건식몰드변압기 의 수명예측건식몰드변압기 의 수명예측건식몰드변압기 의 수명예측건식몰드변압기 의 수명예측CoilCoilCoilCoil

기술지원기술지원기술지원기술지원

2004. 112004. 112004. 112004. 11

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한 국 전 기 연 구 원한 국 전 기 연 구 원한 국 전 기 연 구 원한 국 전 기 연 구 원

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 이 화 전 기 공 업 주이 화 전 기 공 업 주이 화 전 기 공 업 주이 화 전 기 공 업 주( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 건식몰드변압기 의 수명예측에 관한 기술지원 지원기간“ Coil ” ( :

과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다2003.11.01 ~ 2004.10.31.) .

2004. 11. .2004. 11. .2004. 11. .2004. 11. .

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 기관명 한국전기연구원기관명 한국전기연구원기관명 한국전기연구원기관명 한국전기연구원( )( )( )( )

대표자 권 영 한대표자 권 영 한대표자 권 영 한대표자 권 영 한( )( )( )( )

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 기업명 이화전기공업 주식회사기업명 이화전기공업 주식회사기업명 이화전기공업 주식회사기업명 이화전기공업 주식회사( )( )( )( )

대표자 김 욱 동대표자 김 욱 동대표자 김 욱 동대표자 김 욱 동( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 :::: 김민규김민규김민규김민규

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 하영식하영식하영식하영식

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 장봉환장봉환장봉환장봉환

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 오수윤오수윤오수윤오수윤

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 이준호이준호이준호이준호

- 3 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

부 록부 록부 록부 록

- 4 -

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

건식몰드 변압기란 코일을 몰드 재료로써 전체를 성형한 고체 절연방식의 변압기이

다 몰드 변압기는 여년의 사용 실적을 가지고 있으며 난연성이 우수하며 제품. 20 ,

의 크기를 화 할 수 있다는 측면에서 옥내용 변압기로서 그 수요는 증가Compact

하고 있는 실정이다.

변압기의 코일을 절연하는 몰드재로는 내열성 기계적 강도 내크랙성 등이 우수한, ,

에폭시 수지가 주로 사용되어 왔다 그러나 피스페놀계의 에폭시 수지는 내후성이. ,

뒤떨어지기 때문에 종래의 몰드 변압기는 옥내용으로 한정되고 있었다 몰드 변압, .

기의 특징을 정리하면 다음과 같다.

몰드변압기의 특징몰드변압기의 특징몰드변압기의 특징몰드변압기의 특징1.1.1.1.

가 내열성가 내열성가 내열성가 내열성....

철심철심철심철심1)1)1)1)

철심은 투자율이 높고 히스테리시스 손실이 적은 양질의 냉각압연 방향성 규소강판

을 사용하며 방식으로 절단 적층하여 철손이나 여자전류가 최소화 되도, STEP LAP ,

록 설계되고 철심의 표면 보호용으로 내열성을 갖는 방청 도료로 도장 처리된다.

권선권선권선권선2)2)2)2)

- 5 -

변압기의 권선구조는 순수 에폭시 수지에 광섬유사 를 투입시켜 권선(Glass Fiber)

도체를 작업에 의해 완전히 시킨 원통 블록형의 무금형 방식구조로Roving Molding

제작된다 일반적으로 고압용 권선 및 저용량 저압 권선 도체는 몰드 계열의 건식. ,

변압기에 가장 적합한 폴리아미드미드계의 종 에나멜을 코팅한 평각형이나 환“H”

형 동선을 사용하며 중용량 및 대용량 저압 권선용 도체로는 동 스트립 을, (Strip)

사용한다.

나 난연성 및 안정성나 난연성 및 안정성나 난연성 및 안정성나 난연성 및 안정성....

변압기 자체가 대기 중에서 발화할 염료가 전혀 없으며 주위에서 화재가 발생하더,

라도 사고를 확산시키지 않으므로 실내에선 안심하고 사용할 수가 있다.

다 내습성 및 내진성다 내습성 및 내진성다 내습성 및 내진성다 내습성 및 내진성....

운전개시 및 휴전 후 재운전 할 경우 건조 작업이 극히 간단하며 실내의 방습 대,

책이 간단하다 또한 정기 점검시 먼지 등의 불순물 제거가 용이하다. .

라 신뢰성라 신뢰성라 신뢰성라 신뢰성....

코로나 등에 의한 전기적 절연열화가 일어날 가능성이 낮아 절연성능의 저하에 따

른 사고 발생률이 낮으므로 전기적 신뢰도와 기계적 안정도를 보장하여 수명의 장

기화를 기대할 수 있다.

- 6 -

마 저소음 무공해 운전마 저소음 무공해 운전마 저소음 무공해 운전마 저소음 무공해 운전....

철강산업의 동력용이나 압연설비전원 등 주기적으로 최대 부하를 사용하는 곳에서

특히 유용하다.

바 저 손실 및 보수점검의 용이성바 저 손실 및 보수점검의 용이성바 저 손실 및 보수점검의 용이성바 저 손실 및 보수점검의 용이성....

변압기의 손실이 적으므로 열로써 방산되는 에너지를 절약할 수 있어서 운전비용을

대폭적으로 경감할 수 있다 또한 보수 및 점검이 매우 간단하여 종래의 변압기에.

비해 보수 및 점검에 소요되는 시간과 경비를 최소화할 수 있다.

사 소형 경량사 소형 경량사 소형 경량사 소형 경량....

특히 고층빌딩 아파트 등에 설치된 경우 설치면적의 축소와 이동이 용이하므로 전, ,

기실의 축소를 도모할 수가 있다.

또한 몰드 변압기의 뛰어난 특성을 살리기 위한 옥외 적용에의 기술개발이 강하게,

요구되고 있는 가운데 최근에는 내후성이 뛰어난 새로운 에폭시 수지의 개발이 진,

행되어 왔다 몰드변압기의 국내 생산 현황 및 운전현황을 살펴보면 다음과 같다. .

국내 몰드변압기의 생산 및 운전현황국내 몰드변압기의 생산 및 운전현황국내 몰드변압기의 생산 및 운전현황국내 몰드변압기의 생산 및 운전현황2.2.2.2.

현재 국내 몰드변압기 제작사로 주 일렉트릭 주 효성 코리아 산전( )KP , ( ) , ABB , LG

주 동미전기공업 주 산일전기 이화전기공업 주 현대중공업 등이 있다 한전전( ), ( ), , ( ), .

력연구원에서 조사된 국내 물드변압기의 총 생산 대수 및 용량별 전압별로 분류하ㆍ

면 다음과 같다.

- 7 -

표 및 그림 에 최근 여 년 동안 년 년 주요 몰드변압기 제조1-1 1-1 10 (1991 ~2002 )

업체 개사에 의해 확인된 국내 몰드변압기의 년도별 생산 현황 및 몰드변압기들4

중 제작년도에 따른 분포율을 나타내었다 표 에 의하면 제조 년이 확인된 현. 1-1 ,

재 국내에 사용중인 몰드변압기 대 중 전체의 가 년 이후에 생산이33,008 50% 2000

되었으며 현재 년 미만의 사용 년 수를 가지고 있다 또한 년 이상 년 미만, 4 . , 4 ~10

년 년 이 를 나타내고 있으며 년 이상이 로 년 미만이 전(1994 ~1999 ) 44% , 10 6% 10

체 변압기 대수의 룰 점유하고 있음을 알 수 있다94% .

따라서 현재 몰드변압기 사고발생은 경년열화에 의한 것이라기 보다는 제작 불량이

나 부하급변 환경 등 주위 조건에 따른 원인이 더 많다고 볼 수 있다 국내에서 몰, .

드변압기가 년부터 보급 되었으므로 가장 오래된 변압기는 년 정도임을 알1983 23

수 있다 년 이상 된 몰드변압기는 수입품이나 국내에서 수입 조립한 것으로 분. 10

석된다 또한 표 에서 년도별 생산대수 증가에서 볼 수 있듯이 현대 사회의. , 1-1 ,

대도시에선 환경적인 측면 및 사고 시 화재 및 폭발의 위험성에서 벗어나고자 몰드

변압기를 요구함에 따라 그 수요가 최근 들어 더욱 증가하고 있음을 알 수 있다.

- 8 -

표 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황표 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황표 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황표 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황1-1.1-1.1-1.1-1.

그림 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 제작년도별 국내 몰드변압기 생산 현황1-1.1-1.1-1.1-1.

가 용량별 분류가 용량별 분류가 용량별 분류가 용량별 분류....

제조업체에 의해 확인된 총 개의 몰드변압기를 용랑별로 분류하였다 표33,008 .

및 그림 에서와 같이 변압기 단일용량으로는 이하의 중소용량 변1-2 1-2 500[kVA]

압기가 전체 몰드변압기 중 약 로 가장 많이 사용되고 있다 이것은 주로 소방61% .

설비가 고려되어지는 옥내형 수배전설비에 몰드변압기가 사용되고 있다는 것을 알

수 있다.

- 9 -

또한 이상은 약 로 비교적 적은 분포율을 차지하고 있음을 알 수 있, 2000[kVA] 5%

다.

표 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황표 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황표 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황표 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황1-2.1-2.1-2.1-2.

그림 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 용량별 국내 몰드변압기 생산 현황1-2.1-2.1-2.1-2.

나 전압별 분류나 전압별 분류나 전압별 분류나 전압별 분류....

- 10 -

제조업체에 의해 착인된 층 개 몰드변압기를 전압변로 분류하였다 한전을22,089 .

비롯한 지하철 빌딩 대용량 전력수용가 등에 많이 사용되는 급 및, , 22.9 kV 6.6 kV

급 몰드변압기가 전체 개수 중 약 를 차지함으로써 가장 많이 사용되고 있었87%

다 그 외 이하 급 그리고 이상급의 몰드변압기가 사용되고 있. 3.3 kV , 11kV 22 kV

다 표 및 그림 은 전압별 국내 몰드변압기의 생상 현황을 나타낸다. 1-3 1-3 .

표 전압 국내 몰드변압기 생산 현황표 전압 국내 몰드변압기 생산 현황표 전압 국내 몰드변압기 생산 현황표 전압 국내 몰드변압기 생산 현황1-3.1-3.1-3.1-3.

그림 전압별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 전압별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 전압별 국내 몰드변압기 생산 현황그림 전압별 국내 몰드변압기 생산 현황1-3.1-3.1-3.1-3.

- 11 -

몰드변압기의 수명과 보수 점검몰드변압기의 수명과 보수 점검몰드변압기의 수명과 보수 점검몰드변압기의 수명과 보수 점검3.3.3.3. ㆍㆍㆍㆍ

수변전설비 는 생산설비나 공공 설비의 에너지 공급원으로서 사고( ) ( )受 電設備 公共変

나 장해에 의해 생산의 정체나 손해를 주지 않는 것이 기대되어야 한다 따라서 기. ,

기 설비의 신뢰성 확보뿐만 아니라 보전업무 가 중요시되고 있다( ) .保全業務ㆍ

보전업무를 대별하면 고장이 발생해서 복구를 행하는 사후보전과 사고를 미연에 방

지하는 예방보전으로 분류된다 특히 예방보전에서는 순시점검 보통점검 및 세밀점. ,

검 등 정기점검이 실시되고 있는데 진단수법을 포함한 열화 및 수명예측 등에 의,

한 평가방법이 확립되어 있다.

한편 수변전설비에 국한하지 않고 모든 기기는 그 자체의 노화기에 접급해 가면 잠

재적으로 기능의 저하 및 안전성의 저하는 피할 수 없다 따라서 보전 담당자는 기.

기의 보다 확실한 열화 및 수명을 알고 기기 또는 설비의 연장이나 갱신 계획을 책

정함으로써 운용설비의 신뢰성확보를 도모할 필요가 있다 표 에 변압기의 갱신. 1-4

추천시기와 수명에 대한 일본의 와 자료를 정리해서 나타낸다( ) .日新電氣 株

가 변압기 경년열화와 사고가 변압기 경년열화와 사고가 변압기 경년열화와 사고가 변압기 경년열화와 사고....

