안녕하세요! OLTC(On Load Tap Change) 변압기 공급업체로서 저는 이러한 중요 장치가 그리드 전압을 안정화하고 안정적인 전원 공급을 보장하는 방법을 직접 목격했습니다. 그러나 오늘 저는 자주 간과되는 기술 주제인 부하 탭 변환 변압기에 대한 고조파 영향, 기본 메커니즘, 실제 결과 및 효과적인 완화 솔루션에 초점을 맞추고 싶습니다.
먼저, 부하 탭 변환 변압기가 무엇인지 빠르게 요약해 보겠습니다. OLTC 변압기를 사용하면 최대 부하 작동 중에 전원 중단 없이 실시간 전압 조정이 가능합니다. 그리드 전압 변동을 동적으로 보상하고, 표준 허용 범위 내에서 안정적인 출력 전압을 유지하며, 산업 장비, 상업용 부하 및 재생 에너지 발전소의 정상적이고 효율적인 작동을 보장합니다.
이제 전력 시스템의 고조파에 대해 이야기해 보겠습니다. 전기 고조파는 IEC 61000-3-2 및 IEEE 519 전력 품질 표준에 따라 정의된 기본 50/60Hz 사인파에 중첩된 바람직하지 않은 정수-다중 주파수 구성 요소입니다. 이는 주로 가변 주파수 드라이브, PV 인버터, UPS 시스템, 컴퓨터, LED 조명 및 산업용 정류기와 같은 비선형 부하에 의해 생성됩니다. 이러한 부하는 비정현파 전류를 끌어오고 표준 전압 및 전류 파형을 왜곡하며 대규모 고조파 구성 요소를 배전 및 전송 그리드에 주입합니다.
다음은 부하 탭 변환 변압기에 직접적인 영향을 미치는 4가지 주요 고조파 효과입니다.
1. 발열 증가
고조파의 가장 두드러진 영향은 변압기 내부의 추가 열 발생과 더 높은 전력 손실입니다.
고조파 전류는 권선의 두 가지 주요 물리적 효과를 증폭시킵니다.
표피 효과: 고주파 고조파 전류가 도체 표면에 집중되어 등가 저항이 증가하고 구리 손실이 증가합니다.
근접 효과: 인접한 권선 도체 사이의 자기 결합은 고조파에 의해 강화되어 순환 손실을 더욱 증가시킵니다.
변압기 코어에서 고조파로 인한 비정현파 자속은 훨씬 더 높은 히스테리시스 손실과 와전류 손실을 유발합니다. 이러한 모든 추가 손실은 열로 직접 변환되어 권선 및 상부 오일 온도를 정상 작동 범위보다 훨씬 높게 만듭니다.
IEC 60076-2 온도 상승 표준에 따라 온도가 10°C 상승할 때마다 절연체 서비스 수명이 절반으로 단축됩니다. 장기간 고조파 노출은 절연 성능 저하를 가속화하고 부분 방전, 절연 파괴, 심지어 단락 고장의 위험을 증가시켜 변압기의 전체 서비스 수명을 크게 단축시킵니다.
2. 기계적 스트레스
고조파 왜곡된 전압과 전류는 변압기 내부에 불안정한 교류 자기장을 생성합니다. 이는 1차 권선과 2차 권선 사이에 변동하는 전자기력을 생성하여 저주파 진동과 기계적 공진을 유발합니다.
지속적인 진동은 내부 권선 바인딩 구조를 느슨하게 하고 코어 적층을 변형시키며 가장 심각한 것은 부하시 탭 절환기 메커니즘의 정밀 조립에 영향을 미칩니다. 장기간의 진동은 배선 단자를 느슨하게 하고 탭 접점을 잘못 정렬하며 기계적 손상 및 구조적 변형의 숨겨진 위험을 초래할 수 있습니다.
3. 전압 왜곡
고조파는 변압기 2차 출력에서 명백한 사인파 왜곡을 유발하여 IEEE 519 및 EN 50160에 지정된 전압 왜곡 제한을 초과합니다.
