변압기 운전

 

변압기 운전

 

요주의 설비

절연유를 사용하는 변전기기 내부에서 절연열화 등의 이상현상으로 절연유가 열 분해되고 이때 발생하는 수소가스 및 탄화수소계 가스의 가연성가스 총량이 1000ppm이상 이거나 각 가스 성분별 발생량이 각각의 기준치를 초과하는 설비를 말한다.

 

상시 변압기 운전

변압기 정격출력 이내로 운전하는 것을 말한다.

 

비상시 변압기 과부하 운전

제작사의 사양에 따라 정해진 정격출력을 超過하여 운전하는 것을 말한다

 

온도상승 時定數

θ= θt (1 - e-t/T)로 일정한 온도까지 오르는 시간은 거의 비례하여 상승하나, 일정온도후 최종온도에 이르기까지의 시간은 상당히 오래 걸리는데, 이때의 시간 T를 時定數라 한다.

 

과부하 耐量

설비가 과부하 운전에 견딜수 있는 한계치를 말한다.

 

급전계통

중앙급전 사령실, 지역급전소, 급전분소 등의 계통을 말한다.

 

OLTC

On Load Tap Changer의 머리글자로, 부하공급 상태에서 TAP위치를 변화시켜 電壓調整이 가능한 장치를 말한다.

 

DOBLE 측정기

주로 절연유를 사용하는 전력기기의 절연열화 상태를 측정하는 장비를 말하며, 단자간 일정전압(10KV)을 가하여 Power Factor를 측정하고, 측정치의 Trend를 분석하여 열화상태를 판정한다.

 

송출전압

변전소의 변압기 2차측 모선전압과 동일한 의미로서 모선에서 인출되는 배전 선로의 전압을 말한다.

 

부하중심점

변전소로부터 인출되는 배전선로의 전체긍장 가운데 부하가 밀집되어 중심이  되는 지점을 말한다.

 

자동전압 조정장치(AVR：Automatic Voltage Regulator)

변압기 OLTC에 부가된 부속장치로서 부하의 크기에 따라 적정한 전압을 자동으로 조정할 수 있도록 신호를 공급하는 장치를 말하며 MK-20, MK-30,  VC100-BU, YVC-01 등의 종류가 있다.

 

선로강하 보상기(LDC：Line Drop Compensator)

등가저항(Ur)과 등가리액턴스(Ux)를 조합하여 선로정압 강하를 보상하는 장치를 말하며 부하의 크기에 따라 보상값이 변하게 된다.

 

전압조정 폭 (Bandwidth)

변압기 송출전압 변동시 AVR의 동작전압을 결정하기 위한 값을 말한다.(송출전압이 대역폭 초과시 AVR에서 상승, 하강 신호 송출)

 

시지연 (Time Delay)

순간적인 전압변동에 응동하지 않으므로써 불필요한 OLTC의 동작을 피할 수  있도록 AVR의 동작시간을 적정한 값으로 조정하는 것을 말한다.

 

저전압 방지(Undervoltage Blocking)

AVR 입력 전압이 설정값 이하로 저하되면 저전압 차단릴레이가 동작하여 AVR의  상승신호를 저지하는 장치를 말한다.

 

과전압 방지(Overvoltage Defection)

AVR 입력 전압이 설정값 이상으로 상승되면 1.5초마다 AVR의 하강신호를 송출 하여 대역폭 내로 전압을 낮추는 장치를 말한다.(MK-20 제외)

 

과전류 차단(Overcurrent Blocking)

AVR 입력 전류가 고장등으로 설정값 이상 상승되면 AVR의 신호를 차단하는 장치를 말한다. (MK-20 제외)

 

DVM(Digital Volt Meter)

전압요소를 입력받아 지정한 상하한치를 초과하면 4초이내에 ULTC에 조작신호를 송출하여 전압변동폭 이내로 전압을 조정하는 장치를 말한다.(YVC-02는 내장 또는 기타 AVR은 별도 회로 구성 필요)

