최고의 전력 효율을 위한 4가지 핵심 변압기 테스트

전력 변압기는 우리 전기계의 크고 조용한 일꾼입니다. 변압기는 전압을 높이거나 낮추어 전력을 생산지에서 사용처로 옮길 수 있게 해줍니다. 하지만 변압기는 효율적이고 안전할 때만 좋은 것입니다. 변압기 하나에 문제가 생기면 전력 시스템에 큰 문제가 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 변압기 테스트가 매우 중요합니다. 이 글에서는 변압기 점검을 위한 네 가지 주요 테스트에 대해 알아보겠습니다. 이것은 단지 거물급 엔지니어만을 위한 것이 아닙니다. 전력이 어떻게 흐르고 있는지 이해하고자 하는 모든 사람을 위한 것입니다. 이러한 테스트의 기능과 변압기의 상태 및 효율성에 대해 알려주는 내용을 살펴볼 것입니다.

변압기 테스트가 전력 변압기에 중요한 이유는 무엇인가요?

전력 변압기가 고장 나면 보기 좋지 않습니다. 그렇기 때문에 당사는 새 변압기를 설치한 후 최선을 다하기만 바라지 않습니다. 테스트합니다. 테스트를 많이 합니다. 변압기 테스트는 전력 변압기가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 수행하는 일련의 점검입니다. 주요 목표는 고장을 예방하는 것입니다. 고장이 발생하면 정전이 발생하고 장비가 손상될 수 있습니다. 좋은 테스트는 큰 문제가 되기 전에 작은 결함을 발견하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 전체 전기 시스템을 더 안전하고 안정적으로 만들 수 있습니다.

변압기의 효율은 큰 문제입니다. 비효율적인 변압기는 전기를 열로 전환하여 낭비합니다. 이렇게 낭비되는 에너지에는 비용이 듭니다. 대형 전력 변압기의 수명 기간 동안 이는 많은 비용이 될 수 있습니다. 우리가 수행하는 테스트는 변압기의 효율을 계산하는 데 도움이 됩니다. 성능을 확인함으로써 변압기가 제작 당시의 사양을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 모든 테스트는 변압기의 상태에 대한 퍼즐의 한 조각을 제공합니다. 이는 새 변압기를 시운전하거나 오래된 변압기를 유지보수할 때 중요한 단계입니다. 이는 전력 전송의 중요한 부분입니다.

테스트 1. 변압기의 권선 저항 측정이란 무엇인가요?

가장 먼저 하는 테스트 중 하나는 권선 저항 테스트입니다. 복잡하게 들릴 수 있지만 개념은 간단합니다. 모든 변압기에는 내부에 권선이라고 하는 전선 코일이 있습니다. 권선에는 1차 권선과 2차 권선이 있습니다. 전류는 이 권선을 통해 흐릅니다. 이 전선은 전기 저항이 매우 낮습니다. 이 저항이 정확한지 확인하려면 이 저항을 측정해야 합니다.

이 측정을 위해 엔지니어는 특수 도구를 사용합니다. 변압기의 각 권선에 작고 안전한 직류 전류를 통과시킵니다. 그런 다음 이 도구는 동일한 권선에 걸친 전압 강하를 측정합니다. 이 도구는 옴의 법칙(저항 = 전압/전류)을 사용하여 권선 저항을 매우 정밀하게 계산할 수 있습니다. 모든 권선과 모든 탭 체인저 위치에서 이 테스트를 수행합니다. 탭 체인저를 사용하면 변압기의 전압 비율을 미세하게 변경할 수 있습니다. 각 탭에는 고유한 연결부가 있으므로 모든 탭을 테스트해야 합니다. 변압기에는 테스트해야 하는 연결부가 많습니다.

저항 테스트는 권선의 문제를 찾는 데 어떻게 도움이 되나요?

