변압기 보수방법(Transformer maintenance)

변압기 보수방법(Transformer maintenance)

 

 

1. 주변압기 탭조정

변압기의 탭은 전압강하나 수전측 전압의 상승등으로 2차측 전압의 정격을 벗어날 경우 조정한다. 변압기의 탭 절환 방법에는 부하 탭 절환방식과 무부하 탭 절환방식의 2가지가 있다.

< Fig01. 154kV 무부하 탭 절환기 >

 

위의 사진은 주변압기의 154KV 무부하 탭 절환기이다. 그 구조는 탭 절환기판, 구동축 및 구동장치로 나눌 수 있다.

탭 판은 변압기의 탭에 접속되는 주석으로 된 고정접점과의 접속을 위한 은도금된 가동접점 및 구동축에 연결된 기어로 구성되어 있으며 이러한 부품은 탱크내의 코일에 인접된 마이카타판에 모두 조립되어 있다.

 

삼상 변압기는 각 상에 탭판이 있으며, 각 탭판은 동일한 구동축으로 동작된다. 구동축은 각 상에 연결되는 마이카타 튜브로 구성되며 한쪽끝 고정 되며 다른쪽이 스립조인트가 있다. 모든 축의 단부 연결은 둥근 모양의 조인트로 되어 있다.

조작핸들에 테이퍼핀을 이용하여 축의 외부 및 단부를 고정시킨다.

제네바 기아는 조작 핸들에 접속되며 위치 지시 및 작동을 멈추는데 이용된다. 또 스프링으로 늘려진 잠김판은 탭 절환기의 오동작을 막기 위해 제네바 기어에 달려 있다. 변압기 사용상 적당한 위치에 조작 핸들이나 위치 지시판을 부착하기 위해 베벨기아를 사용한다.

 

동작 시키는 방법은 우선 무부하 탭 절환방식이므로 2차측 차단기의 개방 혹은 1차측 차단기의 개방확인으로 변압기의 부하가 걸리지 않았음을 확인한다.

만약 부하중에 탭 절환기를 동작시킬 경우 접촉자가 소손되어 변압기의 큰 손상이나,최악의 경우 변압기의 폭발까지도 유발할 수 있다.

 

◉ 조작방법

① 핸들 중심의 바로 위에 있는 록킹핀을 뽑는다.

② 록킹핀을 뽑은후 핸들을 5。나 10。정도 돌린다.

③ 록킹핀을 푼다.

④ 핸들을 완전히 1회전 한다.

⑤ 고정 위치에 록킹핀을 둔다.

⑥ 탭 절환기를 동작시킨후 지시판을 검사한다.

 

그 다음, 탭을 변동시킬 때 필요한 만큼 같거나 반대방향으로 다시 동작시킨다. 최고나 최저 탭 위치에서 탭 절환기는 탭의 개방을 막기위하여 기계적으로 멈추게 되어있다. 만일 최고 탭이나 최저 탭에서 핸들을 약5/6 회전해서 기계적인 저항이 있으면 원위치 시키고 반대 방향으로 돌려 탭을 변동 시킨다.

위의 동작순서에 따라 동작을 시키면 모든 탭 절환은 끝이 나지만 탭을 절환한 후에는 각별한 주위를 필요로 한다. 변압기의 수리나 어떤 사정으로 인하여 무전압이 된 경우에 탭 절환기접점의 접촉 표면을 닦기 위하여 하나 또는 두 개의 탭 위치를 왕복회전 시키는 것이 좋다. 조작 핸들을 오일함과 분리할 경우에는 기아박스와 치차는 잘 보관 해야한다.

 

◉ 무부하 탭 절환기의 해체 및 보수방법

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① 항상 변압기를 무부하로 한다.

② 외부 위치 지시판과 탭 절환기 접점 위치가 틀림없이 일치해야 한다.

