건식 변압기 및 유침식 변압기의 온도 상승과 그 온도 상승 범위

변압기의 수명에 영향을 주는 요인은 매우 다양하다. 건식 변압기 및 유압변압기 그중에서도 온도는 절연 노화를 유발하고, 이로 인해 변압기 수명에 직접적인 영향을 미치는 가장 중요한 요인이다. 변압기 내부의 열 분포가 고르지 않기 때문에 각 부위 간에 상당한 온도 차이가 발생한다. 따라서 정격 부하 조건에서 각 부위의 허용 온도 상승을 명시하여 안전한 운전을 보장한다.

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Ⅰ. 온도 상승의 기본 원리 및 계산

절연 등급과 최대 허용 온도

일반적인 유침식 변압기는 A 등급 절연을 채택하며, 이때 최대 허용 온도는 105℃이다.

- 허용 온도 상승 계산 예시(코일 기준)

허용 온도 상승 = 최대 허용 온도 − 주변 온도(기준 온도: 40℃)

즉, 105℃ - 40℃ = 65℃ (코일의 허용 온도 상승량)

- 오일 온도와 권선 온도 간의 관계

변압기 오일의 온도는 일반적으로 권선보다 약 10℃ 낮다. 따라서:

- 오일의 허용 온도 상승량은: 65℃ - 10℃ = 55℃

- 오일의 노화를 방지하기 위해 상부 오일면의 온도 상승량은 45℃를 초과해서는 안 된다

실제 운전 온도 범위

상부 오일 온도가 80℃에서 90℃ 사이라면, 권선 온도는 약 95℃에서 105℃가 될 것이다. 이 범위에 장시간 머무르면 절연 재료의 노화가 가속화된다.

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II. 고온 운전의 위험성 건식 및 유침식 변압기

절연 재료의 열화

고온에 장기간 노출되면 절연 종이보드가 취성화되어 균열이 발생하기 쉬워지고, 절연 성능을 잃게 되어 절연 파손 위험이 증가한다.

절연 오일의 노화

권선 절연의 심한 노화는 절연 오일의 열화를 가속화하여 변압기 전체 수명을 더욱 단축시킨다.

결론

변압기를 고온에서 운전하지 않는 것이 바람직하며, 특히 장시간 고온 운전은 피해야 한다.

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III. 변압기 절연 등급 분류

절연 등급은 절연 재료의 내열 성능을 나타내며, 각 등급은 서로 다른 최대 허용 온도에 대응한다.

유침식 변압기(7단계)

A, E, B, F, H, N, C

건식 변압기(3단계)

B, F, H

A 등급을 예로 들면, 이는 변압기의 작동 온도와 주변 온도의 합이 105℃를 초과해서는 안 된다는 의미이다. 다른 등급의 경우에도 원칙은 동일하다.

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IV. 온도 상승 한계 도표(설명)

• 유침식 변압기의 온도 상승 한계가 도표에 표시되어 있다.

• 건식 변압기의 온도 상승 한계가 도표에 표시되어 있다.

참고: 온도 상승 한계의 크기는 절연 재료의 내열 성능을 직접적으로 반영하며, 선택 및 운전 모니터링의 중요한 근거이다.

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V. 코어 안전 원칙

주변 온도 변화와 관계없이, 온도 상승이 허용 한도를 초과하지 않으면 변압기는 지정된 사용 수명 내에서 안전하게 작동할 수 있다.