건식 변압기와 오일 침지 변압기 - 프로젝트에 적합한 변압기를 선택하는 방법

달라스 데이터 센터 캠퍼스의 프로젝트 엔지니어가 지난달에 우리에게 전화를 했습니다. 그에게는 12MW 부하, 스프링클러 적용 범위가 있는 실내 전기실이 있었고 조달 관리자는 건식 대 유침 변압기 대화가 14주차에도 여전히 해결되지 않은 이유를 묻고 있었습니다. 실제 문제는 예산이 아니었습니다. 그것은 사양서와 현장 현실 사이의 차이였습니다. 이는 반만 건설된 변전소에 서 본 적이 있는 모든 엔지니어가 이해하는 것입니다.

한 문장의 핵심 차이점은 다음과 같습니다. 건식 변압기는 권선을 공기로 냉각합니다. 오일 침지 변압기는 유전체 유체에 담깁니다. 이러한 단일 기계적 선택은 화재 안전 규칙, 설치 면적, 유지 관리 일정 및 대부분의 초기 견적에서는 포착할 수 없는 30년 비용 프로필로 이어집니다.

건식 변압기 란 무엇입니까?

건식 변압기는 주변 공기 또는 강제 공기를 냉각 매체로 사용하며 액체 유전체가 포함되지 않습니다. 권선은 에폭시 수지(주조 수지) 또는 VPI(진공 압력 함침) 바니시와 같은 고체 절연체로 캡슐화되어 주변 공기에 대한 전기 절연 및 열 전도를 모두 제공합니다.

주조 수지 변형이 북미 데이터 센터 시장을 장악하는 데에는 이유가 있습니다. 에폭시 캡슐화는 성능 저하 없이 155도(클래스 F) 또는 180도(클래스 H)의 온도 상승을 처리하는 밀봉된 비흡습성 단열층을 생성합니다. 우리 공장에서는 모든 주조 수지 장치를 출고하기 전에 10pC 미만에서 부분 방전에 대해 테스트합니다. 대부분의 사양 시트는 건너뛰지만 현장 시운전 엔지니어는 끊임없이 질문합니다.

이와 대조적으로 VPI 건식 장치는 진공 상태에서 구워지는 바니시 함침 권선을 사용합니다. 이 제품은 더 가볍고 컴팩트하며 일반적으로 동급 주조 수지 장치에 비해 초기 비용이 15~20% 저렴합니다. 단점은 습기에 대한 민감성입니다. VPI 권선은 장기간 95% 습도에 노출되면 에폭시보다 더 빠르게 절연 저항을 잃을 수 있습니다. 이것이 바로 당사가 열대 기후용 주조 수지와 통제된 실내 환경용 VPI를 권장하는 이유입니다.

일반적인 응용 분야: 실내 변전소, 데이터 센터, 상업용 고층 건물, 지하철 시스템, 병원 및 화재 규정에 따라 현장에서 가연성 액체를 금지하는 모든 시설.

기름에 잠긴 변압기란 무엇입니까?

액체 충전 또는 광유 변압기라고도 불리는 유침 변압기는 유전체 장벽과 대류 냉각 매체의 이중 역할을 하는 절연 오일로 코어와 권선을 둘러싸고 있습니다. 오일은 자연적으로(ONAN) 또는 펌프를 통해(OFAF) 순환하여 권선에서 외부 라디에이터로 열을 전달합니다.

두 가지 구성이 시장을 지배합니다. 밀폐형 탱크 설계(최대 5MVA의 분배 등급 장치에서 일반적임)는 컨서베이터 탱크를 제거하고 오일 팽창을 수용하기 위해 질소 블랭킷을 사용합니다. 더 큰 장치(10 MVA 이상)의 경우 실리카겔 브리더가 있는 기존 콘서베이터는 탱크 용접에 스트레스를 주지 않고 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 열 팽창을 처리하기 때문에 여전히 표준으로 남아 있습니다.

대부분의 구매자가 놓치는 부분은 다음과 같습니다. 오일은 단순한 냉각수가 아닙니다. 미네랄 오일의 유전 강도는 2.5mm 간격당 40~60kV(ASTM D877)로, 같은 거리에서 공기보다 약 10배 더 좋습니다. 이러한 컴팩트한 단열 구조를 통해 오일로 채워진 장치는 주어진 설치 공간에서 더 높은 kVA 등급을 달성할 수 있습니다. 69kV 1차 전압에서 20MVA를 초과하면 오일 침지는 더 이상 선택 사항이 아니며 물리적 요구 사항이 됩니다.

일반적인 응용 분야: 실외 유틸리티 변전소, 태양광 발전소 승압 스테이션, 과부하 주기가 높은 광산 작업, 모터 시동 수요가 큰 산업 플랜트.

맞대결: 승자를 결정하는 6가지 차원

건식 변압기와 유침 변압기 비교가 PowerPoint 슬라이드에 계속 표시되면 모두가 이론을 주장합니다. 그것이 사이트에 도달하면 이 6가지 차원이 논쟁을 해결합니다. 클라이언트와 함께 사용하는 의사결정 프레임워크는 다음과 같습니다.