③ 만일 핸들이나 구동함과 베벨기아 축으로부터 핀이 빠지면 축을 탱크 안으로 밀어 넣어서는 안된다. 만일 내부 오일함을 수선할 필요가 있을 경우, 구동장치 밑까지 O.T를 빼고 구동장치를 탱크에서 제거한다. 구동장치를 제거하는 동안 탭 절환기의 축을 돌리지 않는다. 재조립 할 때 축 스립 조인트를 원 위치시키기 위하여 탭 절환기와 구동장치 사이에 둔다. 만일 탭 판을 수선할 필요가 있으면, 구동장치를 탱크에서 제거하며 이 과정은 아주 중요한 절차이다.

 

◈ 주변압기 탭 위치

SCOTT 결선 변압기
1차권선			2차권선
전압(V)	전류(A)	탭위치	전압(V)	전류(A)
F161000	108	1	55000	273
R154000	112	2
F147000	118	3
F14000	124	4

 

 

2. 질소가스 보충

주변압기 단권변압기등 변전소의 대용량 변압기는 유입 변압기로 그안에는 절연유가 채워가 있다. 절연유의 수명연장과 오랜시간 동안 안전하게 변압기를 사용하기 위해 콘서베이타 내부의 공기가 들어있는 공간에 질소가스(N2 GAS)를 봉입함으로써 대기중의 산소나 습기의 변압기 내부침입을 막아 절연유나 절연물의 열화를 방지하기 때문에 각종 절연연물의 절연 내력이 항시 제작시의 상태와 동일하게 장기간 안전하게 유지된다.

< Fig02. 단권변압기 질소가스 보충장면 >

 

◉ 가스 보충하는 방법

① 우선 질소 가스통과 연결된 고무 호스속에 들어있는 공기를 빼기위해 질소가스통 밸브를 푼다.

② 호스속의 공기가 빠지면 AT질소가스 주입구에 고무호스를 연결하고 AT의 질소가스 주입밸브를 연다.

③ 가스압력계를 확인하면서 서서히 질소 가스를 주입한다.

④ 가스 곡선에 맞도록 양을 조절한다.

⑤ 질소가스 주입을 마친 후에는 비눗물 같은 것을 이용하여 가스 누기여부를 세밀하게 검사를 하여야 한다. 그와 함께 변압기의 카바와 붓싱이 부착된 부분등 절연유의 누유여부도 세밀히 검사 하여야 한다.

 

 

3. 절연유 내압 측정

유입 변압기에서 절연유는 절연과 냉각이라고 하는 중요한 역할을 수행하고 있다. 유입 변압기의 보수, 즉 절연유의 보수라고 할 정도로 항상 좋은 상태로 유지하는 것이 중요하다. 절연유는 광물계의 것이 일반적으로 사용되며, 그 절연성능은 공기의 4～6배라 고 알려져 있다. 변압기의 이상 징후를 검사 하는데는 많은 방법이 있다. 그 중 현장에서 가장많이 하는 검사가 산가측정과 내압 측정이다. 내압 측정이란 변압기의 절연유에 고압을 걸어 절연유의 열화진단을 측정과 함께 얼마만큼의 절연내력을 갖는가 하는 검사 방법이다. 측정을 하는 방법은 우선 아래의 그림과 같이 변압기의 절연유를 채취해야 한다.

< Fig03. 유입변압기 절연유 시료 >

 

이때 플라스틱가 같은 다른 성분이 절연유에 녹아들 염려가 없는 것이라야 한다.

 

◉ 절연내압 측정순서는 다음과 같다.

① 먼저 시험기의 갭은 2.5㎜로 한다.

② 컵을 시료유로 세정하고 전극의 상단이 유면하고 20㎜정도의 위치가 되도록 시료유를 넣어 약 3분간 방치하여 유중의 기포가 없어진 후에 시험을 실시한다

③ 이 시험은 동일 변압기에서 2개의 시료를 채취하여 각 시료에 대하여 5회씩 합계 10회의 측정을 행하여 각기의 첫회의 값을 버리고 8회의 평균치를 구한다.

