정류기용 변압기반

정류기용 변압기반
(Rectifier Transformer)

 

1. 적용범위 및 분류
1.1 적용범위
이 규격은 직류전철변전소 등에 설치되는 전차선 급전 정류기용 변압기반(Rectifier Transformer) 에 대하여 규정한다.
1.2 사용조건
1.2.1 정상사용조건
(1) 고도 : 해발 1,000 m 이하
(2) 설치위치 : 옥내, 지상 및 지하
(3) 대기온도
- 옥내：최고 40 ℃, 최저 0 ℃
- 옥외：최고 40 ℃, 최저 –25 ℃
- 제어실：최고 35 ℃, 최저 10 ℃
(4) 상대습도 : 최대 95 %, 최소 5 %
1.2.2 특수사용조건
1.2.1항에 규정한 이외의 자연환경 또는 계통상 특수한 사용조건은 필요시 별도로 규정한다.
1.3 분류
변압기의 종류 및 정격은 표 1 및 표 2와 같이 분류한다.

 

[표 1] 변압기 종류

사용장소	냉각방식	상수별
옥내용	건식 자냉식	3Φ

 

[표 2] 변압기 정격

정격전압[V]		정격용량[kVA]	비 고
1차	2차
22,900V	AC 1,188V x 2	4,480	비표준

 

 

2. 인용표준

KS C 2517(2009)	방향성 전기강판 및 강대
KS C 4004(2008)	전기기기 절연의 종류
KS C 4311(2008)	건식 변압기
KS D 3503(2008)	일반 구조용 압연강재
KS D 3512(2012)	냉간 압연 강판 및 강대
KS D 6701(2012)	알루미늄 및 알루미늄 합금의 판 및 띠
KS C IEC 60071-1(2012)	절연 협조-제1부 : 정의 및 일반원칙
KS C IEC 60076-1(2012)	전력용변압기-제1부:일반적요구사항
KS C IEC 60076-2(2012)	전력용변압기-제2부:온도상승
KS C IEC 60076-3(2012)	전력용변압기-제3부:절연 등급, 절연 시험 및 이격
KS C IEC 60076-5(2008)	전력용변압기-제5부:단락강도시험
KS C IEC 60076-10(2008)	전력용변압기－제10부：소음 레벨의 측정
KS C IEC 60076-11(2008)	건식 변압기
KS C IEC 60044-1(2008)	계기용변성기 - 제1부 : 변류기
KS C IEC 60044-6(2008)	계기용변성기 - 제6부 : 보호용 변류기의 과도성능에 대한 요건
KS C IEC 60255-5(2003)	계전기-파트5 측정 계전기 및 보호기기의 절연협조 – 요구조건 및 시험
KS T 1002	수송 포장 계열 치수

 

