복잡하게 얽힌 전력 시스템 속에서 변압기는 전압 조절 및 전력 송전에 필수적인 장치입니다. 변압기의 효율적인 작동에 기여하는 다양한 부품 중에서 변압기 오일은 매우 중요하고 다면적인 역할을 합니다. 변압기 오일의 사용 이유를 이해하면 이러한 필수 전기 기기의 안정적이고 안전한 작동 비결을 알 수 있습니다.

전기 절연: 기본 요구 사항

변압기 오일을 사용하는 주된 이유 중 하나는 뛰어난 전기 절연 특성입니다. 변압기는 고전압에서 작동하며, 권선과 철심 등 변압기의 여러 부분 사이의 전기적 절연을 유지하는 것은 단락을 방지하고 전기 에너지의 안전한 전달을 보장하는 데 매우 중요합니다. 변압기 오일은 높은 유전 강도를 가진 매우 효과적인 절연 매질을 제공합니다.

유전 강도는 재료가 파괴되거나 전기가 흐르지 않고 견딜 수 있는 최대 전계 강도를 말합니다. 변압기 오일은 일반적으로 공기보다 훨씬 높은 유전 강도를 가지고 있어 비교적 좁은 공간 내에서 고전압 부품을 절연할 수 있습니다. 예를 들어, 수십 또는 수백 킬로볼트에서 작동하는 대형 전력 변압기에서 오일은 권선, 철심 및 기타 내부 구조물 사이의 틈을 메워 불필요한 전류 흐름을 방지하고 변압기 내에서 전기가 의도된 경로를 따라 흐르도록 합니다.

열 방출: 변압기 냉각 유지

변압기는 운전 중 권선 저항(동손)과 철심의 자기 히스테리시스 및 와전류(철손)로 인해 열을 발생시킵니다. 과도한 열은 절연 재료를 열화시키고 변압기의 효율을 저하시키며 심지어 조기 고장으로 이어질 수 있습니다. 변압기 오일은 우수한 냉각제 역할을 하여 발생된 열을 효과적으로 방출합니다.

오일이 권선과 같은 변압기의 뜨거운 부분에 닿으면 열을 흡수합니다. 가열된 오일은 밀도가 낮아져 상승하면서 자연 대류를 생성합니다. 이 대류는 열을 변압기 탱크의 외부 표면으로 전달하는데, 변압기 탱크에는 핀이나 라디에이터가 장착된 경우가 많습니다. 이러한 핀의 표면적이 넓어지면 주변 공기로 열이 더 효율적으로 전달되어 오일이 냉각됩니다. 냉각된 오일은 탱크 바닥으로 다시 가라앉아 더 많은 열을 흡수할 준비를 합니다. 이러한 지속적인 열 흡수 및 방출 사이클은 변압기의 작동 온도를 안전한 범위 내로 유지하여 장기적인 신뢰성을 보장합니다.

아크 소호: 전기적 결함으로부터 보호

변압기 내부 단락과 같은 전기적 고장이 발생하면 고에너지 아크가 발생할 수 있습니다. 이러한 아크는 변압기 내부 부품에 심각한 손상을 초래하고 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 변압기 오일은 뛰어난 아크 소호 기능을 가지고 있어 이러한 아크를 신속하게 소멸시키고 추가 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다.

변압기 오일이 있는 상태에서 아크가 발생하면, 아크의 고온으로 인해 주변 오일이 기화 및 분해되어 수소 가스와 기타 탄화수소가 생성됩니다. 특히 수소 가스는 기체 상태에서 열전도도가 높고 유전 강도가 낮습니다. 이러한 급속한 가스 생성은 아크를 차단하고 냉각시키며 전기 전도도를 감소시키는 압력파를 생성하여 아크를 효과적으로 소멸시킵니다. 변압기 오일은 아크를 신속하게 소멸시킴으로써 변압기의 무결성을 보호하고 전기적 고장이 전체 전력 시스템에 미치는 영향을 최소화하는 데 도움을 줍니다.

화학적 및 열적 안정성

변압기 오일은 높은 화학적 및 열적 안정성을 갖도록 설계되었습니다. 고온, 전기적 스트레스, 장기간 산소 노출 등 변압기 내부의 혹독한 작동 조건을 크게 저하시키지 않고 견딜 수 있어야 합니다.

고품질 변압기 오일은 산화에 강하도록 제조되어 있어 산화로 인해 슬러지, 산, 기타 부산물이 생성될 수 있으며, 이는 오일의 절연 및 냉각 성능을 저하시킬 수 있습니다. 산화 방지제와 같은 첨가제는 오일의 안정성을 높이기 위해 종종 오일에 첨가됩니다. 이러한 첨가제는 운전 중 생성되는 산소 및 자유 라디칼과 반응하여 오일의 산화를 방지하고 장기간 성능을 유지합니다.

또한, 오일의 열 안정성은 변압기의 정상 작동 온도 범위 내에서 액체 상태를 유지하여 저온에서의 응고나 고온에서의 과도한 기화와 같은 문제를 방지합니다. 이러한 안정성은 다양한 환경 조건에서 변압기의 지속적이고 안정적인 작동을 유지하는 데 매우 중요합니다.

습기 및 오염 제어

변압기 오일은 습기를 조절하고 오염 물질의 유입을 방지하는 역할도 합니다. 습기는 변압기 내부 절연체의 절연 내력을 크게 감소시켜 전기적 고장 위험을 증가시킬 수 있습니다. 변압기 오일은 장벽 역할을 하여 습기가 변압기 내부로 유입되는 것을 방지하고 내부에 존재할 수 있는 습기를 흡수합니다.

또한, 오일은 변압기 내부로 유입될 수 있는 작은 먼지, 흙, 기타 오염 물질을 포집하고 부유시킵니다. 이를 통해 내부 부품을 깨끗하게 유지하고 전기 단락이나 기계적 손상을 유발할 수 있는 물질로부터 보호할 수 있습니다. 변압기 오일을 정기적으로 모니터링하고 여과하면 습기와 오염 물질을 제어하는 ​​능력을 더욱 향상시켜 변압기의 장기적인 성능을 보장할 수 있습니다.

결론적으로, 변압기 오일은 변압기 내에서 여러 필수 기능에 사용됩니다. 전기 절연, 방열, 아크 소호 기능, 화학적 및 열적 안정성, 그리고 습기 및 오염 제어 기능 등의 장점을 갖춘 변압기 오일은 변압기 작동에 있어 필수적인 요소입니다. 변압기 오일이 없다면 변압기에 의존하는 전력 시스템의 안전하고 효율적이며 안정적인 작동이 심각하게 저해될 것입니다.