DTR - 5 5- 변압기온도상승의개요 Page / 6 변압기를운전하면무부하손이나부하손에의하여철심및권선이발열하게된다. 이때발생하는열은유입변압기의경우에는절연유를, 건식인몰드변압기는대기중의공기를매개체로하여방사, 대류등에의해서외기중에방열하게되며발열량이방열량보다도큰동안은온도가상승하지만양자가평형을유지하게되면온도는일정하게유지된다. 이때외기온도와변압기온도와의차이를변압기의온도상승이라고한다. 이의한도는각규격에서정하고있으며정격에서규격이정하는온도상승한도를벗어나서는안된다. 따라서유입변압기의경우는규격이정하는절연유및권선의온도상승을, 건식인몰드변압기는권선의온도상승한도만을고려, 제작검토되어져야한다. 5.2 변압기온도상승의한도 ⑴ 운전방법에의한온도상승패턴 온도상승 온도 손실 연속일정부하 연속여자 부하손 무부하손 온도 손실 부하손 연속여자 단속부하 온도상승 무부하손 연속사용 시간 단속부하연속사용 시간 온도 단시간부하 온도상승 손실 부하손 무부하손 연속사용일정한부하로변압기의온도상승이 단시간여자단시간사용 시간 일정하게되는시간이상으로계속운전되어지는사용. 단속부하연속사용일정한부하로변압기의 온도상승이최종치에도달하지않는범위의어떤시간동안계속운전한후부하를분리하고 온도가외기온도까지내려가지않는시간내에다시부하를걸어운전되어지는사용. 단시간사용일정한부하로변압기의온도상승이최종치에도달하지않는범위의제한된 어떤시간동안만운전한후부하를분리, 운전되어지는사용
DTR - 5 Page 2 / 6 ⑵ 변압기온도상승의한도변압기의온도상승이란변압기각부분의측정온도와기준냉매온도와의차이를일컫는다. 기준냉매온도는변압기주위의냉각모체, 즉등가주위온도를말하며변압기의온도상승을측정할때의기준이되는냉매온도를기준냉매온도라한다. 변압기의온도상승은각규격에의해규정하고있으며이의한도내에서사용하여야한다. 온도상승의한도는변압기에사용하고있는절연물에허용되는최고온도에의해결정되는데정격용량에서계속운전하는경우, 30 년정도의수명을기대할수있는것을전제로하여정하고있다. 즉, 온도상승의한도와수명의관계를 JEC 2200 의유입식예에서보면, 우선냉매온도가 25 로일정한경우로상정하고권선의온도상승한도를, 절연유자연순환의경우 55, 절연유강제순환의경우 60 로정하고있다. 또한권선최고온도와저항법에의하여측정되는평균권선온도와의차를다수의실례에대하여검토 - 절연유자연순환의경우.. 5 절연유강제순환의경우.. 0 의결과로하고있다. 따라서냉매온도 25 일경우, 최고점온도는최고점온도 = 냉매온도 + 권선온도상승한도 + 권선온도차이절연유자연순환의경우 = 25 + 55 + 5 = 95 절연유강제순환의경우 = 25 + 60 + 0 = 95 즉, 이규격에따른변압기의수명은최고점온도 95 연속운전한경우 30 년정도의수명을 기대할수있다는것을전제하는것이다. 유입식변압기 ( 호흡형 ) 인경우는 JEC 2200 규격에서절연유온도상승한도를 50 / 권선의온도상승한도를 55 규정하고있고몰드변압기 (B 종 ) 의경우는 IEC 에서권선의온도상승한도를 80 로규정하고있으나실제로온도계에표시되는온도 ( 유온및권선온도 ) 는주위온도가가산된것이된다. 즉, 주위온도가 25 일경우유입및몰드변압기의절연유및권선온도계가지시할수있는최고허용온도는다음과같다. 절연유의최고허용온도 = 주위온도 + 절연유온도상승한도 = 25 + 50 = 75 권선의최고허용온도 ( 유입변압기 ) = 주위온도 + 권선온도상승한도 = 25 + 55 = 80 권선의최고허용온도 (B 종의몰드변압기 ) = 주위온도 + 권선온도상승한도 = 25 + 80 = 05
DTR - 5 ⑶ 규격별온도상승의한도 Page 3 / 6 규격별온도상승의한도는아래의표와같으며효성유입식배전변압기는 JEC 규격을, 몰드배전변압기는 IEC 규격을기준하여적용하고있다. 구분 유입변압기 몰드변압기 적내 용용 권선저항법 절연유 측정및절연구분 온도상승한도 [ deg] 측정법절연구분 JEC 2200 IEC 76 ANSI C 57.2 온도계법 권선저항법 Oil 자연순환 55 65 65 Oil 강제순환 60 65 (70) 65 * 외기접촉 55 55 65 * 외기미접촉 50 55 65 A 종절연 55 60 - E 종절연 70 75 - B 종절연 75 80 80 F 종절연 95 00 5 H 종절연 20 25 50 효성몰드변압기는 B 종및 F 종절연에대해서적용, 제작됩니다. ANSI 의건식변압기에는 B, F, H 종절연이라는분류호칭이없지만비교편의상위와같이구분하여표기함. IEC 의 ( ) 값은권선내 Oil 강제순환인경우에적용됨. * 는변압기본체탱크내의절연유가직접외기와접촉하는부분과접촉하지않는부분으로구분하여적용한다는의미. BS 7 적용규격은 IEC 726 규격과동일함. - 변압기온도상승한도의규격별비교 - 적용분류 JEC 2200 ANSI C 57.2.80 IEC 85 / BS 2757 A 종절연 05 05 05 E 종절연 20-20 B 종절연 30 50 30 F 종절연 55 *85 55 H 종절연 80 220 80 유입변압기는 A 종절연, 몰드변압기는 B 종또는 F 종절연을적용한다. * 는 ANSI C 89.2(974) 에의거한다. - 변압기절연물의최고허용온도의규격별비교 - 절연물의최고허용온도
