부분방전검출에 의한 몰드 변압기 무정전 진단기법 연구

목차

1. 서 론

2. 몰드 변압기의 구조

3. 몰드 변압기의 에폭시 재료분석

4. 몰드변압기 강제열화 실험

5. 결 론

본문내용

전정접(GST A+B) 측정치>
4.4.2 직류 내전압 시험
직류 내전압 시험은 몰드 변압기에 직류 고전압을 인가하여 전류-시간특성, 전류-전압특성으로부터 몰드 변압기의 절연상태, 오손정도, 불순물 혼입 등을 분석하여 열화상태를 측정하는 시험법이다.
<직류 내전압 측정치의 비교 그래프>
4.4.3 절연저항 측정
절연저항은 권선 단락, 지락 등을 검출하기 위해서 측정하며 DC 5000V, 2000㏁용 Megger를 사용하고, 몰드 변압기 권선과 외함, 1·2차 권선사이의 단락이나, 지락 등을 조기에 검출하여 사고예방을 위해 현재 가장 많이 적용하고 있다.
4.4.4 부분방전 측정
측정은 1차측 단자를 서로 연결(Common)하고 2차측을 외함과 연결하여 접지시킨 후 AC 단상 25kV를 인가하여 부분방전량을 측정하였다.
<부분방전 측정의 비교 그래프>
4.4.5 활선 RF 측정
몰드 변압기 외함 접지선에서 부분방전을 측정하는 방법으로는 활선 부분방전스펙트럼 측정과 활선 차동부분방전 측정 그리고 활선 RF(Radio Frequency) 측정으로 분류할 수 있다. 접지선에서의 부분방전 검출원리는 3가지 방법 모두 비슷하다.
<활선 RF 측정치 비교분포 그래프>
4.4.6 활선 차동부분방전 측정
활선 차동부분방전 측정은 에폭시 표면에서 C-센서에 의한 부분방전 검출 및 외함 접지선에서 L-센서에 의한 과도 전압·전류를 검출하여 부분방전량에 의한 열화정도를 측정한다.
<활선 차동부분방전 측정 비교분포 그래프>
4.4.7 활선 부분방전스펙트럼 측정
활선 부분방전스펙트럼 측정은 몰드 변압기 외함 접지선에서 로고스키 코일에 의해 방전전류를 검출하여 부분방전량으로 환산, 방전량 크기에 의해 열화정도를 판정한다.
<활선 부분방전스펙트럼 측정치 비교 분포 그래프>
4.4.8 전자파(EMI) 측정
몰드 변압기에 열화가 진행되어 에폭시 표면에 크랙이 발생할 경우 외부로 유출되는 전자파를 검출, 전자파의 크기를 분석함으로서 몰드 변압기의 열화정도를 판정한다.
<몰드 변압기의 전자파 비교분포 그래프>
4.4.9 적외선 열화상 측정
적외선 열화상 장비를 이용 몰드 변압기의 1, 2차 권선과 철심 및 고·저압 사이의 온도를 주기적으로 측정하여 몰드 변압기의 온도변화에 따른 이상열화 상태를 판정하였다.
<경년열화에 따른 시료별 비교 그래프>
4.5 몰드 변압기 수명단축
몰드 변압기 수명단축을 위한 온도상승 실험은 IEEE/ANSI C57.96규정에 의거 수명예측 곡선의 150℃ 절연기준으로 아래 식과 같다.
log_10 (t) = B_10 OVER T + A_10 [hours]
(식)
또한 변압기 권선온도(에폭시 표면온도) 199℃로 상승시키기 위해서 과부하율은 변압기 제작사 실험식에 의해 다음과 같이 계산된다.
theta _H = [ theta _o - theta _a ] TIMES 0.85+28.5 TIMES [ K OVER 100 ]^1.6 + theta _a
(식)
theta _H
:변압기 코일의 최고점 온도,
theta _o
:에폭시 표면온도,
theta _a
:주위온도,
K
:변압기 부하율(%)
<열화과정에서 정전상태 측정치 그래프>
<열화과정에서 활선상태 측정치 그래프>
4.6 열화 판정기준치 정립
정전상태와 활선상태 모두 몰드 변압기가 열화되기 1개월 전까지는 변화량이 극히 미비하였다. 그러나, 소손되기 1개월 전부터의 측정값은 급격히 변화하기 시작하였다.
따라서, 실험실의 실험치와 현장 실측치 및 과거 연구과제 수행자료 등을 참고하여 측정치 변화량이 과거 측정치의 ± 10%를 초과하는 변화가 발생될 때는 이상상태로 판단하여 기준치를 산출·정립하게 되었다. 아래 표는 설정·정립한 판정 기준치이다.
<정전상태에서의 기준치>
측정항목
판정 구분
유전정접
(%)
직류내전압
부분방전
(pC)
절연저항
(㏁)
성극비
약점비
시험전압
대지전압(KV)
사용전압(KV)
정격전압의 1.3배
1000V이상
절연저항계
부 적 합
15%이상
1.0이하
2.0초과
10(pC)이상
50㏁미만
요 주 의
15%미만
10%이상
1.0초과
1.5미만
1.0초과
2.0이하
정 상
10%미만
1.5이상
1.0이하
10(pC)미만
50㏁이상
<활선상태에서의 기준치>
측정항목
판정 구분
활선 부분방전
스펙트럼 측정
(pC)
(50pps기준)
활선 차동부분방전
(pC)
활선 RF 측정
(nC)
적외선
열화상
(℃)
L-센서
C-센서
이 상
10000pC이상
1000pC이상
1000pC이상
100nC이상
130℃이상
요 주 의
10000pC미만
8000pC이상
1000pC미만
800pC이상
1000pC미만
800pC이상
100nC미만
80nC이상
130℃미만
90℃이상
정 상
8000pC미만
800pC미만
800pC미만
80nC미만
90℃미만
5. 결 론
몰드 변압기의 활선상태에서 진단법은 세계적으로 아직 미개발 분야이며, 또한 본 연구에서 적용되는 무정전상태에서의 진단법은 국내에서 처음 시도되는 진단법이다.
반환부하법에 의한 몰드 변압기 강제 열화설비를 구성하여 몰드 변압기 수명을 서서히 단축시키면서, 그 열화과정에서 나타난 부분방전 유전정접 등의 특성을 측정·분석하였고, 모의실험에서 몰드 변압기 절연파괴 전에 나타나는 현상 등을 이상·열화기준으로 설정하였다. 이 기준치를 현장에서 운전중인 몰드 변압기에 적용하기 위해서 현장 실측을 하였으며, 현장 실측시 나타나는 문제점과 또한 변전실 주위에서 나타나는 노이즈의 제거방법 등을 연구하여 종합적인 판정기준의 방법 등을 강구하였다.
모의실험과 현장 실측을 통해서 무정전 상태에서 몰드 변압기 이상 열화를 판정할 수 있는 기준치와 이 값에 의해서 열화원인 등을 분석할 수 있는 진단기법을 정립하여 현장에서 운전중인 몰드 변압기의 열화에 관한 판정기법의 여러 가지 특성을 고려하였다. 즉, 변전실내의 주위 주파수 대역분포 측정, 다중접지 계통에서 접지선에 흐르는 순환전류, 미주(迷走)전류, 고주파전류 등을 비교·분석 종합하여 판정하는 기법을 정립하였다.
이러한 진단방법을 현장에서 적용하게 되면 몰드 변압기 진단기술 향상과 전기설비사고 예방 등에 많은 도움이 되리라 생각된다.

키워드

부분방전검출,   몰드 변합기,   무정전 진단기법