변압기 과부하 운전

정의

변압기 과부하 운전은 명판의 정격 용량을 일시적으로 넘겨 운전하는 방식이다.

다만 권선 최고 허용온도와 절연 수명을 지키는 범위 안에서만 허용된다.

그래서 과부하는 얼마나 실을 수 있는지보다 얼마나 오래 버티는지로 따진다.

과부하 때 일어나는 일

과부하가 되면 전류가 늘고, 그에 따라 동손이 커진다.

동손은 전류의 제곱에 비례해서 온도 상승은 주로 권선에서 일어난다.

과부하 계수 K는 실제 부하 전류를 정격 전류로 나눈 값이다.

온도 상승은 K²에 비례하는 근사식으로 본다. 절연지 열화는 온도에 지수적으로 빨라진다.

계산 예

계산 예로 최고점 온도와 과부하율을 확인해 보자.

냉매 25℃에 권선 온도 상승 한도 55℃와 온도 차 15℃를 더하면 95℃다.

95℃를 연속 운전하면 설계 수명은 약 30년으로 본다.

정격 1000kVA에 실제 부하 1200kVA가 걸리면 과부하율은 20%다.

정상 과부하와 사고 과부하

과부하는 발생 상황에 따라 정상 과부하와 사고 과부하로 나뉜다.

정상 과부하는 열이 쌓여 절연 노화를 촉진하므로 장기 운전 근거가 되지 못한다.

사고 과부하는 복구 시간을 확보하는 것이 목적이라 허용 시간이 짧다.

두 구분을 먼저 잡아야 허용 조건과 금지 조건을 정확히 답할 수 있다.

냉각방식과 운전 금지

냉각방식에 따라 과부하 허용 여유가 달라진다. 자냉식은 여유가 가장 작다.

송풍 냉각과 강제 순환으로 갈수록 여유가 커지고, 팬이나 펌프가 정지하면 자냉식 수준으로 떨어진다.

운전 금지 조건은 냉각장치 고장, 절연유 이상 가스 검출, 과열 경보, 권선 과온이다.

허용 최고온도는 주위온도와 온도상승 한도의 합으로 구한다.

정리

정리하면 과부하 운전은 온도를 기준으로 허용 여부를 판단한다.

허용 최고온도는 주위온도에 온도상승 한도를 더해 구하고, 수명은 온도에 따라 줄어든다.

운전 금지 조건을 빠뜨리지 않고, 부분방전과 유중가스 분석을 병행한다.