유도 모터, 정밀 기기, PLC 제어 시스템, 전자 장치 등 대부분의 전기 장비는 순수 정현파 전압에서 작동하도록 설계되었습니다. 왜곡된 전압은 다음과 같은 결과를 초래합니다.
모터 과열, 효율 저하, 소음 증가
민감한 전자 장비의 오작동, 데이터 오류 및 소손
인버터 및 신재생에너지 계통연계 시스템의 불안정한 동작
심한 경우 전압 왜곡으로 인해 시스템 보호 트립이 발생하고 전체 배전 네트워크의 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.
4. 탭 체인저 마모
부하시 탭 체인저는 OLTC 변압기의 핵심 웨어러블 구성 요소이며 고조파는 작동 조건을 크게 악화시킵니다.
탭 전환 중에 고조파 전류는 이동 접점과 정적 접점 사이의 전기 아크 방전을 강화합니다. 지속적인 아크 발생으로 인해 접촉 제거, 탄소 침착 및 접촉 저항 증가가 발생합니다. 이는 전압 조정 정확도를 저하시킬 뿐만 아니라 국지적 과열 위험을 높이고 고장 가능성을 높이며 탭 절환기를 더 자주 검사하고 유지 관리하고 조기 교체해야 합니다.
고조파 효과 완화
공급업체로서 저는 이러한 고조파 효과를 처리하는 것이 얼마나 중요한지 잘 알고 있습니다. 이를 완화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
한 가지 옵션은 필터를 사용하는 것입니다. 고조파 필터를 전기 시스템에 설치하여 고조파 수준을 줄일 수 있습니다. 이러한 필터는 고조파 전류에 대한 낮은 임피던스 경로를 제공하여 이를 변압기에서 멀리 전환시키는 방식으로 작동합니다.
또 다른 접근 방식은 고조파를 처리할 수 있는 더 높은 용량의 부하시 탭 변환 변압기를 설계하는 것입니다. 여기에는 표피 효과와 근접 효과를 줄이기 위해 더 큰 도체를 사용하고 증가된 열을 견딜 수 있는 더 나은 절연 재료를 사용하는 것이 포함될 수 있습니다.
우리 회사에서는 고조파 효과에 더 잘 견디도록 설계된 다양한 부하 시 탭 변환 변압기를 제공합니다. 예를 들어, 우리의2000 - 20000kVA/35kV On - 부하 탭 - 삼상 오일 교환 - 침수형 변압기고조파로 인한 문제를 해결하기 위해 고품질 소재와 고급 설계 기술로 제작되었습니다. 우리는 또한30 - 2500kVA/10kV 저손실 오일 침수 변압기, 이는 고조파가 있는 경우에도 효율성을 위해 최적화되었습니다. 재생 에너지 응용 분야에 종사하고 계시다면 당사의BS 태양광 박스 변압기고조파를 포함하여 태양광 발전 시스템의 고유한 전기적 특성을 처리할 수 있으므로 탁월한 선택입니다.
결론
결론적으로, 고조파는 부하 탭 변환 변압기에 상당히 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 가열 및 기계적 스트레스 증가부터 전압 왜곡 및 탭 절환기 마모에 이르기까지 이러한 효과는 변압기의 성능과 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 올바른 설계, 필터 설치 및 적절한 유지 관리를 통해 이러한 문제를 관리할 수 있습니다.
부하 시 탭 변환 변압기 시장에 있고 이것이 전기 시스템의 고조파 문제를 처리할 수 있는지 확인하고 싶다면 주저하지 말고 문의하십시오. 우리는 귀하의 필요에 맞는 올바른 변압기를 선택하도록 돕고 필요한 모든 지원을 제공하기 위해 왔습니다. 소규모 산업 설정이든 대규모 전력망 프로젝트이든 관계없이 당사는 이를 실현할 수 있는 전문 지식과 제품을 보유하고 있습니다. 이제 귀하의 요구 사항에 대한 대화를 시작하고 당사가 귀하의 전기 시스템을 최대한 활용하는 데 어떻게 도움을 줄 수 있는지 살펴보겠습니다.
참고자료
- Mark JH Bollen의 "전력 시스템 고조파"
- "변압기: 이론, 설계 및 응용"(John J. Cathey 및 Peter C. Neagle 저)