특고압 변압기 절연유 용존가스 분석 결과

특고압 변압기 절연유 용존가스 분석 결과

 

1. 절연유의 역할

절연유는 변압기, 콘덴서, 케이블, 차단기 등 송변전 설비와 배전기기에 사용되는 오일(油)로서 전기절연성과 냉각성이 요구되기 때문에 철심, 동선, 절연지, 절연목 등의 구성재료와 함께 중요한 요소가 된다.

 

2. 변압기 절연유중 용존가스 관리 기준 및 이상 진단

변압기 절연유중의 분석 목적은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

하나는 변압기 내부의 이상을 조기에 발견하여 사고를 예방하기 위한 것으로 여기에 이용되는 가스는 수소와 아세틸렌 등의 탄화수소 가스로 CO2 가스는 제외되며, 다른 하나는 절연재의 열화정도를 진단 변압기의 잔존 수명을 예측하여 적절한 교체시기를 결정하기 위한 것으로 여기에 이용되는 가스는 CO2와 CO가스이다.

사용중인 변압기의 절연유를 분석하여 용존 가스 관리 기준에 따라 내부 이상유무 진단 실시 및 CO2 가스 관리 기준에 따라 열화정도를 판정하여 적기에 예방보수를 실시하므로써 설비의 신뢰도를 향상시켜 사고를 미연에 방지하고 전력의 안정적인 공급에 기여하고자 한다.

 

판정 전압(kV) 항 목	要注意 (Caution)		異常 (Abnormal)		危險 (Danger)
	200이하	345이상	200이하	345이상	200이하	345이상
H2	400~800		801~1,200
C2H2	25~80	20~60	81~100	61~80	150이상	120이상
CO	400~700	350~600	701~1,000	601~800
C2H4	300~750		751~1,000
CH4	250~750		751~1,000
C2H6	250~750		751~1,000
Total Combustible Gas (T.C.G)	1,000~2,500		2,500~4,000		4,000초과
T.C.G 증가량	正上 상태에서 200/월 以上		要注意 상태에서 200/월 以上		이상 상태에서 300/월 以上
조 치 사 항	추적조사 실시 (3개월 1회)		추적조사 실시 (1개월 1회)		운전 정지후 내부점검 실시
신설 변압기 초기치 관리	신설 변압기 "요주의" 판정은 (운전개시 1~4개월) 상기 운전중인 변압기의 요주의 관리기준치 50%를 초고하는 경우에 적용하며, 1개월 주기로 추적조사를 실시하여 내부 정밀점검 및 교체여부를 제작사측과 협의하여 결정한다.

 

* "요주의"라 함은 절연유 중 용존가스 분석결과 변압기 내부에 약간의 이상 징후가 있는 것으로 추정되므로 추적조사 (1회/3월)을 통하여 지속적인 관리를 필요로 하는 경우이나 돌발적인 사고 로 이루어질 수 있는 상태는 아님을 말함.

 

* "이상"이라 함은 절연유중 용존가스 분석결과 변압기 내부에서 이상이 있는 것으로 확실시 되어 계속 운전시 심각한 사고를 유발시킬 수 있는 경우로서 전기적 시험, 외부 일반점검 및 운전 보수이력 등을 종합한 정밀 진단 결과를 토대로 운전정지 시기를 결정하여, 운전 정지후 변압기의 내부점검 등을 실시하여야 하는 상태를 말함.

 

* "위험"이라 함은 절연유중 용존가스 분석결과 변압기 내부에서 이상이 있는 것으로 확실히 되어 계속 운전 시 심각한 사고를 유발시킬 수 있는 경우로서 전기 적시험, 외부 일반점검 및 운전보수이력 등을 종합한 정밀진단 결과를 토대로 운전정지 시기를 결정하여, 운전 정지후 변압기의 내부점검 등을 실시 하여야 하는 상태를 말함.

 

※ 절연유중의 가스농도가 높은 경우 진공여과를 실시해도 일시적으로 농도가 낮아질 뿐 가스발생 원인이 되는 내부의 이상이 제거된 것은 아니므로 운전 개시 후 다시 높아지게 됨. 따라서 수분 함량이 많거나 내부점검 실시 후 재 가동을 위한 경우를 제외하고는 단순히 가스농도를 낮추기 위하여 진공여과를 실시 하는 것은 비용 낭비만 초래할 뿐이며, 오히려 가스농도의 증가경향 및 내부 이상정도 추정 등에 어려움을 가중시켜 추적 관리에 역효과를 가져 다 줄 수 있음.

 

3. 절연유중 CO2 가스 관리 기준

CO2 가스는 내부의 급성적인 이상보다는 만성적인 절연재의 열화정도를 판정하여 잔존 수명을 예측하는 폭발성 우려가 없는 비교적 안정한 가스로써 변압기의 내부 이상과 무관하게 자연열화에 의해서도 서서히 생성되고 80℃ 이상에서는 절연유에 용존되어 있으나 유온이 내려 갈수록 고체 절연물에의 함침성이 높아져 30℃에서는 20%정도만 절연유중에 남는 특징적인 가스이다.

따라서 "변압기 절연유중 CO2 및 채 가스의 관리기준치 설정연구" 과제의 수행결과를 토대로 관리 기준을 아래와 같이 제정 하였음.

 

CO2 Gas(ppm)	판 정	조 치 사 항
5,000미만		○	조치사항 없음
5,000-7,000	定常(Normal)	○	변압기의 관리방법 변경 1.절연유 유온을 낮춤(냉각장치 추가가동) 2.절연유의 절연파괴전압 측정 : 반기 1회 3.절연유의 함유수분 분석 : 반기 1회(가스분석시 병행)
7,000초과	要注意(Caution)	○	변압기 절연재 열화도 진단 1.절연유 : CO2, CO Gas 및 Furfural 분석 2.절연지 : 인장강도 및 평균중합도 분석

* 시료채취 시기(유온,부하률 등)에 따라서 가스발생 특성이 다른 가스이므로 관리대상 변압기는 하절기에 시료(절연유)를 채취하여 CO３,CO Gas 및 Furfural분석을 실시한다.

* 향후"절연유중의 Furfural 농도분석 및 절연재의 열화평가 방법에 대한 연구"를 수행하여 변압기 수명 예측을 실시할 예정임.

 

변압기 이상 진단 방법
1) 異常 類型別 主 發生 가스
異常 類型		主 發生 가스
	저온(300℃ 이상)	에탄, 메탄, 에틸렌
절연유의 과열	중온(300-700℃)		메탄, 에틸렌, 에탄
	고온(700℃이상)		에틸렌, 메탄, 에탄
고체절연물의 과열 (200℃이상)			일산화탄소, 이산화탄소, 메탄
절연중 ARC (1,000℃이상)			아세틸렌, 수소, 에틸렌, 메탄
절연중 CORONA (1,000℃이상)			수소, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄
절연물,절연유의 열화			이산화탄소, 일산화탄소