3. 필요조건
3.1 재료
(1) 사용재료는 KS(Korean Industrial Standards) 표시품 또는 동등이상이어야 한다.
(2) 모든 자재, 설비, 장치 및 계통은 1.2항 조건하에서 성능저하나 오동작 없이 견딜 수 있도록 보장되어야 한다.
3.2 형태
(1) 외형은 운전, 유지, 보수 등이 용이한 구조이어야 한다.
(2) 정류기용변압기의 구조형상 및 치수는 제작도면에 의한다.
3.3 제조 및 가공
3.3.1 외함
(1) 변압기반은 금속제 폐쇄형 배전반 안에 내장되는 변압기, 부속장치, 고압단자, 온도계
및 기타 필요품으로 구성된다. (2) 변압기 외함의 재질은 일반 구조용 압연강재(KS D 3503)를 사용하여야 하며 수송,
설치에 적당하고 기초에 용이하게 고정할 수 있는 구조 이어야 한다.
(3) 변압기 외함은 금속제 철판 및 보강 후레임을 사용 제작해야 하며 외함의 전․후면에는 문을 설치해야 하고 철판의 두께는 전, 후면 도어 3.2mm, 측면은 2.3mm, 기타는 1.6mm 이상으로 한다.
(4) 케이블의 인입, 인출은 외함 하부로 할 수 있는 구조로 하고, 케이블 결선 시 작업을 용이하게 하기 위하여 케이블 지지대 및 케이블 브라켓(Cable Bracket)을 설치한다.
(5) 변압기반은 케이블 접속 및 탭 절환등이 용이한 구조이어야 하며 변압기에 의한 감전 등 제반 전기적 사고를 방지하기 위한 보호 장치를 갖추어야 한다.
(6) 외함의 문은 열었을 때 그 위치를 고정할 수 있도록 도어 스타퍼(Door Stopper)를 설치한다.
(7) 외함의 밑 부분은 현장설치 및 고정을 위하여 찬넬베이스(Channel Base)를 설치한다.
(8) 변압기의 외함은 변압기를 통풍 냉각시킬 수 있는 구조이어야 하며, 낙진, 낙수 등으로부터 변압기함 내부를 보호할 수 있는 구조로 한다.
(9) 변압기의 전, 후면도어에는 가압 여부를 식별할 수 있는 표시등을 설치한다.
(10) 각종 표시 등(Lamp), 계기, 버저(Buzzer) 등이 부착되는 곳은 도어(Door)식으로 하여 뒷면 배선을 육안점검 할 수 있도록 한다.
(11) 외부 단자와 모든 접촉부에 대한 도금 방법은 은도금을 원칙으로 하며 이종금속의 접촉 시에는 도금방법을 별도 제시하여 발주처의 승인을 득한 후 제작한다.
(12) 각 변압기반의 전후면 상단에는 각각의 명칭을 나타내는 명판을 취부 한다. 전면 도어에는 설치된 변압기의 명판을 취부하여 외부에서 확인 가능하도록 한다.
(13) 변압기반 하부의 베이스 상부 50mm 위치에 접지모선(6t × 40)을 취부하여야 하며, 접지 모선의 말단에는 인접반 접지 모선과 용이하게 접속할 수 있는 접속편을 취부함과 동시에 접지선 접속단자(100SQ 동관단자)를 취부하여야 한다.
(14) 금속체 비충전부는 서로 연결되어 접지모선에 의해 접지시킬 수 있도록 한다.
(15) 외함 상부에 리프팅러그(Lifting Lug)를 취부 하여야 한다.
(16) 외함의 강판 표면을 균일하게 다듬고 불순물을 완전히 제거한 후 정전분체 도장을 한다.
별도의 요청이 없는 경우 색상은 Munsell No. 5Y 7/1로 하고 두께는 80㎛ 이상으로 한다.
(17) 변압기반 내부 앞, 뒤 문 상부에 조명을 설치하고 문 개폐와 연동하여 점/소등 되도록 한다.
(18) 변압기반 내부 제어판넬에 콘센트를 설치한다.
(19) AC/DC, 제어용 배선은 난연성 전선을 사용하여야 한다.
3.3.2 철심(Core)
철심의 재질은 냉간압연 방향성 규소강판(KS C 2517)을 사용하며, 스텝랩(STEP-LAP) 방식으로 절단, 적층하여 충분한 기계적 강도와 함께 손실을 최소화 할 수 있는 구조로 조립하며 부식방지를 위해 방청처리 한다.
3.3.3 권선(Winding)
(1) 사용 중에 발생하는 열 방산을 위해 1, 2차 권선 간에 냉각 닥트를 두어야 한다.
(2) 1차 권선은 특수 코팅된 도전율 99.9% 이상의 전기동을 사용하여 단락 기계력에 대해 내량이 우수하도록 제작하며, 2, 3차 권선은 정류기와 결합하여 사용시 문제가 없도록 적정한 용량으로 설계하며 권선은 동 판재를 사용하여 제작한다.
(3) 권선의 절연물은 에폭시수지와 광 섬유사를 사용한 몰드형으로써, 부분 방전이 없고 냉각 효과가 우수하며 단락사고에 대비하여 열적, 기계적 파괴력에 충분한 내응력을 갖도록 제작한다. 또한, 크랙이 발생하여 습기가 침투되지 않으며, 국부 과열을 최소화 할 수 있는 구조로 난연성, 자기소화성인 재료를 사용한다.
(4) 권선의 에폭시 수지 몰딩은 운전 중 생기는 부하변동으로 인한 온도 및 진동으로 발생되는 열팽창과 수축에 변형되지 않도록 제작한다.
(5) 권선의 지지 및 권선과 철심간에는 탄성체의 스페이서(Spacer)를 넣어 고정하여 철심의 자기 외형 진동이 권선으로 전달됨을 방지하며, Mold 권선 표면으로부터 발생되는 소음을 저감 시킬 수 있는 구조이어야 한다.
(6) 특고압 권선은 변압기의 자체 내압에 견디는 절연강도를 가져야 하고 전기적으로 부분 방전 등이 없어야 하며 충격전압에 대한 전기적, 기계적 강도에 견디도록 한다.
(7) 무전압시 탭 절환 단자는 고압 권선 표면에 위치하여 탭 절환이 용이하도록 상,하 등 간격으로 인출하여 안전한 절연거리를 유지하고 먼지 등이 침입할 수 없도록 절연 Cap 등으로 보호되어야 한다.
(8) 권선온도 검출 보호장치는 권선온도 상승시 변압기 보호를 위해 2차권선 각상에 1개씩 권선온도 검출 센서(Sensor)를 설치하여 최대 허용온도 초과 시 계전기(Relay)가 동작, 1차는 경보, 2차는 차단기가 트립(Trip) 할 수 있는 접점을 갖는 디지털(Digital) 온도제어기를 외함에 설치하고 통신기능이 내장되어 외부송출이 가능토록 한다.

