새로운 110 kV 변전소에서 작업하는 시운전 엔지니어의 작업을 상상해 보십시오: 주요 변압기는 모든 테스트를 완료했지만 보조 변압기가 작동을 보장하는 충전, 냉각 및 보호 기능을 보장하는 20% 크기로 인해 제어실은 어둡습니다. 이러한 상황은 전 세계의 많은 프로젝트에서 발생할 수 있으며, 그 이유는 인근에 설치된 대형 변압기에 비해 보조 변압기에 대한 관심이 적기 때문입니다. 이 기사는 올바른 보조 변압기를 선택하는 방법에 대한 7가지 귀중한 조언을 제공합니다.
보조 변압기는 변전소, 발전소 또는 산업 플랜트에서 필요한 인-플랜트 서비스를 제공하는 변전 서비스 변압기로도 알려져 있습니다. 기본적으로, 이는 35,000볼트 또는 10,000볼트일 수 있는 선 전압을 약 0.4볼트로 낮추어 조명, 제어 회로, 보호 및 냉각 팬, 배터리 충전을 제공합니다. 보조 변압기와 관련하여 염두에 두어야 할 7가지 사항은 변압기의 크기(계산된 부하를 기반으로 하고 15-20% 여유를 추가함), 전압 및 벡터 그룹 결정, 냉각 방법 선택, 부하 탭 체인저 또는 오프 회로 탭 사용 결정, 변압기가 항상 작동하기 때문에 손실 보증 비교, 여섯 번째는 오일 침지형과 건식 변압기의 차이를 설명하며, IEC 60076 테스트 보고서를 요청하는 것입니다.
보조 변압기란 무엇이며 어떤 유형이 존재합니까?
보조 변압기는 유닛 보조 변압기 또는 변전 서비스 변압기로도 알려져 있으며, 변전소, 발전소 또는 대형 산업 플랜트의 보조 장비에 전력을 공급하도록 설계되었습니다. 이는 주요 버스 전압을 저전압 배급 수준(대부분 35/0.4 kV, 10/0.4 kV 및 6.6/0.4 kV)으로 낮춥니다. 공급된 전기는 모터 작동, 난방 및 조명, 배터리 충전 및 제어/보호 회로에 사용됩니다. 부하는 플랜트의 운영에 항상 중요하기 때문에 이 유형의 장비는 지속적인 작동 및 높은 부하 계수로 평가됩니다. 이는 장치의 고장이 건강한 플랜트의 운영 중단을 초래할 수 있음을 의미합니다. 따라서 보조 변압기의 매개변수 선택을 신중하게 다루는 것이 필요합니다.
| 유형 | 일반적인 정격 | 냉각 / 형태 | 가장 적합한 |
|---|---|---|---|
| 오일 침지형, 자가 냉각형 (ONAN) | 50–2,500 kVA | 광유, 야외 탱크 | 야외 변전소 서비스 |
| 팬이 있는 오일 침지형 (ONAF) | 1,000 kVA 이상 | 광유, 강제 공기 | 높은 부하 계수, 더운 기후 |
| 건식형 주조 수지 | 100–2,000 kVA | 에폭시 주조, 실내 | 실내, 화재 민감 지역 |
| 이중 2차 권선 | 맞춤형 | 모든 냉각 모드 | 분리된 모터 및 제어 전원 |
| 부하 탭 체인저가 있는 | 100–2,500 kVA | 모든 냉각 모드 | 불안정한 그리드 전압 |
팁 1: 명판이 아닌 측정된 부하에서 크기 조정
보조 변압기 고장의 가장 빈번한 원인은 과소 설계입니다. 부착된 장비의 명판 값은 실제 수요를 과장하지만, 다양성 계수를 무시하고 모든 연결된 부하의 명판 값을 합산하는 설계자는 불필요하게 크고 비효율적인 솔루션을 만들어냅니다. 전문적인 솔루션은 운영 부하, 가장 큰 시작 부하를 고려하는 것입니다. 이는 냉각 팬이나 운영 부하의 5-8배를 요구하는 압축기일 수 있으며, 향후 성장과 계절 변동을 위해 15-20%의 여유를 두어야 합니다. 시설이 곧 자동화되거나 확장될 가능성이 있다면, 필요한 kVA를 결정하기 전에 한 시즌 동안 실제 수요를 관찰하는 것이 최선의 조치입니다. 50 kVA로 평가된 보조 변압기는 작은 변전소에서 $2,000에서 $4,000의 비용이 들며, 80 kVA로 평가된 변압기는 그리 많은 비용이 들지 않지만 추가적인 여유 공간을 생성할 것입니다.
