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부하 및 온도 변화에 따라 절연유의 부피가 변하므로, 보존기(컨서베이터)가 장착된 유침식 변압기는 이 부피 변화를 흡수할 수 있어야 한다. 유온이 상승하면 유체가 팽창하고, 냉각되면 수축한다.
이 열 순환 과정에서 보존기 내 공기 공간은 외부 대기와 공기를 교환하게 된다. 적절한 습기 조절이 이루어지지 않으면, 습한 공기, 먼지 및 기타 오염물질이 보존기 내부로 유입되어 절연유의 상태에 악영향을 줄 수 있다.
변압기 브리더(탈수 브리더 또는 실리카겔 브리더라고도 함)는 보존기로 유입되는 공기를 건조시키고 여과한다. 이는 마치 변압기를 위한 ‘건조한 호흡 마스크’와 같아, 절연 시스템을 보호하고 신뢰성 있는 운전을 지원한다.
무엇인가 변압기 브리더?
변압기 브리더는 일반적으로 유침식 변압기의 보존기 탱크 내 공기 공간에 연결되는 부속 장치이다. 또한 부하 중 분타 스위치(OLTC)의 보존기에도 별도의 브리더를 설치할 수 있다.
환기 장치는 보존기로 유입 및 유출되는 공기의 흐름을 제어하는 경로를 제공한다. 흡기 시 유입 공기는 일반적으로 지시제가 첨가된 실리카 젤과 같은 탈수제를 통과하며, 이 과정에서 수분이 제거된 후 보존기에 도달한다.
기존의 탈수식 환기 장치는 보통 실리카 젤로 채워진 투명한 챔버로 구성되며, 하부에 오일 실 컵을 포함할 수도 있다. 산업용 환기 장치 제조사의 기술 문서에 따르면, 열 수축으로 인해 발생하는 유입 공기는 실리카 젤을 통과하며, 유압 밸브를 통해 양방향 공기 흐름을 제어할 수 있다.
변압기 절연유가 왜 '호흡'하나요?
변압기 절연유는 온도 변화에 따라 부피가 변한다.
절연유 온도가 상승할 때
변압기 부하 또는 주변 온도가 상승하면 절연유가 가열되어 팽창한다. 이로 인해 보존기 내 유체 부피가 증가하고 공기 공간이 줄어들어, 공기가 환기 장치를 통해 배출된다.
절연유 온도가 하강할 때
변압기가 냉각되면 절연유가 수축한다. 보존기 내 공기 공간이 증가하면서 흡입기(브리더)를 통해 외부 공기가 내부로 유입된다.
이 과정은 일반적으로 변압기의 '호흡'이라고 묘사된다. 흡입기는 공기 흐름을 차단하지 않으며, 대신 대기와 교환되는 공기를 제어하고 정화한다.
왜 습기가 변압기에 해로운가?
유침식 변압기의 절연 시스템은 일반적으로 절연유와 고체 셀룰로오스 절연재를 모두 포함한다. 이 시스템으로 유입된 습기는 유전 성능을 저하시키고 절연 노화를 촉진할 수 있다.
IEC 가이드라인은 유전 성능, 노화, 안정성 및 액체-고체 상호작용을 변압기 절연유의 중요한 기능적 고려 사항으로 다룬다.
적절히 관리된 흡입기는 보존기를 통한 대기 중 습기 유입량을 줄이는 데 도움을 준다. 이를 통해 다음을 지원한다:
- 절연유의 유전 성능
- 변압기 고체 절연재의 보호
- 더 안정적인 절연 상태
- 습한 공기로 인한 오염 감소
- 절연유 및 절연 시스템의 수명 연장
- 더 신뢰할 수 있는 변압기 작동
호흡기(breather)는 변압기 습기 관리의 한 구성 요소일 뿐이다. 개스킷, 실링재, 보존조 다이어프램 또는 블래더, 절연유 정제, 설치 품질, 유지보수 방식 등도 함께 고려해야 한다.
전통식 호흡기의 주요 구성 요소 변압기 호흡기
제조사 및 모델에 따라 구조가 달라지지만, 전통식 호흡기에는 일반적으로 다음 구성 요소들이 포함될 수 있다.
1. 투명한 건조제 챔버
투명한 유리 또는 폴리머 챔버를 통해 정비 담당자가 호흡기를 분해하지 않고도 실리카 젤의 상태를 직접 확인할 수 있다.
챔버는 깨끗하고 완전하며 적절히 밀봉된 상태를 유지해야 한다. 균열, 느슨한 연결, 공기 누출은 건조제를 거치지 않은 공기가 유입되는 원인이 될 수 있다.
2. 실리카 젤 표시 기능
실리카 젤은 유입되는 공기 중의 습기를 흡수한다. 지시제는 건조제가 포화 상태에 이르면 색이 변한다.
