변압기 절연유

변압기 절연유

변압기 절연유는 절연과 냉각을 동시에 맡는 핵심 매체다.

정의는 전기 절연성과 냉각성을 함께 갖도록 정제한 유전성 액체다.

권선과 철심을 기름에 담가 절연하고, 열을 탱크 벽과 방열기로 옮긴다.

냉각 원리: 대류

절연유의 냉각은 대류로 이루어진다.

권선에서 생긴 열로 기름이 데워져 밀도가 낮아지고 위로 올라간다.

방열기에서 식은 기름은 아래로 내려와 순환을 이어 간다.

기름 온도 상승은 절연 수명을 줄이므로 온도 관리가 곧 절연 관리다.

구성 요소

절연유의 구성 요소는 절연유, 외함, 방열기, 콘서베이터, 가스 계전기로 이루어진다.

콘서베이터는 열팽창에 따른 유면 변화를 흡수한다.

또 대기와 접하는 면적을 줄여 수분과 산소의 유입을 억제한다.

상태 판정 절차

절연유 상태는 정기적으로 시료를 채취해 판정한다.

절연 파괴 전압, 산가, 수분 함량, 유전 정접을 측정한다.

용존 가스 분석으로 과열과 부분 방전의 흔적을 본다.

측정값이 기준을 넘으면 여과·재생, 교체 또는 정밀 점검을 한다.

계산 예제

예제로 절연 파괴 시험값을 계산해 보자.

전극 간격은 2.5 mm, 파괴 시점 전압은 30 kV로 측정했다고 하자.

파괴 전계는 전압을 간격으로 나눈 값이다. 계산하면 1.2×10의 7제곱 V/m, 즉 12 kV/mm이다.

승압 속도가 2 kV/s이면 파괴까지 걸린 시간은 15초다.

측정 전압이 기준 이하이면 여과나 건조 처리 또는 교체를 검토한다.

유종 비교

유종은 원료에 따라 광유계, 식물성, 합성 절연유로 나뉜다.

광유계는 가격과 실적이 가장 크지만 인화점이 낮아 화재 위험이 있다.

식물성은 생분해성이 높고, 두 대체 유종은 화재 위험을 줄인다.

다만 식물성은 산화 안정성이 낮고, 합성 절연유는 가격이 높다.

직접 풀어 보자. 화재 안전성이 더 높은 쪽을 고른다.

정리

정답은 식물성 절연유다. 인화점이 높아 화재 안전성이 더 높다.

열화 원인은 과열, 부분방전, 수분, 산소다. 수분이 들어가면 절연내력이 떨어진다.

구비조건은 절연내력이 크고, 점도와 유동점이 낮으며 인화점이 높아야 한다.

상태 진단은 DGA와 절연파괴 전압, 산가 측정을 주기적으로 한다. 그것이 수명 연장의 핵심이다.