변압기의 보수

변압기의 보수

 

 

1. 변압기의 보수기준

통계에 의하면 변압기의 중대사고의 ⅓, 경미한 사고의 ⅔는 일상 순회점검에서 발견되고 있다. 정지지기인 변압기는 본래 사고율이 낮은 다루기 쉬운 기기이긴 하지만 전원의 주간기기로서 그 중대사고는 장시간의 정전에 직접 연관되어 사회에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 이 위험을 미연에 방지하기 위하여 그 보수점검을 충분히 해야 할 필요가 있으나 그 결과는 정기적인 일상 데이터를 종합해 봄으로서 비로서 기대할 수 있는 것이다. 변압기 보수의 목적은 변압기의 열화정도를 알아내는 동시에 그 열화를 방지하기 위하여 제작시에 장치된 기기와 변압기로서의 역할을 해내기 위한 보조부품의 기능을 유지해서 본래 기대되는 수명을 만족시키는 것이다.

변압기 절연물의 주된 열화원인은 다음과 같은 것이 있고 실제로는 이것들이 중첩되어 열화가 진행된다.

① 열에 의한 열화 : 변압기가 발생하는 열 및 그 주위온도에 의하여 변압기 의 최고점 온도가 올라가 산화, 분해 등이 됨에 따라 절연유의 내압이 내려가기도 하고 고체 절연물의 기계적 강도 및 내압이 저하된다.

② 흡습으로 인한 열화 : 절연유 및 고체 절연물이 대기중의 수분을 흡수해 서 절연내력이 저하되고 고체 절연물에서는 기계적 강도가 저하 된다.

③ 부분방전으로 인한 열화 : 절연물에 가해져 있는 전계의 강도가 어느 한 도를 넘었을 때 절연물내에서 부분적으로 발생되는 방전으로 인 한 열화로 절연물이 탄화되어 절연내력, 기계적 강도가 저하된다.

④ 기계적인 응력으로 인한 열화 : 단락시 전자기계력, 또는 이상 진동, 충격 에 의하여 고체 절연물, 또는 구조물이 기계적으로 파괴된다.

변압기의 열화정도를 알아내는 수단으로는 종래부터 널리 시행되 어온 절연저항 측정 (메거 테스트) 이외에 유전정접 (tanδ), 흡 수전류 측정 및 유중가스 분석 등이 있다.

변압기의 보수는 그 변압기의 중요도, 종류, 사용법, 용량, 전압 등 여러종류의 요인에 따라 시행방법이 다르지만 일반적으로 운전개시 직후의 복잡한 점검, 정상운전시의 순회점검 및 변압기를 정지시켜 시행하는 정밀점검으로 나눌 수 있다.

보수에 임해서는 위험한 작업이 수반되기 때문에 사전에 면밀한 계획을 수립함과 동시에 충전부분의 확인, 작업부분의 접지실시 등 안전에 유의하여야 한다.

 

 

2. 변압기유의 보수

앞장에서도 절연물의 주된 열화 원인에 대하여 언급하였지만 현장에서 쉽게할 수 있는 절연유 파괴 전압 시험 과 전산가 측정에 대하여 직접 시험하여 보기로한다.

1) 절연유 파괴 전압 시험

▶ 준비 : 절연유 내압 측정기

절연유 2ℓ (두 개의 시료 준비)  

▶ 절연유 채취시 유의사항

① 용기는 녹이나 납이 포함되지 않은 재질의 것을 사용하며 뚜껑으로 고무 를 사용하지 않는다.

② 날씨가 맑고 습도가 높지 않은 날을 택하여 채취용기를 아세톤으로 세척 후 건조한 다음 동일한 절연유로 채취용기를 세척한다.

③ 본체 하부에서 대기에 노출 시키지 않고 채취

⇒ 시료의 온도는 15 ～ 35℃ 정도  

▶ 시험

① 시험용기는 직경 12.5㎜의 구상전극을 가진 마이크로 게이지로 전극간

간격이 2.5㎜가 되도록 조정한다.

② 절연유로 시험용기를 세척 후 용기를 시험기의 단자에 올려 놓은 다음 볼트를 조여 고정시킨다.

③ 기포가 발생하지 않도록 서서히 용기의 상부 적색 눈금까지 채운다.

(유면이 전극 상단에서 20㎜ 이상 되도록)

④ 시험기는 잔류전하의 제거를 위하여 반드시 접지를 하여야 하며 시험기의 단자에는 높은 전압이 유기되므로 안전에 유의하여야 한다.