 

 

변압기 운전기준

 

1 변압기 운전구분

  ○ 상시 변압기 운전

  ○ 비상시 변압기 과부하 운전

  ○ 과부하 운전 후 변압기 운전

 

2 변압기 운전 허용온도

 

구      분	자 연 순 환	강 제 순 환
주  위    온  도   (℃)	40 ℃	40 ℃
권선허용 온도상승  (℃)	55 ℃	65 ℃
절연유   최고온도  (℃)	55 ℃	55 ℃

 

 

변압기 기계적 보호장치 운전기준

 

보호 장치명	운전기준	비            고
유 온도계	경  보	TRIP 분리
권선 온도계	경  보	TRIP 분리
방압 안전장치	TRIP	∙신뢰성 보장이 어려운 것은 경보운전     (국산 초기제품 등) ∙노후, 오동작 실적이 있는 제품은 신품 교체
충격압력 계전기	TRIP
부흐홀쯔계전기	TRIP	1단 : 경  보
ULTC 보호계전기	TRIP
가스검출 계전기 (Gas Detect Relay)	경보	기기내부에서 발생하는 Gas량 검출계전기

 

 

상시 변압기 운전

 

1 기본원칙

변압기 출력은 정격용량에 역률 및 이용율을 감안한 범위에서 運轉한다.

 

2 운전중 조치사항

 

가. 보조 냉각장치 준비

 

○ 변압기 부하가 정격용량의 80%이상을 초과하거나 권선 온도가 70℃이상  초과될 것으로 보이는 경우에 설

    치한다.

○ 보조냉각 장치는 냉각효과, 온도상승 時定數 등을 고려하여 주수냉각 또는 송풍냉각 중 선택하여 설치하

    되, 사업소 실정 및 부하동향 등을 감안 하여 냉각효과 가장 큰 방법을 적용한다.

 

나. 주변압기 절연유 상태확인

 

변압기 과부하시의 온도상승에 따른 절연유 부피 증가로 절연유 Level 경보가 동작할 수 있으므로 변압기의 절연유 상태를 수시로 확인하여야 한다.

 

다. 기기의 감시 및 순시

 

○ 주변압기의 부하는 [kVA]를 기준으로 하되 전압, 전류, 유효 및 무효전력을 병행 감시한다.

○ 과부하 운전시에 대비하여 주변압기 및 직렬기기의 상태, 단자 접속부의  과열상태 등을 파악한다.

    - 주변압기의 과부하 운전은 직렬기기의 과부하 내량에 의해 제한되므로 직렬기기 (Bushing, Cable, CB,

       LS, CT등)의 과부하 특성을 파악한다.

    - 주위온도, 부하상태, 유면계, OLTC정격 등을 기록하여 과부하 운전이 불가능 할 경우에는 급전계통으로

       보고하고 별도 조치한다.

 

 

비상시 변압기 과부하 운전

 

1 기본원칙

 

주변압기 고장, 부하급증 등과 같은 비상시는 붙임1, 2, 3을 참조하여 각 사업소장이 판단하고 조치한다.

 

※ 붙임 항목

   - 제작사별 주변압기 과부하 운전기준

   - 한전 표준규격(ESB140)

   - 제작사별 과부하 내량 및 온도상승 시험치

 

가. 변압기 과부하 운전조건

  ○ 주위 온도가 저하했을 때

  ○ 온도상승 시험기록이 규정온도 상승한도에 미달될 때

  ○ 단시간 운전

 

나. 과부하운전 제외조건

   ○ 사용년수가 15년 이상인 變壓器

   ○ 가스 분석결과 가연성 가스총량의 판정치가 "要主意"를 超過하는 변압기

   ○ 수리經歷이 있거나 절연물의 수리實績이 있는 변압기

   ○ 직렬기기(CB, LS, CT등)의 상태가 과부하 운전의 정격을 초과하는 경우

   ○ 주위온도가 40℃를 초과하는 경우

 

2 운전중 조치사항

 

가. 보호회로의 확인

   ○ 주변압기 온도계의 경보운전을 확인한다.