변압기의 경년열화변압기의 경년열화변압기의 경년열화변압기의 경년열화1)1)1)1)

변압기의 경년열화는 사용상태 설치환경 및 사용 년 수 등에 따라 여러 요인이 복,

잡하게 영향을 미쳐서 진전해 나가는 것으로 생각할 수 있다 이러한 요인을 정리.

하면 전기적요인 열적요인 환경요인 기계적요인 화학적요인 기타, , , , , ,① ② ③ ④ ⑤ ⑥

등을 분류된다.

- 12 -

그림 에 변압기의 열화특성 및 요인을 나타내고 표 에 건식 변압기의 열화1-4 , 1-5

현상을 나타낸다.

표 변압기의 갱신추천시기 및 수명 사용자 앙케트 조사표 변압기의 갱신추천시기 및 수명 사용자 앙케트 조사표 변압기의 갱신추천시기 및 수명 사용자 앙케트 조사표 변압기의 갱신추천시기 및 수명 사용자 앙케트 조사1-4 ( )1-4 ( )1-4 ( )1-4 ( )

변압기 수명의 종기 상태변압기 수명의 종기 상태변압기 수명의 종기 상태변압기 수명의 종기 상태( )( )( )( )終期終期終期終期※※※※

수리가 기술적으로 불가능한 시점 또는 성능이 저하되어 사용상의 안전이 유지

될 수 없다고 판단한 시점.

그림 변압기의 열화특성 및 요인그림 변압기의 열화특성 및 요인그림 변압기의 열화특성 및 요인그림 변압기의 열화특성 및 요인1-4.1-4.1-4.1-4.

- 13 -

가 유입변압기의 열화가 유입변압기의 열화가 유입변압기의 열화가 유입변압기의 열화))))

유입변압기의 열화는 주로 열적 기계적 요인에 기인한 절연물의 물성변화에 의한,

것으로 볼 수 있다 내부 절연물의 열화는 경년적인 열분해에 의해 절연물의 기계.

적강도가 저하하면서 권선에 작용하는 전자기계력이나 외적 진동 또는 이상전압이

더해지면서 절연물이 손상되어 절연파괴에 이르는 과정으로 생각된다 내부절연물.

의 열화와 외함의 부식 누유에 대한 보수 및 교체 등에 의한 수명연장은 어려우며, ,

그것의 진전도가 기기의 수명에 영향을 미치게 된다.

나 건식몰드변압의 열화나 건식몰드변압의 열화나 건식몰드변압의 열화나 건식몰드변압의 열화))))

유입기기와 같이 절연유중의 일정한 환경 하에 있지 않고 설치장소의 분위기에 좌

우되는 것이 많고 절연표면이 직접 외기에 접해있어서 대기주의 수분이나 진애 등,

이 기기의 절연 냉각성능의 유지에게 영향을 준다 이와 같은 건식몰드변압기의 열.

화는 환경적 요인에 기인하는 절연물의 물성변화에 의한 것으로 볼 수 있다.

본 연구에서는 건식몰드변압기 장기신뢰성을 확보할 수 있는 방안으로 코일의 수명

을 예측할 수 있는 신뢰성평가를 통해 에폭시 절연물의 재료특성 및 몰드변압기의

품질을 평가하고 신뢰성을 보증하는 방안을 제안하면서 신뢰성분석 기번을 활용한,

수명예측 기술을 지원하고자 한다.

- 14 -

표 건식변압기의 열화현상표 건식변압기의 열화현상표 건식변압기의 열화현상표 건식변압기의 열화현상1-5.1-5.1-5.1-5.

부분 주열화요인 열화형태 장해현상기대

수명

진단시의

확인사항

취부기초부

고무재료( )

열 열분해 탄성저하 파ㆍ →

손년10

균열 변형, ,

파손기계적응력 파손

철심 및 체결부

진동 체결부 헐거움

철심의 이상진ㆍ

동

자기회로 단락ㆍ

박리발생 내ㆍ →

부절연파괴

년25 체결부 헐

거움

이 상 진 동

음 온도 부, ,

식 도장막,

열화 박리,

환경 부식

분해 년20열

권선 과전류

변형

권선단락

단선

전기적특성 변ㆍ

화

단선ㆍ

온도상승ㆍ

고착 운전정ㆍ →

지

년20도통 절연,

저항치

냉각

장치

필터 환경 년1

팬 운전시간 마모 년3-10운전시간 ,

운전음

도체절연부

권선절연부

철심 절연부

열열분해

파손박리발생 내ㆍ →

부절연파괴 단→

선

절연저항저하ㆍ

부분방전 섬→ →

락

년20

변색 변질, ,

변형 균 박, ,

리 파손, ,

트랙킹 탄,

화 방전자,

국 방전음, ,

부분방전 ,

오손 절연,

저항치

환경 오손 흡습,

과전압 절연파괴

지지애자 환경오손

파손

코로나방전ㆍ →

섬락년20

오손 파손, ,

방전음 이,

음( )異音

단자,

인출선체결부,

탭 절환부

환경

오손 부식,

과열 체결부,

헐거움

용착ㆍ

부분방전 지ㆍ →

락

년20

오손 부식,

용손( ),溶損

손상 파열,

변색 온도, ,

체결부헐거

움 이음,

- 15 -

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

건식 몰드변압기 수명예측 기술지원 과제를 통흥해 이화전기공업 주 에는 다음Coil ( )

과 같은 목표를 설정해서 기술지원을 하고자 하였다 산업자원자부 주관으로 수행.

한 신뢰성향상기반구축 사업을 통해서 한국전기연구원 신뢰성평가센터에서는 건식

몰드변압기에 대한 신뢰성을 평가하기 위한 평가기준으로저 를 개발하RS C 0018

여 일반품질을 평가하는 성능평가항목 시험과 신뢰성을 평가하는 신뢰성평가항목

시험을 실시하는 근거를 마련해 놓았으며 이에 필요한 평가설비를 이미 구축해 놓,

은 상황이었다 따라서 건식몰드변압에 대한 신뢰성시험 기준을 만족하고 신. , 95%

뢰수준에서 시간 이상의 평균수명을 보증하는 몰드변압기의 콤팩트 사이즈40,000

생산기술을 확보하기 위한 세부기술로서 아래의 기술을 지원하여 최종적으로는 신

뢰성평가를 통해 수명을 예측하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안을 지시하는 것

을 복표로 하였다.

가 몰드변압기 고장원인 분석기술가 몰드변압기 고장원인 분석기술가 몰드변압기 고장원인 분석기술가 몰드변압기 고장원인 분석기술....

건식몰드변압기의 고장원인으로 생각될 수 있는 주된 원인을 분석하여 사고를 유발

하는 주된 원인에 대한 고장의 형태를 파악하고 이에 대처할 수 있는 핵심기술로,

써 설계에서 고려할 사항과 신뢰성평가 시험에서 고려되어야 할 열화요소를 파악

한다.

나 몰드변압기 문제 해결 방안나 몰드변압기 문제 해결 방안나 몰드변압기 문제 해결 방안나 몰드변압기 문제 해결 방안....

- 16 -

몰드변압기는 설치되는 환경에 의해 열화현상이 좌우되는 특성을 가지고 있는 관계

로 몰드변압기 자체가 안고 있는 문제점 등을 해결할 수 있는 방안을 제시한다.

다 의 수명 예측기술다 의 수명 예측기술다 의 수명 예측기술다 의 수명 예측기술. Coil. Coil. Coil. Coil

신뢰성평가시험으로서 온도에 의한 가속열화시험을 실시하여 모델시료 및 실규모

시료에 대한 장기 신뢰성을 평가하고 수명을 예측하는 방법으로써 신뢰성분석기법

을 활용하여 다양한 수명분포를 가정한 실사용 상태에서의 수명을 예측하는 기술을

지원한다.

라 의 수명 연장기술라 의 수명 연장기술라 의 수명 연장기술라 의 수명 연장기술. Coil. Coil. Coil. Coil

운전중 건식몰드 변압기에 대한 적절한 보수 점점 시기 및 점검 방법을 제시하여

의 수명을 연장 시킬 수 있는 기술을 지원한다Coil .

마 몰드변압기 신뢰성 향상기술마 몰드변압기 신뢰성 향상기술마 몰드변압기 신뢰성 향상기술마 몰드변압기 신뢰성 향상기술....

일차적으로 모델 시료를 이용한 온도 가속열화시험을 통해서 얻어지는 자료를 토대

로 절연물에 대한 신뢰성을 검정하고 신뢰성평가시험을 통해 얻어진 시험결과Coil ,

를 화하여 향후 건식몰드변압기의 설계에서 고려되어야 할 요소기술 및data base

전반적으로 건식몰드변압기의 신뢰성을 향상시킬 수 기술에 대한 종합적인 방안을

제시한다.

- 17 -

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

건식몰드변압기 수명예측 기술지원 과제를 통해 배전급 몰드변압기의 장기신Coil

뢰성을 확보하기 위해 실제로 수행한 기술적 지원 내용을 항목별로 살펴보면 다음

과 같다.

건식몰드변압기 권선의 전계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 분석1. ,

수명예측을 위한 가속열화시험 기술2.

고장원인 분석을 통한 문제점 해결 및 사후 관리방안 제시3.

문제점 해결을 위한 절연 및 수지열화 분석결과 제시4.

수명연장을 위한 설계 및 수지배합도 평가결과 제시5. Coil

신뢰성규격을 만족하는 평균수명을 도출하기위한 열화시험실시 및 결과 제시6.

- 18 -

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

제 장의 제 절 및 제 절에서 기술한 바와 같이 이화전기공업 주 와 긴밀한1 2 3 ( )

협조 체제를 구축하여 계획된 기술지원 목표를 충실히 달성하였다 이하에서는 기.

술지원한 내용을 항목별로 나누어 살펴보도록 하겠다.

권선의 전계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 분석권선의 전계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 분석권선의 전계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 분석권선의 전계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 분석1. ,1. ,1. ,1. ,

가 전계해석의 필요성가 전계해석의 필요성가 전계해석의 필요성가 전계해석의 필요성....

건식 몰드 변압기는 에폭시 수지를 성형하여 권선 전체를 절연하기 때문에 유입변

압기에 비해 소형으로 설계가 가능하므로 기존에 제작된 몰드변압기 권선 절연에

대한 전계해석을 실시하여 적합성을 검토함으로써 전기적 스트레스에 대해 절연강

도를 충분히 고려한 설계가 이루어진 상황을 점검할 필요가 있다 그림 은 이화. 2-1

전기공업 주 에서 제작된 권선의 형상 및 전계해석을 위한 구조도의 일부를 나타내( )

고 있다 권선 형태는 내부에 저압권선이 동축형 철심 주위를 감고 있으며 고압권.

선은 절연된 저압권선 외부에 감기는 구조를 가지고 있다.

- 19 -

(a)(a)(a)(a)

그림 형상 및 절연의 구조그림 형상 및 절연의 구조그림 형상 및 절연의 구조그림 형상 및 절연의 구조2-1 Coil (a) Coil (b)2-1 Coil (a) Coil (b)2-1 Coil (a) Coil (b)2-1 Coil (a) Coil (b)

- 20 -

나 전계해석의 결과나 전계해석의 결과나 전계해석의 결과나 전계해석의 결과....

전위 분포전위 분포전위 분포전위 분포1)1)1)1)

그림 는 축대칭 차원 전계해석 후 절연부의 등전위선을 나타내고 있다2-2 2 Coil .

등전위선의 형상으로는 구별하기 힘들지만 고압 및 저압간의 절연부에서 축방향으

로 등전위선이 비교적 균일하게 분포하고 있으며 에 가까운 부분에서 약간의, Coil

등전위선의 왜곡이 나타나고 있지만 전체적으로 전위분포는 전계가 집중되지 않고,

대칭을 이주고 있음을 알 수 있다.

그림 등전위선 결과그림 등전위선 결과그림 등전위선 결과그림 등전위선 결과2-2.2-2.2-2.2-2.

