[국내논문]층간 단락된 3상 몰드변압기의 소손 패턴 및 금속 조직 해석 Analysis of the Damage Patterns and Metal Structure of 3 Phase Mold Transformers to which Interlayer Short-circuits have Occurred원문보기
The purpose of this study is to analyze the damage patterns and metal structure of 3 phase mold transformers collected from places where accidents have occurred. Compared to an oil-immersed transformer, a mold transformer has the advantage of requiring a smaller installation area and can be kept cle...
The purpose of this study is to analyze the damage patterns and metal structure of 3 phase mold transformers collected from places where accidents have occurred. Compared to an oil-immersed transformer, a mold transformer has the advantage of requiring a smaller installation area and can be kept clean, while its disadvantages include the fact that abnormal symptoms of an accident are difficult to discover and its repair is impossible. The capacity of the mold transformers collected from places where accidents have occurred was 200kVA with primary voltages being F23,900V, R22,900V, 21,900V, 20,900V, 19,900V, etc., as well as secondary voltages being 380V, 220V, etc. It was found from the analysis on the diffusion of combustion in the damaged mold transformers that fire occurred first inside the U-phase primary winding and that carbonization and heat were diffused to V-phase and W-phase in V-pattern. In addition, from the analysis on the cross-sectional structure of the metal of the melted high voltage winding using a metallurgical microscope, it was found that the boundary surface, voids, and columnar structure were formed when an interlayer short-circuit had occurred Therefore, even though it is not possible to find the cause for the occurrence of an interlayer short-circuit at the inner side of the primary winding, it is thought that, due to the thermal energy generated when the short-circuit occurred, the heat source was diffused to the upper side and outside, causing a secondary accident.
The purpose of this study is to analyze the damage patterns and metal structure of 3 phase mold transformers collected from places where accidents have occurred. Compared to an oil-immersed transformer, a mold transformer has the advantage of requiring a smaller installation area and can be kept clean, while its disadvantages include the fact that abnormal symptoms of an accident are difficult to discover and its repair is impossible. The capacity of the mold transformers collected from places where accidents have occurred was 200kVA with primary voltages being F23,900V, R22,900V, 21,900V, 20,900V, 19,900V, etc., as well as secondary voltages being 380V, 220V, etc. It was found from the analysis on the diffusion of combustion in the damaged mold transformers that fire occurred first inside the U-phase primary winding and that carbonization and heat were diffused to V-phase and W-phase in V-pattern. In addition, from the analysis on the cross-sectional structure of the metal of the melted high voltage winding using a metallurgical microscope, it was found that the boundary surface, voids, and columnar structure were formed when an interlayer short-circuit had occurred Therefore, even though it is not possible to find the cause for the occurrence of an interlayer short-circuit at the inner side of the primary winding, it is thought that, due to the thermal energy generated when the short-circuit occurred, the heat source was diffused to the upper side and outside, causing a secondary accident.
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문제 정의
" data-before="있다" data-ocr-fix="">있다. 따라서 본 본문에서는 사고 현장에서 수거된 22.9kV 3상 몰드변압기의 소손 패턴 및 소손된 권선의 금속 조직 특성을 분석하여 사고원인 규명을 위한 과학적 근거를 제시하고 PL 분쟁 해결을 위한 책임의 한계를 밝히고자 한다.
제안 방법
사고 현장에서 수거된 22.9kV 3상 몰드변압기의 소손 패턴 및 소손된 권선의 금속 조직을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
대상 데이터
본 연구를 위해 사고 현장에서 수거된 3상 몰드변압기의 1차측 특별 고압은 F23.900V, R22.900V, 21, 900V, 20, 900V, 19, 900V 등이며, 2차측 저압은 380/220V이다. 특별고압용 3상 몰드변압기의 제작은 한국산업규격 KS C 4311을 준용되 었으며, Table 4는 주요 사양을 나타낸 것이다.
성능/효과
(3) 자속 밀도의 B10은 자화력 1,000[A,m]에 있어서의 자속 밀도를 나타낸다.
1) 산업 현장에 적용되는 변압기는 전기설비의 정격 용량, 사용 환경, 부하의 특성 등을 종합적으로 분석하여 변압기를 선정하는 것이 재해 예방에 중요한 요소로 확인되었다.
