변압기 고장

정의와 핵심 키워드

변압기 고장은 권선, 철심, 부싱, 절연유, 탭절환장치의 결함으로 정상 기능을 잃는 현상이다.

고장은 외부 원인과 내부 원인으로 나뉘며, 핵심 키워드는 여덟 가지다.

정식 정의는 설계 한도를 벗어난 전기적 스트레스나 열적·기계적 결함으로 기기 기능이 상실되는 상태다.

구성요소별 고장 현상

변압기 고장은 권선·철심·절연·부속장치 고장으로 나뉘며, 시작 위치에 따라 구분한다.

답안에서는 구성요소별 고장 위치를 먼저 짚고, 그 고장이 드러나는 보호계전 동작을 연결한다.

권선간 단락이 생기면 단락 코일에 큰 순환전류가 흘러 줄열이 집중된다.

이 열로 절연지가 탄화되고 절연유가 분해되어 가스가 발생한다.

내부고장 진행 과정

내부고장은 절연 약점이나 과열에서 시작해 단계적으로 진행한다.

절연유가 열분해되어 가스가 생기고, 가스가 쌓이고 온도가 오르면 절연 내력이 떨어진다.

절연파괴가 일어나 단락 전류가 흐르면 보호계전기가 차단기를 연다.

내부고장은 전류, 가스, 온도 변화로 먼저 나타나므로 이 변화를 함께 본다.

내부고장과 외부고장의 보호

변압기 고장은 발생 부위와 원인에 따라 내부 고장과 외부 고장으로 나뉜다.

내부 고장은 비율차동계전기로 주보호하고, 외부 고장은 과전류계전기로 후비보호한다.

차동 보호는 빠르고 선택적이지만, 권선 지락에서는 고장전류가 거의 흐르지 않는 한계가 있다.

소용량 변압기는 과전류 보호를, 대용량 변압기는 차동 보호를 쓰는 구분이 일반적이다.

진단 방법과 가스 해석

진단 방법은 고장 종류와 짝을 이룬다. 고장 현상을 알아야 어떤 진단으로 잡을지 정한다.

전기적 고장은 절연저항과 권선저항 시험으로, 절연유 관련 고장은 DGA로 확인한다.

유중 가스는 목적에 따라 다르다. 내부 이상 발견에는 수소와 아세틸렌을 쓴다.

절연재 열화 판정에는 CO2와 CO를 쓴다.

정답과 정리

앞에서 낸 문제의 정답은 수소와 아세틸렌이다.

내부 고장은 비율차동계전기로 주보호하고, 외부 고장은 과전류계전기로 후비보호한다.

절연유는 DGA로, 권선은 상간 저항 비교로 판정한다.

진단과 보호계전을 함께 제시하면 답안 점수가 높아진다.