최대전계값최대전계값최대전계값최대전계값2)2)2)2)

- 21 -

절연부의 전계해석 결과 최대 전계는 고압 부위에서 발생하였으며 그림Coil Coil ,

에 최대전계 발생 부근의 전계분포를 나타내었다2-3 .

그림 에서 보는 바와 같이 최대전계값은 인가시 로 나타203 100 kV 47.96 kV/mm

났으며 이때 발생한 최대전계값은 주 절연물인 에폭시 수지의 절연내력이, 24

정도되므로 이러한 형상인 절연구조에서 실제 절연내력은kV/mm , Coil

에서 정도가 되므로 배전급 전기기기의 절연내력을 충(100×24)/47.06 50.998 kV ,

분히 가지고 있어 절연파괴에 대한 가능성은 없는 것으로 판단된다.

그림 전계해석 결과그림 전계해석 결과그림 전계해석 결과그림 전계해석 결과2-3.2-3.2-3.2-3.

- 22 -

수명예측을 위한 온도 가속열화시험 기술수명예측을 위한 온도 가속열화시험 기술수명예측을 위한 온도 가속열화시험 기술수명예측을 위한 온도 가속열화시험 기술2.2.2.2.

모델시료를 제작하여 온도 가속열화시험을 실시하여 권선절연의 열화특성을 파악하

여 신뢰성평가시험을 실시하는데 충분한 절연을 유지하고 있는 지를 확인하였다, .

그리고 실규모 변압기를 이용하여 장기 가속열화시험을 실시하여 모델시료에 대한

가속시험결과를 보증하는 방법을 취하였다 건식몰드변압기에 대한 신뢰성평가 기.

준에 언급된 신뢰성평가시험인 권선절연물에 대한 온도 가속 열화시험의 방법은 다

츰과 같다.

가 일반가 일반가 일반가 일반....

신뢰성시험의 일반신뢰성시험의 일반신뢰성시험의 일반신뢰성시험의 일반1)1)1)1)

건식몰드 변압기에 대한 신뢰성평가 시험은 최소 대의 실변압기와 개 대표모델2 36

시료들을 사용한다 대표모델 시료들은 개씩 개 그룹으로 나누어 변압기 최고. 12 3

허용온도보다 높은 가지 또는 그 이상 의 온도에서 시험을 해야 한다 시험온도와3 ( ) .

한 주기 평가시간은 표 에 나타난 바와 같으며 재료 특성 등을 고려하여 변경2-1 ,

할 수 있다 부분방전 시험과 단락 시험을 위해 적어도 대의 실변압기 시료를 제. 2

일 낮은 온도 그룹에 추가하여 시험을 실시해야 한다.

- 23 -

표 온도와 시험시간표 온도와 시험시간표 온도와 시험시간표 온도와 시험시간2-1.2-1.2-1.2-1.

신뢰성시험 평가 일반신뢰성시험 평가 일반신뢰성시험 평가 일반신뢰성시험 평가 일반2)2)2)2)

이 평가는 식 과 같이 아레니우스 식으로 표현할 수 있을 때 적용한다(1) .

여기서 고장까지 시간 수명시간, L : ( )

종좌표 와 아레니우스 수명 곡선과의 교차점을 나타내는 상수A : (ordinate) ‘ ’

곡선의 기울기로 절연계의 고장시 온도와 시간과의 관계를 포함하는 비례계수b :

절대온도T :

와 는 신뢰성 시험일반에 따라 수행한 시험으로부터 구한다A b .

이 경우 한 샘플그룹 샘플수 에서 얻은 온도(n : ) T2 로부터 외삽법을 적용하여( K)˙

아래 식에 대입하여 시간에 해당하는 온도40,000 T1 을 구한다.

여기서,

- 24 -

T1 : L1(L1 시간 이상의 예상고장시간으로 주어지는 한계 온도= 40,000 ) [( +273)]℃

자연로그ln :

시험온도: T2에서 고장시간의 평균값 평균수명시간( , L1와 동일한 단위로 표시)

L2 시험온도에서 시료로부터 얻은 고장시간:

여기서 은 온도, n T2에서 샘플 수임.

신뢰성 인증 평가기준3)

대표모델 시료로 개의 온도 그룹에서 신뢰성 인증 시험방법에 따라 얻어진 수명시3

간으로부터 시간의 수명에 평가되는 온도를 구하고 이 온도가 변압기의 열40,000

적 분류별 최고허용온도 이상이어야 한다 그리고 실변압기 시료의 수명시간이 같.

은 온도에서 시험된 대표모델 수명시간과 같거나 그 이상이어야 한다, .

나 시험시료의 준비나 시험시료의 준비나 시험시료의 준비나 시험시료의 준비....

시험시료 설계시 고려 사항시험시료 설계시 고려 사항시험시료 설계시 고려 사항시험시료 설계시 고려 사항1)1)1)1)

시험시료모델은 다음의 실 변압기와 대표모델 시료로 구성한다.

가 실변압기 시료가 실변압기 시료가 실변압기 시료가 실변압기 시료))))

- 25 -

실변압기 시료는 실물크기의 실사용 변압기이며 가능한 고장모드를 시험할 수 있,

도록 절연시스템에 영향을 주지 않는 범위에서 변형할 수 있다 실변압기의 코일은.

상용되는 표준 실크기 를 갖는 것으로 선택한다 선별한 코일에 대하여 상(full-size) .

승된 온도에서 가속 열화과정을 통하여 성능수명을 결정하기 위한 시험을 실시한

다.

실물크기의 변압기 코일은 크고 생산비용이 고가이므로 변압기 시료는 대로 하며, 2

선택된 가지의 다른 온도 중 제일 낮은 온도에서 시험한다 변압기 시료는 대로3 . 2

이루어진 것 중 하나의 코일에서 온도를 측정할 수 있는 센서를 부착시킬 수 있도

록 설계한다.

나 대표모델 시료)

실물크기 변압기 코일을 시험하고 만드는 데 많은 비용이 들기 때문에 절연시스템,

의 대표모델 시료를 평가에 이용할 수 있다 변압기 절연 수명에 대한 열적인 열화.

효과를 정확히 평가하기 위하여 대표모델 시료는 다음을 만족시켜야 한다, .

변압기 코일의 전기적인 측면에서 종합적으로 열화시킬 수 있는 임계 절연시스①

템을 대표

열열화 과정후 코일 절연시스템의 수명을 결정하기 위하여 실제 전압 스트레스②

층격 또는 저 전압 를 모의할 수 있어야 한다( ) .

주형 권선 모의된 코일 의 설계의 경우 턴간 및 권선 층간( ) , (turn-to-turn)

절연시스템은 위의 조건을 만족하므로 절연시스템의 열적 정격을(layer-to-layer) ,

입증하기 위해 대표모델로 모의하여야 한다.

- 26 -

공극 코일의 축방향 끝에서 접지측과의 간격 방사상의 권선 권선간의 간격 축방향( , - ,

권선 섹션간 등 과 직렬 또는 병렬로 작용하는 주형 코일 절연시스템의 특성은 대- )

개 공기의 절연강도에 의존한다 이들 절연시스템 요소는 에폭시 절연의 열적 열화.

에 의해 크게 나빠지지 않으므로 대표 절연모델로 모의하지 않아도 된다.

선별된 대표모델에 대하여 상승된 온도에서 가속 열화과정을 통한 성능(screening)

수명을 결정하기 위하여 시험을 실시한다 대표 모델은 실제 크기의 코일보다 상대.

적으로 적은 비용과 작은 크기로 만들 수 있으므로 개 샘플로 된 그룹들을 적어12

도 가지의 다른 온도에서 시험하여야 한다 모든 샘플은 확인을 위해 표 에3 . 2-2

나타낸 것과 같이 명확히 표시하여야 한다.

- 27 -

그림 코일절연 시스템 단면그림 코일절연 시스템 단면그림 코일절연 시스템 단면그림 코일절연 시스템 단면2-4.2-4.2-4.2-4.

표 모델시료 명칭표 모델시료 명칭표 모델시료 명칭표 모델시료 명칭2-2.2-2.2-2.2-2.

그룹 번호 시 료 번 호 온 도

I 1 - 12 1 -2′ ′ A

II 13 - 24 B

III 25 - 36 C

는 실권선임1 -2※ ′ ′

대표모델 구조대표모델 구조대표모델 구조대표모델 구조2)2)2)2)

이상의 원칙을 근거로 모델은 코일 도체의 대표 크기와 권선 사이에 층간 절연을

삽입하여 층으로 설계하고 그림2 , 와과2-5 같이 권선을 주형 절연 내부에 넣어야

한다.

- 28 -

나 신뢰성 평가인증 시험방법나 신뢰성 평가인증 시험방법나 신뢰성 평가인증 시험방법나 신뢰성 평가인증 시험방법....

선별시험선별시험선별시험선별시험1)1)1)1)

맨 처음 시험주기에서 상승된 온도에 노출시키기 전에 모든 샘플에 대한 절연선별

시험 항에 따라 실시한다 초기선별시험에 포함되는 냉충(dielectric screening test) .

격과 습윤시험은 항 및 항에 따라 절연시험 전에 실시하고 절연시험 실시 후4) 5)

통과하지 못한 샘플은 사용할 수 없다.

- 29 -

시험주기시험주기시험주기시험주기2)2)2)2)

시험절차는 초기선별시험을 통과한 시험 샘플에 대하여 시험주기를 반복하는 것이

다 각 시험주기는 다음과 같이 구성되며 순차적으로 실시한다. .

가 온도 가속열화시험 항) - 3)

나 냉열충격시험 항) - 4)

다 습윤상태의 조성 항) - 5)

라 습윤상태에서 절연시험 항) - 6)

마 단락전류에 의한 기계적 열화시험 항) - 7)

바 장시간 열화 부분방전 시험 항) - 8)

온도 가속열화시험온도 가속열화시험온도 가속열화시험온도 가속열화시험3)3)3)3)

상승된 온도를 가하는 방법은 시료의 권선에 순환전류를 인가하거나 적절한 오븐을

사용할 수 있으며 도는 이 둘을 조합할 수도 있다, .

열화시키는 방법으로는 실변압기에 대하여는 전류 순환 방식을 대표모델에 대하여,

는 적절한 공기 오븐을 사용한다.

가 순환전류에 의한 열화가 순환전류에 의한 열화가 순환전류에 의한 열화가 순환전류에 의한 열화))))

순환전류를 사용하여 시료의 권선에 상승된 온도를 가하는 경우 모든 시료의 전기,

적 부속품 모든 고압 및 저압 코일 에 동일한 전류가 인가되도록 직렬로 연결한다( ) .

고압코일과 저압코일에 대하여 개별 전류원이 필요할 수 있다 희망온도를 얻기 위.

하여 각 시료에 흐르는 전류를 미세 조정할 수 있어야 하며 시험온도를 유지하기,

위하여 시료를 개별적으로 밀폐할 수도 있다.

- 30 -

그러나 시료 각각에 대한 물리적 배치는 모든 시료의 온도 균일성을 향상시킬 수

있어야 한다 온도에 노출되는 동안 시료의 온도를 감시하기 위하여 적절한 방법을.

이용하되 다음 방법을 귄장한다, .

그룹의 한 개의 시료에는 열전대 센서를 부착하여 온도 감시에 사용한다 아래의.

조건을 만족시키기 위하여 열전대 센서 위치와 개수를 시료내 최고점 온도 및 온,

도분포를 정확히 표시하고 알 수 있도록 한다.

모든 시료 온도는 각 시료에 설치된 하나 이상의 온도계와 열전대 센서로 측정하여

야 하며 설치된 온도계와 열전대 센서의 상대적 위치는 동일하여야 한다 각 시료, .

에서 측정된 온도는 조정용 시료의 해당 측정 온도보다 이상 낮아서는 안 된2℃

다.

측정 열전대 센서로 측정한 샘플 내 최고점 의 시험온도를 일정하게(hottest spot)

유지함으로써 각 권선의 최고점 온도는 동일하게 된다 샘플내 다른 부위와의 온도, .

차이가 실 변압기의 온도분포 범위 내에 있다면 이 온도 차이는 허용된다.

