변압기의 부분 방전(PD)은 고전압 스트레스 하에서 절연 시스템의 작은 부분에서 국부적인 유전체 파괴가 발생하는 현상을 말합니다. 이러한 방전은 전극을 연결하지 않고 절연이 약한 부분에서만 발생합니다. PD는 일반적으로 매우 약하여 인간의 감각으로는 감지할 수 없으므로 특수 측정 장비가 필요합니다.
변압기의 부분방전 원인
변압기의 부분방전 원인은 다양하며 다음과 같은 여러 측면을 포함합니다.
1. 단열재 및 구조:
기포, 불순물, 균열 등의 결함: 이러한 결함은 재료의 절연 성능을 저하시켜 부분 방전을 초래합니다.
거품의 유전율이 낮음: 기포는 인접한 절연체에 비해 더 높은 전기장 세기를 견뎌내기 때문에 파괴와 방전이 일어날 가능성이 더 큽니다.
불합리한 단열구조 설계: 건식 변압기의 설계가 좋지 않아 층간 또는 회전 자기장 강도가 지나치게 높으면 부분 방전이 발생할 수 있습니다.
날카로운 모서리와 버: 날카로운 모서리나 혹이 있는 절연 및 금속 부품은 국부적인 전기장 집중을 유발하여 부분 방전을 유발할 수 있습니다.
2. 운영적 요인:
장기 운영 및 부하 변동: 이러한 요인들은 변압기 내부 절연 재료의 노화 및 마모를 초래하여 절연 특성이 감소하고 부분 방전을 유발합니다.
과전압: 외부 요인(예: 번개)이나 내부 요인(스위칭 동작)으로 인해 전력 계통에 과전압이 발생하면 재료의 파괴 전압을 초과하여 부분 방전이 발생할 수 있습니다.
3. 설치 및 프로세스 요소:
부적절한 제조 공정: 건조 중 진공 제어가 부족하거나, 건조 시간이 부족하거나, 온도 요구 사항이 적절하지 않으면 코일 내부에 잔류 가스가 남을 수 있습니다.
설치 손상: 설치 중에 단열재가 손상될 수 있으며, 장시간 방치하면 단열재의 수분 함량이 증가하여 방전 수준에 영향을 미칠 수 있습니다.
부적절한 권선 및 조립 공정: 고전압 및 저전압 리드의 버와 같은 문제나 조립 시 부적절한 거리는 부분 방전 수준에 영향을 미칠 수 있습니다.
부분 방전의 위험
변압기의 부분방전은 국소적이고 약하지만 주로 절연 재료의 손상을 통해 심각한 장기적 위험을 초래합니다.
1.절연체의 직접적인 손상: 지속적인 부분 방전은 점차적으로 절연을 침식하여 시간이 지남에 따라 완전한 고장으로 이어질 수 있습니다. 전기화학적 효과는 오존 및 일산화질소와 같은 반응성 가스를 생성하여 절연을 더욱 부식시킵니다.
2. 지역난방: 부분 방전은 열을 발생시키고, 이로 인해 유전체의 국부 온도가 상승하고 심지어 탄화가 발생할 수도 있습니다.
부분방전의 검출 방법
부분방전의 감지 방법에는 일반적으로 전기, 초음파 및 화학 기술이 포함됩니다.
1. 전기적 방법: 오실로스코프, 부분방전 검출기 또는 무선 간섭계를 이용하여 방전 파형이나 무선 간섭 레벨을 관찰합니다.
2. 초음파 방법: 방전에 의해 발생하는 초음파를 감지하고 이를 전기 신호로 변환하여 분석합니다.
3. 화학적 방법: 오일에 용해되어 있는 각종 가스의 함량과 변화 패턴을 분석하는 것으로, 일반적으로 '크로마토그래피 분석'이라고 불립니다.
부분 퇴원에 대한 예방 조치
부분 방전의 위험을 피하기 위해 몇 가지 예방 조치를 취할 수 있습니다.
1. 고품질 단열재 선택.
2. 정기적인 점검 및 유지관리: 오래되거나 심하게 마모된 부품을 시기적절하게 교체합니다.
3. 과전압 보호 장치 설치: 과전압 조건을 감지하고 억제합니다.
4. 온도 모니터링 장치 설치: 변압기 표면의 온도 변화를 정기적으로 점검합니다.
이러한 조치는 부분방전 발생을 효과적으로 방지하고 완화하여 변압기의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다.
