변압기 오일 온도 보호

发布时间:2025년 7월 30일 18:49:42

변압기 오일 온도 보호는 비정상적인 고온으로 인한 변압기 손상을 방지하기 위한 '온도 제어 수호자'로, 변압기 상단 오일 온도를 모니터링하여 과열 상태에 적시에 개입하여 절연물의 노화 가속이나 권선의 연소를 방지하는 것이 핵심 역할입니다. 장비의 수명을 보장하는 '수호자'일 뿐만 아니라 전력망의 안정적인 운영을 유지하는 핵심 방어선이기도 합니다. 원리, 구성, 동작 논리 및 기타 측면에서 다음과 같은 자세한 분석을 수행합니다:
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오일 온도가 변압기의 '상태 바로미터'인 이유는 무엇인가요?

변압기가 작동 중일 때 권선 손실(구리 손실)과 코어 손실(철 손실)이 열로 변환되어 절연유의 온도가 상승합니다. 정상적인 상황에서는 방열판과 주변 열 방출에 의해 오일 온도가 균형을 이루지만, 손실이 비정상적으로 증가하거나(예: 권선 단락) 열 방출이 차단되면(예: 팬 고장) 오일 온도가 계속 상승합니다:
  • 오일 온도가 다음을 초과하는 경우80°C 절연 오일이 산화되면 온도가 상승함에 따라 절연 오일의 수명이 기하급수적으로 단축됩니다(산화 속도는 10°C 상승할 때마다 두 배로 증가);
  • 아웃웨이트105°C 절연지(권선 절연의 핵심 재료)의 기계적 강도가 크게 떨어지기 시작하면 장기간 작동하면 절연 파괴로 이어져 단락 고장이 발생할 수 있습니다.
    따라서 오일 온도 보호의 핵심은 상한 온도를 제어하여 단열 시스템을 '보호'하는 것입니다.

오일 온도 보호 및 모니터링 대상의 핵심 구성 요소

오일 온도 보호 시스템은 다음과 같이 구성됩니다.온도 모니터링 요소신호 처리 장치노래로 응답실행 기관시스템의 세 부분이 함께 작동하여 '온도 측정-판단-조치'의 프로세스를 완성합니다.

1. 주요 모니터링 요소: 온도 센서

센서는 오일 온도 보호의 '눈'으로서 오일 표면(전체 오일 온도를 가장 잘 반영)과 직접 접촉해야 하며, 일반적인 유형과 특성은 다음과 같습니다:
센서 유형 작동 원리 최첨단 적용 가능한 시나리오
압력 온도계 써모웰은 휘발성 액체(예: 클로로메탄)로 채워져 있으며, 온도 변화에 따라 팽창/수축하여 모세관을 통해 압력을 전달하고 포인터와 전기 접점을 작동시킵니다. 간단한 구조, 내진동성(전자 장치 없음), 로컬 디스플레이 가능. 중소형 변압기(최대 10MVA), 실외 배전 변압기.
플래티넘 저항 센서(Pt100) 백금 저항이 온도에 따라 변하는 특성(0℃에서 100Ω, 온도가 1℃ 상승할 때마다 저항이 0.385Ω씩 증가)을 이용해 저항 신호를 케이블을 통해 온도 조절기로 전송합니다. 높은 측정 정확도(±0.5°C), 원격 데이터 전송 가능. 대용량 변압기(35kV 이상), 중앙 집중식 모니터링이 필요한 변전소.
광섬유 센서 광 신호의 위상/강도는 광섬유를 통과할 때 온도에 따라 달라지며 복조 장치에 의해 온도 값으로 변환됩니다. 전자기 간섭 방지(고전압 환경에 적합), 내식성. 초고압 변압기(1000kV), 다중 오일 갭 구조의 특수 변압기.