초기 색상과 포화 색상은 실리카 젤의 제형에 따라 달라진다. 예를 들어 일부 제품은 주황색에서 녹색으로 변하지만, 다른 종류는 서로 다른 색 조합을 사용할 수도 있다. 정비 담당자는 보편적인 색상 규칙에 의존하기보다는, 해당 호흡장치와 함께 제공된 색상 차트 및 지침을 따라야 한다.
3. 필터 및 고정망
고정망 또는 필터는 실리카 젤 입자가 챔버 내부에 머물게 하며, 건조제 미세먼지가 호흡 통로로 유입되거나 막히는 것을 방지하는 데 도움을 준다.
4. 오일 실 컵 또는 유압 밸브
많은 기존 호흡장치에는 하부 오일 컵이 포함되어 있다. 이는 유압 밀봉을 형성하여 실리카 젤과 외부 공기 간의 지속적인 접촉을 제한하고, 먼지 및 오염물질의 호흡장치 유입을 방지하는 데 도움을 준다.
오일 레벨은 베이더 제조사의 지침에 따라 유지해야 한다. 오일이 너무 적으면 밀봉 성능이 저하될 수 있으며, 부적절한 충전은 정상적인 공기 흐름을 제한할 수 있다.
5. 연결 파이프 및 플랜지
연결 파이프는 베이더를 보존기 공기 공간과 연결한다. 파이프, 개스킷 및 플랜지는 공기가 베이더를 통해 흐르도록 밀봉 상태를 유지하고 막힘 없이 작동해야 한다.
변압기 베이더는 어떻게 작동하나요?
변압기 흡기 시 외부 공기가 베이더 하부에서 유입된다. 설계에 따라 공기는 오일 실 또는 유압 밸브를 통과한 후 실리카 젤을 거친다.
실리카 젤은 유입되는 공기 중의 수증기를 흡수한다. 건조된 공기는 이후 연결 파이프를 통해 보존기로 유입된다.
호기 시에는 공기 흐름 방향이 반대로 되어 베이더 어셈블리를 통해 대기 중으로 다시 배출된다. 정확한 공기 흐름 경로 및 밸브 작동 방식은 베이더 설계에 따라 달라진다.
작동 원리는 다음과 같이 요약할 수 있다.
- 변압기 오일은 온도에 따라 부피가 변한다.
- 오일 보존 탱크는 대기와 공기를 교환한다.
- 유입되는 공기는 흡습 장치를 통해 유도된다.
- 실리카 젤이 공기 중의 습기를 제거한다.
- 오일 실링 또는 밸브가 공기 흐름과 오염을 제어하는 데 도움을 준다.
- 건조된 공기가 오일 보존 탱크로 유입된다.
흡습 장치를 정기적으로 관리하지 않으면 어떻게 될까?
포화 상태이거나 누출되거나 비어 있거나 막힌 흡습 장치는 설계된 기능을 효과적으로 수행할 수 없다.
포화된 실리카 젤
건조제가 습기 흡수 한계에 도달하면 유입되는 공기를 효과적으로 제습할 수 없습니다. 이 상태에서 계속 작동하면 습한 공기가 보존기에 유입될 위험이 증가합니다.
빈 오일 컵 또는 오염된 오일 컵
오일 실 컵이 비어 있거나 누출되거나 더럽거나 유화된 경우, 기대되는 밀봉 및 여과 기능을 더 이상 수행하지 못할 수 있습니다.
차단된 공기 흐름
분말형 실리카 젤, 이물질, 손상된 필터망 또는 막힌 연결 파이프는 호흡 작동을 제한할 수 있습니다. 차단된 경로는 보존기의 정상적인 압력 평형을 방해하므로 즉시 점검해야 합니다.
공기 누출
느슨한 부속품, 고장 난 개스킷 또는 균열이 생긴 투명 챔버는 실리카 젤을 우회하여 공기가 유입되게 하여, 처리되지 않은 대기 공기가 보존기 내부로 들어가게 할 수 있습니다.
오류 설치
호흡기 설치 각도 부적정, 오일 사용량 부정확, 운송용 밀봉재 제거 미흡, 또는 막힌 파이프에 연결하는 등의 사항은 정상 작동을 방해할 수 있습니다.
변압기 호흡기 점검 체크리스트
호흡기 점검은 변압기의 정기적인 상태 모니터링 프로그램에 포함되어야 한다.
외부 상태
다음 사항을 확인하세요:
- 호흡기가 안정적으로 수직으로 설치되어 있다.
- 투명한 챔버에 균열이나 손상이 없다.
- 오일 또는 공기 누출이 관찰되지 않는다.
- 점검 창이 실리카 젤을 관찰하기에 충분히 깨끗하다.
- 플랜지, 피팅 및 고정 부품이 단단히 고정되어 있다.
실리카 젤 상태
다음 사항을 확인하세요:
- 실리카 젤의 색상이 제조사가 지정한 '건조' 상태와 일치한다.
- 색상 변화가 제조사가 정한 교체 또는 재생 한계에 도달하지 않았다.
- 건조제가 가루처럼 되지 않았고, 압축되지 않으며 오염되지 않았다.
- 공기 통로와 고정 스크린이 막히지 않았다.