팁 2: 전압 쌍 및 벡터 그룹 고정
전압 비율은 시설의 버스 전압 수준과 저전압 패널에 맞아야 합니다. 귀사가 현장에서 35/0.4 kV, 10/0.4 kV 또는 기타 전압 비율을 사용할 것인지 결정해야 합니다. 이 비율 중 어떤 것을 선택하든, 예비 부품과 전기 변전소가 통일된 패턴을 갖기 위해 시설 전반에 걸쳐 일정하게 유지되어야 합니다. 전압 변압기의 범주도 중요할 수 있습니다. 변전소의 보조 공급을 요청할 때, 단상 부하에 안정적인 중성을 제공하고 명확한 위상 변위를 제공하는 Dyn11을 선택하는 것이 바람직합니다. 그럼에도 불구하고, 접지 정책 및 병렬 작업 요구에 따라 Dyn5 또는 YNd11과 같은 다른 것을 언급하는 응용 프로그램이 있을 수 있습니다. 변압기의 범주는 주문서에 명시되어야 하며 정기 보고서에서 확인되어야 하며, 잘못된 변압기 범주를 가진 장치는 보호 트립에 직면하거나 병렬로 작동할 수 없습니다.
| 전압 쌍 | 전형적인 벡터 그룹 | 사용되는 곳 |
|---|---|---|
| 35/0.4 kV | Dyn11 | 대형 변전소, 발전소 |
| 10/0.4 kV | Dyn11 | 배전 변전소 |
| 11/0.4 kV | Dyn11 | 영국 및 영연방 네트워크 |
| 6/0.4 kV | Dyn11 또는 Dyn5 | 산업 및 구형 플랜트 버스 |
| 33/0.4 kV | Dyn5 또는 맞춤형 | 특별 접지 схемы |
팁 3: 냉각 모드를 작업에 맞추기
보조 전력 변압기는 일반적으로 지속적으로 작동하므로, 냉각 클래스는 고온에서 존재하는 여유의 양을 결정하는 중요한 요소입니다. ONAN(오일 자연 공기 자연)이 가장 쉽고 복잡하지 않은 옵션으로, 대부분의 경우 1,000 kVA까지 적용됩니다. 공기 흐름이 제한된 더 크고/또는 harsher 환경에서는 ONAF(오일 자연 공기 강제) 유형의 변압기가 팬을 도입하여 운영 용량을 약 20–33% 증가시킬 수 있습니다. 따라서 주변 온도와 고도를 명시하는 것이 중요합니다(예: 기준은 40°C의 주변 온도와 1,000 m의 고도로, 제조업체가 등급을 적절히 낮출 수 있도록 합니다).
| 주변 온도 | ONAN 등급에 대한 보정 | 권장 조치 |
|---|---|---|
| 40°C | 100%의 명판 | 표준 설계 지점 |
| 45°C | ~93–95% | 출력 감소 또는 팬 추가 (ONAF) |
| 50°C | ~85–88% | 출력 감소, ONAF 또는 더 큰 kVA |
| 55°C | ~78–82% | 특수 고온 설계 |
| 1,000 m 이상의 고도 | 1,000 m 이상에서 100 m당 ~1% 출력 감소 | 절연 및 냉각 확인 |
팁 4: 탭 배치를 신중하게 선택
변전소의 버스 전압 수준은 정격 값에 거의 도달하지 않으며, 부하 및 네트워크 상황에 따라 시간에 따라 변동합니다. 비부하 탭 변경기 (±2 × 2.5%가 일반적)는 느리게 발생하는 변동을 처리하며 추가 비용 없이 발생합니다. 그러나 하루 동안 전압 수준이 상당히 변동할 때, 부하 탭 변경기 (OLTC)는 변전소를 끄지 않고도 하루 동안 허용 범위 내에 시스템을 유지할 수 있도록 하며, 약 10-25%의 비용이 추가되고 주기적인 유지보수가 필요합니다.