권선의 크랙을 방지하기 위하여 시료의 온도 상승률을 감시 조정하여야 한다 그.ㆍ

러나 시료의 전체 열화시간에 포함되지 않는 열화시간에 추가 온도 상승시간이 추

가됨을 명심하여야 한다 온도 열화 주기는 규정된 최고점 온도에 이르렀을 때 시.

작하여 냉각주기가 시작될 때 종료한다.

- 31 -

시료는 비교적 깨끗하고 통풍이 잘되는 곳에서 온도에 노출하고 먼지가 쌓이지 않,

도록 하여야 한다.

가 공기오븐에 의한 열화가 공기오븐에 의한 열화가 공기오븐에 의한 열화가 공기오븐에 의한 열화))))

시료의 각 그룹은 규정된 온도를 유지하는 개별 공기 순환형 오븐으로 열화시킨다.

시료는 처리 전까지 일정 기간동안 주기 오븐에 보관한다 각 오븐에 있는 조정용( ) .

샘플은 모든 샘플의 온도를 결정하기 위하여 열전대 센서를 부착하고 온도감시에,

사용한다 이 조정용 샘플은 샘플에 포함되어 있다 오븐은 개의 권선 모두를. 12 . 12

넣을 수 있을 만큼 커야 하며 온도변화율을 결정할 수 있도륵 오븐 온도의 균일성,

을 감시하여야 한다 오븐은 이하에서는 오븐 내 측정점 사이의 균일도가. 300 ±℃

이어야 하고 이상에서는 이어야 한다2 300 ±3 .℃ ℃ ℃

열화주기는 감시용 조정 샘플이 규정된 열화온도에 도달했을 때 시작되며 조정 샘,

플이 열화온도 보다 이상 떨어졌을 때 열화가 종료된다 온도 강하는 오븐 문을3 .℃

열었을 때나 전원을 끈 경우에 발생할 수 있다.

나 열화온도와 열화시간나 열화온도와 열화시간나 열화온도와 열화시간나 열화온도와 열화시간))))

사용한 열화 방법에 관계없이 다음 지침을 적용한다 한번 도달한 최고점 시험온도.

를 최저값으로 유지하고 허용 오차는 없으나 방향으로의 심한 온도변화는 수명, + +

곡선에 악영향을 미친다는 것을 유의하여야 한다.

- 32 -

열노출 주기동안 평균온도를 측정할 수 있도록 주기적으로 온도를 기록하여야 하

며 각 열노출 주기 시간과 열화온도는 샘플그룹이 평균고장시간에 도달하는데,

주기가 걸리도록 선택한다 여러 시료그룹을 서로 다른 온도에서 시험하는 경5~10 .

은 각 그룹의 시험주기 시간은 평균 고장시간에 도달하는데 거의 같은 주기를 갖,

도록 정한다.

한 그룹에 대한 시험은 고장인 발생할 때가지 동일한 열화온도로 실시한다 시험온.

도를 선택하는 지침으로 표 을 제공하지만 온도와 시간을 조합하여 특별한 절2-1 ,

연시스템 열화 특성에 맞도록 사용할 수 있다 샘플이 주기까지 파괴되지 않으면. 7

다음 주기의 열화시간을 이전 시간의 배 이하로 연장할 수 있고 주기 이하에 파2 , 4

괴되면 다음 주기의 열화시간을 이전 시간의 이하로 단축할 수 있다1/2 .

표 의 온도와 시간은 실제 절연시스템을 기술한 것이 아니고 열화온도와 시간2-1

을 선택하는 지침으로 예시한 것이며 표 온도 및 시간으로 모든 절연시스템에, 2-1

대해 동일한 종점을 기대할 수 없다 시료는 비교적 깨끗하고 통풍이 잘되는 곳에.

서 온도에 노출하고 먼지가 쌓이지 않도록 덮어두어야 한다 한 온도에서 열화된, .

샘플의 파괴시간은 모든 시험주기 동안의 온도 노출기간의 합과 같으며 마지막 주

기의 보다 적어야 한다1/2 .

냉열충격시험냉열충격시험냉열충격시험냉열충격시험4) (Cold shock)4) (Cold shock)4) (Cold shock)4) (Cold shock)

열화시킨 시료는 실온에서 냉각시켜 가 될 때까지 적절한 용기에 놓아두고-30 ,℃

에 도달한 후에는 샘플을 실온으로 올려 내습윤시험을 실시한다-30 .℃

- 33 -

실크기 권선의 온도는 권선저항 측정 또는 코일 실내온도를 측정하기 위해 접지된

적절한 위치에 설치한 열전대로 측정한다 대표 모델 권선에 대하여는 열전대로 측. ,

정한 조정샘플의 온도를 개 시료 온도에 사용한다 그래서 조정용 샘플을 시료12 .

샘플과 함께 냉각 챔버에 설치하여야 한다.

습윤상태의 조성습윤상태의 조성습윤상태의 조성습윤상태의 조성5) (Humidity conditioning)5) (Humidity conditioning)5) (Humidity conditioning)5) (Humidity conditioning)

습기에 대한 노출은 다음 조건하에서 에너지를 감쇠시킨 시료에 실시한다.

가 시료는 습윤하기 전에 실온상태로 되돌려야 한다) .

나 습윤 시간은 시간 이상이어야 한다) 48 .

다 습윤 노출을 위한 진료는 이상의 상대습도를 유지하는 적절한 용기에 보관) 90%

한다 습도를 유지하기 위하여 시험조 의 바닥에 포화 소금용액. , (test chamber)

방법 또는 을 담아두는 평평한 쟁반은 덮어둔다 시험조에(ASTM E 104-85 A C) .

내부 순환용 송풍기나 팬을 설치하고 증발 차단 물질 예 알루미늄 호일 을 내부에( . )

대어야 하며 습윤온도를 범위로 유지하여야 한다, 25~40 .℃

습윤상태에서 절연시험습윤상태에서 절연시험습윤상태에서 절연시험습윤상태에서 절연시험6) (Dielectric tests)6) (Dielectric tests)6) (Dielectric tests)6) (Dielectric tests)

가 일반가 일반가 일반가 일반))))

- 34 -

초기 선별과 절연시험을 다음에 기술한 또는 방법에 따라 실시한다 절연A, B C .

시험은 흡습된 시료에 실시하며 모든 절연시험은 시료를 흡습조에서 꺼낸후 시간, 2

이내에 완료한다 시험 순서는 다음과 갈다. .

턴간①

권선간 또는 권선대 접지간 적용가능한 경우( )②

층간③

초기 특성 초기 선별 시험과 절연시험을 로 실시할 경우 시험전압은 정, 50/60 Hz ,

현파이어야 한다 초기 선별시험과 절연시험 시 전압을 초 동안 인가한다 정현. 2 . “

파 의 정의는 을 참조한다 시험에는 정현파 출력을 갖고 전압을 변화시” IEC 60060 .

킬 수 있는 이상의 변압기를 사용한다 시험용 변압기 출력단 전압을 직접적500VA .

으로 또는 적절한 계기용 변압기나 커패시터 분압기로 측정한다면 보다 적500 VA

은 용량의 변압기를 사용할 수 있다 시험전압은 이하에서 시작하여 초 이내. 1/4 15

에 전체 전압 으로 올려야 한다 시험주기 초 종료시점에서 초 이내(full-wave) . (2 ) , 5

에 시험전압을 이하로 감소시켜 회로를 개방한다 시험을 실시할 때1/4 . 50/60 Hz

에는 규정된 시험전압의 이상 초과 전압에 대한 방전갭 을 설치한다40% (relief gap) .

전압의 붕괴 도는 전압유지 불가능은 절연파괴를 의미한다.

나 방법나 방법나 방법나 방법) A) A) A) A

평가한 실변압기 권선의 과도 전압 분석을 통하여 각 전위 파괴 모드 턴간 층간, ( ,

등 에 대하여 이미 알고 있는 정격 전파 임펄스 전압 과의 최대 비율을 결정한) (BIL)

다.

- 35 -

다양한 파괴 모드의 전파 임펄스전압의 최대 비율은 과도 분석 중에 각 점에서 측

정한 전압으로부터 결정할 수 있다 최대 비율 전압은 귄선의 입펄스전압의 초기분.

포 결과나 임펄스 전압에 대한 회로 의 응답인 공진전압(network) (resonant voltage)

의 결과로 발생한다.

턴간 최대 임펄스전압은 코일의 인입단자 부근 또는 중성점 부근에서 나타나며 층,

간 최대 임펄스전압은 권선이 섹션 형태인 단자 경우 첫 번째와 두번째 층 사이 또

는 통권선 단자인 경우 첫 번째와 두 번째 층 사이에서 나타난다(barrel winding) .

섹션간 최대전압은 첫 번째와 두 번째 섹션 또는 두 번째와 세 번째 섹션사이에 나

타난다 섹션과 접지간 최대 전압은 단자 섹션과 접지사이에 나타난다 권선과 접지. .

간 최대 전압은 단자 섹션과 접지 또는 통권선인 경우 단자 층과 접지간에 나타난,

다 연속원형 권선의 접지에 대한 최대전압은 전압단자 로부터 번째. (line terminal) 6

에서 번째 섹션에 나타난다 각 파괴 모드에 대한 최대 가능전압을 결정하기 위12 .

해 과도 분석 장비를 이용하여 실험적인 측정을 여러 번 시행하여 정하거나 제작자

가 타당한 근거로 제시할 수 있다.

이러한 방법으로 측정된 임펄스전압은 등가전압으로 변환하고 열화하거50/60 Hz ,

나 열화하지 않은 시료에 대하여 아래와 같은 시험을 실시할 때 변환한 50/60 Hz

전압의 값을 이용한다 급에서 턴간은 제외 각 파괴모드에 대하여 열화75% .(120 V )

하지 않은 모델의 선별시험과 열화한 모델의 절연시험은 다음으로 결정50/60 Hz

한 전압으로 실시한다.

- 36 -

턴간전압은 보다 크면 다음 식을 따른다120 V .①

Max 고장모드에서 나타나는 전파 임펄스전압의 최대 비율% = (%)

FWkV 전파 임펄스전압= (kV)

이 보다 높은 전압을 제작자가 선택하면 채택할 수 있다.

권선간 권선과 접지간 전압은 다음과 같다, .②

이하의 전파 기본충격절연 정격 권선60kV (BIL)㉮

이상의 전파 기본층격절연 정격 권선60kV (BIL)㉯

섹션간 층간 등에서와 같은 기타 모든 전압파괴 에 대한 전압, (potential failure)③

은

다 대체 방법다 대체 방법다 대체 방법다 대체 방법))))

대체방법으로 초기선별과 절연시험을 정극성 전파 충격전압으로 실시, 1.2×50 ㎲

하거나 다음과 같이 턴간 시험과 다른 시험에 대하여는 충격시험을 조합, 50/60 Hz

하여 수행할 수 있다.

턴간 시험 전압은 의 항 규정에 따른다50/60 Hz 9.6.2 (1) .①

턴간 임펄스시험 전압은 위 식에서 얻은 값 또는 피이크보다 커야 한다, 170 V .②

이 보다 높은 전압을 제작자가 선택하면 채택할 수 있다.

- 37 -

타 시험의 경우 시험전압은 식으로 계산한다.③

시험모드를 한번 정하면 시험이 종료될 때까지 같은 모드를 사용하여야 한다.

라 방법라 방법라 방법라 방법) B) B) B) B

이 방법은 실변압기 코일을 시험하는 데 사용한다 절연시험은 흡습조에서 코일을.

꺼낸 후 시간 이내에 수행한다 열화하지 않은 코일의 선별시험과 열화코일의 절2 .

연시험을 다음 절차를 따른다 개의 실 변압기 코일에 정격 의. 2 BIL 75% 1.2×50

정극성 전파 충격전압을 인가하고 파형은 을 따른다, IEC 60060 .㎲

각 코일은 차 권선과 함께 철심에 조립하여 시험한다 충격전압을 코일의 인입 단2 .

자에 인가하고 말단 철심 및 차 코일은 접지하며 다시 코일의 말단(finish lead), 2 ,

에 충격전압을 인가하고 시작 단자 철심 및 차 코일은 접지하여 시험을 실시한, 2

다.

