광시 자치구, 중국의 주요 프로젝트에 16,000 kVA 건식 부하 중 분접 조정 변압기 납품

프로젝트 개요

딩신(DINGXIN)은 광시 자치구 허저우의 주요 프로젝트를 위해 SCZB18-16000/35/10.5 kV 건식 삼상 부하 중 분접 조정 변압기를 성공적으로 완공 및 출하하였다.

The 변압기 정격 용량은 16,000 kVA이며, 1차 전압은 35 kV, 2차 전압은 10.5 kV이다. 부하 중 분접 조정 장치가 장착되어 있어, 각 분접 조정 시 변압기를 정전하지 않고도 전압 조절이 가능하다.

이 변압기는 전력 연속성, 전압 안정성, 화재 안전성 및 에너지 효율성이 필수적인 응용 분야를 위해 개발되었다.

대용량, 건식 구조, 부하 중 전압 조정 기능, 1급 에너지 효율 설계를 갖춘 이 장치는 중요 프로젝트 부하에 대한 신뢰할 수 있는 전력 변환 솔루션을 제공합니다.

프로젝트 요구사항

이 프로젝트에서는 전압 조정을 위해 정기적으로 차단할 수 없는 중요 부하를 공급할 수 있는 대용량 변압기가 필요했습니다.

주요 기술 요구 사항은 다음과 같았습니다:

• 정격 용량 16,000 kVA;
• 1차 전압 35 kV;
• 2차 전압 10.5 kV;
• 삼상 건식 구조;
• 부하 중 탭 변경 기능;
• 안정된 2차 전압;
• 화재 및 유출 위험 감소;
• 1등급 에너지 효율;
• 제어된 온도 상승;
• 신뢰할 수 있는 절연 성능;
• 높은 기계적 강도;
• 온도 모니터링 및 냉각 제어.

주요 프로젝트 과제

대용량 건식 변압기 설계

16,000 kVA 용량에서 이 변압기는 큰 권선 전류를 견뎌야 하며, 비정상적인 시스템 조건 시 발생하는 강력한 전자기력을 버텨야 한다.

용량 증가로 인해 열적·기계적 측면에서 추가적인 도전 과제가 발생한다. 예를 들면 다음과 같다.

• 권선 온도 상승;
• 국부적 과열 지점;
• 도체 손실;
• 냉각 공기 분배;
• 단락 전류에 의한 힘;
• 절연 응력;
• 구조 진동;
• 운전 소음.

딩신은 변압기의 코어, 권선, 절연, 냉각 덕트, 지지대 및 외함 인터페이스를 하나의 조정된 시스템으로 최적화할 필요가 있었다.

35 kV 절연 성능

35 kV 1차 시스템은 정밀하게 제어된 전기 간격 및 절연 조정을 요구한다.

다음 사항을 고려해야 했다:

• 전원 주파수 내전압;
• 천둥 충격 요구사항;
• 부분 방전;
• 상간 절연;
• 크리피지 거리;
• 시스템 과전압;
• 환경 및 설치 조건.

대형 건식 변압기의 경우, 권선 주조 품질, 도체 배치, 절연 계면, 조립 정확도 등 제조 공정을 철저히 관리하는 것이 특히 중요하며, 이는 부분 방전 성능에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

정기 정전 없이 전압 조정

해당 프로젝트에는 공급 연속성 수준이 높게 요구되는 중요 부하가 포함된다.

무전압 탭 변경 장치를 사용할 경우, 탭 위치를 변경하기 전에 변압기를 반드시 차단해야 하며, 이로 인해 연결된 시스템이 중단되거나 별도의 전환 장치가 필요할 수 있다.

따라서 SCZB18-16000/35/10.5 kV 변압기는 부하 중 탭 조정 시스템(on-load tap-changing system)을 사용한다. 탭 체인저는 변압기가 부하를 운반하는 동안에도 변압기 변압비를 조정할 수 있어, 입력 전압 또는 부하 조건이 변화할 때 10.5 kV 출력 전압을 요구되는 운전 범위 내로 유지하는 데 도움을 준다.

부하 중 탭 조정은 전체 전기 시스템이 절대 정전되지 않음을 보장하지는 않는다. 그러나 이 방식은 단순히 탭 조정만을 위해 정기적으로 정전할 필요를 없애므로, 보다 우수한 전력 공급 연속성을 지원한다.

