배전 변압기를 열면 내부에서 볼 수 있는 것은 금속(강철, 알루미늄 또는 구리), 종이, 오일, 도자기 등입니다. 변압기를 보호하는 역할만 하는 몇 가지 장치도 볼 수 있습니다. 30년 동안 지속되는 변압기와 4년 후에 고장 나는 변압기를 고려할 때, 이 두 기계의 구성 요소는 다르지 않지만 실제로 변화하는 것은 구성 요소의 품질과 측정 정밀도입니다. 여러분이 읽게 될 가이드는 변압기에서 무엇을 찾을 수 있는지와 이 모든 요소가 수행하는 기능에 대해 설명할 것입니다. 또한 변압기 구매의 만족 요인과 변압기가 잘 만들어졌는지 또는 고품질인지 판단하는 방법도 알게 될 것입니다.
변압기 내부에는 적층 강철 코어, 저전압 권선, 고전압 권선 및 종이, 프레스 보드, 오일로 구성된 절연 시스템이 있습니다(건식 타입은 오일 대신 에폭시 수지를 사용합니다). 변압기의 탭 체인저는 탱크를 통해 도체를 보여줍니다. 라디에이터는 탱크의 일부이며, 실리카 젤 호흡기가 있는 보존 장치가 있으며, 부흐홀츠 릴레이, 압력 해제 시스템 및 온도계가 있습니다. 코어는 무부하 손실을 결정하고, 권선은 부하 손실과 단락 강도를 결정하며, 절연은 변압기의 수명을 결정하고 부속품은 제조업체의 상태를 보여줍니다.
변압기 내부의 여섯 가지 시스템
시스템 사고 접근 방식을 사용하는 것은 나머지 기사를 이해하는 데 유익합니다. 왜냐하면 그것은 독특한 작동 방식과 특정한 테스트 수행 방법이 있기 때문입니다.
- 자석 시스템은 에너지를 전송하고 전압을 변환하는 기능을 수행하는 적층 코어를 포함합니다.
- 전기 시스템은 저전압 및 고전압 권선, 그들의 연결 및 내부에서 이루어지는 연결로 구성됩니다.
- 유전체 기능은 전류 흐름을 방지하고 유전체 특성을 유지하는 것입니다.
- 기계 시스템은 코어를 압착하는 메커니즘, 권선 프레임 및 권선이 있는 탱크로 구성됩니다.
- 열 전달 기능은 냉각 장치, 팬, 오일 순환 시스템 및 온도 측정 장치로 구성됩니다.
- 제어 및 보호 시스템은 부흐홀츠 릴레이, 압력, 온도 및 가스 분석 센서로 구성됩니다.
코어: 무부하 손실이 결정되는 곳
코어는 서로 쌓인 얇은 강철 조각으로 만들어지며, 거의 항상 냉간 압연된 결정 지향 실리콘 강철, CRGO로 구성됩니다. 결정 방향은 자기 플럭스가 압연 방향을 따라 흐르기 때문에 중요하며, 이는 코어가 제조되는 방식과 일치합니다. 실리콘 함량은 3에서 4% 사이로, 저항률을 증가시켜 와전류를 억제하며, 적층 두께가 나머지 작업을 수행합니다.
| 특성 | 사양에서 볼 수 있는 것 |
|---|---|
| 적층 두께 | 23 mm, 0.27 mm 또는 0.30 mm, 가끔 0.35 mm |
| 등급 | M3 / M4 / M5 일반 또는 23HP85와 같은 고유도 등급 |
| 코어 손실 | 85에서 1.40 W/kg, 1.7 T, 50 Hz, 등급에 따라 다름 |
| 적층 계수 | 95%에서 98% |
| 조인트 유형 | 스텝-랩, 45° 비스듬히 절단, 버가 10에서 20 µm로 유지됨 |
| 표면 코팅 | IEC 60404-1에 따른 C5 또는 C6 절연 코팅 |
두 가지 행은 상업적으로 중요합니다. 코어 손실 측면에서, 약 1.30 W/kg의 일반 목적 코어에서 0.30 mm 두께의 고급 코어로 이동하면 변압기에서 무부하 손실이 1/3 감소한다고 말할 수 있습니다. 연간 8,760시간 작동하는 변압기는 외부 탱크에서 볼 수 없지만 이 차이로 인해 많은 혜택을 받습니다.
