전력 변압기 분야에서 변압기 오일의 선택은 매우 중요합니다. 변압기 오일은 이러한 중요한 전기 장치의 효율적이고 안정적인 작동을 보장하는 데 중추적인 역할을 하기 때문입니다. 변압기 오일은 전기 절연, 냉각을 위한 열 전달 촉진, 고장 발생 시 전기 아크 소호 등 다양한 기능을 수행합니다. 다양한 종류의 변압기 오일 중 광유와 합성 에스테르 오일이 가장 많이 사용됩니다.

미네랄 오일

1. 구성 및 출처

    미네랄 오일은 일련의 정제 과정을 통해 원유에서 추출됩니다. 주로 수소와 탄소 원자로 구성된 장쇄 분자인 탄화수소로 구성됩니다. 정제 공정에는 증류, 용매 추출, 수소처리를 통해 불순물과 원치 않는 성분을 제거하여 고품질 절연유를 생산합니다.

2. 주요 특징

·전기 절연: 미네랄 오일은 뛰어난 전기 절연성을 제공합니다. 일반적으로 60~70kV/mm의 높은 유전 강도를 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 변압기 내부의 전선을 효과적으로 분리하여 전기 아크 및 단락을 방지할 수 있습니다.

·열전도율: 또한 열전도도가 우수하여 변압기 내부에서 발생하는 열을 냉각 시스템으로 효율적으로 전달할 수 있습니다. 오일이 변압기 내부를 순환하면서 권선이나 철심과 같은 열점에서 열을 흡수하여 라디에이터나 냉각핀을 통해 방출합니다.

·점도: 미네랄 오일은 정상 작동 온도에서 적절한 점도를 유지합니다. 이 점도는 변압기 내 오일의 원활한 순환을 가능하게 하여 효과적인 냉각을 보장합니다. 그러나 점도는 온도 변화에 따라 영향을 받을 수 있습니다. 낮은 온도에서는 점도가 증가하여 오일의 흐름에 문제가 발생할 수 있으며, 높은 온도에서는 점도가 감소하여 절연 피막 형성 능력에 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 장점

·비용 - 효율성: 미네랄 오일은 다른 변압기 오일에 비해 상대적으로 저렴합니다. 널리 이용 가능하고 정제 공정이 잘 확립되어 있어 비용 경쟁력이 뛰어나, 특히 비용이 중요한 요소인 대규모 전력망 설비에서 다양한 변압기 응용 분야에 널리 사용됩니다.

·호환성: 권선에 사용되는 절연 재료 및 변압기 탱크의 금속 부품을 포함하여 대부분의 변압기 재료와 우수한 호환성을 갖습니다. 이러한 호환성은 시간이 지남에 따라 변압기 성능을 저하시킬 수 있는 화학 반응의 위험을 줄여줍니다.

4. 단점

·환경에 미치는 영향: 미네랄 오일은 생분해되지 않습니다. 유출 시 토양과 수원을 오염시켜 환경 피해를 유발할 수 있습니다. 이러한 환경 문제로 인해 일부 지역에서는 미네랄 오일이 충전된 변압기의 사용 및 폐기에 대한 철저한 조사와 규제가 강화되었습니다.

·화재 위험: 미네랄 오일은 내화 등급이 비교적 낮습니다. 최신 변압기는 화재 위험을 완화하기 위한 안전 기능을 갖추고 설계되었지만, 심각한 내부 고장 발생 시 미네랄 오일이 발화하여 대규모 화재로 이어질 수 있습니다.

5. 응용

미네랄 오일은 배전 변압기에 널리 사용되는데, 주거 및 상업 지역에서 고전압 전기를 최종 사용자가 소비할 수 있도록 강압하는 데 흔히 사용됩니다. 또한 송전망의 여러 전력 변압기에도 사용되는데, 비용 효율성과 안정적인 성능을 갖추고 있어 대규모 전력 전송 분야에 적합합니다.

합성 에스테르 오일

1. 구성 및 출처

합성 에스테르 오일은 원유와 같은 천연 원료에서 추출하는 것이 아니라 화학적으로 합성됩니다. 일반적으로 지방산과 알코올을 반응시키거나 다른 화학적 공정을 통해 만들어집니다. 그 결과 생성되는 합성 에스테르는 잘 정의된 분자 구조를 가지며, 특정 특성을 나타내도록 맞춤 제작될 수 있습니다.

2. 주요 특징

·높은 유전 강도: 합성 에스테르 오일은 종종 광유와 동등하거나 그보다 더 높은 유전 강도를 가지고 있어 우수한 전기 절연성을 제공합니다. 따라서 안정적인 절연이 필수적인 고전압 변압기에 적합합니다.

·열 안정성: 뛰어난 열 안정성을 갖추고 있어 고온에서도 큰 성능 저하 없이 작동할 수 있습니다. 이러한 특성은 특히 고부하 또는 고온 환경에서 작동하는 변압기에 유용합니다. 고온을 견뎌내고 장기간 성능을 유지할 수 있기 때문입니다.

·생분해성: 합성 에스테르 오일의 가장 큰 장점 중 하나는 높은 생분해성입니다. 유출 시 환경에서 자연적으로 분해되어 장기적인 환경 피해 가능성을 줄여줍니다.

3. 장점

·강화된 화재 안전: 합성 에스테르 오일은 광유에 비해 내화성이 훨씬 높습니다. 인화점과 자연 발화점이 높아 전기 고장 시 발화 가능성이 낮습니다. 이러한 특성으로 인해 화재 안전이 중요한 시설, 예를 들어 거주 인구가 많은 건물이나 민감한 기반 시설 근처 등에 적합합니다.

·더 긴 서비스 수명: 합성 에스테르 오일은 뛰어난 열 안정성과 산화 저항성으로 인해 일반적으로 광유보다 수명이 깁니다. 따라서 변압기 수명 기간 동안 유지 보수 비용이 절감되고 변압기 오일 교체 횟수도 줄어듭니다.

4. 단점

·더 높은 비용: 합성 에스테르 오일은 광유에 비해 생산 비용이 더 높습니다. 복잡한 화학 합성 공정과 원자재 가격이 높은 이유입니다. 이러한 비용 요인은 비용에 민감한 일부 분야에서 널리 사용되는 데 제약이 될 수 있습니다.

·호환성 문제: 합성 에스테르 오일은 여러 변압기 재료와 호환되지만, 특정 유형의 씰 및 개스킷과는 호환성 문제가 발생할 수 있습니다. 합성 에스테르 오일을 사용하는 변압기의 설계 및 설치 시에는 적절한 호환성을 보장하기 위해 신중한 고려와 테스트가 필요합니다.

5. 응용

합성 에스테르 오일은 화재 안전 및 환경 문제가 더욱 중요한 도시 지역의 고전압 변압기에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 또한, 가혹한 운전 조건을 가진 산업 시설에 설치된 변압기에도 사용되며, 오일의 긴 수명은 장기적으로 상당한 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다.

결론적으로, 광유와 합성 에스테르 오일은 두 가지 중요한 변압기 오일 유형으로, 각각 고유한 특성, 장단점을 가지고 있습니다. 두 오일 중 어떤 것을 선택할지는 변압기 적용 분야의 특정 요구 사항, 비용 고려 사항, 환경 문제, 화재 안전 요구 사항 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.