정기 검사와 상태 모니터링은 필수적이지만, 모든 방법이 문제를 조기에 감지하는 데 필요한 수준의 통찰력을 제공하는 것은 아닙니다. 고압 변압기의 경우, 가장 신뢰할 수 있고 널리 사용되는 진단 도구는 용존 가스 분석(DGA)입니다. DGA는 변압기 절연유에 용해된 가스를 분석하여, 눈에 띄거나 표면 손상을 일으키기 훨씬 전에 숨겨진 전기적 및 열적 결함을 밝혀냅니다.
이 문서에서는 DGA의 작동 원리, DGA가 감지하는 문제 유형, 그리고 DGA가 HT 변압기의 예측 유지 관리의 초석인 이유에 대해 알아봅니다.
검사만으로는 충분하지 않은 이유
전통적인 검사 방법과 적외선 열화상과 같은 외부 검사 기법도 유용하지만, 눈에 보이는 문제나 표면적인 문제만 감지하는 데 국한됩니다. 변압기는 내부적으로 심각한 성능 저하가 이미 진행 중이더라도 외부에서 보면 정상으로 보일 수 있습니다.
예를 들어, 절연 파괴는 즉각적인 외부 증상을 일으키지 않고도 가스를 방출할 수 있습니다. 마찬가지로, 권선 내부의 부분 방전이나 오일 내부의 아크는 결함이 심각한 고장으로 확대될 때까지 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 표면 가열이나 물리적 변화가 나타날 때쯤이면 손상이 심각한 경우가 많습니다.
DGA는 바로 이 부분에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 외부 신호를 기다리는 대신, 변압기 오일 내부의 화학적 증거를 직접 분석하여 내부 문제를 조기에 정확하게 파악합니다.
용존가스분석(DGA)이란?
DGA는 변압기 절연유에 용해된 가스를 분석하는 실험실 기반 진단 방법입니다. 절연 재료나 오일이 전기적 또는 열적 응력으로 인해 파손되면 측정 가능한 농도의 가스가 방출됩니다. 엔지니어는 이러한 가스를 식별하고 비율을 해석함으로써 변압기 내부에서 발생하는 고장 유형을 파악할 수 있습니다.
이 과정은 오일 샘플을 채취하고, 용존 가스를 추출하고, 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하는 과정으로 구성됩니다. 분석 결과는 IEC 60599 또는 IEEE C57.104와 같은 국제 표준과 비교되며, 이를 통해 전문가는 변압기 상태를 진단하고 시정 조치를 권고할 수 있습니다.
DGA의 오류 시그니처
다양한 가스는 다양한 고장 조건에 대응하므로 DGA는 변압기 건강의 효과적인 진단 "지문"이 됩니다.
수소(H₂):종종 부분 방전이나 코로나 활동과 관련이 있습니다.
메탄(CH₄)과 에탄(C₂H₆):오일이나 절연체의 저수준 과열과 관련이 있습니다.
에틸렌(C₂H₄):권선이나 도체의 고온 과열을 나타냅니다.
아세틸렌(C₂H₂): 아크 또는 심각한 전기 방전의 강력한 증거입니다.
일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO₂):종이나 판지와 같은 셀룰로스 기반 단열재의 분해를 지적합니다.
이러한 가스의 존재 여부뿐만 아니라 상대적 비율도 분석함으로써, 유지관리 팀은 무해한 노화 과정과 위험한 발전 결함을 구별할 수 있습니다.
DGA가 왜 필수적인가
DGA의 가장 큰 장점은 고장을 조기에 감지할 수 있다는 것입니다. 외부 검사와 달리 변압기 내부 상태를 직접 확인할 수 있습니다. 비침습적이므로 변압기를 정지시키거나 분해할 필요가 없으므로 연속 운전이 필요한 변압기에도 실용적입니다.
이 방법은 단일 테스트로 열, 전기 및 절연 관련 문제를 감지하는 포괄적인 기능을 제공합니다. 수십 년간 업계에서 사용되어 표준화된 기술을 바탕으로 전 세계 모든 시설에서 일관되고 비교 가능한 결과를 제공합니다. 자산 관리자에게는 예상치 못한 고장을 방지하여 위험 감소, 변압기 수명 연장, 그리고 상당한 비용 절감 효과를 제공합니다.