또 다른 중요한 행은 조인트와 관련이 있습니다. 최소화된 버가 있는 스텝-랩 조인트는 간격을 줄이는 데 용이하여 낮은 자극 전류, 소음 및 누설 손실을 의미합니다. 그러나 버트 조인트와 거친 전단으로 만들어진 코어의 성능은 비슷해 보이지만 상당히 나쁩니다.
권선: 구리, 알루미늄 및 그 사이의 조인트
배전 변압기는 LV 권선이 코어에 가장 가까이 배치되고 HV 권선이 더 멀리 위치하도록 설계되어 권선과 코어 사이의 절연 공간을 절약하고 권선의 탭을 용이하게 합니다. 권선은 원형 또는 평면 와이어 형태의 구리 또는 알루미늄으로 만들어집니다.
이러한 대체의 이유는 간단하지만 종종 잘못 해석됩니다. 구리의 전기 전도도는 100% IACS이고, 알루미늄 전도도는 약 61%로, 동일한 저항을 가진 알루미늄 권선을 만들기 위해서는 단면적이 약 1.6배 더 커야 함을 의미합니다. 알루미늄은 또한 훨씬 가벼워서 최종 권선은 상당히 가벼워지며, 동일한 사양의 구리 변압기보다 완전한 알루미늄 변압기가 훨씬 가볍습니다. 이 무게 차이는 구매자를 위한 가장 빠른 현장 테스트 중 하나입니다.
변경되는 주요 사항은 적절하게 구성된 장치의 효율성이 아니라 접합부입니다. 알루미늄과 구리 권선 또는 두 개의 알루미늄 권선 간의 접합부는 산화 코팅을 제거하고 밀봉해야 하며, 그렇지 않으면 열 문제를 일으킬 수 있습니다. 오늘날에는 주석 도금, 이종 금속 전이판, 초음파 용접을 사용하는 것이 표준 관행으로 간주되며, 예산이 허용된다면 장치 설계에서 더 높은 절연 등급을 사용하는 것이 장치 설계의 열적 신뢰성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
11 kV에서 33 kV 범위의 오일 침지 배급 장치의 경우, 설계의 이 부분에서 저가 입찰이 처음으로 나타나는 경우가 많으며, 공급업체의 자체 설명서를 읽어보는 것이 좋습니다. 오일 침지 배급 변압기 범위 가격을 비교하기 전에, 권선 재료 및 접합 방법에 대한 용어는 우연히 발생하는 경우가 드물기 때문입니다.
절연 및 오일: 서서히 고장나는 부품
변압기의 절연 재료는 크래프트 종이와 프레스보드의 조합으로 오일로 처리되며, 수명은 온도와 습기 함량에 따라 달라집니다. 이는 신뢰성에 대한 전체 이야기를 한 줄로 요약한 것입니다.
종이는 갑자기 고장나지 않습니다. 그것은 분해되어 기계적 강도를 잃고, 중합도의 정도는 새 종이의 1,000에서 수명의 끝에는 200 이하로 감소합니다. 노화의 결과물에는 퓨란 화합물이 포함되며, 이러한 이유로 퓨란 분석이 수명 종료 지표로 수행됩니다.
오일은 동시에 세 가지 작업을 수행합니다: 절연, 권선에서 방열기로의 열 전달, 그리고 상태 보고. 새로운 광물 오일은 2.5 mm 간격에서 최소 30 kV의 파괴 전압을 가져야 하며, 수백만 분의 수치의 습기 수준은 이 값을 두 배로 줄일 수 있습니다. 이러한 이유로 오일 테스트는 진단의 가장 저렴한 방법이며, 아름다운 페인트와 젖은 오일을 가진 변압기도 여전히 고장날 수 있습니다.
