(OIL Distribution Transformer)

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1 (OIL Distribution Transformer)
Global Top Energy. Machinery & Plant Solution Provider 고효율 변압기 (OIL Distribution Transformer) June 2010

2 Contents 1. 일반 변압기 팀 소개 2. 유입변압기 개요 3. 고효율 유입변압기 4. 효성 고효율 유입변압기
5. 납품실적 Q&A

3 1. 일반변압기 팀 소개 일반변압기부문은 다년간 축적된 기술, 풍부한 경험 및 끊임없는 연구 개발로 기술자립을 이룩하여 독자적인 최적의 설계방식을 채택하여 국내 배전 변압기의 선두주자로서 가장 신뢰성 있는 변압기를 소비자에게 공급하고 있습니다. 일반변압기부문은 ㈜효성 중공업PG 전력PU에 속해 있으며, 일반변압기설계팀, 일반변압기제작팀으로 구성되어 있습니다.

4 1. 일반변압기 팀 소개 1.1 일반변압기 발전사 C.S.P.형 주상 변압기 개발 630kVA 몰드 변압기 내진 시험
1962 630kVA 몰드 변압기 내진 시험 1984 세계 25개국에 유입 배전 변압기 수출 1990 아몰퍼스 Core 변압기 개발(주상변압기) 1993 한전용 자기 진단형 주상 변압기 개발 1995 한전용 저 손실 주상 변압기 개발 한전용 지상 설치형(PAD) 변압기 개발 1997 30MVA 분로 리액터(Shunt-Reactor) 한전 공급 1998 GIS용 170kV 가스 V/T 개발 C.S.P.형 주상 변압기 개발 1981 2004 일본 수출용 저손실 유입 배전 변압기 개발 2007 45MVAㆍ2.5MVA 유입 배전 변압기 단락 시험 성공 ● 친환경 변압기 개발 2009 유입 배전 변압기 고효율 인증 효성 설립 유입 배전 변압기, 주상 변압기 생산 시작

5 1. 일반변압기 팀 소개 1.2 일반변압기 팀 조직도 권선반 제관반 소형조립반 일반변압기제작팀 대형조립반 공장장 본체조립반
담당임원 몰드조립반 종조립반 견적설계Part 생산설계Part 일반변압기설계팀 구조설계Part 몰드설계Part

6 1. 일반변압기 팀 소개 1.3 일반변압기 제작 공정도 배전 공정도 전력 공정도 절연물제작 저압권선 고압권선 본체 C-C
철심절단 단철구매 계기입고 부품제작 방열기제작 /도장 콘서베이터 제작/도장 본체 T-C 총조립 체임버도장 체임버제작 전력 공정도 본체건조 탱크도장 탱크제작 철심절단 철심펀칭 철심적층 절연물제작 고압권선 권선 Sizing 건조 저압권선 본체 C-C 단철제작 진공주유 시험 최종검사 납품

7 1. 일반변압기 팀 소개 1.4 철심 제작 공정 Hole Punching Core Slitting 단철 & Lock plate
Shearing 단철 조립 및 고정 적 층

8 1. 일반변압기 팀 소개 1.5 권선 제작 공정 멘드릴 세팅 도체 준비 권선 Winding 싸이징 & 건조 권선기에서 분리

9 1. 일반변압기 팀 소개 1.6 본체 제작 공정 상부 단철 해체 고압권선조립 코일 하부 절연물조립 상부 단철 조립
상부 yoke core 삽입

10 1. 일반변압기 팀 소개 1.7 조립공정 및 시험 결 선 탭절환기 조립 방열기 취부 및 탱킹 시 험 카바 조립

11 1. 일반변압기 팀 소개 1.8 품질보증 Routine Test Type Test Special Test
Measurement of winding resistance Measurement of Voltage Ratio and Voltage Vector Relationship Measurement of Impedance Voltage and Load Loss Measurement of No-load Loss and Current Separate-source Voltage Withstand Test Induced Overvoltage Withstand Test Temperature-rise Test Lighting impulse Test Partial Discharge Measurement Measurement of sound level Short-circuit test