이 표에는 표시되지 않는 한 가지가 있습니다. 바로 오류로 인해 발생하는 비용입니다. 우리는 원래 건식 유형을 지정한 캐나다 광산 고객에게 2024년에 5MVA 오일 충전 장치를 배송했습니다. 그 고객의 전기 컨설턴트가 주변 온도 범위(-40도 ~ +35도)로 인해 25년 설계 수명 동안 주조 수지의 열 순환 한계에 스트레스가 가해질 것이라고 표시할 때까지 말입니다. 그들은 석유로 전환하고 온도 조절식 탱크 히터를 추가했으며 자산 수명 기간 동안 등급 감소 손실을 방지하여 약 $180,000를 절약했습니다. 3주차에 적절한 변압기 선택 가이드 질문을 통해 이 문제를 알 수 있었을 것입니다. 대신 28주차에 발견했습니다.

건식 유형이 승리하는 경우 - 오일을 담그는 경우가 더 합리적입니다.

북부 버지니아나 말레이시아 조호르에 대규모 데이터 센터를 구축하는 경우 건식, 특히 실내 갤러리의 주조 수지 변압기 장치를 선택하는 것이 이미 이루어졌습니다. 화재 진압 시스템은 미네랄 오일을 싫어합니다. 지역 소방서 사무실은 NFPA 70이 실내 기름으로 채워진 장비에 대해 말하는 내용을 정확히 알고 있으며 일반적으로 대답은 "변압기보다 더 많은 비용이 드는 콘크리트 금고가 없으면 불가능합니다"입니다.

텍사스나 두바이의 태양광 발전소 상호 연결 지점에 50MVA 장치를 설치하는 경우 침지된 석유를 구입하는 것입니다. 실내 제약이 없으며, 정오 피크 클리핑 중에 과부하 헤드룸이 중요하며, 해당 규모의 달러당 kVA 경제성은 논쟁의 여지가 없습니다. 69kV 이상의 BIL(기본 임펄스 레벨) 요구 사항은 오일의 자연적으로 더 높은 유전 강도를 선호합니다.

회색지대는 실내에서 3~10 MVA 사이에 위치하며 적당한 화재 분리가 가능합니다. 이것이 바로 변압기 선택 가이드 프레임워크가 실제 가치를 제공하는 부분입니다.

현장 디젤 백업을 갖춘 데이터 센터: 건식, 주조 수지 - 발전기 세트가 이미 화재 위험 예산을 차지하고 있습니다.

지하 지하철 변전소: 건식, 주조 수지 - 환기가 제한됨, 오일 누출에 대한 무관용

150% 과부하 주기의 원격 채굴 작업: 오일 침수 - 열 관성이 서지를 처리합니다. 어쨌든 유지보수 직원이 현장에 있습니다

옥상이 제한된 병원 캠퍼스: 기름에 잠긴 실외 패드 - 지붕 구조에 캐스트 수지의 무게로 인해 건식 유형의 장점을 없애는 구조용 강철 비용이 추가됩니다.

Ryan Electric이 두 가지를 모두 동일한 표준으로 구축하는 방법

대부분의 공장에서는 하나의 기술을 선택하여 이를 추진합니다. 우리는 동일한 인증 표준에 따라 두 가지를 모두 구축합니다. 그것은 소리보다 더 중요합니다.

당사의 건식 변압기 생산에 적용되는 동일한 UL 1561 및 CSA C22.2 No. 47 인증 감사가 공장 바닥에서 200미터에 달하는 침지 라인에 적용됩니다. 동일한 Eaton 합작 투자 품질 시스템(ISO 9001:2015, Eaton의 자체 계층 프로세스 감사 프로토콜 포함)이 두 제품군 모두에 적용됩니다. 프로젝트 엔지니어가 건식 변압기와 유침 변압기 사이의 편견 없는 권장 사항을 요청하면 우리는 이동해야 하는 재고를 다루지 않고 동일한 엔지니어링 체크리스트를 사용하여 현장 조건과 사양을 비교합니다.

중국에 있는 120,000m² 규모의 제조 캠퍼스에서는 BIL 테스트용 1,200kV 등급의 임펄스 전압 발생기와 40MVA 장치를 처리할 수 있는 전용 단락 테스트 베이를 포함하여 180+개의 생산 및 테스트 장비 세트를 운영하고 있습니다. 모든 변압기(건식 또는 오일)는 부분 방전 인증서, 권선 저항 추적 및 전체 FAT(공장 승인 테스트) 보고서와 함께 공장에서 출고됩니다. 예외는 없습니다.

아직 확실하지 않으신가요? 숫자를 계산해 봅시다

두 단락으로 구성된 블로그 게시물은 적절한 사이트 부하 연구 및 열 분석을 대체할 수 없습니다. 그러나 건식 변압기와 유침 변압기 결정에 갇힌 고객을 위해 우리가 하는 일은 다음과 같습니다. kVA 정격, 1차/2차 전압, 설치 위치(실내/실외), 주변 온도 범위 및 모든 화재 규정 제약 사항에 대한 프로젝트 개요를 보내주십시오. 당사의 애플리케이션 엔지니어링 팀은 예비 사양 비교를 실시하고 영업일 기준 3일 이내에 예산 견적과 함께 권장 사항을 제공합니다.

압력이 없습니다. 그냥 숫자입니다.

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저자 소개

저자는 Ryan Electric(Ryan Transformers)의 수석 애플리케이션 엔지니어로 중전압 변압기 설계 및 공장 승인 테스트 분야에서 10+년의 경험을 갖고 있습니다. Ryan Electric은 2007년부터 UL/CSA 인증 변압기 제조업체였으며 120,000m² 생산 시설을 운영하고 2023년 Eaton과 합작 투자 파트너십을 체결했습니다. 이 회사는 전 세계적으로 Microsoft, Amazon 및 CATL 시설의 프로젝트에 변압기를 공급해 왔습니다.