건식 장치의 경우, 유전체 시스템이 다르며 고장 모드도 변경됩니다. 권선의 에폭시 주입은 IEC 60076-11에 따라 일반적으로 10 pC 이하의 부분 방전 한계로 수행되며, 공극이 있는 주입물도 전력 주파수 테스트를 통과할 수 있지만 작동 중에 방전이 발생하며 추적이 발생할 때까지 계속됩니다.
탭 체인저
배급 변압기는 일반적으로 오프 서킷 탭 체인저를 사용하며, 이는 변압기의 고전압 권선을 몇 단계로 조정하는 수동 스위치의 일종입니다. 이 단계는 일반적으로 약 ±5%의 단계로 약 2.5%에 해당합니다. 탭 체인저는 일반적으로 효과적인 전압에 맞추어 조정 단계에서 설정되어 유지보수가 필요하지 않도록 덮여 있습니다.
더 크고 전송 유형의 응용 프로그램을 위해 설계된 변압기는 부하 유형의 탭 체인저를 사용하도록 설계되어 있으며, 이는 변압기의 탭을 전압이 탭 체인저를 통과할 때 변경할 수 있게 해줍니다. 유지 관리 부담의 차이는 상당하며, 이는 부하 탭 체인저와 그 기능에 대한 설명에서 다루어집니다. 부하 탭 체인저 및 그 기능.
실용적인 언급: “피더의 먼 쪽에서의 저전압” 불만은 종종 탭 체인저가 잘못된 탭에 남아 있는 것 때문에 발생하며, 이는 유틸리티를 비난하기 전에 가장 먼저 확인해야 할 사항입니다.
탱크, 보존기, 호흡기 및 부흐홀츠 릴레이
오일을 저장하는 것 외에도, 탱크는 변압기의 코어 및 코일 부분을 보유하고, 내부 결함으로부터 보호하며, 냉각 표면을 제공하고, 부싱 및 액세서리를 지지합니다.
냉각 영역은 더 큰 장치에서 강제 냉각을 위해 팬이 설치된 방열기 또는 골판지 시트에 의해 제공됩니다. 탱크 위에는 오일 팽창량을 보유하는 작은 탱크인 보존기가 있습니다. 보존기는 주 탱크가 가득 차고 부싱 및 권선의 상단이 -20 °C에서 + 50 °C의 온도 범위에서 오일에 잠기도록 보장합니다.
호흡기는 체인의 끝에 위치해 있습니다. 이는 오일이 냉각될 때 탱크를 채우는 공기에서 수분을 흡수하는 실리카 젤로 구성되어 있습니다. 파란색에서 분홍색으로의 변화는 아마도 오일 상태의 유일한 신호일 것입니다.
부흐홀츠 릴레이는 탱크와 보존기 사이의 파이프라인 요소입니다. 릴레이는 두 부분으로 구성되어 있습니다: 하나는 느린 가스 축적에 반응하고, 두 번째는 고장으로 인해 발생하는 압력파가 발생할 때 보존기로의 오일 급증에 반응합니다. 호흡기와 릴레이가 함께 작동하는 방식은 이 메모에서 설명되어 있습니다. 호흡기 및 가스 릴레이의 핵심 기능.
압력 완화 장치는 마지막 방어선입니다. 아크가 부흐홀츠가 반응하는 것보다 더 빠르게 가스를 생성하면, PRD가 들어올려지고 배출되어 이상적으로는 사람들이 서 있는 곳에서 멀리 배출됩니다.