12 2. 유입변압기의 개요 효성 유입변압기 2.1 효성 유입배전변압기 Line-Up 특수 부하용 대용량 변압기 중형 변압기
On Load Tap Changer 변압기 정류기용 변압기(K-Factor) 여자용 변압기 로용 변압기 용접기용 변압기 DC 모터용 변압기 중형 변압기 효성 유입변압기 지상 설치형(PAD) 소용량 변압기 주상 변압기

13 2. 유입변압기의 개요 2.2 유입변압기의 구조 유입변압기의 조립도 유입변압기의 분해도 콘서베이터 탱크카바 본체 사다리
고압체임버 고압부싱 저압체임버 저압 부싱 방열기 탱크월 사다리 유입변압기의 조립도 유입변압기의 분해도

14 2. 유입변압기의 개요 2.3 유입변압기의 특성 높은 온도 용량
- 에폭시 코팅된 IKP(Insulation Kraft Paper)사용 - 일반 Kraft Paper 보다 높은 과부하 내량 높은 기계적 강도 - 보강된 권선 지지 시스템(축 및 직각 방향) - 단락 기계력에 강함 (구리 및 알루미늄 도체 , IKP) 저 소음, 저 손실 - 스텝-랩 접합 적층 방식 (대 용량 배전 변압기) 편리한 결선 및 유지 보수 - 편리하고 안전한 터미날 박스 - 수용가를 위한 모든 구조 유지 보수의 최소화 - Corrugated 외함 (1500kVA 이하) - 최적 사이즈 , 중량의 최소화 - 기름의 최장 기대 수명

15 2. 유입변압기의 개요 2.4 변압기 설계 주요항목 수 용 가 요 구 사 항 (품질 & 가격) 최적 설계 절연 시스템 온 도
항 목 설 계 요 소 자기(磁氣) 회로 설계 철심(Core)으로 통칭되는 부분에 대한 설계로 철심의 단면적, 자속 밀도, 크기 및 기계적인 지지구조 등 전기(電氣) 전류가 흐르는 권선(Winding, Coil) 부분에 대한 설계로 도체의 크기, 턴수, %임피던스, 절연내력, 단락시 기계적인 내력, 권선 자체의 냉각 특성 등 본체(Phase) 설계 자기회로와 전기회로를 결합하는 부분으로 탱크와의 절연, 결선을 위한 각종 리드의 크기 및 배치, 부싱과의 연결 등 구조(외함) 외함의 기계적인 강도와 관련된 부분으로 구조적인 내압력, 내진 해석, 공진 해석, 부착품의 배치 구조물의 보강 등 냉각 설계 철심과 권선, 탱크 등의 구조물에서 발열되는 손실에 대한 냉각 측면의 설계로서 냉각기의 크기와 수량 및 팬의 수량 등 최적 설계 최적 설계 프로그램 개발/사용 설계 검증체계 구축 3D CAD 시스템 구축 네트워크 시스템에 의한 데이터 베이스 (ERP / PDM) 절연 시스템 온 도 용 량 충격전압의 균등한 분배 층간 전압 스트레스의 최소화 효과적인 냉각 시스템 열 분포 해석 기 계 적 강 도 최 적 특 성 단락력에 견디기 위한 높은 기계적 강도 저 손실과 저 소음 최장 기대 수명

16 2. 유입변압기의 개요 2.5 변압기 해석 기술 자계 해석 자속 자속 자계의 세기 전위 진동 해석
MIN. RAT. MAX. 전위 진동 해석 부싱에 흐르는 전류에 의한 철판의 와전류 손실 해석

17 2. 유입변압기의 개요 2.6 적용된 기술 최대 66kV , 50MVA

18 2. 유입변압기의 개요 2.7 유입변압기의 특징 다양한 종류의 변압기 공급 가능 장점 및 향상된 설계 기술
- 수용가가 요구하는 다양한 종류의 변압기 생산 (주상 변압기, 일반 부하 ~ 특수 부하) - 수용가 요구에 대한 많은 경험 보유 (세계적으로 약 25개국에 변압기 공급 ) 장점 및 향상된 설계 기술 - 최적 설계 프로그램 (권선 및 구조) - HI-MAP & Anderson을 이용한 설계 검증 체계 구축 - HI-JIT 활동 과 Cost-Quality Center 팀에 의한 지속적인 개선 활동 Work Flow System 도입을 통한 실시간 공정 제어 (2010년 12말 예정) - ERP 시스템 활용 - Work Flow System 수용가를 위한 고려 - 높은 효율과 최적 가격 - 높은 기계적 전기적 강도 - 낮은 유지 보수 비용 - 설치 공간 제한 극복