DTR - 5 5-3 변압기냉각방식및장치 Page 4 / 6 변압기운전시발생하는손실은모두열에너지로서권선및철심의표면에서방산하여변압기온도를높이고절연물을열화시켜, 일반적인변압기정규기대수명을단축시킨다. 따라서적절한냉각방식을취하여절연물의온도상승을그절연물에규정한일정한허용값이하로억제, 하여야한다. 변압기냉각방식은냉각매체및이의순환방식의조합에따라여러가지가있으며기호표시에의해명판에기재하여야한다. ⑴ 변압기냉각방식의종류및기호표시 주요냉각방식의종류및적용규격별기호표시는다음과같으며변압기용량및특성에 따라적절한방식을채택, 사용한다. 변압기냉각방식및규격별표시기호 유입 변압기 몰드 변압기 냉각방식 규격별기호표시 JEC 2200 IEC 76 ANSI C 57.2 권선, 철심의냉각매체 주위냉각매체 종류순환방식종류순환방식 유입자냉식 ONAN OA 기름자연공기자연 유입풍냉식 ONAF FA 기름자연공기강제 유입수냉식 ONWF OW 기름자연물강제 송유자냉식 OFAN - 기름강제공기자연 송유풍냉식 OFAF FOA 기름강제공기강제 송유수냉식 OFWF FOW 기름강제물강제 건식자냉식 AN AA 공기자연 - - 건식풍냉식 AF AFA 공기강제 - - 건식밀폐자냉식 ANAN GA 공기자연공기자연 건식밀폐풍냉식 ANAF - 공기강제공기강제 BS 7 은 JEC 2200 또는 IEC 76 과동일함. 유입자냉식을유입풍냉식으로대체하면 20 ~ 30% 의용량증가를기대할수있다. 건식자냉식을건식풍냉슥으로대체하면 33 ~ 50% 의용량증가를기대할수있다. 참고 > 주요약어의설명 AN : Air Natural AF : Air Forced / ONAN(OA) : Oil Natural Air Natural ONAF(FA): Oil Natural Air Forced / OFAN : Oil Forced Air Natural OFAF(FOA) : Oil Forced Air Forced / ONWF(OW) : Oil Natural Water Natural OFWF(FOW) : Oil Forced Water Forced
DTR - 5 Page 5 / 6 ⑵ 변압기냉각방식별개요 변압기냉각방식별주요특성은다음과같다. 유입자냉식배전용유입변압기에서가장일반적으로사용되는냉각방식 발생열은기름의대류에의해서외함및방열기에전달되어대기중으로방산 된다. 유입풍냉식유입자냉식변압기의방열기에냉각팬을설치함으로써, 냉각 효과를더욱증가시키는방식이다. 유입자냉식에비하여 20 ~ 30% 의용량 증대를기대할수있다. 유입수냉식외함내부에설치된냉각관에물을통과시켜냉각하는방식. 양질의물을풍부하게필요로하는외에냉각수계통의보수가대단한것으로 최근이방식은감소하고있다. 송유자냉식절연유을송유펌프로강제순환시켜내부방생열을방열기로 대기중에방산하는방식이다. 송유풍냉식절연유를송유펌프로강제순환시켜냉각팬을설치한공냉식유닛쿨러로보내어냉각하는방식이다. 송유풍냉방식은유입풍냉방식에비해서크기를상당히작게할수있는특징이있으며, 대용량변압기에서많이사용하는방식이다. 송유수냉식절연유을송유펌프로강제순환시켜수냉식유닛쿨러로보내어냉각 하는방식이다. 소음문제가있는도시및그주변지역의변압기등에채용된다. 건식자냉식및풍냉식절연유를사용하지않으며철심및권선을대기노출상태에서공기및냉각팬에의해서냉각하는방식이다. 이방식은냉각효과가좋지않기때문에 F 종및 B 종절연등내열성이좋은절연물이사용되며, 일반적으로몰드변압기가이에해당된다.
DTR - 5 ⑶ 변압기주요냉각방식의상세설명도 Page 6 / 6 배전유입및몰드변압기의적용냉각방식은다음과같으며변압기용량및사용조건의 특성에따라선택되어져야한다. 구분냉각장치개요설명도 유입 RADIATOR 내부발생열은오일의대류에의하여외함및방열기에전달 변압기외함 방열관 자 되고방사및공기의대류에의하여대기중에방산된다. 본 냉식 보통배전및전력급변압기에적용된다. 체 유입 RADIATOR + 유입자냉식의방열기에냉각팬을부착, 바람으로방열효과 변압기외함 방열관 풍 냉각 FAN 를증가시킨방식으로자냉식변압기를개조함으로써 25% 본 냉식 정도의용량증가를기대할수있다. 체 냉각팬 건식 자연냉각 권선및철심에서발생되는열은직접적인외부공기의 몰드변압기권선및본체 대류작용에의하여대기중으로 자냉식 방산된다. 몰드변압기가이에해당된다. 건식 자연냉각 + 건식자냉식의권선하부에냉각팬을부착, 닥트를통해 자냉식 냉각 FAN 전달되는바람으로방열효과를증가시킨방식으로 33~50% 정도의용량증가를 FAN 및 DUCT 기대할수있다. FAN