Hyosung Cast Resin Transformer B종 및 F종 몰드변압기 비교 전력PU 몰드변압기팀

절연종별이란? 일반적으로 몰드변압기의 절연종별은 B종 또는 F종으로 구분되어 있습니다. 절연종별은 변압기의 전기적, 기계적 우위를 나타내는 등급이 아니라, 변압기 권선온도 상승분(△K)에 맞춰 권선에 적용되는 절연물의 내열성(절연물 허용온도상승)을 규정한 값이라 할 수 있습니다. 아래의 표는 당사가 적용하고 있는 IEC 규정상의 절연종별을 요약한 내용입니다. 표1. 절연종별에 따른 절연물 최대 허용온도 상승 절연종별 절연물 최대 허용온도 상승(℃) 구성 권선온도상승 + 주위온도 Hot Spot = 절연물 허용온도상승 B종 80 40 10 130(℃)이상 F종 100 15 155(℃)이상 권선온도상승 측정은 일반적으로 저항법에 의해 측정되므로 권선의 평균 온도상승분을 나타납니다. 따라서, 자기적 문제나 구조적 문제로 인해 발생될 수 있는 국부 온도상승에 대한 여유값이 필요하며 규격 내에 Hot Spot의 값으로 존재합니다. 따라서, F종의 경우 B종에 비해 Hot Spot이 5℃ 높게 선정되어 있어 국부 온도상승에 대해 B종과 비교시 상대적으로 안전하게 설계되어 있습니다.

1. B종 변압기와 비교시 소형화 및 경량화가 가능합니다. B종과 비교시 F종의 장점 1. B종 변압기와 비교시 소형화 및 경량화가 가능합니다. F종 절연물의 경우 최대 허용온도 상승이 높은 장점을 이용하여 권선 도체 단면적을 축소할 수 있어, 변압기 권선과 철심 SIZE가 최소화되므로 변압기가 소형화 및 경량화가 됩니다. 2. 설치면적을 최소화할 수 있습니다. 소형화 및 경량화로 인해 효율적인 전기설비의 배치와 설치, 운반, 보수 등 유지/관리의 장점이 발생합니다. 3. B종과 비교시 소형화를 이루면서 동일한 손실과 효율을 발생합니다. 일반적으로 F종 변압기의 경우, 도체 단면적이 작아져 전류밀도가 높아 부하손이 증가하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나, 부하손(동손)과 무부하손(철손)은 도체 중량과 Core 중량에 비례하고 F종 변압기가 B종 변압기와 비교시 경량화 됨에 따라 손실과 효율은 동일하게 유지됩니다.

B종과 F종의 과부하내량 비교 일반적으로 절연종별이 낮은 B종 절연물이 과부하 내량이 높은 것으로 잘못 알려져 있으나, 절연물의 내열허용온도에 따른 과부하내량은 모든 절연등급에 동일한 과부하내량을 지니도록 국내/외 규격은 규정하고 있습니다. 【예제】 최대 권선온도 상승분에 대해 10도가 미달되었을 때 120%의 과부하 운전을 할 경우, 최종 권선온도 상승분 계산         A) F종 변압기의 경우            90℃×1.21.6 = 120.5℃ : 규격대비 120.5/100×100%=120.5% 상승        B) H종 변압기의 경우 115℃×1.21.6 = 154.0℃ : 규격대비 154.0/115×100%=133.9% 상승

효성 몰드변압기의 절연종별 및 Epoxy Resin 효성 몰드변압기는 주 절연물인 Epoxy Resin을 당사 표준 절연종별인 F Class보다 높은 H Class를 적용 함으로써 열적 기대수명을 증가시켰습니다. 표1. 에폭시수지 내열 특성표 구 분 표 준 당사 적용 Insulation Sys. F Class H Class Max. Sys. Temp. 155℃ 180℃ 좌기 그래프는 IEEE C57.96에 기술된 계산식을 기초로 몰드변압기의 기대수명을 추정한 그래프입니다. 상기 기대수명곡선에 따르면, 권선의 Hottest Spot Temp.가 증가함에 따라 기대수명도 감소를 하게 되나, H Class 절연물을 적용함으로써 기대수명이 크게 증가하게 됩니다.

효성 몰드변압기의 주형공정 관리 제작공정 중 권선의 전기적/기계적 품질을 좌우하는 주형공정에 대해 품질관리 강화를 Batch별 추가 중간검사 항목 추가 및 최종검사를 강화하고 있습니다.. 주형 전 Gel Time 측정 기존 중간검사 Epoxy Resin 주입 Tg 측정 주형 후 중간검사 추가항목 ASH Content 측정 (1) Tg. Test 고체 고분자에서 굳은 유리상탄성에서 연한 고무상탄성으로 전이하는 온도는 어떤 너비가 있고, 유리전이점(Tg) 또는 유리전이역이라고 함. 에폭시수지의 화학 결합 상태 및 공정 안정도를 확인하기 위한 시험. (2) ASH Content 충진제인 Sillica Filler가 경화 후 균등하게 분포되어 있는지 확인하기 위한 시험. 기타 공정 진행 최종검사 PD Test (3) PD Test (부분방전 시험) 경화 후 권선 내부에 Void(공극)가 있는지 확인하기 위한 시험.

Epoxy Resin의 세계적 기술개발 추세 F종 몰드변압기는 B종 몰드변압기에 비해 소형화 및 경량화가 가능합니다. 또한, F종 몰드변압기의 경우 권선온도를 B종 Grade로 낮출 경우 손실이 B종보다 30% 정도 낮아지며 25% 이하의 과부하에서도 안전운전이 가능하므로 변압기 수명을 크게 증가시킬 수 있습니다. 따라서, 세계적으로 F종 몰드변압기가 80% 이상의 점유율을 지니고 있으며, 다년간의 실적에 의해 그 성능이 보장되고 있습니다. 또한, Epoxy Resin의 개발추세는 변압기 소형화, 경량화에 맞추어 C종 이상(220℃)의 재료 개발을 목표로 하여 가고 있으며, 미국 시장의 몰드변압기의 경우 절연종별을 H종으로 많은 요구를 하고 있습니다. 당사는 2007년 KERI와 장기 신뢰성 시험에 대한 공동 연구과제를 수행한 이후 2008년도 부터 H종 몰드변압기를 생산 판매하고 있습니다.