19 2. 유입변압기의 개요 2.8 유입변압기 생산능력 적용 사양 생산 능력 대/월 기준 용량
최대 생산용량: ~50 MVA 최대 전압: ~ 66 kV 사용부하: 일반부하 ~특수부하(인버터, 컨버터, 여자용 … ) 적용규격: IEC, ANSI, NEMA, JEC, DIN 등. 생산 능력 대/월 기준 용량 주상 변압기 (1P, 50kVA,22.9kV) 배전 변압기(중형) (3P, 750kVA,22.9kV) 배전 변압기(대형) (3P, 15MVA,22.9kV) 계 748 대 MVA / 월

20 3. 고효율 유입변압기 기준 3.1 고효율 변압기의 종류 (산자부 기준) 고효율 기준-산자부(2009년) 종 류 3상 변압기
종  류 3상 변압기 1차 전압(V) 정격전압 22900, 6600, 3300 탭전압 3상 변압기 탭전압에 따른다 2차 전압(V) 6600, 3300, 저압 정격용량(kVA) 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000 정격주파수(Hz) 60 각변위 또는 극성 Dyn11, Dd0 주) 최대 정격용량(kVA)이하의 용량은 신청자의 신청에 따른다. 변압기의 탭전압은 다음에 따른다. 1차 전압(V) 탭 전압(V) 22,900 F23,900 - R22, , , ,900 6,600 F6,900 - R6, , , ,700 3,300 F3,450 - R3, , , ,850

21 3. 고효율 유입변압기 기준 3.2 구조부문의 인증기술 기준 (산자부) 3.3 성능부문의 인증기술 기준 (산자부)
2.1 재 료 2.1.1 철 심 : 철심은 투자율이 높고 히스테리시손실 및 와전류손이 작은 철(Fe), 붕소(B), 규소(Si)등으로 구성된 비정질 자성재료를 사용하거나 방향성 규소강판 또는 동등 이상의 재료를 사용하여야 한다. 2.1.2 권 선 : 권선은 양질의 전기용 도전재를 사용하여 전기적, 기계적으로 견고하게 설계, 제작되어야 하며, 외부 이상  전압의 침입에 대하여 안전하게 보호될 수 있을 뿐만 아니라, 단락 사고시 발생되는 전기적, 기계적 충격에 충분히 견딜 수 있도록 제작되어야 한다. 2.1.3 절연유 : 절연유는 폴리염화폐비닐(PCB)이 함유되지 않은 것으로 KS C 2301의 1종(광유) 2호 또는 동등 이상의 것을 사용  하여야 한다. 2.2 구  조 2.2.1 유입 일단접지 변압기는 KS C 4306에 따르고, 유입 3상 변압기는 IEC 60076을 따른다. 3.3 성능부문의 인증기술 기준 (산자부) 주1) 기준부하율에서 각 용량별 효율은 다음 식으로 산출한다.                           η : 기준부하율에서 효율(%) m : 기준부하율(%) C : 정격용량(VA) Wt : 기준부하율에서 총손실(W)      주2) 총손실 및 효율을 제외한 허용 오차는 KS C 4306에 따른다. 주3) 전력용변압기의 무부하손실 및 부하손실은 KS C 4311 또는 IEC 60076의 시험방법으로 측정하고 기준부하율에서 총손실은 다음 식으로 산출한다.           Wt : 기준부하율에서 총손실(W),Wi : 무부하손실(W) m : 기준부하율(%),Wc : 정격용량에서 부하손실(W) 주4) 전력용변압기의 기준부하율은 다음 식으로 산출한다.          부하율(P) = × 100(%) 주5) 전력용변압기의 등가부하율은 다음 식으로 산출한다.          Pe : 등가부하율(%), P : 시간에 따른 부하율  T : 동일전력의 공급시간           주6) 고효율에너지기자재 인증 전력용변압기는 등가부하율이 인증 기준부하율 범위 내어야한다. (예) 정격용량이 3000kVA이며 기준부하율 50%에서 총손실이 W라면, 기준부하율 50%에서의 효율은? (예) 정격용량이 3000kVA이며 부하손실이 20326W인 변압기에서 기준부하율 50%에서의 무부하손실이 4408W라면, 기준부하율 50%에서의 총손실은?

