변압기는 현대 전기 시스템의 핵심 구성 요소로, 산업 전반에 걸쳐 효율적인 전력 분배를 보장합니다. 변압기의 중요한 역할을 고려할 때, 변압기 테스트는 작동 수명 동안 신뢰성, 안전성 및 성능을 유지하는 데 필수적이며, 전기 모터 리와인딩과 같은 다른 유용한 솔루션과 유사합니다.

테스트는 일반적으로 시운전, 정기 검사, 진단 테스트의 세 가지 주요 범주로 구분됩니다. 각 범주는 고유한 목적을 가지고 있으며, 잠재적 취약점을 해결하기 위한 구체적인 방법론을 포함합니다.

시운전

시운전은 새 변압기를 설치할 때 이루어집니다. 이 과정은 운송 후 변압기의 성능을 검증하고 제조업체 사양과 일치하는지 확인합니다. 운송 중 습기 침투와 물리적 응력은 시운전 과정에서 흔히 발생하는 문제입니다. 또한, 시운전은 향후 비교를 위한 성능 기준을 확립하여 조기 고장 감지에 도움을 줍니다. 시운전 중 주요 검사 항목은 다음과 같으며, 이에 국한되지 않습니다.

1. 역률 테스트

역률 검사는 변압기의 전기 절연 상태를 평가하는 중요한 진단 도구입니다. 알려진 전압을 인가하고 절연 불량으로 인한 누설 전류를 측정하여 이를 수행합니다.

역률은 전압과 전류 사이의 위상각의 코사인 값을 나타냅니다. 이상적으로 변압기의 역률은 0이며, 이는 누설 전류가 없는 완벽한 절연 상태를 나타냅니다. 그러나 절연이 완벽할 수는 없으므로 0에서 약간의 편차가 발생할 수 있습니다.

2. 유전체 주파수 응답(DFR) 및 가변 주파수 역률 테스트

기존 역률 검사는 매우 중요하지만, 변압기의 절연 상태를 완벽하게 파악하는 데는 항상 도움이 되는 것은 아닙니다. 유전체 주파수 응답(DFR) 및 가변 주파수 역률 검사와 같은 첨단 기술은 이러한 간극을 메웁니다.

가변 주파수 역률 테스트:
이 방법은 시스템의 개별 온도 보정 계수(ITC)를 측정하여 기존 역률 시험을 보완합니다. 정확한 ITC 값을 통해 엔지니어는 다양한 온도 범위에서 시험 결과를 정규화하여 진단 신뢰도를 향상시킬 수 있습니다.

유전체 주파수 응답(DFR):
DFR 시험은 습기 및 절연 진단에 강력한 도구입니다. 이 시험은 다양한 주파수 범위에서 유전 특성이 어떻게 변하는지 분석하여 절연 수분 함량과 오일 전도도를 상세하게 평가합니다. 높은 수분 함량은 변압기의 부하 처리 용량을 감소시킬 뿐만 아니라 노화를 가속화하므로 사전 예방적 습기 관리의 중요성을 강조합니다.

3. 변압기 권선비(TTR) 테스트

TTR 시험은 변압기가 1차 권선과 2차 권선의 정확한 비율을 유지하는지 확인하는 것으로, 이는 정상적인 작동에 중요한 요소입니다. 변압기의 권선 비율이 설계 사양과 일치하는지 확인하여 변압기가 전압을 정확하게 승압 또는 강압할 수 있도록 합니다. 또한, 이 시험을 통해 권선 단축, 권선 개방, 권선 연결 불량, 제조 결함 또는 기계적 손상도 발견할 수 있습니다.

4. 권선 저항 테스트

잘못된 설계, 제조 오류, 운송 손상, 환경 요인 및 과부하는 모두 권선 결함이나 연결 손상을 일으킬 수 있습니다. 권선 저항 테스트는 권선 저항을 측정하여 이러한 결함을 식별하고 내부 연결의 무결성을 확인하는 역할을 합니다. 특히 단락되거나 개방된 권선, 용접 조인트 또는 스위치의 느슨한 연결, 기계적 또는 전기적 접점의 성능 저하를 감지할 수 있습니다. 전반적으로 권선 저항 테스트는 올바른 변압기 작동을 보장할 뿐만 아니라 모든 연결이 안전하고 절연 저항이 견고한지 확인하여 마음의 평안을 제공합니다.

5. 흥미로운 전류 테스트

여자 전류 시험은 변압기 코어와 코일의 결함을 식별하는 데 사용되는 중요한 진단 절차입니다. 개별 상 여자 전류 값을 측정하고 기록함으로써 탭 체인저 접점 느슨함, 단락된 개방 권선, 부적절한 배선 등 다양한 문제를 발견할 수 있습니다. 이 시험은 일반적으로 측정 중 전류 흐름을 완화하기 위해 고전압 권선에서 수행됩니다. 3상 변압기의 경우, 정확성을 보장하고 간섭을 방지하기 위해 한 번에 한 상씩 측정합니다.