3.3.4 정류기용 변압기반
(1) 정류기용 몰드변압기는 12펄스(PULSE) 다이오드방식 정류기에 적합하게 설계 되어야 하며 2차측은 2중 권선으로 제작한다.
(2) 변압기는 정류기와 결합하여 규정한 정격용량을 공급할 때 고조파로 인한 권선의 전력손실 및 온도 상승에 의한 손실등을 고려하여야 한다.
(3) 정류기용 변압기반은 병렬운전에 적합하게 설계 제작한다.
(4) 변압기는 고조파에 대한 설계 고려가 되어야 하며 고조파 전류에 따라 변압기의 최대용량의 감소율(감소율 ANSI C57.110 및 IEEE 519 기술내용 적용)을 계산하여 감소 되는 비율만큼 변압기의 온도상승분 증가만큼 적정용량이 되도록 설계, 제작하여야 한다.
(5) 변압기의 절연은 도체에 Epoxy 수지가 균등한 두께로 몰딩되어 온도변화 및 과부하시 크랙 발생이 없어야 한다.
(6) 에폭시(Epoxy) 수지를 사용하여 내습성 및 내절연성에 우수하여야 한다. 또한 에폭시 (Epoxy) 수지 및 첨가물은 절연물 내 기포 및 이물질이 완전 제거되는 방법으로 제작되어야 한다.
(7) 변압기 본체에는 접지용 단자가 있어야 한다.
(8) 변압기 본체와 하부 베드프레임(Bed Frame) 사이에 방진 시설을 하여 변압기 본체에서 생기는 진동이 지면에 전달되지 않도록 한다.
(9) 변압기 고/저압 권선사이의 공기온도 측정을 위하여 상부에 온도계를 설치한다. 그리고 최대온도에서 경보를 울릴 수 있도록 필요한 접점이 있어야 한다.
(10) 특고압배전반과 결합하기 위한 케이블 단말접속재 및 정류기와 결합하기 위한 케이블 동 주물단자(동관단자)를 제외한다.
(11) 변압기 상부에 리프팅러그(Lifting Lug)를 취부 하여야 한다.

(12) 변압기에서 발생되는 진동전달을 억제하기 위하여 본체 Base와 바닥(콘크리트) 사이 에는 방진고무를 취부 한다.
(13) 클램프 및 베이스의 강판 표면을 균일하게 다듬고 불순물을 완전히 제거한 후 정전 분체도장을 한다. 별도의 요청이 없는 경우 색상은 EX8816-BLUE(K)로 하고 두께는 80㎛ 이상으로 한다.
3.4 성능 및 겉모양
3.4.1 절연내력
절연내력은 IEC 60076-11에 의하며 표 3과 같다.

 

[표 3] 절연내력

계통전압[kV]	상용주파 내전압[kV]	뇌 충격 내전압[kV] (1.2 / 50㎲)	유도 내전압
24.0	50	125	정격전압의 2배
1.1	3	-	(400Hz / 18초)

 

3.4.2 탭 전압
정류기용 변압기반의 탭 전압은 표 4와 같다.