부싱 및 케이블 박스
부싱은 전류가 플래시오버를 일으키지 않고 접지된 탱크로 들어갈 수 있도록 하는 부품 역할을 합니다. 이는 특수한 유형의 절연체로, 중전압용으로 도자기 안에 오일이 포화된 종이로 만들어지며, 도체와 플랜지 사이의 전기장을 평형화하는 콘덴서 코어가 장착되어 있습니다. 저전압 측은 도자기 또는 에폭시로 만들어지며, 상 분할이 있는 케이블 박스도 설치할 수 있습니다.
부싱은 실제로 생각보다 더 자주 고장날 수 있으며, 그 이유는 복잡합니다. 균열이 있는 도자기, 마모된 개스킷, 과도하게 조여진 단자 및 막힌 호흡 구멍과 같은 문제들이 있습니다. 변압기 점검 시 부싱을 먼저 확인해야 하며, 미세한 균열은 감지하고 수정하기 쉬운 반면 플래시오버는 그렇지 않습니다.
건식 변압기에서의 변화
건식 변압기의 경우 오일, 보존기, 호흡기 또는 부흐홀츠 릴레이가 사용되지 않으며, 공기와 고체 절연이 유전체의 역할을 합니다. 권선은 에폭시 주입 및 캡슐화되어 있으며, CRGO 스택이 코어 역할을 합니다.
이는 단순한 거래의 문제입니다. 오일의 화재 하중과 오일 변압기의 유지보수를 없애는 것이기 때문에 이러한 장치는 건물, 병원, 터널 및 데이터 센터에 설치됩니다. 그러나 공기가 오일보다 유전 강도가 낮고 권선의 더러운 표면이 누설 경로가 될 위험이 있기 때문에 습기와 먼지에 더 민감해지는 대가가 따릅니다. 절연 등급은 F 또는 H까지 올라가며, 냉각 시스템은 AN 또는 AF가 되고 부분 방전 테스트가 가장 중요합니다.
실내 응용이면서 화재 위험이 우세한 경우, 사양은 오일 장치와 상당히 다르게 보입니다. 그리고 이 개요는 건식 배전 변압기 클래스 및 냉각 코드에 대해 더 자세히 다룹니다.
내부에서 변압기를 판단하는 방법
밀봉된 탱크 내부를 볼 수 없으며, 볼 필요도 없습니다. 일곱 개의 체크포인트가 대부분의 위험을 커버합니다.
| 체크포인트 | 요청해야 할 사항 | 나쁜 답변의 모습 |
|---|---|---|
| 코어 등급 | 등급 및 두께를 명시한 밀 테스트 인증서 | “등급이 없는 ”고품질 실리콘 강철” |
| 권선 재료 | 명시된 도체 및 조인트 방법, 그리고 단위 질량 | 조인트에 대한 침묵, 또는 동료들보다 질량이 현저히 낮음 |
| 손실 테스트 | 보장된 값에 대한 무부하 및 부하 손실 측정 | 보장된 수치만, 측정 없음 |
| 단락 내전압 | IEC 60076-5에 따른 테스트 보고서 또는 설계 계산 | “테스트가 필요하지 않다”는 주장” |
| 온도 상승 | IEC 60076-2에 따른 유형 테스트 결과 | 측정된 것으로 제시된 계산된 수치 |
| 오일 상태 | 발송 시의 파괴 전압 및 습기 | 오일 장치에서 전혀 오일 테스트 없음 |
| 부분 방전 | 특히 건식 유형에서의 정기 PD 측정 | “이 클래스에는 PD가 필요하지 않음” |
손실 측정의 중요성이 강조됩니다. IEC 60076-1에 따라 허용되는 최대 총 손실은 +15%로, 이 요구 사항을 충족하는 설계는 평균 손실 수준으로 설계된 것보다 비용이 더 많이 듭니다. 따라서 보증 대신 실제 값을 요청하고 다양한 제안 간의 비교를 수행하는 것이 바람직합니다. 테스트 방법 자체는 이 가이드에서 다루어집니다. 변압기 테스트.