위의 충격시험 후에 이상의 주파수를 갖고 차 정격전압의 인 전압을, 120 Hz 2 150%

사이클 동안 인가하는 이중 유도 전위시험을 실시한다 절연파괴가7,200 (double) .

일어나지 않으면 코일을 열화상태로 되돌리고 새로운 열화주기를 시작한다, .

마 방법마 방법마 방법마 방법) C) C) C) C

- 38 -

이 방법은 대표모델 코일을 시험하는데 사용하고 흡습조에서 코일을 꺼낸 후 시, 2

간이내에 절연시험을 수행하여야 한다 개 시험코일에 다음 과정에서 기술하는. 12

내전압 시험을 실시한다 모델로 모의한 살용 변압기 코일 디자인의 최대 예상. BIL

의 크기를 갖는 정극점 전파 임펄스를 시험코일에 인가한다 단자75% 1.2×50 .㎲

결선 그림 참조 순서 및 각 시료의 충격전압 인가 방법은 표 을 따른다( 2-6 ), 2-3 .

그림 모델샘플의 단자 접속도그림 모델샘플의 단자 접속도그림 모델샘플의 단자 접속도그림 모델샘플의 단자 접속도2-5.2-5.2-5.2-5.

표 충격 전압시험 연결상태표 충격 전압시험 연결상태표 충격 전압시험 연결상태표 충격 전압시험 연결상태2-3.2-3.2-3.2-3.

시 험 단자접속

번호 종류 접지 인가

1 턴간 B a

2 층간 A,B C,

- 39 -

바 시험모델 파괴바 시험모델 파괴바 시험모델 파괴바 시험모델 파괴))))

시험중 절연이 파괴된 시험모델은 추가 시험을 실시하지 않는다 남은 코일은 다음.

주기를 시작할 수 있도록 열화모드로 되돌린다.

단락전류에 의한 기계적 열화시험단락전류에 의한 기계적 열화시험단락전류에 의한 기계적 열화시험단락전류에 의한 기계적 열화시험7)7)7)7)

단락강도 시험은 실변압기에 절연시험 후 충분히 건조된 다음에 단락시험을 실시하

며 정격 단락 전류로 에 따라 시험을 실시하고 시험에서 정격 단락전, KS C 4309 ,

류 인가는 회로 한다1 .

장시간 열화 부분방전시험장시간 열화 부분방전시험장시간 열화 부분방전시험장시간 열화 부분방전시험8)8)8)8)

부분방전시험은 의 항에 따라 실변압기에 대해 실시하며 초기 시KS C 4311 9.13 ,

험을 제외한 주기적인 점검 시험에서는 이하의 값을 가져야 하고 단락시1,000 pC ,

험 이후에 실시하며 시료는 깨끗한 상태이어야 한다.

- 40 -

고장원인 분석을 통한 문제점 해결 및 사후 관리방안 제시고장원인 분석을 통한 문제점 해결 및 사후 관리방안 제시고장원인 분석을 통한 문제점 해결 및 사후 관리방안 제시고장원인 분석을 통한 문제점 해결 및 사후 관리방안 제시3.3.3.3.

가 사고 및 장해 사례의 조사가 사고 및 장해 사례의 조사가 사고 및 장해 사례의 조사가 사고 및 장해 사례의 조사....

사고원인으로 생각되는 주된 원인이 장기 사용이 의한 경년열화라고 추정되기 때문

에 사고를 유발한 열화형태를 정리해서 그림 에 나타내었다 이 그림에서와 같2-7 .

이 장기사용에 따른 열화의 형태로서는 흡습 부식 균열의 발생 오수 등이 주된, , ,

것임을 판정할 수 있다.

그림 건식몰드변압기 사고 및 장해의 주요 열화형태그림 건식몰드변압기 사고 및 장해의 주요 열화형태그림 건식몰드변압기 사고 및 장해의 주요 열화형태그림 건식몰드변압기 사고 및 장해의 주요 열화형태2-7.2-7.2-7.2-7.

경년열화에 의해 발생하는 장해현상을 정리하면 그림 과 같이 된다 장해현상으2-8 .

로는 건 중에서 에 해당하는 절연저하나 파괴가 발생하였으며 그림 의60 35 % 2-7

열화형태와 서로 견주어 보면 장기사용에 의한 흡습이나 부식이 진행하여 절연저,

하나 과열을 일으켜서 최종적으로는 지락이나 소손 등의 사고에 이르는 것을( )燒損

나타내고 있다.

- 41 -

그림 장해 현상그림 장해 현상그림 장해 현상그림 장해 현상2-8.2-8.2-8.2-8.

나 건식 몰드변압기의 보수 점검나 건식 몰드변압기의 보수 점검나 건식 몰드변압기의 보수 점검나 건식 몰드변압기의 보수 점검.... ㆍㆍㆍㆍ

보수의 목적은 성능의 유지를 도모함과 더불어 불량 장소의 조기 발견에 노력하여

사고를 미연에 방지하는데 있다.

변압기의 경년열화에 의한 갱신 시기를 결정하는 전제조건으로는 보수점검이 실시

되고 경력이 기록되는 것이 바람직하다 점검은 사용되는 환경에 의해 다르지만 일. ,

반적으로 정기점검으로는 레벨에 따라 표 와 같이 분류해서 실시하는 것이 좋2-4

다.

- 42 -

변압기의 이상검출 수단은 인간의 오간에 의한 점검에서 측정기를 이용한 진단까지

각종 방법이 있다.

변압기의 점검내용은 표 와 같이 분류해서 실지하고 정기점검 시의 측정내용과2-5

판정기준에 대해서는 표 에 나타낸다2-6 .

표 보수 점검의 분류와 점검주기표 보수 점검의 분류와 점검주기표 보수 점검의 분류와 점검주기표 보수 점검의 분류와 점검주기2-4.2-4.2-4.2-4.

점검의

분류설명 변압기 상태 점검주기

일상

점검일상 순시에 의한 외부를 보고 점검함

일상 운전의

상태 그대로

실시함

일 주, ,

월

초년도

점검

초기고장의 조기발견 및 환경 초기조건의 에 의, 相違

한 점검주기를 정하고 이후에 보수 점검이 적절하게ㆍ

실시될 수 있도록 은 빨리 실시하며 점검내初回點檢

용은 보통점검에 준해서 실시하는 것이 바람직 함

운전을 멈추

고 실시함

취부 후

년1 - 2

정

기

점

검

보

통

점

검

변압기의 특성 확인 유지를 목적으로 행하는 것으로,

세부의 분해는 행하지 않고 주로 외부를 보고 점검함

운전을 멈추

고 실시함년3

정

밀

점

검

변압기 내부상태를 측정에 의해 정량적으로 파악함.

기능의 확인 회복을 목적으로 행하는 것으로 필요에,

따라 분해점검을 해서 부품 교환을 실시함

운전을 멈추

고 실시함년6

임시

점검

전기사고나 전기설비의 이상이 발생했을 때 점검 측,

정 시험에 의해 원인을 조사하고 재발 방지의 대책,

을 세우기 위한 점검임.

순시점검으로 이상을 발견한 경우ㆍ

정격조건을 크게 벗어나 통전한 경우ㆍ

유사한 다른 기기에 고자이 발견되어 동일한 고장ㆍ

의 염려가 있는 경우

운전을 멈추

고 실시함수시

- 43 -

표 건식몰드변압기 점검 내용표 건식몰드변압기 점검 내용표 건식몰드변압기 점검 내용표 건식몰드변압기 점검 내용2-5.2-5.2-5.2-5.

점검종류 점검내용 주기

일상점검

의 유무, ,異音 異臭 發光ㆍ

단자 체결부의 과열 변색 부식의 유무,ㆍ

고압 절연부의 오손 의 유무, crackㆍ

온도계의 지시치 확인ㆍ

週

초년도 점검

외관 구조 점검 청소,ㆍ ㆍ

단자 체결부의 점검ㆍ

접지선과 그 접속부의 점검ㆍ

절연저항 측정ㆍ

보통점검 A

외관 구조 점검 청소,ㆍ ㆍ

단자 체결부의 점검ㆍ

온도계의 점검ㆍ

절연저항 측정ㆍ

풍냉장치가 설치되어 있는 경우( )

냉각핀의 점검ㆍ

필터의 점검 청소,ㆍ

1年

보통점검 B

외관 구조 점검 청소,ㆍ ㆍ

단자 체결부의 점검ㆍ

온도계의 점검ㆍ

구주부 철심부 점검,ㆍ

권선 고압철연부의 점검 청소,ㆍ ㆍ

접지선과 그 접속부의 점검ㆍ

절연저항 측정ㆍ

3年

정밀점검 A

외관 구조 점검 청소,ㆍ ㆍ

단자 체결부의 점검ㆍ

온도계의 점검ㆍ

구주부 철심부 점검,ㆍ

권선 고압철연부의 점검,ㆍ ㆍ

청소

절연저항 측정ㆍ

저압보호회로의 점검ㆍ

온도계의 정보동작 확인ㆍ

공냉장치가 설치되어 있는 경우( )

냉각 핀의 교환ㆍ

필터의 교환 필요에 따라 실시( )ㆍ

6年

정밀점검 B 정밀점검 에 다이얼 온도계의 교환이 추가됨A 12年

- 44 -

표 정기점검시의 측정 내용과 판정기준표 정기점검시의 측정 내용과 판정기준표 정기점검시의 측정 내용과 판정기준표 정기점검시의 측정 내용과 판정기준2-5.2-5.2-5.2-5.

측정항목 주기 측정내용 판정기준

절연저1.

항측정회 년1 /

이상의 절연1000 V

저항

권선상호간ㆍ

권선 대지간ㆍ

아래의 값 이하는 불량임

유전정2.

접측정회 년1 /6

쉐링브리지tanδㆍ

권선 상호간ㆍ

권선 대지간ㆍ

부분방3.

전측정회 년1 /6

코로나 측정

개시전압 ; 1.3 Eoㆍ

소멸전압 ; 1.2 Eoㆍ

운전전압(Eo ; )

코로나 발생 없을 것

방전 있을 경우는 폐기처분

- 45 -

문제점 해결을 위한 절연 및 수지열화 분석결과 제시문제점 해결을 위한 절연 및 수지열화 분석결과 제시문제점 해결을 위한 절연 및 수지열화 분석결과 제시문제점 해결을 위한 절연 및 수지열화 분석결과 제시4.4.4.4.

가 온도 가속열화시험을 위한 장비가 온도 가속열화시험을 위한 장비가 온도 가속열화시험을 위한 장비가 온도 가속열화시험을 위한 장비....

온포 가속열화시험을 위해 전기연구원 신뢰성평가 센터에 구축된 장비의 사항은 다

음과 같다.

그림 온도 가속화 시험용 챔버그림 온도 가속화 시험용 챔버그림 온도 가속화 시험용 챔버그림 온도 가속화 시험용 챔버2-9.2-9.2-9.2-9.

그림 실규모 변압기 시험용 챔버 냉열 충격시험그림 실규모 변압기 시험용 챔버 냉열 충격시험그림 실규모 변압기 시험용 챔버 냉열 충격시험그림 실규모 변압기 시험용 챔버 냉열 충격시험2-10. ( )2-10. ( )2-10. ( )2-10. ( )

- 46 -

그림 순환전류 발생용 반환부하설비그림 순환전류 발생용 반환부하설비그림 순환전류 발생용 반환부하설비그림 순환전류 발생용 반환부하설비2-11.2-11.2-11.2-11.

그림 내전압 시험장치그림 내전압 시험장치그림 내전압 시험장치그림 내전압 시험장치2-12.2-12.2-12.2-12.

- 47 -

나 모델시료의 절연물 열화시험 분석나 모델시료의 절연물 열화시험 분석나 모델시료의 절연물 열화시험 분석나 모델시료의 절연물 열화시험 분석....

모델 시료를 대상으로 최고허용온도 절연물에 대해 가속 열화시험을130 200℃ ℃

에서 실시한 결과 절연물의 수지가 녹아서 권선의 형태가 일그러지는 결과가 나타

났다 그림 은 시험전 모델시료의 형태이며 그림 는 가속열화시험. 2-13 , 2-14 200℃

후의 권선의 형태를 보여주고 있다.