   ○ 과전류 계전기 등의 정정치는 정정부서 및 급전부서와 협의하여 적정치로 상향 조정하되, 급격하게 부하

       증가시는 선 조치 후 보고토록 한다.

    

나. OLTC의 수동운전

다. 보조냉각장치 가동

라. 주변압기 절연유 상태확인

마. 기기의 감시 및 순시 강화

 

   ○ 부하는 [kVA]를 기준으로 하고 전압, 전류, 유효 및 무효전력을 병행감시 하되, 매시간대별 순시 및 기록

       을 시행한다.

   ○ 과부하 운전시 변압기 및 직렬기기의 상태, 단자 접속부의 과열상태 등에 유의하여 매시간 대별 순시 및

       기록을 시행한다.

   ○ 과부하운전이 불가능할 경우는 급전계통으로 보고하여 별도 조치토록 한다.

   ○ 별첨의 제작사별 주변압기 과부하운전 등을 참고하여 운전한다.

 

바. 무인변전소 인원 보충

   ○ 사업소장의 판단으로 사업소 실정에 맞게 근무자를 편성하여 시행한다.

   ○ 근무자 편성은 순회점검반, 유인변전소 근무자, 보수센타 요원, 변전소장 등의 인원을 활용하여 적절히

       편성하고, 비상운전 종료 후 원상 복귀토록 한다.

 

3 과부하 운전후 변압기 운전

 

가. 비상시의 과부하 운전은 앞에 기술한 “4.3”에 의거 시행할 수 있으나, 주변압기 수명단축에 영향을 미치게 되므로 급전계통에 의한 부하절체 등을 통해 가능한 과부하 운전시간을 최소화 시킬수 있도록 하고, 과부하 운전후에는 정격내에서 운전토록 한다.

 

나. 과부하 운전후는 반드시 변압기의 절연유 가스분석,  Doble 측정 등을 통해 이상유무를 확인하고 이상시는 변전소 점검기준에 관계없이 우선적으로 정밀점검을 시행하며, 지속적인 설비 상태 관리가 가능토록 이상상태 및 점검결과 등의 이력사항을 전산입력 한다.

 

가．과부하 운전조건 및 적용

 

(1) 주위온도가 낮을 경우

주위공기의 1일 최고온도가 30℃로 부터 1℃ 낮아질 경우 (수냉식은 냉각수  최고온도 25℃에서 1℃ 낮아질 때) 정격출력(kVA)의 0.8%만큼 과부하 운전이 가능하다. (단, 냉각공기나 냉각수의 온도가 0℃ 이하가 되어도 24% 이상은 초과할 수 없다.)

        예) 1일 최고온도가 20℃일 경우

            0.8 × (30 - 20) = 8(%)   ∴ 정격출력의 8% 과부하 운전 가능하다.

 

(2) 규정 온도상승한도 이내 경우 

○ 온도상승이 『표4-1』의 “변압기 허용온도기준” 보다 5℃이상 낮을 경우 온도차 1℃마다 정격출력(kVA)의

1.0%정도 과부하 운전이 가능하다.

예）규정온도 상승치가 55℃, 온도상승시험의 온도상승치가 43℃인 경우,

               1.0 × (55 - 5 - 43) = 7.0% 정도 과부하 운전가능

○ 변압기 각부의 온도 상승치가 각각다른 경우는 규정온도 상승치와의 차가 가장 적은 개소(대부분 1차 권선온도 상승치 해당)를 기준으로 한다.

예) 1차권선 온도 상승치가 49℃인 경우,

               1.0 ×(55 - 5 - 49) = 1.0% 정도의 과부하 운전이 가능하다.