 

[표 4] 탭 전압

공칭전압	탭 전 압
22.9kV급	(F)24 - (F)23.5 - (R)22.9 - (F)22.3 - (F)21.8

 

3.4.3 정격 및 특성

[표 5] 정격 및 특성

항 목	내 용
1. 상수	3상 60Hz
2. 종별	에폭시 몰드(EPOXY MOLD) 자냉식
3. 1차 정격전압	22,900V
4. 과부하 정격	100% 연속, 150% 2시간, 300% 1분
5. 정격 1차 용량	4,480kVA
6. 정격 2차 용량	△2,240kVA, Y2,240kVA
7. 2차 정격전압	△590V, Y590V
8. 결선	DELTA/DELTA-STAR
9. 절연종류	F종
10. 전압 변동율(정류기 결합 시)	2%(6%)
11. 임피던스전압	7.5% 이내
12. 절연등급 상용주파 내전압 / 충격 내전압	1차 - 50kV, 2차 - 20kV / 1차 - 125kV, 2차 - 40kV
13. 냉각방식	건식 자냉식
14. 소음기준	70㏈ 이하
15. 극성	감극성
16. 무부하 전류	1.5%
17. 효율	99% 이상
18. 부분방전	10pC 이하

※ 표기되지 않은 정격은 현재 직류급전계통에 사용중인 변압기에 따른다.

 

3.4.4 단락강도
(1) 일반사항
변압기는 정격전류의 25배 또는 35배의 전류로 KS C IEC 60076-5에 의한 단락시험을 하여도 열적 또는 기계적 손상이 없어야 한다. 단, 35배의 전류는 계통특성, 설치 장소확보가 곤란하여 작은 용량으로 소요강도 확보가 필요한 경우 등 특수한 경우
에 한하여 적용한다.
단, 동등이상의 규격으로 공인기관의 단락강도 시험을 실시한 업체는 관련 성적서로 대체할 수 있다.
(2) 열 성능
변압기의 단락회로에 대한 열성능은 KS C IEC 60076-5 4.1항에 의거 계산에 의해 증명한다.
(3) 기계적강도
변압기의 단락회로에 대한 동적 영향을 견딜수 있는 능력은 KS C IEC 60076-5 4.2항에 의해 시험전류 최대값[열 성능 계산을 위한 전류값 × 비대칭계수(X/R)]과 시험시간을 산정하여 시험을 시행하여야 한다.
3.4.5 과부하 내량
정격용량 150%의 부하에 2시간 및 300%의 부하에 1분간 연속 사용하여도 이상이 없어야 한다.
3.4.6 변압기의 소음
3.4.7 내진대책
특별한 요구가 없을시 변압기는 지진강도 0.2[g](6.5[M]) 이상의 강도에 견디도록 제작되어야 한다.

 

4. 검사와 시험
4.1 검사의 분류
(1) 구조검사
(2) 외관검사
4.2 시험 종류
시험은 형식시험, 검수시험으로 구분하며, 각 시험은 아래와 같다.
4.2.1 형식시험
초기개발 등 제품의 품질확인 및 제작자의 품질 유지능력을 인정하기 위  것으로 시험 및 검사항목에 대한 판정은 공인인증기관에서 시행한 공인 시험성적서에 의한다. 단, 부속장치 중 외자재는 공인기관에서 시행한 시험성적서로 대체 할 수 있다.
4.2.2 검수시험
형식시험으로 확인된 성능을 보증하기 위해 형식시험 항목의 일부를 시행한다.
4.2.3 시험항목

 

[표 6] 시험 및 검사항목

시험 및 검사항목	형식	검수	시험방법
1. 구조 및 외관검사	○	○	4.4.1.1항
2. 절연저항 측정	○	○	4.4.1.2항
3. 변압비 측정 및 극성시험	○	○	4.4.1.3항
4. 임피던스 전압 및 전부하시험	○	○	4.4.1.4항
5. 무부하손 및 여자전류 측정	○	○	4.4.1.5항
6. 권선저항 측정	○	○	4.4.1.6항
7. 유도내전압시험	○	○	4.4.1.7항
8. 상용주파 내전압시험	○	○	4.4.1.8항
9. 온도상승시험	○		4.4.1.9항
10. 뇌임펄스 내전압시험	○		4.4.1.10항
11. 부분방전 시험	○	○	4.4.1.11항
12. 소음레벨	○	○	4.4.1.12항
13. 변압기의 단락강도시험	○		4.4.1.13항

 

4.3 시험방법 일반사항
(1) 검수시험은 전량에 대하여 시행하여야 한다.
(2) 부품 호환사용 승인이 필요한 경우는 검수시험 요청전까지 완료되어야 한다.
(3) 검수 및 현장시험의 세부내용은 ITP/ITC에서 따로 정한다.