가속열화시험한 권선에 대해 절연저항을 측정하고 내전압 시험을 실시한 결과 전기

적 절연에는 이상이 없었으나 권선구조에 변형이 일어나므로 절연물을 온도 계급,

이 높은 수지로 변경하는 것을 지원기업에 제안하였다 따라서 이러한 결과를 근거.

로 재차 모델시료 및 실규모 몰드변압기를 제작하여 신뢰성평가시험을 실시하였다.

가속열화 시험 전의 모델 시료가속열화 시험 전의 모델 시료가속열화 시험 전의 모델 시료가속열화 시험 전의 모델 시료2-13.2-13.2-13.2-13.

- 48 -

그림 가속열화시험 후의 시료의 상태그림 가속열화시험 후의 시료의 상태그림 가속열화시험 후의 시료의 상태그림 가속열화시험 후의 시료의 상태2-14. (200 )2-14. (200 )2-14. (200 )2-14. (200 )℃℃℃℃

신뢰성규격을 만족하는 평균 수명도출을 위한 열화시험 및 결과분석신뢰성규격을 만족하는 평균 수명도출을 위한 열화시험 및 결과분석신뢰성규격을 만족하는 평균 수명도출을 위한 열화시험 및 결과분석신뢰성규격을 만족하는 평균 수명도출을 위한 열화시험 및 결과분석5.5.5.5.

가 가속수명시험가 가속수명시험가 가속수명시험가 가속수명시험. (Accelerated life test ; ALT). (Accelerated life test ; ALT). (Accelerated life test ; ALT). (Accelerated life test ; ALT)

가속수명시험은 높은 신뢰도를 갖는 제품에 대한 신뢰성 평가시 시험시간이나 비용

을 감소시키기 위하여 정상조건보다 더 가속화된 사용조건에서 시험을 실시하여 정

상조건에서의 신뢰성을 평가하기 위한 수명시험이다 예를 들면. ,

사용률을 증가시킨 타이어 시험 고속화( )ㆍ

사용률을 증가시킨 세탁기시험 정지시간 감소( )ㆍ

전압을 높인 전기제품시험 과다 스트레스 부과( )ㆍ

코끼리시험 과다 스트레스 부과(Elephant test ; )ㆍ

- 49 -

등이 있다 가속수명시험을 적용하기 위해서는 가속조건하에서 발생하는 고장모드.

와 정상조건하에서 발생하는 고장모드가 동일하다는 실제로 이것이(failure mode)

일치하지 않으므로 가속수명시험에서는 가속화 요소 이외의 요소는 모두 동일하게

유지해야 한다.

나 스트레스 부하 부과 방법나 스트레스 부하 부과 방법나 스트레스 부하 부과 방법나 스트레스 부하 부과 방법. ( ). ( ). ( ). ( )

일정 스트레스일정 스트레스일정 스트레스일정 스트레스1)1)1)1)

일정스트레스는 스트레스 부과의 가장 기본적인 방법으로 표본에 일정 수준의 스트

레스를 부과하는 것이다 그림 는 세가지 스트레스 수준에 있어서의 일정스트. 2-15

레스 부과를 나타내고 있으며 시간의 경과에 따라 발생하는 고장을 로써 보여주, ×

고 있다.

그림 일정스트레스 부과그림 일정스트레스 부과그림 일정스트레스 부과그림 일정스트레스 부과2-15.2-15.2-15.2-15.

계단식 스트레스계단식 스트레스계단식 스트레스계단식 스트레스2)2)2)2)

계단식 스트레스 부과는 시험 대상물에 일정 간격마다 더 높은 스트레스를 부과하

는 방법이다 즉 일정시간 내에서는 일정스트레스를 부과하고 이 시간동안 고장이.

나지 않은 시료에는 좀 더 높은 수준의 스트레스를 부과하는 방법이다.

- 50 -

이 방법은 스트레스를 증가시킴으로써 시료의 고장을 쉽게 유발시킬 수 있다는 장

점이 있으나 신뢰도 추정이 곤란하다는 문제점이 있다.

그림 계단식 스트레스 부과그림 계단식 스트레스 부과그림 계단식 스트레스 부과그림 계단식 스트레스 부과2-16.2-16.2-16.2-16.

점진적 스트레스점진적 스트레스점진적 스트레스점진적 스트레스3)3)3)3)

점진적 스트레스 부과방법은 각각의 시험대상에 따라 서로 다른 비율로 스트레스를

연속적으로 증가시키면서 시험하는 방법이다 이 방법은 스트레스를 점진적으로 증.

가시키기와 신뢰성추정이 어렵다.

주기적 스트레스주기적 스트레스주기적 스트레스주기적 스트레스4)4)4)4)

주기적 스트레스에 노출되는 제품이나 스트레스의 변화에 따른 시험시간의 단축을

위해 쓰이는 방법이다 주로 반도체 소자의 가속 시험에서 주로 쓰인다. .

- 51 -

그림 점진적 스트레스 부과그림 점진적 스트레스 부과그림 점진적 스트레스 부과그림 점진적 스트레스 부과2-172-172-172-17

그림 주기적 스트레스 부과그림 주기적 스트레스 부과그림 주기적 스트레스 부과그림 주기적 스트레스 부과2-18.2-18.2-18.2-18.

다 가속성과 가속계수다 가속성과 가속계수다 가속성과 가속계수다 가속성과 가속계수....

가속성의 성립가속성의 성립가속성의 성립가속성의 성립1)1)1)1)

두 가속 조건에서의 고장자료를 확률지에 타점했을 때 각 조건에서 적합된 직선이,

서로 평행하면 두 조건사이에 가속성이 성립한다고 판단한다 예를 들면 와이블 확.

률지의 경우 두 직전의 형상모수 이 같은 경우와 대수정교 확률지의 경우 두 직m

선의 표준편차 가 같은 경우에 해당된다.σ

- 52 -

가속계수와 수명의 관계가속계수와 수명의 관계가속계수와 수명의 관계가속계수와 수명의 관계2)2)2)2)

임의의 스트레스 수준 과 수준 사이에 가속성이 성립한다고 하면 단 조건 가2 1 2 ( 2

보다 가혹함 두 조건에서의 수명 와 가속계수 와의1 ) t1, t2 (Acceleration factor) Af

관계는 이다 이로부터 과 을 각각 정상조건에서의 고장시간과t1 = Af t2 . Tn Fn(t)ㆍ

누적분포함수 와 를 가속조건에서의 고장시간과 누적분포함수라 하면 다음, Ts Fs(t)

과 같은 관계계가 성립된다.

여기서 와 는 각각 정상조건에서의 고장시간의 확률밀도함수 및 고장률, fn(t) n(t)λ

함수이고 와 는 각각 가속조건에서의 대응함수들이다fs(t) s(t) .λ

또한 정상조건 및 가속조건에서의 평균수명들인 과 도 다음과 같은 관계를 갖nμ ㎲

는다.

- 53 -

라 시험자료 해석 방법라 시험자료 해석 방법라 시험자료 해석 방법라 시험자료 해석 방법....

가속시험결과 수집된 고장자료를 분석하는데 있어서 사용되는 모형에는 통계적 모

형과 물리적 모형이 있다 통계적 모형은 수명자료의 분포 특성을 나타내는 것으로.

다음과 같은 모형이 이용된다.

지수분포지수분포지수분포지수분포1)1)1)1)

따라서

여기에서 과 는 정상조건 및 가속조건에서의 평균고장시간들이며 각각n s ,θ θ

과

와 같다.

와이블 분포와이블 분포와이블 분포와이블 분포2)2)2)2)

- 54 -

따라서

인다 또한.

여기서 일 때는 지수분포의 경우로써m =1

와 같은 관계가 성립됨을 알

수 있다.

대수정규분포대수정규분포대수정규분포대수정규분포3)3)3)3)

여기에서 T50s는 가속조건에서의 고장시간의 중앙값을 나타낸다 두 식을 비교함으.

로써 다음과 같은 관계를 얻을 수 있다.

- 55 -

물리적 모형은 스트레스와 물리적 반응 특성사이의 관계를 수학적으로 표현한 것으

로 주로 다음의 모형이 사용된다.

가 아레니우스 모형가 아레니우스 모형가 아레니우스 모형가 아레니우스 모형) (Arrhenius)) (Arrhenius)) (Arrhenius)) (Arrhenius)

열적 스트레스를 이용한 온도 가속수명시험법을 적용하는 경우에는 널리 알려진 아

레니우스 모형을 이용하게 된다 아레니우스 식은 온도함수로 표현되는 화학반응의.

속도론에서 유도되어 절연물의 수명과 온도 사이 관계를 근사적으로 다음과 같이

표현한다.

여기서, k는 반응속도, E는 반응 활성화 에너지 고장메커니즘에 따라 다름 단위는( .

eV(electron volt)), R은 기체상수Boltzmann (=8.617×10-5

eV/0K, T는 절대Kelvin

온도 섭씨온도(= ( ) + 273.16),℃ D는 빈도 요소 제품의 특성이나 시험조건에 따른(

특성치 로 절연물의 화학적 열화를 일으키는 분자 반응의 충돌수에 의존한다) .

따라서 절연물의 메디안 수명은 화학반응 속도에 반비례하는 것으로 가정할 수 있

으므로 다음과 같이 표현된다.

- 56 -

이러한 아레니우스 식은 다음과 같은 기하학적인 형태로 표현될 수 있다.

여기서 는 평균로그 수명 는 상수로 절연물의 모집단 시, M(X) ln(L) = , X = 1/T, A ,

료 시험방법 고장모드의 특성을 표현 는 이다 이로부틴 가속계수, , , B E/(2.303R) . Af

는 다음과 같다.

흔히 수명 값으로L MTTF(Mean Time To Failure), T50 등이 사용된다.

나 역승 모형나 역승 모형나 역승 모형나 역승 모형) (Inverse Poer)) (Inverse Poer)) (Inverse Poer)) (Inverse Poer)

이 모형은 전압 전력이나 압력 가속시험에 사용되는 모형으로써 다음과 같이 표현,

된다.

- 57 -

예를 들면 T50 = C/Vp

와 길이 표현할 수 있으며 이로부터, lnT50, = lnC-plnV 이

다 또한 가속계수는 다음과 같인 표현될 수 있다. .

마 통계적 분석법을 이용한 시험결과의 신뢰성분석마 통계적 분석법을 이용한 시험결과의 신뢰성분석마 통계적 분석법을 이용한 시험결과의 신뢰성분석마 통계적 분석법을 이용한 시험결과의 신뢰성분석....

가속수명자료가속수명자료가속수명자료가속수명자료1)1)1)1)

건식 몰드변압기에 글한 신뢰성평가기준인 의 항에 규정한 절차에 따RS C 0019 8

라 수면 예측을 위한 온도 가속열화시험을 실시하였다 그림 는 고온열화 챔. 2-19

버에서 모델시료에 대해 가속열화 시험을 하는 장면을 나타내고 있으며 그림,

은 냉열충격시험을 하기위해 냉열충격 챔버내에 가속열화시험의 이 끝2-20 1cycle

난 모델 시료가 놓여져 있는 장면이다 그리고 표 은 현재까지의 시험에서 획득. 2-7

한 수명자료를 정리한 결과이다.

가지 가속된 온도 스트레스 수준에서 시헐을 실시하는 경우 일반적으로 일정수의3 ,

시료가 고장이 발생할 때까지 시혐을 실시하여 정수중단 자료를 얻던지 또는 일정

시간까지 시험을 실시하여 고장이 발생하지 않으면 규정된 기준에서 제시된 보증

수명을 만족하는 것으로 판정하는 정시중단 시험을 실시하는 방법이 있다.

- 58 -

그러나 신뢰성평가기준에서는 시료가 고장날 때까지 시험을 실시하여 획득한 수명

자료를 아레니우스 그래프를 이용하여 운전조건에서의 최대허용온도에서의 평균수

명을 보증하는 방법을 따르고 있다 따라서 본 연구에서는 수명을 예측하는 기술지.