22 3. 고효율 유입변압기 기준 3.4 부하율에 따른 변압기 총손실 기준 (산자부)
단위: W 1차/2차 전압 (kV) 용량 (kVA) 기준 부하율 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 22.9/저압 1000 881 1494 2353 3458 3978 4951 6075 1500 1207 2053 3237 4760 5271 6510 7940 3000 2189 3812 6085 9008 10599 13157 16108 6.6~3.3/저압 922 1586 2516 3713 3855 4804 5899 1268 2191 3482 5143 5190 6402 7801 2241 3943 6325 9388 9475 11601 14055 22.9/6.6~3.3 889 1476 2297 3353 4518 5626 6905 1224 2029 3156 4605 6280 7836 9631 2138 3685 5850 8635 9535 11554 13884 3.4 고효율 변압기에 대한 판단기준 (일본 JISC ) 단위: % 정격용량 (kVA) 무부하전류 전압변동율(cos￠=1) 효율 (cos￠=1) 에너지소비효율(전손실 W) 50Hz 60Hz 1000 3.5이하 1.4이하 98.77이상 3300 3190 1500 1.3이하 98.85이상 4640 4320 2000 3.0이하 98.93이상 5920 5350 500kVA 이상의 용량에 대해서는 부하율 50% 적용 기준

23 효성의 LASER 고효율 변압기란 ? 4. 효성 고효율 유입변압기 변압기에 사용되어지는 철심의 재질을
방향성규소강판(CGO) CORE를 대신하여 LASER CORE(자구 미세화 강판)를 사용함으로써 제품 고효율화를 이룬 효성의 새로운 변압기를 말합니다.

24 설계 적용 기술 4. 효성 고효율 유입변압기 절 연 품 질 기 계 강 도 온 도 특 성
4.1 효성 고효율 유입변압기의 적용기술 고조파 해석 Harmonics Analysis 과전류 해석 Transient Analysis 부분방전시험 PD & LVI Test 절 연 품 질 기 계 강 도 설계 적용 기술 최대/최적 단락 기계력 Short Circuit Strength 진동 분포 해석 Vibration Analysis 온 도 특 성 전류 분포와 자계 해석 Magnetic Field Analysis 열 분포 해석 Temperature Distribution Analysis

25 최고 품질 구현 4. 효성 고효율 유입변압기 Thermal Capacity Insulation System
4.2 유입변압기의 분석기술(온도/절연/진동 등) 최고 품질 구현 Thermal Capacity Insulation System (권선) 전류 흐름과 분포 해석 고조파 분석 Mechanical Strength 과 전류 해석 (권선) 열 분포 해석 (철심) 진동 해석

26 4. 효성 고효율 유입변압기   4.3 LASER(자구미세화) CORE란? CGO   HGO   
방향성 규소강판의 자구(磁區, Magnetic Domain)를 물리적인 방법으로 미세화시켜 철손(Core Loss)을 개선한 제품 자구미세화 방법 : Laser처리, Geared Roll에 의한 압입, 화학적 Etching 등 Laser처리에 의한 방법은 일시적인 자구미세화 방법으로, 500℃이상에서 열처리하면 효과가 상실됨 R.D. 1.20 CGO  기존 규소강판 1.15 철 손 (W/kg) W17/50  HGO 1.03   0.98 자구미세화 HGO 0.89  0.92   0.82 POSCO 개발재 0.30 0.27 0.23 제품두께 (mm) ※ POSCO 개발 0.23mm 자구미세화 강판은 표면에 Laser 조사 흔적이 없으며, 기존 규소강판 대비 약 30%의 철손이 개선 됨

27 4. 효성 고효율 유입변압기 High Low Low High 4.4 변압기 CORE재질 별 비교 LASER 변압기
변압기 소음 : 낮음 아몰퍼스 변압기 변압기 소음 : 매우 높음 변압기 효율 특성 일반 변압기 변압기 소음 : 높음 Low Low 제작 가능용량 High