2) 소손된 몰드변압기의 연소 확산 패턴 분석에서 최초의 출화 지점은 U-상의 1차측 권선의 내부인 것으로 확인되었고, V-패턴의 형상으로 탄화 및화열이 V-상 W-상 등으로 확산되었다.
3) 금속 현미경을 이용하여 고압측 용융 권선의 금속 단면 구조 분석에서 층간 단락이 발생될 때 형성되는 주상 조직(columnar structure), 경계면(boundary surface) 및 보이드(void) 등이 확인되었다.
수변전설비 에 설치된 3상몰드변압기, 차단기(ACB), CNCV 케이블, 배선용차단기(MCCB), 접지 선, 전력용퓨즈(PF), 계기용변압변류기 (MOE), 울타리 등의 관련 규정 및 시험성적서 등을 종합적으로 검토한 결과 기기의 선정 및 시험은 적절한 것으로 확인되었다. 그리고 본 수변전설비는 시공된 지 1년 6개월이 경과된 설비이며 숙련된 엔지니어에 의해 시공된 것으로 확인되었고 수변 전실의 울타리 및 출입구는 상시 시건장치가 되어 있는 것으로 판단할 때 부적절한 취급이 있었다는 특이 사항을 확인할 수 없었다. 또한 CCTV를 확인한 결과 외부인이 출입한 흔적 및 근거가 없었다 사고 현장에서 수거된 변압기는 字상의 상부와 V-상의 상부 사이가 심하게 탄화되었고, U-상과 연결된 철심 및 부스바(동대) 등에서 백화 현상을 확인할 수 있었다.
그리고 본 수변전설비는 시공된 지 1년 6개월이 경과된 설비이며 숙련된 엔지니어에 의해 시공된 것으로 확인되었고 수변 전실의 울타리 및 출입구는 상시 시건장치가 되어 있는 것으로 판단할 때 부적절한 취급이 있었다는 특이 사항을 확인할 수 없었다. 또한 CCTV를 확인한 결과 외부인이 출입한 흔적 및 근거가 없었다 사고 현장에서 수거된 변압기는 字상의 상부와 V-상의 상부 사이가 심하게 탄화되었고, U-상과 연결된 철심 및 부스바(동대) 등에서 백화 현상을 확인할 수 있었다. 사고를 최초로 목격한 사무 실근무자에 의하면 일상적인 업무를 보고 있던 중 CCTV 모니터 화면이 나오지 않는 현상이 반복되는 것을 발견하였다.
9kV를 효율적으로 수전할 수 있는 삼각 결선(△■connectioii)으로 되어 있으며, 2차 측은 사용의 편리성을 높이기 위해 Y-결선(Y-con- nection)으로 구성하여 380/220V로 강압 배전하는 변압기 이다. 수변전설비 에 설치된 3상몰드변압기, 차단기(ACB), CNCV 케이블, 배선용차단기(MCCB), 접지 선, 전력용퓨즈(PF), 계기용변압변류기 (MOE), 울타리 등의 관련 규정 및 시험성적서 등을 종합적으로 검토한 결과 기기의 선정 및 시험은 적절한 것으로 확인되었다. 그리고 본 수변전설비는 시공된 지 1년 6개월이 경과된 설비이며 숙련된 엔지니어에 의해 시공된 것으로 확인되었고 수변 전실의 울타리 및 출입구는 상시 시건장치가 되어 있는 것으로 판단할 때 부적절한 취급이 있었다는 특이 사항을 확인할 수 없었다.
3은 소손된 3상 몰드변압기의 연소 확산 패턴을 해석하기 위해 분해된 실체 사진이다. 탄화심도는 고압측의 U-상에 형성되었으며, 화염은 U- 상에 인접한 V-상을 거쳐 W-상으로 확산된 것이 확인되었다. U-상의 절연 튜브는 화열로 탄화되어 소실되었고, V-상의 절연 튜브의 상부 일부가 탄화 및 변형된 것을 알 수 있다.
후속연구
이상과 같은 결과에서 알 수 있듯이 몰드변압기의 사고 원인을 분석하기 위해서는 시스템의 운용상태, 연소의 확산 패턴 및 용융된 권선의 금속조직 단면 등 입체적 해석이 요구된다.
참고문헌 (11)
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최충석 외 3, "직렬아크에 따른 도체의 산화물 증식 및 전압 파형 분석" 대한전기학회논문지, 제55P권, 제3호, pp. 146-152, 2006.
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