DGA를 수행하는 시기
DGA는 상태 모니터링 프로그램의 일환으로 정기적으로 수행할 때 가장 효과적입니다. 많은 운영자들이 신뢰할 수 있는 추세를 파악하기 위해 매년 또는 반년마다 테스트를 실시합니다. 또한 시스템 고장, 낙뢰, 갑작스러운 부하 서지와 같은 비정상적인 작동 상황 발생 후에도 DGA를 수행해야 합니다. 이러한 상황은 변압기 내부에서 가스 발생을 유발할 수 있기 때문입니다.
시간 경과에 따른 결과 추세 분석은 특히 중요합니다. 단일 테스트만으로도 유용한 정보를 얻을 수 있지만, 장기 추적을 통해 가스 농도가 안정적인지, 점진적으로 증가하는지, 또는 갑자기 증가하는지 파악할 수 있습니다. 이러한 추세 분석을 통해 운영자는 심각한 고장으로 발전하기 전에 적절한 시점에 조치를 취할 수 있습니다.
보완 기술
DGA는 고온 변압기의 주요 진단 도구이지만 단독으로 사용되지는 않습니다. 변압기 상태를 완벽하게 평가하기 위해 다른 검사와 병행하여 사용하는 경우가 많습니다. 적외선 열화상 검사는 부싱이나 라디에이터와 같은 외부 부품의 과열을 감지할 수 있습니다. 권선 저항 검사는 도체 상태의 미묘한 변화를 감지합니다. 푸란 분석은 셀룰로스 절연의 열화에 대한 통찰력을 제공하며, 수분 함량 검사는 유전 강도를 감소시키는 오일 내 수분의 존재를 평가합니다.
이러한 방법을 모두 합치면 DGA를 핵심으로 하는 포괄적인 유지 관리 전략이 형성됩니다.
실제 응용 프로그램
산업 및 유틸리티 전반에서 DGA는 그 가치를 거듭 입증해 왔습니다. 발전 시설은 변전소의 변압기를 모니터링하는 데 DGA를 활용하며, 특히 신뢰성은 절대적인 요소입니다. 산업 플랜트는 생산 라인을 예상치 못한 전력 손실로부터 보호하는 데 DGA를 사용합니다. 유틸리티 회사는 유지 보수 예산을 우선적으로 배정하고 자산 수명을 연장하기 위해 전체 변압기에 DGA를 적용합니다. 이러한 작업의 대부분에서 DGA는 전기 모터 점검과 같은 서비스로 보완되어 변압기와 모터가 까다로운 조건에서도 안정적으로 작동하도록 보장합니다.
이 모든 경우에 정기적인 DGA 테스트의 비교적 낮은 비용은 값비싼 변압기 교체를 피하거나 수백만 달러의 생산성 손실이 발생할 수 있는 예상치 못한 정전을 방지하는 등 이를 통해 발생하는 절감 효과에 비하면 미미합니다.
DGA 프로그램을 위한 모범 사례
DGA의 가치를 극대화하려면 회사는 검증된 모범 사례를 따라야 합니다.
샘플링의 일관성을 유지하세요.오염이나 가스 손실을 방지하기 위해 항상 통제된 조건에서 오일을 수집해야 합니다.
전문가의 해석을 믿으세요.가스 농도와 비율은 업계 표준에 익숙한 숙련된 전문가가 분석해야 합니다.
다른 진단과 통합합니다.가장 정확한 결과를 얻으려면 DGA 결과를 전기 및 열 테스트와 함께 고려해야 합니다.
장기적 추세를 추적합니다.단일 테스트도 유용하지만, 몇 개월 또는 몇 년에 걸친 추세 분석을 통해 변압기 상태에 대한 가장 명확한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
조기 경고에 따라 조치를 취하세요.사소한 편차조차도 문제가 발생하고 있다는 신호일 수 있습니다. 긴급 수리보다 신속한 개입이 항상 비용 효율적입니다.
결론
고압 변압기는 중요한 자산이며, 고장 시 막대한 재정적 및 운영적 손실을 초래할 수 있습니다. 용존가스분석(DGA)은 심각한 사고로 이어지기 전에 내부 고장을 감지하는 가장 효과적인 방법으로, 외부 검사만으로는 얻을 수 없는 수준의 통찰력을 제공합니다.
DGA를 체계적인 유지 관리 프로그램에 통합함으로써 운영자는 숨겨진 결함을 조기에 감지하고, 전략적으로 수리 일정을 계획하고, 가장 귀중한 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.