일반적인 유닛의 경우, 건조제 베드 전체 면적의 약 절반에서 삼분의 이 정도까지 색상 변화가 관찰되면 정비 시점으로 삼기도 한다. 그러나 이는 설치된 호흡기의 제조사 지침을 대체해서는 안 된다. 실리카 겔 성분 및 지시 색상은 제품마다 다를 수 있다.
오일 실 컵
다음 사항을 확인하십시오:
- 오일 수위가 규정된 수준에 있다.
- 오일이 깨끗하고, 눈에 보이는 물 또는 유화 현상이 없다.
- 컵에 균열이나 누출이 없다.
- 개스킷 및 고정 부품의 상태가 양호하다.
연결부 및 호흡 통로
검사:
- 보존기 연결 파이프
- 플랜지 개스킷 및 나사식 연결부
- 스크린 및 내부 공기 흐름 통로
- 막힘, 부식 또는 물리적 손상 징후
기능 상태
예기치 않은 압력 변화, 비정상적인 기포 발생, 지속적인 일방향 공기 흐름 또는 비정상적인 보존기 표시는 변압기 및 호흡기 매뉴얼에 따라 조사해야 한다.
실리카 젤을 언제 교체해야 하나요?
실리카 젤은 호흡기 제조사가 규정한 상태에 도달했을 때 교체하거나 재생해야 한다.
정비 주기는 다음 요소에 따라 달라진다:
- 변압기 오일 용량
- 호흡기 용량
- 환경 습도
- 주변 온도
- 변압기 부하율
- 절연유 온도 변화
- 열 사이클 발생 빈도
- 보존기 및 실링 상태
제조사 자료에 따르면, 이러한 변수들이 호흡기 크기 결정 및 점검 주기에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 조건 기반 점검이 동일한 교체 주기를 모든 변압기에 일괄 적용하는 것보다 일반적으로 더 신뢰할 수 있다.
일부 전통적인 실리카 겔은 제어된 가열로 재생 가능하지만, 허용되는 온도 및 절차는 제품에 따라 달라진다. 오염되었거나 심하게 분말화된 건조제는 무조건 재사용해서는 안 된다.
자기 재생식 호흡기도 제공된다. 이러한 장치는 실리카 겔을 자동으로 건조시키고 호흡 사이클을 모니터링하여 수동 건조제 교체 요구를 줄인다.
중요한 안전 요건
변압기 호흡기 점검은 현장에서 승인된 안전 절차에 따라 자격을 갖춘 인력이 수행해야 한다.
호흡기를 분리하거나 개방하거나 정비하기 전에:
- 변압기 제조사의 지침을 따르십시오.
- 변압기를 정전하거나 격리해야 하는지 확인하십시오.
- 의도치 않은 작동 또는 압력 방출을 방지하십시오.
- 적절한 개인 보호 장비를 사용하십시오.
- 고온 오일, 전기적 위험 및 고소 작업 위험을 고려하십시오.
- 보존기 개구부를 대기 오염으로부터 보호하십시오.
- 호흡관을 필요한 시간 이상 열어 두지 마십시오.
- 승인된 건조제, 오일, 실링재 및 교체 부품만 사용하십시오.
변압기 부속 장치의 작동 설명서는 관련 장비를 정전하고 전기 정비 완료 전 재접속을 방지하도록 작업자에게 경고합니다.
호흡기 정비가 중요한 이유
변압기 브리더는 비교적 작은 부속품이지만, 중요한 보호 기능을 수행한다. 유입되는 공기를 건조시키고 컨서베이터 내부로 오염물질 유입을 방지함으로써 절연유와 변압기 전체 절연 시스템의 상태를 유지하는 데 기여한다.
간단히 말해, 브리더는 변압기의 건조한 호흡 마스크이다:
- 컨서베이터가 공기 교환을 할 수 있도록 한다.
- 유입되는 공기의 습기를 제거한다.
- 먼지 및 오염물질을 여과하는 데 도움을 준다.
- 압력 평형화를 지원한다.
- 절연유를 보호하는 데 도움을 준다.
- 피할 수 있는 정비 위험을 줄인다.
따라서 실리카 젤, 오일 컵, 실링 및 공기 흐름 경로에 대한 정기 점검은 유침식 변압기 정비의 필수적인 부분이다.
딩신 일렉트릭의 변압기 솔루션
딩신 일렉트릭은 유틸리티, 산업, 재생에너지, 상업 및 인프라 프로젝트를 위해 맞춤형 유침식 배전변압기 및 전력변압기를 제조한다.
변압기 용량, 전압비, 주파수, 벡터 그룹, 임피던스, 탭핑 범위, 냉각 방식, 부속품 및 모니터링 기능은 고객의 기술 사양에 따라 설정할 수 있다.
변압기 선정 또는 정비 관련 정보가 필요하면, 요구 용량, 1차 및 2차 전압, 주파수, 설치 환경 및 적용 표준을 명시하여 딩신 일렉트릭에 문의하십시오.