4.4 시험방법
4.4.1 형식시험
4.4.1.1 구조 및 외관검사
구조 및 외관검사는 각 부의 구조 및 치수의 승인도면과 일치여부를 검사하고 외부 도장 상태 및 명판 등 부착물 상태를 육안 검사한다.
4.4.1.2 절연저항
절연저항 시험은 변압기 각 권선 간 및 대지 간 1,000V 메거로 측정하여 1,000[MΩ]이상, 제어용배선-대지 간 500V 메거로 측정하여 2[MΩ] 이상이어야 한다.
4.4.1.3 변압비 측정 및 극성시험
극성시험은 KS C IEC 60076-1의 10.3항(전압비 측정 및 위상변위 검사)을 따른다.
4.4.1.4 임피던스 전압 및 전부하시험
KS C IEC 60076의 10.4항(단락회로 임피던스 및 부하손의 측정)을 따른다.
4.4.1.5 무부하손 및 여자전류 측정
KS C IEC 60076-1의 10.5항(무부하손 및 전류측정)을 따른다.
4.4.1.6 권선저항 측정
KS C IEC 60076-1의 10.2항(권선저항 측정)을 따른다.
4.4.1.7 유도내전압 시험

유도시험 전압의 파고값을 측정해야 하고, 파고값을 √2로 나눈 값이 시험전압값과 같아야 한다. 시험시간은 100[%] 시험전압에서 시험주파수가 정격주파수의 2배 이하인 경우 60초이어야 하고, 시험주파수가 정격주파수의 2배를 초과하는 경우 시험시간은 다음과 같으며 15초 이상이어야 한다.
시험시한(초) =(정격주파수)/(시험주파수) × 120
기타사항은 KS C IEC 600769-3의 12항(유도교류전압 시험)을 따른다.
4.4.1.8 상용주파내전압시험
KS C IEC 60076-3의 11항(분리전원 교류 내전압시험)을 따른다.
4.4.1.9 온도상승시험
KS C IEC 60076-2의 5항(온도상승시험)을 따른다.
4.4.1.10 뇌임펄스내전압시험
KS C IEC 60076-11의 뇌임펄스(LIC)시험 항목을 따른다.
4.4.1.11 부분방전 측정(일상 및 형식시험)
KS C IEC 60076-11의 22항(부분방전측정)에 따른다.
4.4.1.12 소음레벨
KS C IEC 60076-10의 방법을 따른다.
4.4.1.13 변압기의 단락강도시험
본 규격 3.4.4항에 따른다.
4.4.2 검수시험
4.4.2.1 구조 및 외관검사
시험방법 및 결과는 4.4.1의 1에 의한다.
4.4.2.2 절연저항
시험방법 및 결과는 4.4.1의 2에 의한다.
4.4.2.3 변압비 측정 및 극성시험

시험방법 및 결과는 4.4.1의 3에 의한다.
4.4.2.4 임피던스 전압 및 전부하시험
시험방법 및 결과는 4.4.1의 4에 의한다.
4.4.2.5 무부하손 및 여자전류 측정
시험방법 및 결과는 4.4.1의 5에 의한다.
4.4.2.6 권선저항 측정
시험방법 및 결과는 4.4.1의 6에 의한다.
4.4.2.7 유도내전압 측정
시험방법 및 결과는 4.4.1의 7에 의한다.
4.4.2.8 상용주파내전압시험
시험방법 및 결과는 4.4.1의 8에 의한다.
4.4.2.11 부분방전 시험
시험방법 및 결과는 4.4.1의 11에 의한다.
4.4.2.12 소음레벨
시험방법 및 결과는 4.4.1의 12에 의한다.

 

5. 표시 및 포장
5.1 표시
(1) 내부표시 : 제품의 사용상 지장이 없는 곳에 쉽게 지워지지 않는 방법으로 품명, 제작년월, 제작자명 또는 그 약호 등을 표시하여야 한다.
(2) 외부표시 : 외부 표장 표면의 적당한 곳에 품명, 제작년월, 제작자명 또는 그 약호, 수량을 표시하여야 하며, 기타 필요한 추가사항은 인수·인도 당사자 간의 협의에 따라 별도로 정할 수 있다.
5.2 포장 및 운송
포장 방법은 KS T 1002에 의하며 운송 등 세부사항은 인수·인도 당사자 간의 협의에 따른다.

 

국가철도공단 표준규격 KRSA-3114-R2