6. 오일 샘플에 대한 절연 파괴 시험

깨끗한 절연 변압기 유체 또는 오일은 효율적인 작동과 절연을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 시간이 지남에 따라 습기, 가스, 고체 입자와 같은 오염 물질이 축적되어 오일의 품질을 저하시키고 절연 효과를 감소시킬 수 있습니다. 이 테스트는 변압기 오일 샘플을 추출하고, 샘플 내의 두 전극 사이에 테스트 전압을 인가한 후, 전기적 절연 파괴가 발생할 때까지 전압을 점진적으로 증가시키는 과정입니다. 그런 다음 절연 파괴 전압 값을 업계 표준과 비교하여 오일의 상태를 평가하고 오일 품질 복원을 위한 유지보수 필요 여부를 파악합니다.

7. 부싱 CT 비율 테스트

부싱 전류 변압기의 경우, 이 시험은 변압기 권선비(TTR) 시험과 유사하게 1차 권선과 2차 권선의 비율을 측정합니다. 부싱 권선비가 사양과 일치하는지 검증하여 권선 연결 불량이나 제조 결함과 같은 문제를 감지하는 데 도움이 됩니다. 정확한 부싱 권선비(CT)는 적절한 에너지 전달을 보장하여 변압기의 전반적인 효율과 신뢰성을 유지합니다.

8. 서지 어레스터 손실 및 전류 테스트

서지 피뢰기는 현대 변압기의 핵심 부품으로, 낙뢰, 스위칭 서지 또는 기타 전기적 장애로 인한 과전압 과도 현상으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 이 장치는 정상적인 조건에서는 절연체 역할을 하지만, 필요 시 과도한 전압을 안전하게 접지로 전환합니다. 역률 시험을 사용하여 피뢰기의 손실(와트)과 전류를 측정하면 피뢰기의 상태를 정확하게 파악할 수 있습니다. 이 시험은 피뢰기의 오염이나 성능 저하를 파악하는 데 도움이 됩니다. 이 시험은 피뢰기의 접지 단락 용량을 직접 측정하지는 않지만, 절연 고장에 대한 조기 경고 역할을 합니다. 절연이 손상되면 접지 용량 또한 저하될 가능성이 높습니다.

정기검진

변압기의 건전성과 운영 효율성을 보장하기 위해서는 정기적인 또는 예방적 유지보수가 필수적입니다. 그러나 가능한 모든 시험을 실시하는 것은 실용적이지도 않고 비용 효율적이지도 않습니다. 대신, 변압기의 특정 요구 사항과 운영 환경에 맞춰 시험 전략을 조정하는 데 중점을 두어야 합니다.

시험 선택을 위한 핵심 질문은 다음과 같습니다.

· 특정 문제를 다루고 있나요?

· 잠재적인 문제를 사전에 예방하기 위해 전반적인 평가를 실시하고 있습니까?

유지 관리의 목적이 명확해지면 이전에 설명한 테스트 중에서 선택하세요.

진단 테스트

진단 검사는 특정 변압기 문제를 식별하거나 해결할 때 필수적입니다. 이론적으로는 모든 전기 검사가 가능하지만, 핵심은 현재 증상이나 상태와 가장 관련성이 높은 검사를 선택하는 것입니다.

효과적인 진단을 위한 단계:

1. 변압기의 작동 성능과 테스트 내역을 검토합니다.

2. 변압기에 의존하는 시스템과 변압기가 제공하는 정보를 고려하세요.

3. 관찰된 증상과 과거 유지 관리 기록에 맞는 테스트를 선택합니다.

사용 가능한 테스트:
위에 나열된 잠재적인 검사 외에도 진단 시나리오에는 다음과 같은 전문적인 평가가 필요할 수 있습니다.

· 부분 방전 테스트:
기포나 절연 틈으로 인한 부분 방전을 감지합니다. 에너지는 낮지만, 이러한 방전은 열응력을 발생시켜 절연 노화를 가속화하거나 손상을 유발할 수 있습니다.

· 누설 손실에 대한 주파수 응답 테스트:
이 시험은 도체 다발 내의 단락 상태를 파악하고 누설 자속에 기여하는 구조적 구성 요소를 평가합니다. 특히 권선 및 코어 어셈블리의 기계적 무결성을 평가하는 데 유용합니다.

결론

변압기 시험은 전기 시스템의 신뢰성, 효율성 및 안전성을 보장하는 데 필수적입니다. 시운전 시험은 초기 성능과 안전성을 검증하고, 정기 시험은 운영 기준을 유지하며, 진단 시험은 잠재적 고장을 예측하고 완화합니다. 이러한 시험 단계들은 변압기 수명 주기 관리에 대한 포괄적인 접근 방식을 형성하여 예상치 못한 문제로부터 변압기를 보호하고 장기적인 성능을 최적화합니다.