당신이 볼 수 없고 요청해야 할 것
세 가지 보이지 않는 요소는 탱크 수명의 결정적인 요소입니다. 이들은 코어 클램핑, 권선 브레이싱 및 밀봉 시 절연 건조 상태입니다.
코어 클램핑 상태는 소음 및 무부하 전류 측정값으로 추정할 수 있습니다. 만약 적층이 단단히 맞지 않으면 소음이 점차 증가할 것입니다. 권선 브레이싱은 단락 테스트를 통해 평가할 수 있습니다. 이는 프로토타입에 대해 수행된 유형 테스트가 관련 없는 품질 인증서 더미보다 더 가치 있는 정보가 되도록 합니다. 절연 건조 상태는 탱크 밀봉 과정 후 몇 년이 지나야 관찰할 수 있습니다.
탱크 작업 전에 코어 및 코일 사진, 코어 클램핑 압력 데이터, 진공 및 오일 충전 정보를 요청해야 합니다. 위에서 언급한 작업을 수행하는 회사는 필요한 정보를 주저 없이 제공할 것입니다. 만약 회사가 이를 제공할 수 없거나 원하지 않는다면, 완전히 다른 주제로 전환할 것입니다.
자주 묻는 질문
변압기 내부의 주요 부품은 무엇입니까?
우리는 다음과 같은 구성 요소를 가지고 있습니다: 코어, LV 권선, HV 권선, 종이, 프레스보드 및 오일과 같은 절연체, 또는 건식 변압기의 에폭시 절연, 탭 체인저, 부싱, 탱크, 방열기, 보존기, 호흡기, 부흐홀츠 릴레이, 압력 완화 장치 및 온도계. 더 큰 변압기에서는 부싱 CT 및 모니터링 센서도 있습니다.
왜 코어가 고체가 아니라 적층되어 있습니까?
와전류의 경로를 차단하기 위해서입니다. 고체 강철 코어는 금속을 통해 상당한 순환 전류가 흐르도록 허용하여 이를 가열하고 에너지를 낭비하게 합니다. 절연 코팅층으로 서로 분리된 얇은 층은 이러한 전류를 작은 루프로 제한하여 손실을 상당히 줄입니다.
변압기가 구리 권선인지 알루미늄 권선인지 어떻게 알 수 있습니까?
다른 제조업체의 유사한 장치와 비교하여 장치 질량을 조사하고, 데이터 플레이트 및 테스트 보고서를 확인하며, 권선 재료에 대한 서면 확인을 요청하십시오. 알루미늄 권선은 도체의 크기를 1.6배 더 크게 요구하며, 장치의 무게를 낮출 수 있습니다. 물리적 검증은 파손되거나 분해된 장치에서만 이루어질 수 있습니다.
변압기 내부의 오일은 무엇을 위한 것입니까?
세 가지 측면이 있습니다: 절연, 코일에서 방열기로의 열 전달, 그리고 상태 모니터링입니다. 오일의 파괴 전압과 수분 수준은 오일 침지 장비의 상태에 대한 정보를 제공하는 두 가지 주요 측정값입니다.
참고 문헌
- 렉스 파워 마그네틱스 — 변압기 내부
- 대림 변압기 — 변압기 내부
- 고전압에서 저전압으로 — 변압기 부품 가이드
- 라인하우젠 — 부하 전환기 및 변압기 모니터링
- 나이나스 — 변압기 오일 기술 및 테스트
결론
전력 전송은 변압기의 일부인 강철, 도체, 종이, 오일 및 몇 가지 보호 장치를 통해 이루어집니다. 변압기에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 유형의 구성 요소가 있습니다. 차이는 사용된 강철의 종류, 손실의 정확한 측정, 조인트의 품질, 그리고 밀봉 시 장치가 건조했는지 여부에 따라 달라집니다. 요청, 프로세스 및 손실에 대한 정보를 보내주시면 코팅 등급 및 권선 사양을 포함한 변압기의 모든 사양을 보내드리겠습니다. 가격뿐만 아니라요.