변압기 고장의 권선 변형의 원인과 예방

변압기 권선 변형은 변압기 운행 중 흔히 볼 수 있는 고장 중 하나로 그 발생 원인이 다양하여 변압기의 안전 운행에 심각한 위협이 된다.다음은 변압기 권선 변형에 대한 상세한 분석입니다.

1. 변압기 권선 변형의 주요 원인

1. 설계, 제조 이유:

• 단락의 강도가 부족하고 동적 안정성이 떨어지는 등 설계가 불합리하다.

• 제조과정에 결함이나 불합리한 요소가 존재하는데 례를 들면 압착부품, 지지부품의 강도, 강도가 부족하고 조립할 때 코일의 부동심, 압착불량 등이다.

2. 실행 중 단락 장애:

• 변압기는 운행 중에 각종 단락 고장의 시련을 피할 수 없다. 만약 변압기 자체의 구조에 불합리한 부분이 있거나 기계의 강도가 부족하면 변압기 권선의 변형이나 변위를 일으킬 수 있다.

• 합선 과정 중, 권선에 고유와 강박 진동으로 구성된 복잡한 진동이 나타나 절연에 이완이 생기고, 패드가 어긋나고, 철심 나사가 느슨해지며, 이어서 권선에 변형이 생기게 한다.

3. 운송 중 충격:

• 운송 중의 충격으로 형성된 거대한 동적력도 권선의 이동, 변형을 초래할 수 있다.

2. 변압기 권선 변형의 주요 형식과 특징

1. 전체 변형:

• 운송 과정 중의 충격, 경사, 진동 등 외력으로 인해 권선의 변위가 초래된다.변형 권선의 크기는 변하지 않지만 철심의 상대적 변위 변화, 권선의 전감과 떡 사이의 용량은 변하지 않고 대지 용량은 변화한다.

2. 부분 변형:

• 부침개 사이의 국부적인 변형으로 인해 일부 느슨한 전선 부침개는 단락 전자기력의 작용으로 압출되고 다른 일부 전선 부침개는 늘어나 커패시터 변화를 초래한다.

3. 주행 단락:

• 권선에 주행 단락이 발생한 후, 전감치가 낮아지고, 스펙트럼 곡선의 변화가 뚜렷하며, 진폭이 커지고, 일부 공진점의 최고치가 사라진다.그러나 이런 상황은 비교적 포착하기 어려우며 일단 발생하면 전선이 타서 변압기가 엄중하게 파손된다.

4. 컨덕터 변위 변형:

• 컨덕터가 길고 고정이 견고하지 않으면 작업 중에 위치 이동 및 변형이 발생합니다.컨덕터의 변위는 동등한 회로의 두 포트의 용량에 변화를 초래하여 스펙트럼 곡선에 영향을 줄 수 있다.

5. 레이디얼 변형:

• 권선이 레이디얼 힘을 받으면 내부 권선이 안쪽으로 수축되어 지름이 작아지고 감각이 작아집니다.이때 내외권선간의 거리가 커지면 그 전기용량이 작아지고 주파수스펙트럼중의 공진봉이 고주파방향으로 이동하며 진폭이 커진다.

6. 축 휨 변형:

• 변압기 권선 사이의 간격이 크거나 일부 지지대가 자리를 옮기면 권선은 전자기력의 작용으로 축을 따라 S자형으로 비뚤어진다.이때 일부 떡 사이의 용량과 대지의 용량이 줄어든다.

3. 변압기 권선 변형의 위해

1. 변압기 손상:

• 권선 변형은 변압기가 직접 손상되어 더 이상 작동할 수 없습니다.

2. 절연 강도 감소:

• 권선 변형은 변압기의 절연 재료 손상이나 절연 거리에 변화를 일으켜 절연 강도를 떨어뜨리고 장기간 정상적인 전압이나 과전압 작용으로 결국 절연 뚫림을 초래할 수 있다.

3. 기계적 강도 저하:

• 권선이 변형되면 절연 상태가 손상되지 않더라도 코일의 기계적 강도가 떨어진다.다시 단락 고장이 발생하면 엄청난 전기 동력을 견디지 못하고 손상이 발생한다.

4. 변압기 권선 변형의 검측과 예방

1. 테스트 방법:

• 주파수 분석법(Frequency Response Analysis, FRA): 변압기 각 권선의 주파수 응답 특성을 감지하여 권선의 변형 여부를 판단한다.

• 단락 임피던스: 변압기 권선의 누감 변화를 테스트하여 권선의 변형 여부를 판단한다.

• 다른 방법으로는 저압 펄스법, 용량변화법, 초음파 검사법, 진동법 등이 있다.

2. 예방 조치:

• 변압기 제조의 품질을 엄격히 통제하여 설계가 합리적이고 제조가 우수함을 확보한다.

• 변압기 운행 상태 모니터링을 강화하고, 우회 변형 문제를 제때에 발견하고 처리한다.

• 모선에 단락이 발생할 기회를 줄이고, 일단 모선 측에 단락이 발생하면, 보호는 가능한 한 빨리 모선 전력 공급 변압기를 제거해야 한다.

• 운행 중인 대형 변압기에 대해 주파수 응답 분석을 측정하여 사고 발생 후의 주파수 응답 분석 결과와 비교하고 변압기 권선 변형 정도를 합리적으로 판단할 수 있도록 한다.