변압기는 전력망에서 전기 에너지를 효율적으로 송전하고 분배하는 데 필수적입니다. 변압기 오일은 이러한 장치의 핵심 구성 요소로, 절연, 냉각, 아크 소호 등 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다. 변압기가RME 오일이 가열되면 일련의 물리적, 화학적 변화가 발생하는데, 이는 변압기의 성능과 수명에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

물리적 변화

1.점도 감소

변압기 오일은 가열되면 점도가 감소합니다. 점도는 유체의 흐름 저항을 측정하는 기준입니다. 정상 작동 온도에서 변압기 오일은 비교적 낮은 점도를 가지므로 변압기 내부를 자유롭게 순환하여 열을 효과적으로 전달할 수 있습니다. 가열되면 오일 분자는 더 많은 운동 에너지를 얻게 되어 분자 간 결합력이 감소합니다. 이러한 점도 감소는 오일의 흐름을 원활하게 하여 냉각 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, 고부하에서 작동하는 대형 전력 변압기의 경우 오일 온도가 상승할 수 있습니다. 점도가 낮아짐에 따라 오일은 변압기의 모든 부분에 빠르게 도달하여 권선과 같은 고온 지점의 열을 빠르게 제거할 수 있습니다.

2.볼륨 확장

가열하면 변압기 오일의 부피가 팽창합니다. 이는 더 많은 에너지를 얻으면서 분자 사이의 거리가 증가하기 때문입니다. 변압기 오일의 열팽창 계수는 상대적으로 작지만 변압기 설계에서 고려할 만큼 충분히 중요합니다. 밀봉된 변압기에서는 이러한 팽창으로 인해 내부 압력이 증가할 수 있습니다. 압력이 너무 높아지면 오일 누출이나 변압기 외함 손상 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 설명하기 위해 변압기에는 오일이 가열 및 냉각될 때 오일의 부피 변화를 수용할 수 있는 콘서베이터와 같은 장치가 장착되는 경우가 많습니다.

화학적 변화

1.산화

변압기 오일이 가열되면, 특히 산소가 존재하는 환경에서 산화가 발생할 수 있습니다. 공기 중의 산소가 오일 내의 탄화수소와 반응하여 다양한 산화 생성물을 생성합니다. 이러한 생성물에는 유기산, 과산화물, 슬러지 등이 포함될 수 있습니다. 산화는 오일의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 절연 내력도 감소시킵니다. 시간이 지남에 따라 산화 생성물이 축적되면 변압기의 냉각 채널이 막혀 오일의 흐름을 방해하고 냉각 효율을 저하시킬 수 있습니다. 산화를 완화하기 위해 제조 공정에서 변압기 오일에 산화방지제를 첨가하는 경우가 많습니다. 이러한 산화방지제는 산화 과정에서 생성된 자유 라디칼과 반응하여 산화 반응을 늦출 수 있습니다.

2.분해

고온에서 변압기 오일은 분해될 수 있습니다. 오일 내의 긴 사슬 탄화수소는 메탄, 에탄, 수소와 같은 가스와 휘발성 화합물과 같은 더 작은 분자로 분해됩니다. 이러한 분해는 복잡한 화학 반응으로, 변압기 부품의 금속 촉매 존재, 고전압 전기 응력, 가열 시간 등의 요인에 의해 가속화될 수 있습니다. 가스가 생성되면 오일 내에 기포가 생성될 수 있습니다. 이러한 기포는 오일의 전기 절연 특성을 저해하여 전기 고장 위험을 증가시킬 수 있습니다. 극단적인 경우, 변압기 오일의 분해는 절연 및 냉각 성능을 크게 저하시켜 변압기 고장을 유발할 수 있습니다.

변압기 성능에 미치는 영향

1.절연 저하

가열로 인한 변압기 오일의 물리적 및 화학적 변화는 절연 열화를 초래할 수 있습니다. 산화 및 분해로 인한 기포 발생으로 인한 절연 내력 감소는 오일이 고전압 차압을 견디지 못함을 의미합니다. 이는 변압기 내부에서 전기 아크 및 단락의 위험을 증가시킵니다. 절연이 완전히 손상되면 심각한 전기적 고장을 초래하여 정전 및 고비용 수리로 이어질 수 있습니다.

2.냉각 비효율성

산화로 인한 슬러지 형성과 냉각 채널 막힘은 냉각수로서의 오일 효율을 감소시킬 수 있습니다. 냉각 효율이 감소함에 따라 변압기 내부 온도는 더욱 상승합니다. 이는 악순환을 초래하는데, 온도가 높아질수록 오일의 물리적, 화학적 변화가 가속화되기 때문입니다. 결국 변압기가 과열되어 권선 및 기타 부품이 손상될 수 있습니다.

결론적으로, 변압기 오일을 가열하면 변압기의 성능과 신뢰성에 광범위한 영향을 미칠 수 있는 일련의 물리적 및 화학적 변화가 발생합니다. 이러한 변화를 이해하는 것은 안전하고 효율적인 전력 공급을 위한 변압기의 적절한 작동, 유지보수 및 설계에 매우 중요합니다.