니다.
어떤 변압기에 어떤 설계
- 배전 변압기 (50-2,500 kVA): 외부 보존기 또는 골판지 탱크, 둘 다 호흡기 장착; 보존기는 계절 점검을 간소화합니다.
- 전력 변압기 (5-100 MVA): 호흡기가 있는 외부 보존기, 부흘츠 릴레이, 자석식 오일 게이지; 낮은 습기 흡수를 지정할 경우 멤브레인 보존기.
- 발전기 승압 및 네트워크 변압기: 엄격한 오일 품질 보증을 충족하기 위한 멤브레인 또는 밀폐 보존기.
- 추운 기후 설치: 히터가 장착된 보존기 및 저온 범위에 적합한 크기.
- 컴팩트 변전소 및 스키드 패키지: 높이와 공간을 절약하기 위한 골판지 탱크 또는 멤브레인 보존기.
브랜드 및 가격 비교
| 브랜드 | 원산지 | 보존기 제공 | 대략적인 가격 범위 (독립형) |
|---|---|---|---|
| ABB | 스위스/스웨덴 | 전체 범위의 보존기 및 밀폐 설계 | $1,200-$9,000 |
| 지멘스 | 독일 | 보존기가 장착된 전력 변압기 | $1,500-$10,000 |
| 히타치 에너지 | 스위스 | 대형 유닛을 위한 멤브레인 보존기 옵션 | $1,500-$12,000 |
| 슈나이더 일렉트릭 | 프랑스 | 배전 변압기 보존기 | $800-$5,000 |
| 전문 액세서리 제조업체 (Comem 등) | 이탈리아 / 중국 | 보존기 탱크, 백, 레벨 게이지 | $500-$6,000 |
| 장쑤 수비안 전력 | 중국 | 보존기 및 골판지 디자인, 전체 액세서리 세트 | $600-$6,000 |
ABB, Siemens, Hitachi Energy 및 Schneider Electric과 같은 유럽의 선두 기업들은 완전한 변압기 패키지의 일환으로 보존기 디자인을 구축하며, 전문 액세서리 제조업체들은 전 세계적으로 독립형 보존기 및 유량계를 공급합니다. 변압기 자체에는 보존기가 일반적으로 기본 가격에 포함되므로, 실제 비교는 전체 패키지 간의 비교입니다. 제조업체들은 장쑤 수비안 전력 외부 보존기 및 골판지 탱크 디자인을 모두 제공하며, 호흡기, 부흐홀츠 릴레이 및 자기 유량계가 세트로 포함되어 테스트됩니다 — 전체 조립품은 정기 테스트 인증서에 나타납니다. Subian의 보존기가 장착된 변압기 가격은 동등한 유럽 브랜드 견적보다 대략 40-60% 낮기 때문에 아시아, 아프리카 및 라틴 아메리카의 유틸리티 및 OEM에서 일반적인 선택입니다. 견적을 비교할 때, 항상 보존기, 액세서리 및 그들의 테스트가 탱크 가격에 숨겨지지 않고 항목별로 나열되어 있는지 확인하십시오.
적절한 보존기 선택에 대한 팁
우선, 오일 보존 방법에 대한 결정을 내리십시오. 호흡기가 있는 자유 호흡형, 멤브레인 밀폐형 또는 완전 밀폐형 보존기를 선택하시겠습니까? 귀하의 선택은 보존기의 디자인을 결정합니다.
다음 단계는 온도에 대한 크기를 고려하는 것입니다. 귀하의 사이트에 대한 실제 최저 및 최고 온도를 사용하십시오; 8-15% 규칙은 100 K 범위를 가정하며, 이는 추운 기후에서 더 큰 탱크가 필요함을 의미합니다.
이제 액세서리를 확인하십시오. 귀하의 보존기에는 호흡기, 유량계 및 보호 계획에서 요구하는 위치에 부흐홀츠 릴레이가 있어야 합니다.
또 다른 단계는 유지보수 접근성을 확인하는 것입니다. 귀하의 사이트에 사람이 없을 경우, 원거리에서 읽을 수 있는 유량계가 있는 보존기를 구매하거나 오일 레벨을 확인할 필요가 없는 디자인을 선택하는 것이 바람직합니다.
공간을 고려하십시오. 컨테이너화된 변전소 또는 외부 보존기에 골판지 디자인을 사용해야 합니까?
액세서리가 어떻게 테스트되었는지에 대한 기록을 요청해야 합니다.
운영 및 유지보수
보존기의 유지보수 요구 사항은 간단하지만 특정합니다:
매주, 보존기의 유량계가 표준 온도 보정 레벨 차트와의 불일치를 확인하십시오; 레벨 차트에서의 어떤 편차는 오일 누출 또는 오일에 수분이 침투했음을 나타냅니다.
호흡기에 위치한 실리카 젤을 매 3-6개월마다 교체하거나 재충전하십시오, 또는 실리카 젤의 색상이 포화 상태를 나타내는 경우 즉시 교체하십시오.
매년 보존기 파이프에 배치된 부흐홀츠 릴레이에 대한 기능 테스트를 수행하여 이 구성 요소가 제대로 작동하는지 확인하십시오.
정전이 발생할 때마다 보존기 내부에 놓일 수 있는 멤브레인을 검사하여 구멍이나 경화가 있는지 확인하고, 가방과 보존기 벽 사이에 충분한 공간이 있는지 확인하십시오.
보존기 샘플 지점에서 물과 용해된 가스를 위해 오일 샘플을 채취하십시오. 보존기의 오일은 전체 오일링 시스템의 지표로 간주됩니다.