⑤ 절연유를 채운다음 약 3분정도 방치하여 시험용기 속의 기포가 없어진후 초당 3kV의 비율로 전압을 상승시킨다. 순간적인 부분방전은 절연파괴로 인정하지 않고 시험기의 브레이커가 차 단되었을때의 전압을 절연파괴 전압으로 간주한다.

⑥ 최초의 절연파괴 후 약 1분간 방치하여 유중에 발생한 기포가 없어진후에 다음 절연파괴 시험을 한다.

⑦ 시료 측정은 5회씩 10회를 측정하며 각기의 첫 회의 값을 버린 8회의 평 균치를 구한다.

⑧ 동일 시료를 2회 시험시 시험결과의 차가 10kV를 초과하지 않아야 한다.

2) 全酸價 측정

절연유와 공기 또는 수분이 접촉하면 산소와의 반응에 의하여 열화하여 산화물이 생성되며 산가가 증가한다.

산화물이 슬러지화 하면 산가는 0.2이상으로 되어 절연성능과 냉각에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

절연유의 산가는 절연유 1[g] 중에 포함되는 전 산성성분을 중화하는데 필요한 수산화칼륨(KOH)의 [㎎] 수로 나타낸다.  

▶ 준비물

산가측정기 (시험관, 스포이트, 세정제, 시험관 브러쉬,주사기,산추출액) 절연유  

▶ 측정

① 시료유를 시험관의 5㏄까지 정확하게 넣을 것

(시료유의 온도는 10～30℃)

② 산추출액을 5㏄ 시험관의 10㏄까지 정확하게 넣을 것

③ 1분에 130회 정도의 비율로 시험관을 흔들어 절연유와 추출액이 분리될 때까지 2～3분 방치한다.

④ 주사기에 산적정액을 넣은 후 미량씩(한 방울씩) 투입하면서 시험관을 엄 지로 막고 수회 흔들어서 청색으로부터 적갈색으로의 변화를 확인한다.

적갈색이 되지 않을 경우 적갈색이 될 때까지 산가적정액을 미량씩 반복하 여 첨가한다.

⑤ 주사기의 눈금이 0.17～0.20사이에서 적갈색으로 변화하였으면 산가는 0.17～0.20 범위안에 있는 것으로 본다.

⑥ 0.17～0.20사이의 산가를 구할때는 청색에서 적갈색으로 변화할 때 약 15 초간 적갈색을 유지할 수 있을 때의 수치를 최종산가로 본다.

⑦ 절연유의 전산가 판정

구 분	절연파괴전압	판 정	비 고
신 유	40㎸ 이상	-	-
사용중인 절 연 유	30㎸ 이상	양 호	-
	30㎸ 미만	불 량	여과 또는 교체

3) 수분측정

절연유의 수분은 절연내력 저하와 밀접한 관계가 있으며 변압기의 고압측 전압에 따라 그함유량이 제한된다.

절연유의 수분측정은 칼피셔 시약을 이용한 수분측정기로 측정한다.

아래의 표는 제작사가 제시한 변압기 전압에 따른 본체 절연유의 수분 함유량이다.

전 산 가	판정기준	비 고
0.02 이하	신 유	-
0.2 이하	양 호	-
0.2～0.4	요 주 의	빠른 시일 내에 교체
0.4 이상	불 량	즉시 교체

3. 변압기 절연저항 측정

1) 절연저항과 온도, 습도와의 관계

① 온도의영향

절연물의 최적절연저항 Rg는 온도가 상승하면 저하한다. 실험에의하면 체적저항Rg는 0。k일 때 최적절연저항과 절연물고유상수/절대온도의(-) 승 지수함수를 곱한 값이다.

따라서 측정시 주위온도와 절연물의 온도를 기록하는 것이 중요하다는 것을 알수 있다. 그러나 절연물의 표면절연저항은 온도의 영향을 거의 받지않는다.

② 습도의 영향

종이나 천과 같은 섬유질 절연재료는 수분을 흡수하기 쉽기 때문에 습 도가 높으면 그 표면에 물의 흡착력이 생겨 여기에 공기중의 가스, 또는 절연물 자체의 성분이 용해하여 전해질을 형성하여 표면 절연저항이 저하한다.

2) 절연저항측정
① 절연저항계
- 종류 : 저령저항계는 전원으로 발전기를 사용한 것과 전지를 사용하는 것의 2종류가있다.
발전기식 : 교류발전기에서 교류를 발생시킨후 정류하여 정전압회로 에서 직류의 정전압으로 출력을 발생시키는 방식

 

구 분	수분함유량
154㎸ 급	30ppm 이하
345㎸ 급	10ppm 이하

․전지식 : 인버터에서 교류를 발생시킨후 다시 정류하여 정전압회로를 거쳐 직류를 발생시키는 방식
② 접속방법
선로단자 : 전원의 -극측에 접속(선로 또는 LINE로 명시)하고 접지단자는 전원의 +극측에 접속(접지 또는 EARTH로 명시)하며 또한 선로단자에는 원칙적으로 전원의 -극측에 접속된 보호링(가이드 링, 보호 또는 GUIDE로 명시)을 붙이고 이것을 전원의 -극측에 접속한다.

