변압기는 현대 전력 시스템의 핵심 부분으로, 효율적인 송전 및 배전을 보장합니다. 변압기의 신뢰성은 변압기 내부 고장으로 인한 위험을 완화하도록 설계된 보호 장치에 크게 좌우됩니다. 이러한 보호 장치 중 오일 서지 릴레이(OSR)는 특히 부하시 탭 체인저(OLTC)를 보호하는 데 필수적입니다.

OLTC는 변압기에서 기계적으로 가장 복잡한 부분으로, 전압을 조절하기 위해 지속적으로 작동합니다. OLTC는 지속적인 스위칭과 전기적 스트레스에 노출되기 때문에 고장에 매우 취약하므로 전용 보호 장치가 필수적입니다.

변압기의 오일 서지 릴레이 이해

오일 서지 릴레이는 갑작스러운 내부 결함으로부터 OLTC를 보호하도록 특별히 설계된 정밀하게 보정된 오일 작동식 보호 장치입니다. OLTC 내 단락 또는 아크와 같은 내부 이상이 발생하는 경우 계전기는 변압기 절연유의 급격한 서지를 감지하고 즉각적인 트립 명령을 내려 사소한 결함이 치명적인 결함으로 확대되기 전에 변압기를 격리합니다.

OSR은 다른 보호 릴레이와 확연히 다릅니다. 주 탱크의 가스 축적이나 오일 레벨 변화를 모니터링하는 부흐홀츠 릴레이와 달리 OSR은 OLTC 구획에만 전념하며, 일반적으로 OLTC 탱크와 전용 보존 장치 사이에 설치됩니다.

오일 서지란 무엇인가?

변압기 운전 시, 오일 서지는 급격한 고장 발생으로 인해 발생하는 오일의 갑작스러운 변위를 의미합니다. 오일이 OSR을 통과할 때 플랩이나 베인이 휘어지면서 전기 접점이 닫히고 경보 또는 트립 회로가 작동합니다. 이러한 서지는 다음과 같은 여러 가지 작동 이상에 의해 발생할 수 있습니다.

• 내부 결함OLTC 내부의 아크 또는 권선 단락과 같은 현상은 급격한 압력 급증을 유발합니다.

• 열과도급격한 온도 변화로 인해 유체의 이동이 유도됩니다.

• 기계적 고장탭 체인저 시스템 자체에 문제가 있어 오일 흐름이 방해받을 수 있습니다.

대부분의 경미한 오일 변동은 무해하며 부하 변동이나 열팽창과 관련이 있습니다. 그러나 실제 결함으로 인해 발생하는 진정한 오일 서지(surge)는 즉각적인 주의와 신속한 기계적 대응을 요구합니다. 오일 변동은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

• 정상: 온도나 부하 변화에 따른 변화가 느립니다.

• 보통의: 사소한 교란으로 인한 일시적인 급증.

• 빠른: 심각한 내부 결함으로 인한 빠른 서지로 즉각적인 분리가 필요합니다.

부흐홀츠 릴레이와 오일 서지 릴레이의 차이점

많은 기술자들이 OSR을 보다 널리 쓰이는 부흐홀츠 계전기와 혼동합니다. 둘 다 오일 충전 변압기에서 보호 기능을 수행하지만, 그 역할은 아래와 같이 크게 다릅니다.

따라서 두 가지 모두 귀중한 부품을 보호하는 동시에 OSR은 기계적으로 활성화되고 자주 작동하는 OLTC에 대해 정밀하게 조정된 고속 방어 기능을 제공합니다.

OLTC에 전담 보호가 필요한 이유

OLTC는 변압기에서 가장 복잡한 기계식 하위 시스템이라고 할 수 있습니다. 부하 상태에서는 지속적인 접점 이동과 스위칭을 견뎌야 하는데, 이러한 환경에서는 지속적인 마모, 접점 아크 발생, 그리고 결국 고장 발생 가능성이 높습니다.

OLTC의 정상 작동 시 소량의 가스가 발생할 수 있으며, 이는 표준 릴레이 시스템에서 오경보를 유발할 수 있습니다. OSR은 무해한 가스 축적이 아닌 심각한 유체 서지 감지에만 집중함으로써 이 문제를 해결하고, 불필요한 정전 및 유지보수 작업을 대폭 줄입니다.

OSR 트립을 유발할 수 있는 일반적인 OLTC 실패 모드는 다음과 같습니다.

• 탭 체인저 접점 간 아크 발생

• 다이버터 또는 선택기 메커니즘 내부의 단락

• 접지에 연결된 플래시오버

• OLTC 구획 내 오일의 급성 유전 파괴

이러한 현상은 거의 즉각적인 오일 증발이나 강제적인 유체 변위를 일으켜 OSR을 활성화하는 압력 서지를 발생시킵니다.

유지 관리 관행: OSR 신뢰성 보장

오일 서지 릴레이는 고장 발생 전까지는 수동적으로 작동하므로 정상적인 운전 조건에서는 거의 작동하지 않습니다. 그럼에도 불구하고, 작동 준비 상태를 확인하기 위해서는 정기적인 테스트와 검증이 필수적입니다.

• 기계적 점검: 테스트 버튼을 작동하거나 연결 장치를 수동으로 작동시켜(설계상 지원되는 경우) 내부 플로트나 패들이 자유롭게 움직이고 스위치 접점이 활성화되는지 확인합니다.

• 전기 테스트: 절연 저항 측정(메거) 및 고전압 테스트(예: 60초 동안 2kV)를 통해 트립 회로의 무결성을 검증합니다. 이를 통해 릴레이의 내부 절연 및 스위칭 신뢰성을 인증합니다.

• 오일 분석: 특히 OSR 트립 후에는 변압기 오일을 샘플링하여 검사하십시오. 일반적인 평가 항목으로는 절연파괴전압(BDV), 용존가스(DGA), PPM 오염 등이 있습니다. 이러한 검사는 오일 품질 저하 여부와 여과 또는 교체 필요 여부를 평가하는 데 도움이 됩니다.

• 예방 절차: 실리카겔 통기 장치와 여과 시스템을 사용하면 장기간 오일 품질을 유지하고 습기 침투와 입자 오염을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

기계적 정비 외에도, OLTC 메커니즘이나 주요 변압기 부품의 정기적인 점검(및 관련 구동 시스템의 전기 모터 점검)을 통해 지속적인 작동 무결성을 보장합니다. 변압기 오일의 주기적인 재생, 특히 여과 및 탈수 사이클은 유전 성능을 유지하고 수명을 연장합니다.

결론

오일 서지 릴레이는 변압기 신뢰성에 결정적인 역할을 하는 고도로 특수화된 보호 장치입니다. OLTC 구획에서 발생하는 급격한 오일 서지를 감지하고 밀리초 이내에 대응함으로써, OSR은 국부적인 고장이 대규모 변압기 고장으로 확대되는 것을 방지합니다. 부흐홀츠 릴레이와 달리, OSR은 운영자가 고장 위치를 ​​정확하게 파악할 수 있도록 하여 가동 중단 시간과 유지보수 비용을 절감합니다.