보존기의 게이지를 무시하는 것은 실제로 장비 냉각 실패의 주요 원인 중 하나입니다. 지속적인 오일 누출은 오일 수준을 낮추고, 릴레이는 주요 가스 발생에 반응하므로 운영자는 탱크가 몇 달 동안 채워지지 않았음을 알게 됩니다. 보존기의 비용이 단 100달러에 불과하지만, 오일 수준이 낮다는 사실을 오래 전에 알릴 수 있었을 것입니다.
자주 묻는 질문
변압기 보존기의 비용은 얼마입니까?
독립 구성 요소로서 보존기 탱크는 부피와 재료에 따라 $800-$8,000의 비용이 들며, 여기에 호흡기, 오일 게이지 및 릴레이에 대해 $50-$1,200이 추가됩니다. 완전한 변압기에서 보존기 설계는 밀폐된 탱크에 비해 총 가격에 대략 5-10%를 추가합니다. 1 MVA 배전 장치의 경우 보존기 패키지는 일반적으로 견적에 $500-$2,000을 추가합니다.
어떤 크기의 보존기가 필요합니까?
사이트의 최소 및 최대 오일 온도 사이의 전체 오일 팽창을 흡수할 수 있도록 크기를 조정하십시오. 공학적 규칙은 주요 탱크 오일 용적의 8-15%이며, 100 K 스윙에 대한 일반적인 기본값은 10-12%입니다. 추운 기후에서는 더 큰 쪽이 필요하고, 열대 지역의 온도 범위가 좁은 경우에는 더 작은 쪽을 사용할 수 있습니다.
보존기와 오일 팽창 탱크의 차이는 무엇입니까?
서로 다른 용어로 같은 것입니다. 보존기(오일 보존기, 팽창 탱크 또는 오일 보존 탱크라고도 함)는 오일의 열 팽창을 수용하고 탱크를 가득 채우는 주요 탱크 위에 장착된 작은 용기입니다. “보존기”라는 용어는 변압기 공학에서 표준이며, “팽창 탱크”는 보다 일반적인 공학 용어입니다.
변압기는 보존기 없이 작동할 수 있습니까?
예 — 골판지 탱크, 막, 및 완전 밀폐 설계는 모두 별도의 외부 보존기 없이 작동합니다. 그러나 모든 오일 침지 변압기는 어떤 형태의 오일 보존이 필요합니다. 골판지 탱크는 유연한 벽을 사용하고, 밀폐된 탱크는 질소 쿠션이나 막을 사용하며, 오직 보존기만이 가시적인 오일 수준과 쉬운 유지보수 접근을 제공합니다. 5 MVA 이상의 변압기에서는 실제로 보존기가 강력히 선호됩니다.
내 보존기 오일 수준 게이지가 떨어지는 이유는 무엇입니까?
먼저 온도 보정된 수준 차트와 비교하십시오 — 추운 밤 동안의 하락은 정상입니다. 현재 온도에 대한 차트 값 아래로 수준이 떨어지면 오일 누출(용접부, 개스킷 및 샘플 밸브 점검) 또는 오일 공간을 소모하는 수분 침입이 있을 수 있습니다. 실제 수준 하락은 우선적으로 처리해야 합니다: 낮은 보존기 수준은 결국 권선의 상단을 노출시켜 부흐홀츠 트립을 유발할 수 있습니다.
참고 문헌
- IEC 60076-1 — 전력 변압기, 일반 요구 사항 — 오일 보존 시스템, 보존기 및 액세서리를 포괄하는 마스터 표준.
- IEEE C57.12.00 — 액체 침수 변압기에 대한 일반 요구 사항 — 오일 보존 장비에 대한 북미 요구 사항.
- IEEE C57.106 — 절연 미네랄 오일의 수용 및 유지 관리에 대한 가이드 — 오일 수분 및 품질 한계를 보호하는 보존기.
- 히타치 에너지 — 변압기 제품 — 보존기 및 밀폐 변압기 설계 옵션에 대한 참고 자료.
- ABB 변압기 — 오일 보존 시스템 문서에 대한 산업 참고 자료.
- 트랜스포머스 매거진 — 보존기 유지보수 및 오일 시스템 설계에 관한 실용적인 기사.
결론
보존기는 변압기의 오일 보존 시스템의 차분한 핵심 역할을 합니다. 열 팽창을 흡수하고, 오일로 채워진 탱크 보호를 제공하며, 호흡기 및 가스 릴레이의 지지 역할을 하고, 유지보수 인원이 가시적이고 측정 가능한 오일 시스템을 통해 모니터링할 수 있도록 합니다. 보존기의 설계가 컴팩트함을 위해 고형 형태에 의존하든, 유용성을 위해 외부 보존기를 사용하든, 오일 순도를 위해 멤브레인 솔루션이 필요하든, 템플릿 엔지니어링 사양에서 물려받기보다는 신중하게 선택해야 합니다.
현장의 실제 온도에 따라 보존기의 크기를 조정해야 합니다 (탱크 용적의 8-15%).
오일 게이지, 호흡기 및 부흘츠 릴레이를 세트로 사용해야 합니다.
매주 온도 차트에 따라 레벨 게이지를 확인하십시오.
모든 견적서에 보존기 및 액세서리를 나열하십시오.
IEC 60076-1에 따라 완전한 액세서리 테스트가 완료된 보존기 장착 오일 침수 변압기에 대해 문의하십시오. 장쑤 수비안 전력 공장에서 www.subian-electric.com kVA, 전압 및 현장 온도 데이터를 포함한 항목별 견적을 요청하십시오.