전력망의 초석 중 하나인 변압기는 다양한 전압 레벨을 통해 전기를 효율적으로 분배하고 전송할 수 있도록 설계된 필수 구성 요소입니다. 일반적으로 변압기는 정격 용량 이하로 작동하도록 만들어지지만, 일시적으로 과부하 상태에서 작동해야 하는 경우도 있습니다. 설계된 과부하 용량 내에서 실행되는 한 문제는 발생할 가능성이 없습니다. 과부하가 장치의 정격을 초과하면 당연히 장치 상태와 서비스 수명을 손상시키는 부정적인 영향이 발생합니다.

이러한 다양한 효과가 무엇인지, 그리고 이것이 변압기의 건강을 어떻게 감소시키는지에 대해 자세히 알아 보려면 계속 읽으십시오.

변압기 과부하란 무엇입니까?

과부하는 변압기의 부하가 명판 정격을 초과할 때 발생합니다. 즉, 설계 사양을 벗어나는 전류 및/또는 전압에 노출될 때 발생합니다. 과부하가 걸리면 항상 변압기의 작동 온도가 높아지게 되고 이로 인해 모든 종류의 마모가 가속화되어 궁극적으로 장치의 서비스 수명이 단축됩니다. 그리고 다음을 통해 활력을 얻을 수 있는 모터와는 달리전기 모터가 되감기, 자주 과부하가 걸리는 변압기는 쉽게 수리되지 않을 수 있으며 종종 완전한 교체가 필요할 수 있습니다.

이러한 과부하 상태는 송전선이나 고의적으로 변압기에 과부하를 걸도록 선택한 시설의 우발적 상황과 같은 다양한 이유로 인해 발생할 수 있습니다. 후자의 경우는 종종 신뢰성이나 경제적 이유, 즉 앞서 언급한 비상 시나리오를 완화하고 정전을 방지하거나 고객의 부하 수요를 유지하기 위한 시간을 벌기 위해 발생합니다. 이러한 경우 변압기가 기대 수명의 25%-50%를 더 사용하도록 유도하는 것은 필요한 희생으로 간주됩니다.

또는 전력 시스템의 다른 영역의 고장이나 결함으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 시스템은 본질적으로 복잡하기 때문에 아무리 잘 설계되었더라도 항상 실패의 위험이 있습니다. 이는 보호 장비가 식별을 위해 들어오는 곳입니다.변압기 결함시스템의 나머지 부분에서 결함이 있는 요소를 격리합니다. 결과적으로 전력 흐름은 설정된 부하 수요를 충족하기 위한 새로운 방법을 찾고, 이러한 경로에 위치한 변압기 장치는 과부하 상태를 경험할 위험이 있습니다.

과부하의 주요 결과

1. 과열

정격 용량 이상으로 작동하는 변압기는 권선을 통해 더 많은 전류가 흐르게 되어 온도가 크게 상승합니다. 발생된 추가 열은 단열재와 같은 장치의 다양한 구성 요소를 손상시키고 노화 및 열화를 가속화하여 궁극적으로 전체 성능을 저하시키고 결국 고장을 유발합니다. 게다가 온도가 높을수록 영향을 미치게 됩니다.변압기 절연유그리고 그 효능이 감소합니다.

2. 마모 및 절연 손상 가속화

변압기의 상태와 서비스 수명은 절연재의 상태와 직접적으로 연관되어 있습니다. 이러한 재료는 변압기가 장기간 최대 용량으로 작동할 때 마모가 증가하여 유효 수명이 단축됩니다. 변압기가 부하 용량을 초과할 때마다 내부 응력이 가중되고 고장 위험(내부 단락으로 이어질 수 있음)이 크게 증가합니다. 궁극적으로 유지 관리 주기가 짧아지고 수리 또는 구성 요소 교체를 위한 가동 중단이 더 자주 발생하고 비용이 더 많이 발생하게 됩니다.

3. 효율성 감소

변압기 효율은 장치가 손실 없이 변환할 수 있는 에너지의 양에 따라 결정됩니다. 변압기에 과부하가 걸리면 더 많은 에너지가 열의 형태로 손실됩니다. 이러한 에너지 낭비는 변압기에 더 많은 스트레스를 줄 뿐만 아니라 운영 비용도 증가시킵니다. 코어와 권선의 효율적인 성능이 상실되어 추가적인 전력 소모가 발생합니다. 변압기에 의존하는 장비는 전압 불안정이나 불규칙성을 경험하므로 운영자는 에너지 소비가 증가하고 작동 성능이 저하된다는 것을 알게 됩니다.

4. 전압 강하

과부하된 변압기는 안정적인 전압 레벨을 유지하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 권선을 통해 전류가 증가하면 전압 강하가 발생합니다. 이는 변압기의 전압 출력이 다운스트림 장비에 필요한 수준보다 낮아 연결된 장치가 오작동하거나 비효율적으로 작동한다는 것을 의미합니다. 민감한 장비는 용량 이하로 작동하거나 시작하지 못할 수 있으며, 시스템이 저전압을 보상하려고 시도할 때 전력 서지가 발생하여 추가 장비 손상을 초래할 수 있습니다. 이 문제는 컴퓨터, 의료 기기, 자동화 시스템 등 정확한 전압 수준에 의존하는 장비를 사용할 때 더 큰 문제가 됩니다. 장비가 불안정하거나 손상될 수 있기 때문입니다.

5. 잦은 종료 또는 오류

변압기가 정기적으로 설계 한계를 초과하면 내부 시스템에 가해지는 스트레스로 인해 갑작스러운 고장이나 가동 중단이 발생할 가능성이 더 높습니다. 추가 손상을 방지하기 위해 회로 차단기나 안전 장치가 작동됩니다. 계획되지 않은 종료는 전력 분배에 영향을 미쳐 변압기에 의존하는 중요한 시스템의 가동 중단을 초래합니다. 오류가 발생하면 해당 시스템에 일시적 또는 영구적인 손상이 발생하여 산업 운영이나 전력망 안정성이 방해를 받을 수 있습니다.

과부하로 인한 기타 위험

위에 나열된 문제 외에도 변압기 과부하와 관련된 다른 위험이 있습니다.

변압기의 유전 강도를 감소시킬 수 있는 구조적 금속 부품 및 절연 도체에 인접한 절연체에서 가스 기포가 형성됩니다.

온도 상승으로 인해 변압기의 기계적 특성이 일시적으로 저하되어 단락 내량 성능이 감소합니다.

구조 부품, 도체 및 절연 재료의 열팽창으로 인해 발생하는 유전체 또는 기계적 고장.

부싱에 압력이 가해지면 오일 손실, 개스킷 누출 및 극심한 유전체 고장이 발생할 수 있습니다.

상단 오일 온도가 표준 한계를 초과하면 탱크 내 오일이 팽창할 가능성이 있습니다.

변압기의 전압 조정은 더 높은 전력 부하와 낮은 지체 역률로 인해 증가할 수 있습니다.

결론

변압기에 과부하가 걸리면 변압기의 상태와 성능에 심각한 영향을 미칩니다. 변압기가 정격 용량을 초과하여 작동하면 과열, 효율 감소 및 조기 노화의 위험이 있습니다. 시간이 지남에 따라 절연 손상 및 코어 성능 저하가 발생하여 수리 비용이 많이 들거나 완전한 고장이 발생할 수 있습니다.