팁 5: 가격뿐만 아니라 보장된 손실 비교
보조 변압기는 하루 종일 높은 부하 계수를 가지고 있기 때문에 운영 손실은 피할 수 없는 비용이 됩니다. 무부하 손실(코어 손실)은 무부하 손실 시 발생하며, 부하 손실은 사용에 따라 발생합니다. 손실을 기준으로 제안을 평가하고 비교하십시오. 평균 전력 비용이 약 $0.10-$0.15/kWh인 경우, 500 W의 무부하 손실은 연간 약 $440-$660의 비용이 발생할 수 있으며, 25년 운영 시 총 비용은 $11,000-$16,500에 이를 수 있습니다. IEC 60076-1에 따라 공급업체로부터 무부하 및 부하 손실 데이터를 요청하고 비교하십시오.
| 무부하 손실 차이 | 연간 비용 @ $0.10/kWh | 연간 비용 @ $0.15/kWh | 25년 자본화 가치 |
|---|---|---|---|
| 100 W | $88 | $131 | $2,200–$3,300 |
| 300 W | $263 | $394 | $6,600–$9,900 |
| 500 W | $438 | $657 | $11,000–$16,400 |
| 1,000 W | $876 | $1,314 | $21,900–$32,900 |
팁 6: 현장에 오일 침지형 또는 건식 타입 선택
절연 시스템은 물리적 환경에 따라 기능합니다. 대부분의 경우 야외 변전소는 오일 충전 변압기를 사용합니다. 이 기술은 견고하고, 기후에 강하며, 유지 관리가 용이하며, 오일이 냉각 및 절연 역할을 합니다. 실내 설치, 지하 금고 및 화재 위험이 있는 장소(제어실 및 사람의 시설 근처)는 오일 보관이 필요 없는 건식 수지 변압기를 사용하며, 화재 위험이 매우 낮고 유지 관리가 적습니다. 수지 변압기의 비용은 오일 충전 변압기보다 20 – 40 % 더 비쌀 수 있지만, 화재 벽, 오일 구덩이를 제거하고 오일을 처리하는 효과는 화재 규정에 따라 변압기를 내부에 배치해야 할 경우 건식 변압기로 돌아가는 문제를 만들 수 있습니다.
팁 7: IEC 60076 테스트 문서 요구
테스트 보고서는 사양 측면에서 항목이 요구되는 표준을 충족한다는 유일한 결정적 증거로 작용합니다. 전압 비율, 벡터 그룹, 권선 저항, 임피던스 및 부하 손실, 무부하 손실 및 전류 형태의 손실을 자세히 설명하는 IEC 60076 표준에 따른 표준 테스트 보고서를 요청하는 것이 필요합니다. 중요한 프로젝트의 경우, 유형 테스트 보고서(온도 상승 테스트, IEC 60076-5에 따른 단락 강도 테스트, 소음 수준)와 프로젝트에서 요구하는 경우 제3자가 수행한 공장에서의 입회 테스트 또는 검사를 요청해야 합니다. 테스트 보고서가 세관 절차를 위해 배송물에 포함되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다.