 

< Fig04. 절연유 내압측정 >

 

④ 최초의 파괴에 의하여 시험기의 브레커가 동작하면 약1분간 방치하여 유중에 발생한 기포 등의 소실을 기다려서 다음의 측정을한다.

 

◈ 변압기 절연유의 판정

구 분	절연파괴전압	판 정	비 고
신유	40KV이상	-	-
사용중인 절연유	30KV이상	양호	-
	30KV미만	불량	여과 또는 교체

 

 

4. 절연유 산가 측정

< Fig05. 절연유 산가측정 >

 

절연유가 공기와 접촉하면 산소와의 반응에 의하여 열화하여 산화물이 생성되며 산가가 증가한다. 산가가 0.2이상이 되면 산화물이 슬러지화하여 변압기의 성능과 냉각에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

내압측정의 경우 내압이 좋지 않을 경우 절연유를 여과하면 되지만 산가는 판정기준 미달시 절연유를 즉시 교체 해야한다.

산가의 정의는 절연유 1(ｇ)중에 포함되는 전 산성성분을 중화하는데 필요한 수산화 칼륨(KHO)(㎎)수를 말한다.

산가측정 방법은 우선 시료 용기를 잘 세척한후 내압측정과 동일한 방법으로 시료를 채취한다.

채취한 시료를 측정 시험관에 5㏄넣는다. 만약 절연유의 온도가 높다면 절연유의 온도가 10～30℃를 나타낼 때 까지 밀봉하여 냉각한후 시험한다. 동일한 시험관에 같은양의(5㏄) 산 추출액을 넣어 잘 섞이도록(1분간 130회 정도)시험관을 흔든다. 절연유와 산 추출액이 섞인 시험관을 2～3분가량 방치해 절연유와 산 추출액을 분리 시킨다. 주사관에 산 적정액(수산화 칼륨)을 넣고 시험관에 조금씩 주입 하면서 잘 흔들어 시험관의 색이 적갈색으로 변하는 가를 본다.

시험관의 색이 적갈색으로 변하면 주사관의 눈금에서 시험관에 주입된 산 적정액의 양을 읽는다. 이때의 값이 산가를 나타낸다.

 

◈ 산가의 판정 기준

전 산 가	판 정 기 준	비 고
0.02 이하	신 유	-
0.2 미만	양 호	-
0.2～0.4	요주의	빠른 시일내 교체
0.4 최과	불 량	즉시 교체

 

 

5. 브흐홀쯔릴레이 동작시 복귀 방법

< Fig06. 부흐홀쯔릴레이 >

 

브흐홀쯔릴레이는 유입변압기의 탱크와 콘서베이타 사이의 연결관에 취부되어 내부에서 발생하는 GAS를 빼내고 GAS의 발생상태가 경미한 경우에는 경보를 울려주고 심한 경우에는 차단을 시켜 변압기 내부 고장보호에 사용된다.

 

브흐홀쯔릴레이의 구조는 알루미늄 케이스 내에 2개의 Float가 지지축 중심으로 회전하면 접점이 연결되도록 되어있다. 케이스의 양쪽에는 유리(발생GAS 지시계)가 있어서 발생가스양과 절연유의 색을 보게 되어 있고 상부에는 GAS 밸브가 취부되어 있어 그곳으로 GAS를 빼내게 되어있다. 계전기의 동작에는 제1단(경고장)과 제2단(중고장)이 있는데 제1단은 경보이고 제2단은 차단기 트립에 사용된다.

< Fig07. 부흐홀쯔릴레이 동작시 GAS 배기 >

 

변압기 내부의 절연유, 유기질, 구조재가 소손 또는 절연유가 미소의 아크에 의하여 분배되어 발생한 GAS가 상부로 올라가 케이스내에 모인다. GAS양이 일정량 이상이 되면 제1단용 Float의 위치가 점차로 내려와 접점이 연결되어 경보장치를 동작 시킨다. 간혹 추운 겨울 온도차가 급격히나면 절연유의 밀도차에 의해서 브흐홀쯔릴레이가 동작하기도 한다.