 

 변압기의 온도상승 시험 예(전부하 운전)

 

측 정 부 위	온 도 상 승 (℃)	측 정 방 법
절  연  유	43.0 ℃	온 도 계 법
1 차 권 선	49.0 ℃	저  항  법
2 차 권 선	48.5 ℃	저  항  법

 

(3) 과부하 운전이 단시간일 경우

24시간 이내에 일어나는 1회의 단시간 과부하에 대해서는 표1-2 『변압기 단시간 과부하 한도』에 의거 과부하 운전이 가능하다.

 

변압기 단시간 과부하 한도

 

	냉각방식	유입자냉, 수냉식			유입풍냉, 수냉식
시간	과부하전의 연속부하(%)
		90 %	70 %	50 %	90 %	70 %	50 %
과부하 시간(H)	1/2시간	147 %	150 %	150 %	139 %	145 %	150 %
	1 시간	133 %	139 %	146 %	126 %	130 %	132 %
	2 시간	120 %	125 %	129 %	116 %	118 %	121 %
	4 시간	110 %	114 %	115 %	108 %	110 %	112 %

 

○ 표1-2에서『과부하전의 연속부하(%)』는 과부하전의 2시간 평균부하(%)와 과부하 시간을 뺀 24 시간의 평균부하(%)를 비교하여 큰 쪽을 채택한다

○ 과부하 시간은 4시간 이내로 한다

○ 과부하의 한도는 150%로 한다

예）유입자냉식으로 과부하전 부하가 90%의 경우 과부하량이 120%이면 2시간 동안 과부하 운전이 가능하며, 110%의 부하면 4시간 동안 과부하 운전이 가능하다

 

(4) 복합적인 조건일 경우

     세 항의 조건이 동시에 발생한 경우의 과부하 한도는 표1-3의『연속 과부하 기준』에 의한다.

 

  연속 과부하 기준

 

냉 각 방 식	최 고  허 용 부 하 (%)
유입 수냉식, 송유 수냉식	120 %
기  타  방  식	125 %

 

 

계기용 변압기(Potential Transformer)

 

계기용 변압기는 특별고압을 저압(110V)으로 변환하여 보호계통의 동작전원으로 사용하기 위한 변성기로서 구조는 변압기의 구조와 같다. 계기용 변압기는 탱크형 구조로서 도체와 권선의 주위에는 SF6 가스로 충진되어 있고 특히 설치 공간에 따라 P.T를 수직형, 수평형으로 선택하여 사용할 수 있다.

 

 

 

계기용 변류기(Current Transformer)

 

계기용 변류기는 계기용 및 보호 계전용 전원으로 사용하며 금속탱크로 구성된 sheath case형과 split through형이 있다. sheath case형은 전기적인 스트레스가 주어지는 곳에 사용되며 split through형은 케이블 접속부분에 사용되어 진다.

 

sheath case 형	split through형

 

 

 변압기 절연유 절연내력 및 산가도(KSC 2301)

 

1. 절연유 절연내력시험

 

구    분	절연파괴 전압	판        정
		50㎸미만 기기	50㎸이상 기기
신    유	30㎸이상(KSC 2301)	적  합	적    합
사용중인 기    름	20㎸이상 15㎸이상 20㎸미만 15㎸미만	적   합 적합(요주의) 부적합	적    합 부 적 합 부 적 합

 

※주 1.요주의 : 판정은 적합하나 가급적 조속히 여과 혹은 교체토록 요청

       2.부적합 : 시급히 여과 혹은 교체토록 요청

       3.이설기기 및 폐지후 재 사용기기는 신유에 준함

 

2. 산가도시험

   

구     분	산  가  도 (㎎KOH/g)	판     정
신    유	0.02 이하(KSC 2301)	적     합
사용중인 기    름	0.2이하 0.2 초과 0.4 미만 0.4 이상	적     합 적합(요주의) 부 적 합