2. 신호 처리 및 제어: 온도 조절기

온도 조절기는 센서 신호를 수신하여 미리 설정된 임계값과 비교한 후 제어 명령을 출력하는 오일 온도 보호의 '두뇌' 역할을 합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:

 

  • 오일 온도 실시간 표시(로컬 LED 또는 원격 모니터링 시스템);
  • 다단계 온도 임계값을 설정합니다(예: 냉각 시작, 알람, 트립);
  • 온도 프로파일 및 작업 이력을 기록합니다(손쉬운 장애 추적을 위해).

오일 온도 보호를 위한 3단계 조치 로직: 경고에서 종료까지

오일 온도 보호는 '단계적 대응' 전략을 채택하여 온도 상승 정도에 따라 단계적으로 조치를 확대하고 장비 보호와 전원 공급 연속성의 균형을 맞추며 다음과 같은 특정 임계값(예: 오일 침지형 변압기의 경우)을 설정합니다:

 

온도 범위 트리거 조건 보호 조치 목적 및 중요성
시동 냉각(일반적으로 60~70°C) 오일 온도가 설정 값에 도달합니다(예: 여름에는 60℃, 겨울에는 70℃ 등 주변 온도에 따라 조정 가능). 냉각 시스템 자동 활성화:
- 소형 변압기: 냉각 팬을 켭니다;
- 대형 변압기: 한 세트의 오일 펌프 + 팬을 가동하고 온도가 계속 상승하면 백업 쿨러를 넣습니다.
추가적인 온도 상승을 방지하기 위해 능동적인 방열을 통해 오일 온도를 낮추는 것은 '예방적 개입'입니다.
고온 경보(일반적으로 85~95°C) 오일 온도가 냉각 시작 값을 초과하면 30~60분 후에도 계속 상승하여 경보 임계값까지 올라갑니다. 소리 및 빛 알람(예: 제어실 알람, 모니터링 시스템 팝업 창)이 발생하고 알람 시간 및 오일 온도 값이 기록됩니다. 운영자에게 이상 원인(예: 냉각 시스템 고장, 과도한 부하)을 확인하여 수동 개입이 필요하다는 메시지를 표시합니다.
비상 여행(일반적으로 95~105°C) 오일 온도가 경보 값을 초과하여 단기간(예: 5분 이내에 10°C) 급격히 상승하거나 최대 허용 값에 도달합니다. 변압기 양쪽의 회로 차단기를 즉시 분리하고 전원 공급을 차단하는 동시에 연결하면 "오일 온도가 너무 높아 트립" 신호가 전송됩니다. 절연유의 기화 및 절연지 고장으로 이어지는 높은 오일 온도를 피하는 것은 '최후의 방어선'에 속합니다.

 

금액에 대한 분류기임계값 설정은 제조업체마다 약간씩 다릅니다(예: 강제 오일 순환 냉각 기능이 있는 변압기의 경우, 더 효율적인 열 방출을 위해 트립 온도가 110°C로 완화될 수 있음), 장비 명판을 참조하세요.

오일 온도 보호와 기타 온도 보호 간의 시너지 관계

변압기 온도 보호 시스템, 오일 온도 보호 및와인딩 온도 보호분업과 협업이 모두 존재하며, 이 둘의 구분과 연계 논리를 명확히 할 필요가 있습니다:

 

비교 차원 오일 온도 보호 와인딩 온도 보호 협업 로직
개체 모니터링 상단 절연 오일의 평균 온도 와인딩 내부의 핫스팟 온도(오일 온도보다 10~20°C 높음) 정상 작동 중에는 오일 온도 보호가 우세합니다(전체 상태를 반영);
단락 오류가 발생하면 권선의 온도가 급격히 상승하여 권선 보호 기능이 우선적으로 트리거됩니다.
측정 방법 오일 레벨과 직접 접촉(탱크 상단의 센서) 간접 계산(변류기로 측정한 부하 전류를 오일 온도와 결합하여 핫스팟 온도 도출) 오일 온도 보호 기능이 작동하지 않지만 와인딩 온도가 상한을 초과하면 시스템이 "국부 과열"을 판단하여 냉각 또는 트립을 강제로 시작합니다.
보호 우선 순위 보조(반사 속도가 느리고 만성 과열에 적합) 기본(갑작스러운 과열에 대한 빠른 응답) 트리핑 조건에 도달하면 둘 중 하나가 셧다운을 트리거하여 "이중 보험"을 생성합니다.