원이 주요 목적이므로 가능한 한 많은 수명데이터 획득을 목표로 시험을 지속해 왔

으나 고장이 발생한 데이터를 현재까지 얻을 수 없었다, .

수명예측을 위해 많은 수명자료를 얻는 것이 보다 정확한 수명을 예측하는데 있어

기본적이지만 현재까지의 무고장 데이터를 근거로 해서 건식몰드변압기와 같은 고,

체 절연물을 이용하는 전기기기에서 적합성이 일부 언급된 몇 가지의 수명분포를

가정하여 신뢰성분석 프로그램인 을 활용하여 수명자료를 분석하고 허용MINITAB ,

최고온도에서의 기대 수명과 실제 운전조건에서 기대되는 수명의 예측 등 신뢰성분

석을 실시하였다.

- 59 -

그림 고온열화 챔버에서 모델시료에 대한 가속열화시험 장면그림 고온열화 챔버에서 모델시료에 대한 가속열화시험 장면그림 고온열화 챔버에서 모델시료에 대한 가속열화시험 장면그림 고온열화 챔버에서 모델시료에 대한 가속열화시험 장면2-19.2-19.2-19.2-19.

그림 냉열충격 시험을 위해 챔버내에 놓여져 있는 모델 시료 및 데이터 수그림 냉열충격 시험을 위해 챔버내에 놓여져 있는 모델 시료 및 데이터 수그림 냉열충격 시험을 위해 챔버내에 놓여져 있는 모델 시료 및 데이터 수그림 냉열충격 시험을 위해 챔버내에 놓여져 있는 모델 시료 및 데이터 수2-20.2-20.2-20.2-20.

집집집집 장비장비장비장비

- 60 -

표 가속화시험에서표 가속화시험에서표 가속화시험에서표 가속화시험에서 획득획득획득획득한 수명자료한 수명자료한 수명자료한 수명자료2-7.2-7.2-7.2-7.

수명 예측수명 예측수명 예측수명 예측2)2)2)2)

아레니우스 가속수명 모델을 이용하여 최우추정법으로 수명자료를 각각의 수명분포

에 대해서 해석을 하였다.

가 대수정규분포 가정가 대수정규분포 가정가 대수정규분포 가정가 대수정규분포 가정))))

- 61 -

고체 절연물에 대한 온도가속시험을 실시하여 절연물의 수명을 예측하는 방법에서

는 절연물의 수명을 대수정규분포 또는 와이블 분포로 주로 가정하여 신뢰성분석을

실시하고 있다 특히 전동기와 같이 온도 및 기계적 스트레스를 받는 전기기기에서.

는 대수정규분포를 가정하여 분석한 사례가 많으며 고압 케이블과 같이 전기적인,

스트레스가 주를 이루는 절연물에 대한 수명예측에서는 와이블 분포를 가정하여 결

과를 해석하고 있다.

먼저 건식 몰드변압기의 온도 가속열화시험결과를 대수정규분포라고 가정하고 허용

최대 온도에서의 수명을 예측하기 위해서 획득한 무고장 데이터의 선형화 작업에

최우량 추정법 또는 최우도 추정법 최우추정법이라고 함 을 이용하여 분석하였으( , )

며 그림 및 와 같은 결과를 얻었으며 분석결과를 표 에 정리하였, 2-21 2-22 , 2-8

다.

표 에서 보는 바와 같이 고장이 전혀 일어나지 않는 경우에 단축 신뢰구2-8 95 %

간의 하한값 양측 신뢰구간 하한값과 거의 동일함 을 정확하게 예측하는 것은(90% )

곤란하다 따라서 평균수명 즉 백분위수 과 가 고장이. , 50% (percentile of 50%) 10%

일어나는 시간을 가리키는 B10 수명이 동일한 결과를 가져왔다 그러나 무고장 시. ,

험 데이터만을 가지고 예측한 이화전기공업 주 배전급 건식몰드변압기의 평균수명( )

은 절연물의 최고허용온도를 기준으로할 때 시간으로 신뢰성평가기준130 50,539℃

에서 제시한 보증조건인 시간을 훨씬 초과하고 있다40,000 .

- 62 -

그림 대수정규분포그림 대수정규분포그림 대수정규분포그림 대수정규분포를를를를 가정한 수명가정한 수명가정한 수명가정한 수명좌좌좌좌료 분석 현료 분석 현료 분석 현료 분석 현재까재까재까재까지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료2-21. ( )2-21. ( )2-21. ( )2-21. ( )

그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립할할할할 경우경우경우경우 허허허허용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가2-22. (2-22. (2-22. (2-22. (

정 현정 현정 현정 현재까재까재까재까지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료지 무고장시험 자료, ), ), ), )

- 63 -

표 대수정규분포표 대수정규분포표 대수정규분포표 대수정규분포를를를를 가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 현가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 현가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 현가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 현재까재까재까재까지 무고장지 무고장지 무고장지 무고장2-8. (2-8. (2-8. (2-8. (

시험 수명자료시험 수명자료시험 수명자료시험 수명자료))))

- 64 -

예측한 자료의 신뢰성을 높이기 위하여 계속 가속열화시험을 실시하여 다음 시험

에서 모든 시료가 고장이 발생하는 최악의 경우를 가정하여 앞에서와 동일하cycle

게 대수정규분포를 가정하여 분석 해보았다.

절연파괴시간은 파괴가 일어난 사이클 구간 사이클로 계산되므로 이 경우에 획1/2

득되는 가속수명 자료는 표 와 같이 정리된다 그리고 이 자료를 활용하여 대수2-9 .

정규분포에서의 아레니우스 용지에 수명자료를 도시한 곁과는 그림 및2-23 2-24

에 나타낸 바와 같다 허용최대온도 조건인 에서 가 고장나는. 130 10% B℃ 10 수명은

시간으로 추정되며 단측 신뢰수준의 하한치가 약 시간으로48,771 , 95% 48,044

추정이 된다 그리고 평균수명을 나타내는 고장이 발생할 수명은. 50% Median

시간으로 추정되며 단축 신뢰수준의 하한치는 시간으로 추49,579 , 95% 48,857

정된다 따라서 향후 시험을 계속 진행했을 때 발생할 수 있는 최악의 상황을 가정. ,

하더라도 시료의 평균수명은 최소한 시간을 초과하는 결과를 얻을 수 있다48,000 .

- 65 -

표 다음 시험 에서 모표 다음 시험 에서 모표 다음 시험 에서 모표 다음 시험 에서 모든든든든 시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우를를를를 가정가정가정가정할 때할 때할 때할 때의 수명의 수명의 수명의 수명2-9. Cycle2-9. Cycle2-9. Cycle2-9. Cycle

자료자료자료자료

RRRRegression Tableegression Tableegression Tableegression Table

- 66 -

표 대수정규분포표 대수정규분포표 대수정규분포표 대수정규분포를를를를 가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서2-10. ( Cycle2-10. ( Cycle2-10. ( Cycle2-10. ( Cycle

모모모모든든든든 시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우를를를를 가정한 수명자료가정한 수명자료가정한 수명자료가정한 수명자료))))

- 67 -

그림 대수정규분포그림 대수정규분포그림 대수정규분포그림 대수정규분포를를를를 가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모든든든든 시료에 고시료에 고시료에 고시료에 고2-23. ( Cycle2-23. ( Cycle2-23. ( Cycle2-23. ( Cycle

장이 발생장이 발생장이 발생장이 발생))))

그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립할할할할 경우경우경우경우 허허허허용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가용최대온도에서의 수명 예측 대수정규분포 가2-24. (2-24. (2-24. (2-24. (

정 다음 에서 모정 다음 에서 모정 다음 에서 모정 다음 에서 모든든든든 시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생. Cycle ). Cycle ). Cycle ). Cycle )

- 68 -

나 와리블 분포 가정나 와리블 분포 가정나 와리블 분포 가정나 와리블 분포 가정))))

수명예측 정확성을 높이기 위하여 대수정규분포가 아닌 일반적으로 절연물에 대한

신뢰성분석에서 많이 이용하는 와이블 분포를 가정하여 다음 시험 에서 모든Cycle

시료가 고장이 발생하는 경우의 수명자료를 활용하여 아레니우스 가속모델에 대해

분석하였다.

와이블 분포에 대한 수명자료의 해석결과는 그림 및 과 같으며 표2-25 2-26 ,

에 수명예측 결과를 정리하였다2-11 .

허용최대온도 조건인 에서 가 고장나는130 10% B℃ 10 수명은 시간으로 추49,026

정되며 단측 신뢰수준 하한치가 약 시간으로 추정이 된다 그리고 평, 95% 48,540 .

균수명을 나타내는 고장이 발생할 수명은 시간으로 추정되며50% median 49,821 ,

단측 신뢰수준의 하한치는 시간으로 추정된다95% 49,407 .

따라서 향후 시험을 계속 진행했을 때 발생할 수 있는 최악의 상황을 가정하더라,

도 시료의 평균수명은 최소한 시간이라는 결과를 얻을 수 있으며 대수정규49,000 ,

분포를 가정한 경우와 비교해서 수명의 결과는 큰 차이가 없었다.

- 69 -

그림 와이블분포그림 와이블분포그림 와이블분포그림 와이블분포를를를를 가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모든든든든 시료가 고장시료가 고장시료가 고장시료가 고장2-25. ( Cycle2-25. ( Cycle2-25. ( Cycle2-25. ( Cycle

이 발생이 발생이 발생이 발생))))

그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립그림 가속성이 성립할할할할 경우경우경우경우 허허허허용최대온도에서의 수명 예측 와이블분포 가정용최대온도에서의 수명 예측 와이블분포 가정용최대온도에서의 수명 예측 와이블분포 가정용최대온도에서의 수명 예측 와이블분포 가정2-25. ( .2-25. ( .2-25. ( .2-25. ( .

다음 에서 모다음 에서 모다음 에서 모다음 에서 모든든든든 시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생Cycle )Cycle )Cycle )Cycle )

- 70 -

표 와이블분포표 와이블분포표 와이블분포표 와이블분포를를를를 가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서 모가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서 모가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서 모가정한 아레니우스 가속모델 해석 결과 다음 에서 모2-11. ( Cycle2-11. ( Cycle2-11. ( Cycle2-11. ( Cycle

든든든든 시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우시료가 고장이 나는 경우를를를를 가정한 수명자료가정한 수명자료가정한 수명자료가정한 수명자료))))

다 부하경다 부하경다 부하경다 부하경감감감감 운전 가정운전 가정운전 가정운전 가정))))

일반적으로 실계통에서 운전되는 기기의 부하를 항상 로 유지하면서 장기운전100%

을 하는 경우는 없다 따라서 실제 계통에서는 안전 및 예비률을 고려해서 운전을.

하고 되므로 일반적으로는 부하를 경감해서 운전을 하게 된다, .

- 71 -

이러한 방법은 기기의 신뢰성확보 차원에서도 기기 설계시 고려되는 요소가 된다.

절연물의 온도 구분에서 제시된 허용최고온도를 부하를 가정한 경우로 볼 때100%

실제 계통운전에서의 부하경감은 설치 및 운전조건에 따라 차이가 있어 일률적으로

정하기는 어렵지만 부하 정도에서 운진된다고 볼 때 절연물의 경우 약, 80% 130℃

정도의 온도로 운전된다고 볼 수 있으며 정도에서는 정도의 온80 , 90 % 105℃ ℃

도로 운전된다고 볼 수 있다 이러한 조건에서 장기운전이 될 때 기대되는 예상수.

명을 대수정규분포 와인블분포 그리고 지수분포를 가정하여 분석하였다, .

대수정규 분포대수정규 분포대수정규 분포대수정규 분포①①①①

다음 시험 에서 모든 시료가 고장이 나는 최악의 경우에서 부하를 정도Cycle 90%

로 유지하면서 장기운전을 하게 될 때 대수정규 분포를 가정한 수명예측 결과는 표

와 같다 표 에서 보면 절연물의 온도가 일 때2-32 . 2-12 105 B℃ 10 수명은 단95%

축 신뢰근간의 하한치가 시간으로 년에 해당하는 수명이 구해진다699,450 79.8 .