브흐홀쯔릴레이 상단 부분의 GAS밸브를 열어 브흐홀쯔 릴레이를 복귀시키는 장면이다. 릴레이안의 이상 GAS를 빼내는 것이다.이상GAS를 다뺀후 절연유가 브흐홀쯔릴레이 상부에 꽉 차게되면 밸브를 잠근다.

 

 

6. 절연저항 측정

절연저항 시험은 오래전부터 절연열화 검출법의 하나로써 기기의 보수점검 시에 널리 행해진 시험이다. 원리적으로는 직류절연 특성시험의 한가지 측정이다.

절연저항은 절연저항 시험기(메가테스트)로 측정을 하는데 전원으로 발전기를 사용한 것과 전지를 사용하는 것의 2종류가 있다.

◎ 발전기식 : 교류발전기에서 교류를 발생시킨후 정류하여 정전압 회로에서 직류의 정전압으로 출력을 발생시키는 방식.

◎ 전지식 : 인버터에서 교류를 발생시킨후 다시 정류하여 정전압 회로를 거쳐 직류를 발생시키는 방식.

변압기의 절연저항 시험(메가테스트)는 모든 시험에 앞서서 열화의 경향을 파악하는 하나의 요소로 되지만, 정확한 판정을 하는 것은 곤란하다. 절연저항치는 흡습이나 오손등의 상태에 따라 크게 변화하기 때문에 절연저항의 절대치 만으로 절연의 양부(良否)를 판단할수 없으며, 경년변화, 사용환경 등을 고려하여 종합적으로 판단하는 것이 중요하다.

측정방법은 먼저 취급설명서를 읽어 사용방법을 숙지하고, 전지식절연저항계의 경우, 사용전에 전지의 사용가능 여부를 검사한다.

측정리드선은 가능한 짧게 하며 대지에 대하여 절연이 좋은 전선을 사용한다. 사용전에 반드시 리드선의 선단을 단락하여 0이 되는가, 또 리드선의 양단을 개방하여 ∞를 지시하는가를 확인한다. 측정하려는 변압기의 선로 단자의 충전 여부를 확인하고, 변압기 단자에 연결된 각종 리드선과 피뢰기 등을 분리한다. 붓싱과 애관을 잘 청소하여 누설전류에 의한 절연저항 측정의 오차요인을 제거한다. 오차가 생긴다고 판단될 때에는 가이드링을 부착하여 측정하면 된다. 대용량인 경우 충전전류로 인하여 최초의 지침이 ‘0’을 가르키는 경우도 있으나, 이런 경우에는 단락시와 달리 일정한 시간이 경과후에 올바른 값을 지시하게 된다.

절연저항은 측정 대상의 온도에 영향을 받으므로, 변압기의 경우 정전 직후 유온이 가장 높은 시점, 유온이 어느정도 떨어진 시점, 주위온도와 비슷한 시점등 적어도 3번 이상은 측정하여야 하며, 측정시 주위온도, 습도, 날씨 등을 기록 유지하여 전 측정치와의 비교를 통하여 절연물의 상태를 알 수 있도록 하여야 한다.

 

측정시 회로에 유도전압이 발생하여 지침이 진동할 때에는 그 평균치를 읽어 판단한다. 변전소 소내와 같이 유도전압이 심하게 발생하는 곳에서는 발전기식 절연저항계를 사용하는 것이 좋다. 절연저항의 최저한도는 운전시 최고온도 상승후 최저안전 절연저항은 다음과 같이 구할수도 있으며 전력용 변압기의 최저한도 안전 절연저항은 다음의 표와 그림을 참고한다.

 

 

◈ 변압기의 최저 안전 절연 저항치

변압기의정격전압	유온℃
	20	30	40	50	60
66KV이상	1200	600	300	150	75
22KV～44KV	1000	500	250	125	65
6.6KV～19KV	800	400	200	100	50
6.6KV이하	400	200	100	50	25