화재 안전 요구사항

본 프로젝트에서는 엄격한 화재 안전 기준을 충족해야 하는 용도에 적합한 변압기 솔루션이 필요했다.

일반적인 유침식 변압기와 달리 건식 변압기(dry-type transformer)는 인화성 광물 절연유를 대량으로 포함하지 않으므로, 유출, 오염 및 유류 화재와 관련된 위험을 줄이는 데 기여한다.

건식 구조로 제작된 전기설비라 하더라도 완전한 내화성은 보장되지 않는다. 적절한 보호 조치, 환기, 온도 모니터링, 설치 간격 확보 및 화재 안전 대책은 여전히 필수적이다.

1등급 에너지 효율

16,000 kVA 변압기는 장기간 운전이 가능하므로, 손실량의 미세한 차이조차 전체 수명 주기 동안 막대한 에너지 비용으로 이어질 수 있다.

프로젝트의 1등급 에너지 효율 목표 달성을 위해 딩신(DINGXIN)은 다음 요소를 최적화하였다:

• 코어 재료 및 코어 단면적;
• 자속 밀도;
• 권선 도체 크기;
• 전류 밀도;
• 누설 자기장 분포;
• 접합부 구조;
• 냉각 성능;
• 제조 허용 오차.

목표는 절연, 온도 상승, 기계적 강도 및 신뢰성 등을 훼손하지 않으면서 무부하 손실과 부하 손실 모두를 줄이는 것이었다.

딩신(DINGXIN)의 엔지니어링 솔루션

딩신(DINGXIN)은 변압기를 특별히 16,000 kVA 용량, 35/10.5 kV 전압비, 부하 중 탭 조정 요구사항 및 건식 설치 조건에 맞춰 개발하였다.

최적화된 전자기 설계

코어 및 권선 시스템은 효율성, 전압 조정, 열 성능, 임피던스 및 단락 전류 내성 능력을 균형 있게 고려하여 설계되었다.

엔지니어링 팀은 정격 운전 조건 하에서 손실과 온도 상승을 제어하기 위해 도체 단면적, 권선 형상, 절연 간격, 냉각 채널 및 구조 지지대를 최적화하였다.

부하 중 탭 조정 시스템

해당 변압기는 변압기가 계속 가전 및 부하 상태로 작동 중일 때에도 1차 권선의 유효 권수를 변경할 수 있는 부하 중 탭 조정기를 갖추고 있다.

이를 통해 장치가 입력 전압 또는 시스템 부하의 변동에 대응할 수 있으며, 10.5 kV 이차 전원 공급을 안정화하는 데 도움이 된다.

타프 체인저는 승인된 프로젝트 설계에 따라 전압 제어 시스템과 연동될 수 있다. 수동, 현장 자동 또는 원격 제어 기능은 최종 기술 요구사항에 따라 구성될 수 있다.

건식 절연 및 화재 위험 감소

변압기는 대량의 액체 절연유 대신 건식 절연 시스템을 사용한다.

이 구성은 적합한 설치 조건에서 여러 가지 이점을 제공한다:

• 대형 유류 탱크 불필요;
• 유출 위험 감소;
• 유류 관련 화재 하중 감소;
• 실내 작동 환경 개선;
• 유류 차단 시설에 대한 의존도 감소;
• 편리한 온도 모니터링.

열 모니터링 및 냉각

대용량 건식 변압기는 효과적인 열 방출이 필요합니다.

딩신(DINGXIN)은 권선 내부 및 주변 공기 흐름 경로를 최적화하여 냉각 성능을 개선했습니다. 이 변압기는 권선 온도 센서, 디지털 온도 조절기, 경보 접점, 차단 신호 및 강제 공기 냉각 장치를 장착할 수 있습니다.

권선 온도 또는 운전 부하가 설정된 임계값에 도달하면 환기 시스템이 작동하여 공기 흐름을 증가시키고 열 제거 효율을 높일 수 있습니다.

최종 운전 전략은 프로젝트 설계, 변압기 정격, 외함, 주변 환경 조건 및 승인된 온도 한계에 따라 결정됩니다.