이러한 결과를 조합하여 그림 의 아레니우스 용지에 도시하였다 결론적으로2-27 .

절연물에 대한 열적 전기적 내구성의 장시간특성은 상당히 우수한 것으로 예상할,

수 있다.

- 72 -

표 부하경표 부하경표 부하경표 부하경감감감감 운전시 수명예측 대수정규분포 가정운전시 수명예측 대수정규분포 가정운전시 수명예측 대수정규분포 가정운전시 수명예측 대수정규분포 가정2-12. ( )2-12. ( )2-12. ( )2-12. ( )

그림 부하경그림 부하경그림 부하경그림 부하경감감감감 운전시 수명 예측 대수정규분포 가정 다음 에서운전시 수명 예측 대수정규분포 가정 다음 에서운전시 수명 예측 대수정규분포 가정 다음 에서운전시 수명 예측 대수정규분포 가정 다음 에서2-27. 902-27. 902-27. 902-27. 90%%%% ( , Cycle( , Cycle( , Cycle( , Cycle

모모모모든든든든 시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생))))

- 73 -

와이블 분포와이블 분포와이블 분포와이블 분포②②②②

다음 시험 에서 모든 시료가 고장이 나는 최악의 경우에서 부하를 정도Cycle 90%

로 유지하면서 장기운전을 하게 될 때 와이블 분포를 가정한 수명예측 결과는 표

과 같다 표 에서 보면 절연물의 온도가 일 때2-13 . 2-13 105 B℃ 10 수명은 단95%

측 신뢰구간의 하한치가 시간으로 년에 해당하는 수명이 구해진다699,450 79.8 .

이러한 결과를 종합하여 그림 의 아레니우스 용지에 도시하였다 결론적으로2-28 .

절연물에 대한 열적 전기적 내구성의 장시간특성은 상당히 우수한 것으로 예상할,

수 있다.

표 부하경표 부하경표 부하경표 부하경감감감감 운전시 수명예측 와이블분포 가정운전시 수명예측 와이블분포 가정운전시 수명예측 와이블분포 가정운전시 수명예측 와이블분포 가정2-13. ( )2-13. ( )2-13. ( )2-13. ( )

- 74 -

그림 부하경그림 부하경그림 부하경그림 부하경감감감감 운전시 수명 예측 와이블분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 와이블분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 와이블분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 와이블분포 가정 다음 에서 모2-28. 902-28. 902-28. 902-28. 90%%%% ( , Cycle( , Cycle( , Cycle( , Cycle

든든든든 시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생))))

지수분포지수분포지수분포지수분포③③③③

일반적으로 지수분포를 가정하는 경우는 고장모드가 열화에 의해 수명에 이르는 메

커니즘인 경우에는 적용을 할 수 없다 제품이 시장에 출하되어 고장의 유형이 지.

수분포를 따른다고 알려져 있던지 고장률 일정하게 지속적으로 유지되다가 우연적

인 요소에 의해서 고장이 발생하는 경우에 지수분포를 가정해서 수명자료를 해석하

게 된다 따라서 온도 가속열화시험을 실시해서 수명을 평가하는 이러한 경우에는.

실질적으로 수명 데이터가 많지 않고 고장률 보증방법을 채택하고 있지 않은 건식

몰드변압기의 수명예측에는 적합하지 않다.

- 75 -

그러나 현재까지의 시험 데이터를 이용하여 대수정규 분포 또는 와이블 분포를 가

정해서 해적을 한 결과는 서로 예측한 수명에 큰 차이가 나지 않지만 지수분포를,

가정한 해석은 기본적으로 신뢰성분석을 위한 참고자료로서의 의미와 향후 건식 몰

드변압기의 실제 사용중인 상태의 고장자료 분석에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료

되어 지수분포를 가정한 수명예측을 실시여 그 결과를 표 에 정리하였다2-14 .

표 에서 보는 바와 같이 신뢰성 시험에서 얻은 자료가 충분하지는 않았지만2-14 ,

이러한 수명의 구간 추정 결과를 보면 양측 신뢰수준 상한치와 하한치의 구간 간격

이 상당히 넓으면저 오차가 상대적으로 대수정규분포나 와이블 분포보다 꽤 크다는

것을 알 수 있다 이러한 결론은 그림 및 에 나타낸 시간에 대한 누적확. 2-29 2-30

률분포나 아레니우스 그래프 도시를 보면 신뢰구간 및 수명예측 결과로서의 신뢰성

이 높지 못하다.

표 부하경표 부하경표 부하경표 부하경감감감감 운전시 수명예측 지수분포 가정운전시 수명예측 지수분포 가정운전시 수명예측 지수분포 가정운전시 수명예측 지수분포 가정2-14. ( )2-14. ( )2-14. ( )2-14. ( )

- 76 -

그림 지수분포분포그림 지수분포분포그림 지수분포분포그림 지수분포분포를를를를 가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모가정한 수명자료 분석 다음 에서 모든든든든 시료에 고시료에 고시료에 고시료에 고2-29. ( Cycle2-29. ( Cycle2-29. ( Cycle2-29. ( Cycle

장이 발생장이 발생장이 발생장이 발생))))

그림 부하경그림 부하경그림 부하경그림 부하경감감감감 운전시 수명 예측 지수분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 지수분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 지수분포 가정 다음 에서 모운전시 수명 예측 지수분포 가정 다음 에서 모든든든든2-30. 902-30. 902-30. 902-30. 90%%%% ( , Cycle( , Cycle( , Cycle( , Cycle

시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생시료에 고장이 발생))))

- 77 -

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

표 는 기술지원 추진일정을 도시한 것이다 전계해석 및 절연절계와 관련하여2-15 .

서는 한국전기연구원과 이화전기공업 주 의 실무자들이 모여 몰드변압기 의 절( ) Coil

연에 관련된 문제점들을 상세히 검토하였다 현재 생산되고 있는 제품의 구조 및.

현상 도면을 검토하고 이에 대한 상응의 전계해석 프로그램을 이용한 전계해석을

한국전기연구원에서 수행하고 그 결과를 이화전기공업 주 에 제공함으로써 절연설( )

계의 이상 유무를 검토하였다.

이를 근거로 하여 사전 가속열화시험을 위한 모델 시료를 제작하여 에폭시 절연물

이 대해 열적 스트레스에 의한 안전성 및 내구성을 평가하고 확인된 절연상의 문제

점 및 개선 방안을 이화전기공업 주 에 제공하여 실무자들과 협의 후 새로운 절연( )

물을 이용한 모델시료를 제작하는데 참고자료로 활용될 수 있도록 지원하였다.

새로이 제작된 모델 시료 및 실규모 변압기채 대한 절연특성시험을 실시하여 기본

적인 특성에 이상이 없음을 확인한 후 실질적인 온도 가속열화시험을 신뢰성기준,

에 명시된 방법에 따라 한국전기연구원 신뢰성평가센터 구축된 고온열화시험기를

이용하여 실시하고 냉열충격 쳄버를 활용하여 실규모 변압기에 대한 신뢰성평가,

시험을 병행하였다.

그리고 가속열화시험을 한국전기연구원에서 실시하기 전에 현재 국가 규격으로 고,

시된 건식몰드변압기 신뢰성평가 기준에 대한 시험방법 및 해설서에 언급한 고장모

드 및 고장메커니즘 분석 그리고 수명산출에 필요한 통계학적인 접근법에 대한 기

술교육을 이화전기공업 주 의 실무자에게 실시하였다( ) .

- 78 -

당초 건식 몰드변압기 의 수명예측기술지원 사업은 기간이 개월로 되어 있으Coil 10

나 온도를 세 수준에서 각각 장시간 시험을 해야 하며 수명을 평가하는 신뢰성평, ,

가 기준에 열화시험 및 냉열충격시험이 포함된 관계로 두 대의 시험용 챔버를 활용

해야 하는 관계로 지원사업기간을 지원기업의 동의 얻고 부품 소재통합연구단의ㆍ

승인을 받아 개월로 연장을 하게 되었고 현재까지 계속해서 가속열화시험을 지12 ,

속적으로 수행하고 있다.

가속열화시험에서는 고장이 날 때까지 시험을 지속적으로 실시해서 많은 앙의 수명

자료를 확보하는 기본적으로 필요하지만 지원사업의 기간이 정해진 관계로 현재까,

지의 한정된 시험데이터를 근거로 통계적인 신뢰성분석법을 이용하여 다양한 수명

분포를 가정한 예상수명의 산출 및 수명자료 해석법 등의 수명예측 기술 및 결과에

대한 자료를 제공하였다.

기술정보 제공과 관련해서는 한국전기연구원에서 이미 보유 중이거나 새롭게 입수, ,

된 건식몰드변압기와 관련된 국내외 동향 학술지 논문 국제시험규격 등 정보를, , ,

수시로 이화전기공업 주 에 제공하여 몰드변압기 및 관련 전력기기의 개발에 도움( ) ,

이 되도록 하였다.

전체적으로 한국전기연구원과 이화전기공업 주 간에 협력이 원활히 진행되어 현재( )

생산되고 있는 건식몰드변압기의 수명 예측 기술 지원 활동을 통하여 제품에 대한

신뢰성을 평가할 수 있는 기술과 실질적으로 제품의 신뢰성인증을 동시에 이루면서

본 지원사업의 목표가 성공적으로 완수되었다고 사료된다.

- 79 -

표 기술지원 추진일정표 기술지원 추진일정표 기술지원 추진일정표 기술지원 추진일정2-152-152-152-15

- 80 -

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

본 과제를 통해 배전급 건식몰드변압기를 개발하여 현재 상당수싀 제품이25.8kV

지하철공사 및 철도청에 납품되어 실제 운전중에 있는 이화전기공업 주 가 생산하( )

고 있는 몰드변압기 제품에 대해서 소비자 및 생산자 모두의 관심의 대상이 되고

있는 안전성 및 신뢰성을 확보하는 측면에서 건식몰드변압기 설계단계 및 실사용상

태에서 발생할 수 있는 문제점들을 도출하고 각각의 문제점들을 해결하기 위한 필

요기술에 대한 기술지원을 성공적으로 수행하였다.

기술지원내용을 요약하면 전계해석 프로그램을 활용하여 건식몰드변압기 권선의 전

계해석을 통한 권선설계 적합성 검토 및 모델 시료를 이용한 사전 가속열화시험을

통해 권선 절연물의 특성을 파악하여 고장분석을 통한 문제점의 해결방안 및 사후,

관리방안 제시하였다 그리고 개선된 설계 및 절연물 보강을 실시후 모델 시료. Coil

개 실규모변압기 대를 제작하여 신뢰성기준을 만족하는 평균수명을 도출하기위36 , 2

한 온도 가속열화시험 등 신뢰성평가를 실시하고 신뢰성분석 프로그램을 활용한 통

계적인 해석방법으로 수명예측을 실시하여 결과 및 예측방법에 대한 기술 지원을

수행하였다 그 결과 현재까지의 시험결과로서는 신뢰성기준에 충분히 만족함을 알.

수 있었으나 향후 수명예측 기술의 정화도 및 기술 향상을 위해서 현재 모델시료,

및 실규모변압기에 대한 가속열화시험을 계속 실시 중에 있다.

- 81 -

전체적으로 보면 해당 기업과 긴밀한 협조 체제를 구축하여 적기에 필요한 기술을

지원함으로써 건식몰드변압기에 대한 수명예측기술을 성공적으로 지원할 수 있었으

며 본 과제의 수행 결과 이화전기공업 주 의 배전급 몰드변압기에 대한 신뢰성인증, ( )

을 년 월에는 받을 수 있을 것으로 예상된다2004 12 .

이로써 관련 기업 기술력 인정 및 제품의 고신뢰성 확보에 따른 국내 시장의 점유

율 확대로 매출이 향후 억 정도로 신장되어 기술지원 전 대비 이상의 성110 40%

장이 예상되며 또한 국제 경쟁력 향상에도 큰 밑거름이 될 것으로 기대된다, .

- 82 -

- 83 -