오일 온도 보호의 일반적인 결함 및 문제 해결

오일 온도 보호의 오작동 또는 고장은 장비의 안전을 직접적으로 위협하므로 다음 문제에 집중해야 합니다:

 

  1. 오경보/오트립
    • 원인: 센서 배선 느슨함(비정상 저항 신호), 잘못된 온도 조절기 설정 값, 라디에이터에 먼지가 쌓여 열 방출이 제대로 되지 않음(거짓으로 높은 온도);
    • 문제 해결: 센서 재보정, 온도 조절기 매개변수 확인, 라디에이터 핀 청소.
  2. 작동하지 않음(온도가 초과되었지만 응답하지 않음)
    • 원인: 센서 손상(예: 백금 저항기 파손), 액추에이터 결함(예: 팬 모터 소손, 접촉기 막힘), 제어 회로 퓨즈 끊김;
    • 문제 해결: 멀티미터를 사용하여 센서의 저항을 확인하고(0℃에서 Pt100은 100Ω이어야 함), 냉각 시스템이 작동 중인지 수동으로 테스트하고, 제어 회로를 켜고 끄는지 확인합니다.
  3. 온도 표시 편차
    • 원인: 센서의 노후화(정확도 저하), 주변 온도 간섭(예: 연료 탱크의 직사광선으로 인해 국부적으로 고온이 측정되는 경우);
    • 처리: 측정 기관에 의뢰하여 정기적으로(1~2년마다) 센서를 보정하고 실외 변압기에 차양막을 설치하세요.

일상적인 유지 관리 및 최적화 제안

  1. 주기적 보정
    • 온도 조절기의 연간 시뮬레이션 테스트 수행: 온도 조절 수조로 센서를 가열하여 냉방 시작, 알람 및 트립에 대한 온도 임계값이 정확한지 확인합니다;
    • 2년마다 센서 케이블 절연 상태를 점검하세요(오일 부식으로 인한 단락을 방지하기 위해).
  2. 운영 최적화
    • 계절에 따라 냉방 시작 온도 조정(예: 겨울에는 70°C로 높여 불필요한 팬 작동을 줄이고 에너지 절약);
    • 오일 온도 - 부하 곡선을 기록합니다(동일한 부하에서 오일 온도가 해마다 증가하면 코어 실리콘 강판이 노후화되어 미리 정비해야 함을 나타낼 수 있습니다).
  3. 환경 적응
    • 실외 변압기는 라디에이터가 잘 환기되도록 해야 합니다(주변을 막는 잡초나 이물질이 없어야 함);
    • 고온 지역(여름철 등)에는 스프레이 냉각 장치와 오일 온도 보호 연동(오일 온도 75℃ 이상 자동 분사)을 설치할 수 있습니다.

요약

오일 온도 보호는 변압기 온도 제어를 위한 '기본 방어선'입니다. 최고 오일 온도의 추세를 모니터링하여 '냉각 조절 - 이상 경고 - 비상 종료'의 단계별 보호 기능을 구현합니다. 핵심 가치는 장비 안전과 전원 공급 장치 신뢰성의 균형을 유지하여 과잉 보호로 인한 잦은 정지를 방지할 뿐만 아니라 위험한 임계값 이전에 '결정적인 조치'를 취하는 데 있습니다. 실제로는 만성 과열(예: 과도한 부하)과 갑작스러운 고장(예: 냉각 고장)에 효과적으로 대응하고 궁극적으로 변압기의 수명을 연장하기 위해 권선 온도 보호, 센서 및 액추에이터의 정기적인 유지보수와의 시너지 효과에 주의를 기울여야 합니다.