피해야 할 일반 사양 실수
| 실수 | 결과 | 수정 |
|---|---|---|
| 명판 산술에서 과소 평가된 kVA | 과열, 트립, 짧은 서비스 수명 | 기록된 수요에 15–20% 여유 추가 사용 |
| 주문 시 잘못된 벡터 그룹 | 보호 오작동, 병렬 운전 실패 | 스테이션 도면과 함께 Dyn11/Dyn5 확인 |
| 주변 온도 무시 | 더운 기후에서의 과도한 온도 상승 | 데이터 시트에 따라 감액하거나 냉각 등급을 높이십시오. |
| 회로 외 탭으로 충분한 경우 OLTC 선택 | 불필요한 비용 및 유지 관리 | 실제 전압 변동에 맞게 탭 유형 조정 |
| 손실 보장이 없는 입찰 수락 | 숨겨진 평생 운영 비용 | IEC 60076 손실 수치를 요구하고 이를 자본화하십시오 |
| 시험 보고서 확인 생략 | 감지되지 않은 제조 결함 | 배송 전에 정기 시험 보고서를 의무화하십시오 |
주요 브랜드 및 가격 범위
| 브랜드 | 국가 | 제품 초점 | 지표 가격 범위 (US$) |
|---|---|---|---|
| ABB | 스위스/스웨덴 | 전 범위 스테이션 서비스 변압기 | $4,000–$60,000 |
| 지멘스 | 독일 | 유틸리티 및 산업 보조 장치 | $3,500–$55,000 |
| 슈나이더 일렉트릭 | 프랑스 | 건식 및 주조 수지 장치 | $2,500–$40,000 |
| 히타치 에너지 | 스위스 | 유틸리티 등급 보조 변압기 | $4,500–$70,000 |
| 이튼 | 미국 | 상업용 및 경량 산업 장치 | $2,000–$35,000 |
| 장쑤 수비안 전력 | 중국 | 오일 침지형 및 건식, 맞춤형 벡터 그룹 | $2,000–$35,000 |
가격 범위는 50kVA에서 2,500kVA 사이의 정격을 가진 변압기에 대한 지표이며, 손실, 벡터 그룹 및 포함될 수 있는 추가 기능을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다. ABB, Siemens, Schneider Electric, Hitachi Energy 및 Eaton과 같은 이름은 이 변압기 분야의 엔지니어링 품질 기준을 정의했으므로 그들의 문서는 개발의 기준점으로 간주될 수 있습니다. IEC 60076에 대한 동일한 수준의 준수를 제공할 수 있는 공급자를 찾고 있지만 더 낮은 가격을 원한다면, 수출 경험이 가장 넓은 중국 제조업체인 Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd.가 있습니다. 이 중국 회사는 수십 kVA에서 수십 MVA까지 다양한 정격의 오일 침지형 및 건식 변압기를 생산하며, 전통적인 또는 맞춤형 벡터 그룹, 이중 보조 옵션, 그리고 부하 및 비회로 변압기를 제공합니다. 제품 범위는 Subian Electric 웹사이트에서 확인하십시오..
자주 묻는 질문
보조 변압기와 배전 변압기의 차이는 무엇입니까?
설계 원리는 동일하지만, 목적과 위치에서 차이가 있습니다. 배전 변압기는 그리드를 따라 소비자 — 주택, 상점, 소규모 공장 — 에 전력을 제공합니다. 보조 변압기는 발전소나 변전소 내의 시스템 — 제어, 보호, 조명, 냉각 및 배터리 충전 — 에 전력을 공급합니다. 보조 변압기의 부하는 발전소의 기능을 유지하므로, 보조 변압기는 배전 변압기보다 더 높은 부하 계수를 가지고 작동하며 손실 및 신뢰성을 더 고려하여 설계됩니다.
스테이션 서비스 변압기에 대한 일반적인 kVA 정격은 무엇입니까?
보조 부하 요구 사항이 있습니다. 소규모 배전 변전소는 보조 장치에 대해 약 50–200 kVA만 필요할 가능성이 높지만, 대형 EHV 변전소나 발전소는 1,000–2,500 kVA의 여러 장치를 가질 수 있으며, 때때로 모터 및 제어 공급을 위한 이중 보조 장치를 특징으로 할 수 있습니다. 경험적 규칙을 따르기보다는 실제 보조 부하에 15–20%의 여유를 더한 크기를 선택하십시오.
