변압기 호흡작용 원인과 대책(개방형 콘서베이터)

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1. 변압기 호흡작용

변압기 호흡작용 현상은 변압기 내외부의 온도 변화에 따라 발생하는 절연유의 수축 및 팽창으로 인해 변압기 내부에 공기가 유입되거나 배출되는 현상을 말합니다. 변압기의 열화와 관련이 깊으며, 절연유의 품질 유지 및 변압기 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 아래에서는 변압기의 호흡작용에 대해 구체적으로 설명하겠습니다.

1) 변압기 호흡작용의 정의

변압기에서 사용하는 절연유는 변압기 내부에서 발생하는 열에 의해 부피가 팽창하거나 수축하게 됩니다. 이로 인해 변압기 내부와 외부의 압력 차이가 발생하고, 변압기 내부로 공기가 유입되거나 외부로 배출되는 과정이 생깁니다. 이러한 과정을 변압기의 호흡작용이라 합니다.

2) 변압기 호흡작용의 원인

변압기가 부하를 운전할 때, 변압기 내부에서는 열이 발생하게 됩니다. 이 열은 절연유를 가열하게 되며, 온도가 상승할 때 절연유는 팽창합니다. 반대로 변압기의 부하가 줄어들거나 정지 상태에 있을 때는 절연유가 냉각되면서 수축하게 됩니다. 이 과정에서 변압기 내부로 공기가 유입되고 배출되며, 이때 외부의 산소와 습기가 함께 들어오게 됩니다.

공기가 유입되면 절연유가 산화되어 변압기 내구성에 문제를 일으킬 수 있습니다.
습기가 유입될 경우 절연 성능이 저하되므로, 변압기 수명이 줄어들 수 있습니다.

3) 호흡작용이 미치는 영향

변압기 호흡작용으로 인해 다음과 같은 부작용이 발생할 수 있습니다.

절연 내력이 저하됩니다. 절연유 내로 유입된 산소와 습기는 절연유의 성능을 저하시켜 절연 파괴를 유발할 수 있습니다.
부품의 부식이 촉진됩니다. 공기 중의 산소와 수분이 변압기 내부의 금속 부품에 부식을 일으킬 수 있습니다.
변압기의 수명 단축이 발생할 수 있습니다. 절연유의 산화로 인해 변압기 성능이 저하되면서 전체적인 변압기의 수명도 줄어들 수 있습니다.

4) 호흡작용을 방지하는 설비

변압기의 호흡작용으로 인한 부작용을 최소화하기 위해 다양한 방지 설비가 사용됩니다. 그 중 대표적인 장치로는 호흡기(브리더)와 건식 봉입 장치가 있습니다.

브리더(호흡기): 변압기 외부에서 공기가 유입될 때, 내부의 습기를 제거하고 공기를 깨끗하게 유지해주는 역할을 합니다.
건식 봉입 장치: 변압기 내부를 밀폐시켜 공기의 출입을 방지하는 장치입니다. 이를 통해 절연유의 품질을 유지하고, 외부의 유해 물질이 변압기 내부로 들어가는 것을 막습니다.

2. 개방형 콘서베이터의 역할

변압기 호흡작용을 제어하기 위한 중요한 장치 중 하나로 개방형 콘서베이터가 있습니다. 이 장치는 변압기 내부에 공기가 유입되는 것을 막고, 공기 중의 산소와 습기를 제거하여 절연유의 산화를 방지하는 역할을 합니다.

1) 콘서베이터의 구조와 작동 원리

콘서베이터는 변압기 상부에 위치한 원통형 장치로, 그 내부에는 실리카겔과 같은 흡습재가 채워져 있습니다. 공기가 유입될 때 이 흡습재가 공기 중의 습기를 흡수하여 변압기 내부로 깨끗한 공기만을 통과시키는 역할을 합니다. 또한, 일부 콘서베이터는 활성탄을 사용하여 공기 중의 산소를 흡착함으로써 절연유의 산화를 막습니다.

2) 콘서베이터의 특징

습기 제거: 공기 중의 수분을 흡수하여 절연유의 습기를 최소화합니다.
산화 방지: 활성탄을 통해 공기 중의 산소를 흡착하여 절연유의 산화를 방지합니다.
유지보수 용이: 흡습재와 활성탄은 일정 기간 사용 후 교체가 가능하여, 유지보수가 용이합니다.

3) 콘서베이터의 효과

변압기 호흡작용으로 인한 문제를 방지하기 위해 콘서베이터는 필수적인 장치로 작동하며, 이를 통해 변압기의 내구성과 성능을 유지하는데 중요한 역할을 합니다. 정기적인 관리와 교체를 통해 변압기 내 절연유의 성능을 최적 상태로 유지할 수 있습니다.

3. 결론

변압기의 호흡작용은 절연유의 수축과 팽창에 의해 공기와 습기가 유입되거나 배출되는 현상입니다. 이는 변압기 내부의 절연 성능에 영향을 미치며, 호흡기와 콘서베이터와 같은 장치를 사용해 이를 방지할 수 있습니다. 따라서 호흡작용을 제대로 관리하고 방지 설비를 적절히 유지하는 것은 변압기의 성능과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다.

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