그렇다면 저항을 측정하는 이유는 무엇일까요? 올바른 권선 저항 측정은 많은 것을 알려줍니다. 첫째, 권선이 끊어지지 않았다는 것을 알려줍니다. 전선이 끊어졌다면 저항은 무한대가 되어 직류 전류가 흐르지 않을 것입니다. 이 간단한 테스트를 통해 전기 회로가 완전한지 확인할 수 있습니다. 더 중요한 것은 이 테스트를 통해 잘못된 연결을 찾을 수 있다는 점입니다. 단자의 볼트가 충분히 조여지지 않은 경우를 본 적이 있습니다. 이렇게 하면 높은 저항이 발생하여 과도한 열이 발생합니다. 이 열은 변압기의 절연을 손상시킬 수 있습니다.

권선 저항 테스트는 눈에 보이지 않는 변압기 권선 내부의 문제를 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 제조 과정에서 권선의 일부 전선이 손상된 경우 저항이 예상보다 높을 수 있습니다. 측정값을 공장 테스트 보고서의 값과 비교하면 문제를 발견할 수 있습니다. 3상 변압기의 경우 각 상에서 권선의 저항도 비교합니다. 수치는 매우 비슷해야 합니다. 한 위상의 저항이 훨씬 더 높으면 해당 변압기 권선에 잠재적 결함이 있다는 위험 신호입니다. 간단하지만 강력한 테스트입니다.

테스트 2. 회전율 테스트는 무엇인가요?

다음은 회전율 테스트 또는 TTR 테스트입니다. 이것은 모든 변압기에 대한 또 다른 기본 테스트입니다. 변압기는 1차 권선과 2차 권선의 권선 수가 서로 다른 방식으로 작동합니다. 이러한 권선의 비율에 따라 전압 비율이 설정됩니다. 예를 들어 1차 권선의 권선이 100회이고 2차 권선의 권선이 10회인 경우 권선비는 10 대 1입니다. 1차에 100볼트 AC를 넣으면 2차에서 10볼트 AC가 나옵니다.

회전비 테스트는 이를 정확히 확인합니다. 당사는 권선비 테스터라는 특수 기기를 사용합니다. 엔지니어는 이 기기를 전력 변압기의 고전압 및 저전압 권선에 연결합니다. 테스트 세트는 한 권선에 안전한 낮은 교류 전압을 가하고 다른 권선에 가해지는 전압을 주의 깊게 측정합니다. 이 측정값을 통해 정확한 권선비를 계산할 수 있습니다. 각 탭이 회로의 회전 수를 변경하기 때문에 모든 탭 위치에 대해 이 테스트를 실행합니다. 이 테스트는 변압기의 핵심 기능을 점검합니다.

트랜스포머의 턴 비율을 테스트하는 이유는 무엇인가요?

권선비 테스트를 실행하는 주된 이유는 변압기가 올바른 출력 전압을 생성하는지 확인하기 위해서입니다. 비율이 잘못되면 전원 시스템의 전압 레벨이 잘못됩니다. 이는 연결된 장비에 모든 종류의 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 테스트는 제조 오류 또는 배송 손상을 감지할 수 있는 좋은 방법입니다. 심각한 기계적 충격이 가해지면 권선이 움직이거나 단락될 수 있습니다.

와인딩에서 턴 사이의 단락은 매우 심각한 결함입니다. 전류가 지름길을 택하여 일부 회전을 건너뛰고 있다는 뜻입니다. 그러면 권선비가 변경됩니다. 권선비 테스트는 매우 민감하며 한 번의 권선에서도 단락을 감지할 수 있습니다. 이를 조기에 발견하면 나중에 변압기의 치명적인 고장을 예방할 수 있습니다. 각 위상 및 각 탭에 대해 측정된 비율을 명판 값과 비교합니다. IEC와 같은 국제 표준에 따라 측정값은 일반적으로 0.5% 이내로 예상값에 매우 근접해야 합니다. 이는 변압기에 대한 중요한 무결성 테스트입니다.

테스트 3. 절연 저항 테스트를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가요?