28 4. 효성 고효율 유입변압기 4.5 변압기 CORE 주요특성 비교 주 요 장 단 점 구 분 표 준 변 압 기 고 효율 변압기
구 분 표 준 변 압 기 고 효율 변압기 레 이 저 아몰퍼스 적용 CORE 규소강판 (G-10) LASER CORE (자구미세화강판) 아몰퍼스 코아 특 성 CORE 제작 형태 권철심 / 적철심 적 철 심 권 철 심 손실 (W/kg,1.5T) 1.23 0.75 0.31 두 께 (mm) 0.3 0.23 0.025 주 요 장 단 점 자재 수급 용 이 불 리 기준 소음 高 低 작업성 (코아 / 권선) 생 산 성 우 수 수리 (분리 및 재 권선) 가 능 불 가 최대 제작 용량 (kVA) 제한 없음 1250 (현행법규)

29 4. 효성 고효율 유입변압기 4.6 고효율 유입변압기의 설계 개념 변압기 손실의 종류 변압기 손실 개념도 高부하 低부하 항 목
무 부 하 손 부 하 손 개 요 ▪ 변압기 입력 측에 전원이 인가된 상태에서 항상 발생하는 손실(일종의 “대기전력” 손실) ▪ 부하율이 낮을수록 총손실에 미치는 영향이 커짐 ▪ 변압기 부하율에 따라 변동 되는 손실로 대략적으로 부하율의 제곱에 비례하여 발생 ▪ 부하율이 높을수록 총손실에 미치는 영향이 커짐 발생부위 철심 권선 변압기 손실 개념도 2 4 6 8 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 부하율 (%) 총손실 (kw) 부하손 중요 高부하 무부하손 중요 低부하 변압기의 총손실 = 무부하손 + 부하손 ≒ (20%) + (80%) 부하손∝부하율2 무부하손:constant

30 4. 효성 고효율 유입변압기 4.7 고효율 유입변압기의 효율 곡선
사양: 3상 60Hz 750kVA kV Dyn11 80% 부하에서 0.68%차이

31 4. 효성 고효율 유입변압기 4.8 부하율에 따른 손실 및 절감 효과 비교
사양: 3상 60Hz 750kVA kV Dyn11 부하 사용 패턴에 따른 일일 평균 부하량 부하 사용 패턴에 따른 전력 요금 비교표

32 4. 효성 고효율 유입변압기 4.9 고효율변압기 인증서

33 5. 납품실적 고효율 유입변압기 납품실적 국 내 삼성전자/수원공장(2007년) 1500kVA 외, 총 3 대
국 내 삼성전자/수원공장(2007년) 1500kVA 외, 총 3 대 KP케미칼(2008년) 2000kVA 1대 미광전업(2008년) 750kVA 1대 LS산전/유한킴벌리 김천공장(2009년) 2000kVA 1대 웅진케미칼(2009년) 600kVA 외, 총 5대 솔라파크엔지니어링(2009년) 500kVA 4대 동양메카트릭(2009년) 750kVA 1대 일 본 Nippon Steel(2002~2005년) 2000kVA 외, 총 10대 Kimitsu Factory(2002년) 2000kVA 외, 총 4대 Tomarimura Wind Farm(2002년) 750kVA 1대 Kawasaki Steel(2002년) 750kVA 외, 총 2대 Chisso Goi Factory(2006~2008년) 2000kVA 외, 총 15대 Himeji Factory(2008년) 1100kVA 외, 총 4대 JFE Steel(2009년) 2000kVA 외, 총 29대

34 5. 납품실적 유입변압기 수출 국가 ‘81~ Bangladeshi ‘05~ Poland China ‘00~ Egypt ‘07~
Indonesia ‘08~ Morocco ’98~ Philippines ‘91~ Tunisia ’85~ Thailand ’07~ Saudi U.A.E ‘99~ ’07~ Kuwait ’09~ Singapore ’07~ Oman ’81~ Indonesia Qatar ‘08~ ’88~ Colombia ’06~ USA ’84~ Iran ’87~ Canada ’90~ Japan ’06~ Brazil ’08~ Russia ’05~ Mexico

35 Thank you Thank you