③ 측정상의 주의

- 측정리드선은 가능한 짧게 하며 대지에 절연이 좋은 전선을 사용한다.

- 사용전에 반드시 리드선의 선단을 단락하여 지시치가 0이되는가, 리드 선의 양단을 개방하여 ∞를 지시하는가를 확인한다.

- 측정하려는 변압기의 선로단자의 충전여부를 확인하고 변압기 단자에 연결된 각종 리드선과 피뢰기등을 분리한다.

- 붓싱의 애관을 잘 청소하여 누설전류에 의한 절연저항 측정의 오차 요 인을 제거한다.

- 대용량인 경우 충전전류로 인하여 최초의 지침이 0을 가르키는 경우도 있으나 이런 경우에는 단락시와 달리 일정한 시간이 경과후에 올바른 값을 지시하게 된다.

- 절연저항은 측정대상의 온도에 영향을 받으므로 변압기의 경우 정전 직후 유온이 가장 높은시점, 유온이 어느정도 떨어진 시점, 주위온도와 비슷한 시점등 적어도 3번 이상은 측정하여야 하며, 측정시 주위온도, 습도, 날씨 등을 기록하여 전측정치와 비교를 통하여 절연물의 상태를 알 수 있도록 하여야 한다.

- 측정시 회로에 유도전압이 발생하여 지침이 진동할때에는 그 평균치를 읽어 판단한다.

변전소 소내와 같이 유도전압이 심하게 발생하는 곳에서는 발전기식 절연저항계를 사용하는 것이 좋다.

4. 보호장치 보수

변압기의 보호장치는 전기적 보호장치와 기계적 보호장치로 크게 분류할 수 있으며 전기적 보호장치는 계전기와 피뢰기로 나뉘고 여기서는 기계적보호장치를 중심으로 알아보고자 한다.

1) 방압장치

변압기내부에 높은 압력이 순간적으로 발생시 일정 압력에서 동작하는 일종의 안전변으로 동작시 이를 알리기 위한 경보가 63at로 정하여 나타내고 있다.

①방압안전장치

절연유와 접하지 않는 변압기의 상부판 또는 상부관에 부착되어 변압기 내에 이상압력이 발생시 일정압력(0.7±0.07kg/㎠)에 도달하면 방압막이 동작하여 이상압력을 외부로 방출시켜 변압기함의 파손을 방지한다.

방압안전장치는 방압관식과는 달리 여러번 동작하여도 방압막이 파손되지

않도록 강판으로 제작되며,평상시 방압막을 눌러 주는 압축스프링과 기밀 유지를 위한 가스켓,동작표시봉,경보용 접점등으로 구성되어있다.

- 동작시 :

방출장치는 자동리셋되므로 경보를 멈추고 변압기상태를 자세히 확인한후 상급부서와 연락하여 지시에의해 조치한다.

 

정격전압(TR) 유온℃	20	30	40	50	60
66㎸ 이상	1200	600	300	150	75
22㎸ - 44㎸	1000	500	250	125	65
6.6㎸ - 19㎸	800	400	200	100	50

 

2) 부흐홀쯔 계전기

이 계전기는 변압기의 내부고장시 발생하는 가스의 부력과 절연유의 유속을 이용하여 변압기 내부고장을 검출하는 계전기로서 변압기와 컨서베이터 사이에 설치되어 널리 이용되고 있다.

부흐홀쯔 계전기 동작시 복귀를 위해 가스방출코크를 열어 계전기내의 가스를 외부로 배기시키고 점검창을 통하여 유면이 점차 상승하지 않으면 2단동작의 우려가 있으므로 배기를 중단하고, 컨서베이터에 절연유와 질소가스를 보충한후에 가스방출코크를 열어 가스를 배기시켜야한다.

- 동작시 : 경보를 멈추고 부흐홀쯔내부의 가스상태를 확인한후 상급부서에 연락하여 지시에 따라 조치한다.

부흐홀쯔계전기의 점검창을 통하여 축적된 가스색에 따라 오동 작 유무를 판단할 수 도있다. 즉 가스가 흑회색을 띠면 기름이 분해된 것이고, 황색은 지지목의 분해로 생성된것이며,백색은 절 연지의 분해를 나타낸다.