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스프링제본 노트 5부
변압기는 전력 시스템에서 필수적인 장치로, 고장을 방지하기 위해 다양한 보호 장치가 필요합니다. 특히 변압기 내부에서 발생할 수 있는 열화나 절연유 관련 고장은 매우 치명적일 수 있기 때문에 이러한 고장에 대응하기 위한 보호 장치의 필요성이 커지고 있습니다. 변압기 내부에서 발생하는 문제들은 장치 자체의 성능뿐 아니라 주변 전력 시스템 전체에 큰 영향을 미칠 수 있어, 미리 대비한 보호 시스템이 필수적입니다.
이번 글에서는 변압기 내에서 발생할 수 있는 고장을 탐지하고, 이를 신속하게 처리할 수 있는 기계적 보호 장치들에 대해 설명하겠습니다.
1. 기계적 보호 계전기의 종류
변압기 내부에서 발생할 수 있는 고장은 주로 전열 과부하 또는 절연유 열화로 인한 문제들입니다. 이러한 내부 고장은 온도가 급격히 상승하거나 절연유의 분해로 인해 가스가 발생하게 되는데, 이를 감지하기 위한 여러 보호 장치가 사용됩니다.
1) 부흐홀츠 계전기 (96B: Buchholz Relay)
부흐홀츠 계전기는 변압기의 본체와 콘서베이터 사이에 설치되어 가스 발생이나 절연유 유속의 변화를 감지합니다. 변압기 내부 고장이 발생하면, 절연유가 분해되어 가스가 생성되거나, 절연유의 흐름이 변하게 되는데, 이때 부흐홀츠 계전기가 이러한 변화를 감지하여 변압기를 보호합니다.
(1) 동작 원리: 부흐홀츠 계전기는 내부에 상부 Float와 하부 Float 두 개의 플로트로 구성되어 있습니다. 상부 플로트는 경보용으로, 가스가 일정량 모였을 때 경보 신호를 발생시키며, 하부 플로트는 변압기에 심각한 사고가 발생했을 때 변압기 차단기를 동작시킵니다.
(2) 설치 위치: 변압기 본체와 콘서베이터 사이에 설치됩니다. 이는 절연유가 흐르는 경로에 위치하여 절연유의 이상 흐름을 감지할 수 있는 위치입니다.
2) 충격압력 계전기 (96P: Sudden Gas Pressure Relay)
충격압력 계전기는 변압기 내부에서 급격한 압력 변화를 감지합니다. 변압기 내부에서 고장이 발생하여 가스가 급격히 발생할 경우, 압력이 비정상적으로 상승하게 되는데, 이를 충격압력 계전기가 즉시 감지하여 변압기를 차단합니다.
(1) 동작 원리: 내부 고장 시 발생하는 가스의 압력 상승을 감지하여 작동하며, 즉시 변압기를 차단하는 역할을 합니다.
(2) 설치 위치: 변압기 내부 가스가 이동하는 파이프 라인에 설치되어 압력 변화를 감지합니다.
2. 변압기의 기계적 보호장치 적용
변압기 보호장치는 변압기의 용량에 따라 다르게 적용됩니다. 용량이 클수록 보다 정교하고 강력한 보호 장치가 필요합니다.
1) 소형 변압기 (3MVA 이하)
(1) 적용 보호장치: 기본적인 온도계와 경보 장치를 설치하여 변압기의 온도 상승에 따른 보호가 이루어집니다.
2) 중형 변압기 (10MVA 이하)
(1) 적용 보호장치: 부흐홀츠 계전기, 압력 계전기, 그리고 온도 계전기 등의 보호장치가 설치됩니다.
3) 대형 변압기 (50MVA 이상)
(1) 적용 보호장치: 온도 계전기, 부흐홀츠 계전기, 압력 계전기 외에도 유온계 등 추가적인 보호장치가 사용됩니다.
결론
변압기는 전력 공급에서 중요한 역할을 하며, 내부 고장으로 인해 시스템 전체에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 변압기의 상태를 실시간으로 모니터링하고 고장 발생 시 신속하게 대응할 수 있는 기계적 보호 장치가 필수적입니다. 부흐홀츠 계전기와 충격압력 계전기와 같은 장치는 변압기 내부의 문제를 신속하게 감지하여 큰 사고를 방지할 수 있는 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 이러한 보호 장치들이 발전함에 따라 전력 시스템의 안정성과 신뢰성이 더욱 향상될 것입니다.
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