유입식 변압기의 부분 방전: 특성 및 과도한 부분 방전 수준의 일반적인 원인

01 서론

유침형에서의 부분 방전(PD) 전력 변압기 부분방전은 변압기 산업에서 전 세계적으로 인정받는 과제로 남아 있습니다. 수많은 제조업체가 부분방전 관련 고장으로 인해 상당한 손실을 입었습니다.

부분방전(PD) 초과 현상은 공장 시험, 제3자 검사 또는 고객 현장에서 발생할 수 있습니다. PD 발생 원인을 찾는 것은 마치 "건초 더미에서 바늘 찾기"와 같아서 며칠 또는 몇 달에 걸친 재작업으로 이어져 제조업체나 최종 사용자에게 상당한 품질 손실을 초래합니다.

그러므로 과도한 PD의 원인을 과학적으로 진단하고 신속하게 파악하는 것이 매우 중요합니다.

02 정의 및 본질

공식적인 정의는 없지만, 저자는 PD를 다음과 같이 정의합니다.
[변압기 내부의 특정 위치에서 방전이 발생하지만, 아직 즉각적인 절연 파괴나 섬락을 일으키지는 않은 상태.]

PD 시나리오는 매우 다양하지만 공통적인 본질을 공유합니다.
절연 시스템의 구조적, 재료적 또는 제조상의 결함으로 인해 해당 지점에서 절연 강도를 초과하는 국부적인 전기장 왜곡이 발생하여 반복적이고 미세한 규모의 비침투성 이온화 파괴가 일어납니다.

요컨대, 부분 방전의 본질은 부분 방전 발생 시의 전기장 세기를 초과하는 국소적인 전기장 집중 현상에 있습니다.

03 주요 원인

부분방전(PD) 메커니즘에 따르면, 과도한 국부적 전기장을 유발하는 모든 요인은 부분방전 초과를 촉발할 수 있습니다.

3.1 PD 위치
파킨슨병은 다음과 같은 원인에서 발생할 수 있습니다:

부싱

 

OLTC/DETC 탭 체인저

 

리드

 

권선

 

접지 구성 요소

 

절연 표면/내부 결함

 

변압기 오일

가장 취약한 사이트:고체 단열재 내부의 공극 또는 오일 속의 기포.
이유:전압 스트레스 하에서 전기장 세기는 유전 상수(ε)에 반비례합니다.

종이 절연유전율 ε ≈ 4.4

 

공극률 ε ≈ 2.0
→ 공극은 약 2.2배 더 높은 전자기장 강도를 경험합니다.
절연 파괴 강도가 낮음 (AC ≈2kV/mm), 공극/기포는 PD 발생의 취약점이 됩니다.

3.2 PD 유형
일반적인 PD 유형 유입식 변압기에스:

기포 방출

 

습기로 인한 방전(습기 단열재)

 

날카로운 전극 방전(고전압/접지 전극 끝부분)

 

부유 전위 방전

 

쐐기형 오일 갭 배출

 

금속/오염 입자로부터의 배출

 

접착 결함(클램핑 플레이트/엔드 링에 과도하거나 품질이 낮은 접착제 사용)

핵심 통찰:

PD 초과는 설계와 관련된 경우가 드뭅니다(확률 약 0.5%).
95% 이상은 재료, 공정 또는 제조상의 결함에서 비롯됩니다.

이론적 해석:과전압(LI, LIC, SI, LTAC)을 등가 1분 전력 주파수 내전압으로 변환할 때DIL 변환), 모두 부분방전 시험 전압(IVPD)을 초과합니다. 주/세로 절연은 최고 과전압 시나리오를 고려하여 설계되었습니다.

아니요.	PD 유형	위치	기구	일반적인 사례
1	날카로운 전극 방전	클램핑 부품, 탱크, 라이징 부싱, 리드 크림핑 단자	곡률 반경이 작을수록 → 전하 밀도가 높아짐 → 전자기장이 극도로 집중됨	고전압 전극 근처의 차폐되지 않은 볼트; 자기 차폐의 날카로운 모서리
2	기포/공극 배출	기름 속 기포 / 고체 절연체의 빈 공간	낮은 유전 상수(ε≈1) → 높은 전계 응력 + 낮은 절연 파괴 강도(2kV/mm)	불완전한 진공; 빠른 오일 주입; 엔드 링/균형 구체의 과도하거나 불량한 접착
3	습기로 인한 분비물	권선, 코어 절연체, 리드	습기는 절연 강도를 60~70% 감소시킵니다.	코어 건조 불량; 조립 중 주변 공기에 과다 노출
4	부유 전위 방전	프레스보드, 납 지지대, 자기 션트	전하 축적 → 급격한 방전 펄스	접지되지 않은 자기 차폐; 정전기 링의 연결 불량
5	오염물질 배출	기름 속의 물/섬유질/금속 입자	자기장 왜곡과 물이 결합되면 자기장 응력이 2.9배 증가합니다.	오일 여과 불량; 코어 오염; 수분 침투

04 전망

일반적인 파킨슨병 유형, 기전, 발생 부위 및 사례 연구를 이해하는 것은 효과적인 문제 해결에 필수적입니다.

변압기 연결 원리, 구조 설계, 부분 방전 파형 특성, 극성 위치 파악 및 진단 테스트와 결합된 이러한 지식은 신속한 근본 원인 파악을 가능하게 하고 품질 손실을 최소화합니다.