보조 변압기를 실내에 설치할 수 있나요?
물론입니다. 실내 설치의 경우, 오일 보관 요구 사항이 없고 화재 발생 확률이 낮으며 유지 관리 필요성이 적기 때문에 드라이 타입 주조 수지 보조 변압기를 사용하는 것이 더 바람직합니다. 야외 변전소의 경우, 오일 침지형 장치가 거의 항상 사용됩니다. 절연 시스템의 선택은 경험 법칙에 의존해서는 안 되며, 현장 특성과 화재 코드 요구 사항에 따라 달라져야 합니다.
보조 변압기에 부하 탭 체인저가 있어야 하나요?
버스 전압이 0.4 kV 공급에 영향을 미칠 만큼 충분히 변화하는 경우에만 OLTC가 필요합니다. 오프 회로 탭(±2 x 2.5%)은 추가 비용 없이 전압의 느린 변동을 처리하는 데 효과적입니다. OLTC는 시스템 가격과 운영 비용을 10-25% 증가시키지만, 하나의 정전이 발생할 경우 비용을 정당화할 수 있는 불안정한 네트워크에서 취약한 제어 전자 장치를 보호합니다.
Subian은 보조 변압기와 함께 시험 보고서를 제공하나요?
절대적으로 그렇습니다. Subian의 모든 보조 변압기는 IEC 60076에 따라 출하 전에 비율, 벡터 그룹, 임피던스, 손실 및 유전 시험과 같은 시험을 포함한 표준 시험 보고서와 함께 제공됩니다. 주문이 최종 확정되기 전에 목격 시험 및 제3자 검사를 포함한 프로젝트에 필요한 다른 유형의 시험 보고서를 준비할 수 있습니다.
참고 문헌
- IEC 60076-1 — 전력 변압기: 일반 — 보조 변압기의 정격, 손실 및 시험에 대한 규정 표준입니다.
- IEC 60076-5 — 단락 내성 — 스테이션 서비스 유닛의 단락 강인성에 대한 검증 표준입니다.
- IEC 60076-3 — 절연 수준 및 유전체 테스트 — RFQ에서 참조되는 절연 및 시험 요구 사항을 정의합니다.
- NEMA TP-1 — 배전 변압기의 에너지 효율 — 북미 손실 평가에 사용되는 효율성 기준입니다.
- Eaton — 변압기 제품 범위 — 비교를 위한 대표 제조업체 문서입니다.
- UL 1561 — 건식 변압기 안전 표준 — 실내 및 드라이 타입 보조 유닛에 관련된 안전 목록입니다.
결론
보조 변압기는 신뢰할 수 있는 변전소의 조용한 일꾼이며, 그 적절한 선택은 부하 요구 사항을 고려하여 크기를 정의하고 15-20%의 여유를 허용하는 것, 전압 쌍과 벡터 그룹을 고정하는 것, 사용 조건에 맞는 냉각 메커니즘을 제공하는 것, 탭 연결을 선택할 때 주의하는 것, 자본화된 손실 비용을 비교하는 것, 설치 현장의 요구 사항에 따라 오일 침지형 장치 또는 드라이 타입을 선택하는 것, IEC 60076 시험 결과를 요청하는 것 등 7가지 주요 결정에 기반합니다. 모든 결정은 실제로 검증할 수 있으며, 이러한 결정의 총체가 25년 된 변전소와 초기 여름에 실패하는 변전소를 구별할 수 있게 합니다. Jiangsu Subian Electric Power는 IEC 60076 표준을 준수하는 오일 침지형 및 드라이 타입 보조 변압기의 신뢰할 수 있는 제조업체로, 완전한 시험 증거와 매우 공정한 가격을 제공합니다. 회사에 연락하여 다음 프로젝트에 착수하기 전에. 귀하의 변전소 부하 데이터 및 전압 계획을 통해 사양에 맞는 제안을 받으십시오.