변압기 내부에는 많은 고전압이 흐릅니다. 전압이 제자리에 유지되도록 해야 합니다. 이것이 변압기의 절연 시스템이 하는 일입니다. 절연은 일반적으로 권선을 감싸는 특수 종이와 오일로 이루어져 있습니다. 절연은 고전압이 다른 권선이나 변압기의 접지된 금속 탱크로 점프하는 것을 방지합니다. 절연이 고장 나면 단락이 발생하고 이는 매우 나쁜 일이죠.

절연 저항 테스트는 이 절연의 품질을 확인합니다. 좋은 단열재는 전기 저항이 매우 높습니다. 습기나 노화 등으로 인해 절연이 불량하면 저항이 낮아집니다. 이 테스트를 통해 단열재의 상태를 확인할 수 있습니다. 서로 다른 권선 사이와 각 권선과 접지 사이의 절연 저항을 측정합니다. 이 테스트를 통해 변압기 전체 절연 시스템의 상태를 파악할 수 있습니다. 이는 변압기에 대해 수행하는 가장 중요한 안전 및 신뢰성 테스트 중 하나입니다.

절연 저항 테스트는 어떻게 수행하나요?

절연 저항 테스트를 수행하기 위해 엔지니어는 흔히 메거라고 불리는 도구를 사용합니다. 이 도구는 1000 또는 5000볼트와 같은 특정 DC 전압을 설정된 시간 동안(보통 1분 동안) 절연체에 가합니다. 전압은 절연을 테스트하기에 충분히 높지만 정상적인 변압기를 손상시킬 만큼 높지는 않습니다. 전압이 인가되는 동안 계측기는 흐르는 소량의 전류를 측정합니다. 이 전류의 흐름을 누설 전류라고 합니다.

이 측정된 전류를 사용하여 도구는 절연 저항을 계산합니다. 저항값(수백만 또는 수십억 옴 단위)이 높을수록 좋습니다. 이는 절연이 깨끗하고 건조하며 제 역할을 하고 있음을 의미합니다. 절연 저항 수치가 낮으면 경고 신호입니다. 이는 종종 변압기 오일과 종이에 습기가 들어갔음을 의미하며, 이는 고장으로 이어질 수 있는 주요 문제입니다. 우리는 이 값을 기록하고 시간 경과에 따라 추적합니다. 각 유지보수 테스트에서 저항이 감소하는 것을 확인하면 변압기 절연이 노후화되어 주의가 필요하다는 것을 알 수 있습니다. 이 테스트는 변압기의 고장을 예방하는 데 도움이 됩니다.

테스트 4. 단락 테스트는 변압기 손실을 어떻게 측정할 수 있나요?

이제 효율성과 손실에 대해 이야기해 보겠습니다. 모든 변압기에는 약간의 손실이 있습니다. 투입한 전력의 100%를 모두 출력할 수는 없습니다. 일부 에너지는 열로 손실됩니다. 이러한 손실을 무부하 손실과 부하 손실의 두 가지 유형으로 나눕니다. 단락 테스트는 변압기의 부하 손실을 측정하는 방법입니다. 이는 변압기에 부하가 걸렸을 때 권선에서 발생하는 손실입니다.

이 테스트에서는 두껍고 저항이 낮은 연결로 2차 권선 단자를 단락시킵니다. 그런 다음 1차 권선에 낮은 AC 전압을 인가합니다. 권선에 정격 전류가 흐를 때까지 이 공급 전압을 천천히 높입니다. 2차측이 단락되어 있기 때문에 이 작업에는 작은 전압만 필요합니다. 그런 다음 변압기로 들어가는 전력을 측정합니다. 이 전력은 부하 손실과 같으며, 구리 권선에서 발생하기 때문에 구리 손실이라고도 합니다. 이 테스트는 시스템 보호를 위한 핵심 파라미터인 단락 임피던스를 찾는 데도 도움이 됩니다. 이 임피던스는 권선의 기계적 강도와 관련이 있습니다.

무부하 및 부하 손실이란 무엇인가요?