주요 기술 사양

• 모델: SCZB18-16000/35/10.5 kV;
• 정격 용량: 16,000 kVA;
• 삼상 건식 변압기;
• 1차 전압 35 kV;
• 2차 전압 10.5 kV;
• 부하 중 탭 변경 기능;
• 에너지 효율 등급 1급 설계;
• 오일 관련 화재 및 환경 위험 감소;
• 최적화된 열 관리 및 환기 설계;
• 강화된 권선 및 구조 지지;
• 온도 모니터링 및 냉각 제어;
• 중요 부하 및 정전에 민감한 부하에 적합함.

공장 검사 및 시험

출하 전 변압기는 규정된 제조 검사 및 공장 시험을 완료함.

검사 범위에는 다음과 같은 적용 가능한 항목이 포함됨:

• 권선 저항 측정;
• 전압 비 측정;
• 벡터 그룹 검증;
• 단락 임피던스 측정;
• 부하 손실 측정;
• 무부하 손실 및 무부하 전류 측정;
• 인가 전압 내전압 시험;
• 유도 전압 내전압 시험;
• 부분 방전 측정;
• 부하 조정 탭 체인저 기능 점검;
• 온도 제어 시스템 점검;
• 냉각 시스템 점검;
• 치수 및 시각 검사;
• 부속품 및 명판 확인.

요구된 검사를 완료하고 변압기가 합의된 인도 조건을 충족함을 확인한 후, 해당 장치는 준비되어 하이저우(허저우), 광시에 위치한 현장으로 적재 및 운송되었다.

프로젝트 혜택

타프 변경 정전 없이 전압 조정

부하 운전 중인 상태에서도 온로드 탭 체인저를 통해 전압 비율을 조정할 수 있다. 이를 통해 탭 위치 변경만을 위해 정전을 유발하는 상황을 피할 수 있다.

지속적인 산업 공정 및 기타 중요 부하의 경우, 이 기능은 운영 유연성과 전력 공급 연속성을 향상시킬 수 있다.

보다 안정적인 10.5 kV 출력

입력 35 kV 전원 또는 연결된 부하가 변동될 때, 탭 체인저는 지정된 범위 내에서 변압기 비율을 조정할 수 있다.

이를 통해 하류 장비에 대한 보다 안정적인 10.5 kV 출력을 유지할 수 있다.

유류 관련 화재 위험 감소

건식 설계 방식을 채택함으로써 기존 유침식 변압기에 사용되는 대량의 광물 절연유를 제거합니다.

이로 인해 유출 위험과 유류 화재 위험이 줄어들어, 화재 안전성 및 환경 요구 사항이 엄격한 프로젝트에 적합합니다.

수명 주기 에너지 비용 감소

에너지 효율 등급 1 설계로 인해 변압기 손실이 줄어듭니다.

16,000 kVA 용량의 장치가 수년간 가동될 경우, 낮은 손실로 인해 실질적인 에너지 절약 및 운영 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

대규모 프로젝트 부하에 대한 신뢰성 있는 전력 공급

이 변압기는 전자기, 절연, 열, 구조 시스템을 대용량 및 실제 운전 조건에 맞춰 설계했습니다.

이 설계는 장비가 엄격한 운전 조건에서도 견딜 수 있도록 하며, 주요 프로젝트 부하를 안정적으로 공급할 수 있게 합니다.

성공적인 납품

SCZB18-16000/35/10.5 kV 건식 무부하 탭 변경 변압기가 성공적으로 완공되어 현장으로 출하되었습니다.

이 납품은 딩신(DINGXIN)이 중요 전력 응용 분야를 위한 대용량 건식 변압기 개발 과정에서 또 하나의 중대한 이정표를 세운 것이다.

딩신(DINGXIN)은 기술 문서 제공, 설치 지침, 시운전 지원, 애프터서비스 기술 지원을 포함한 합의된 서비스 범위에 따라 해당 프로젝트를 계속 지원할 예정이다.

사례 연구 요약

과제는 단순히 16,000 kVA 변압기를 제조하는 것이 아니었다. 이 프로젝트는 딩신(DINGXIN)이 대용량, 35 kV 절연, 부하 중 분타 조정, 건식 방화 안전성, 1등급 에너지 효율, 열 관리, 공급 연속성이라는 여러 요건을 균형 있게 충족시켜야 함을 요구했다.

프로젝트 특화 전자기 설계, 최적화된 권선, 부하 중 분타 조정 시스템, 종합적인 온도 제어 조치를 통해 딩신(DINGXIN)은 헤저우(Hezhou) 대규모 프로젝트의 운영 요구에 부합하는 변압기 솔루션을 제공하였다.

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