변압기 효율을 이해하려면 손실을 이해하는 것이 중요합니다. 방금 살펴본 바와 같이 부하 손실은 단락 테스트를 통해 측정하는 것입니다. 부하 손실은 권선의 저항으로 인해 발생합니다. 변압기를 통해 더 많은 전류가 흐르면 이러한 손실이 증가합니다. 이 손실은 변압기의 권선을 가열합니다. 또한 변압기가 이 열을 처리할 수 있는지 확인하기 위해 온도 상승 테스트를 수행해야 합니다.

다른 유형의 손실은 코어 손실이라고도 하는 무부하 손실입니다. 이 손실은 변압기의 자기 부분인 변압기 코어에서 발생합니다. 이 손실은 코어의 자속 변화로 인해 발생합니다. 변압기에 부하가 없는 경우에도 항상 존재합니다. 이를 측정하기 위해 무부하 테스트(또는 개방 회로 테스트)를 수행합니다. 한쪽 권선에 정격 주파수의 정격 전압을 가하고 다른 권선은 개방된 상태로 둡니다. 이때 측정하는 전력은 무부하 손실입니다. 좋은 전력 변압기는 효율을 높이기 위해 무부하 및 부하 손실이 매우 낮도록 설계됩니다.

번개 임펄스 테스트 또는 과전압 테스트와 같은 다른 테스트가 있나요?

예, 전력 변압기에 대한 다른 많은 테스트가 있습니다. 앞서 설명한 네 가지 테스트는 현장에서 가장 일반적으로 수행하는 '일상적인' 테스트입니다. 그러나 공장에서 새 변압기는 훨씬 더 많은 테스트를 거칩니다. 낙뢰 임펄스 테스트는 새 변압기 설계에 대해 수행되는 "유형" 테스트입니다. 매우 전문적인 테스트입니다. 번개와 같은 모양의 매우 높은 전압 펄스로 변압기를 타격하여 변압기의 절연을 테스트합니다. 이 테스트는 변압기가 전력선의 과전압 이벤트에서 살아남을 수 있음을 증명합니다.

또 다른 테스트는 유도 과전압 내성 테스트입니다. 이 테스트에서는 더 높은 주파수에서 권선에 정상보다 높은 AC 전압을 유도합니다. 주파수가 높을수록 코어의 자속이 너무 높아지는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 이 테스트는 권선 사이의 절연과 권선의 다른 부분 사이의 절연을 강조하여 일시적인 과전압 조건을 고장 없이 처리할 수 있는지 확인합니다. 또한 3상 변압기의 위상 변위를 확인하는 테스트와 부하시 탭 체인저의 기계적 작동을 확인하는 테스트도 있습니다. 이러한 모든 테스트를 통해 전력 변압기의 수명이 길고 안정적인지 확인할 수 있습니다. 이러한 종류의 철저한 변압기 테스트는 표준입니다.

핵심 사항 요약

다음은 변압기 테스트 시 기억해야 할 가장 중요한 사항입니다:

• 테스트는 매우 중요합니다: 전력 변압기의 안전성, 신뢰성, 효율성을 테스트합니다. 작은 문제를 조기에 발견하면 큰 고장을 예방할 수 있습니다.
• 와인딩 저항 테스트: 이 테스트는 전기 연결 상태가 양호하고 권선이 끊어지지 않았는지 확인합니다. 변압기의 구리 회로에 대한 간단하지만 중요한 점검입니다.
• 회전율 테스트: 이 테스트는 변압기가 올바른 전압을 생성하는지 확인합니다. 권선의 단락 또는 제조 결함을 찾기 위한 핵심 점검입니다.
• 절연 저항 테스트: 이 중요한 테스트는 위험한 단락을 방지하기 위해 변압기 절연 시스템의 상태를 측정합니다. 변압기의 핵심 테스트입니다.
• 단락 및 무부하 테스트: 이 테스트는 변압기의 손실(부하 손실 및 무부하 손실)을 측정하여 에너지 효율을 알려줍니다. 이는 변압기의 효율을 파악하는 데 매우 중요한 테스트입니다.