#524 변압기에서 온도상승

변압기의 온도상승

변압기의 온도상승은 내부 손실에 의해 발생하는 발열로, 권선 및 절연물의 온도는 일정 기준 이내로 유지되어야 합니다. 과도한 온도상승은 절연 열화, 수명 단축, 고장 등의 원인이 되기 때문에 설계 및 운용에서 매우 중요한 평가 요소입니다.

1. 온도상승의 원인

• 무부하손 (철손) → 철심에서 발생
• 부하손 (동손) → 권선에서 발생
• 주변 온도 + 손실 = 내부 온도

총 온도는 다음과 같이 구성됩니다:

\[ \theta_{\text{총}} = \theta_{\text{주변}} + \Delta \theta_{\text{온도상승}} \]

여기서 \( \Delta \theta_{\text{온도상승}} \)은 시험 조건에서의 허용 온도상승 한도를 말합니다.

2. 절연등급별 허용 온도

절연등급	최고 권선온도 (℃)	온도상승 한도 (K)	예시 재료
A급	105	55	종이, 면직물
B급	130	75	실리콘 고무, 마이카
F급	155	95	폴리에스터 수지
H급	180	115	폴이미드, 테플론

3. 온도상승 시험 기준

IEC 또는 KS 기준에 따라 변압기는 정격 상태로 1차 전압을 인가한 후, 권선 온도가 안정될 때까지 운전한 뒤 권선의 온도상승을 측정합니다.

• 측정 방법: 저항 변화법, 열전대
• 온도상승 허용기준은 절연등급에 따라 결정됨

4. 발열량과 온도상승의 관계

발열량은 손실에 비례하고, 냉각 효과에 반비례합니다.

\[ \Delta \theta = \frac{P_{\text{손실}}}{K} \]

• \( \Delta \theta \): 온도상승
• \( P_{\text{손실}} \): 총 손실 (철손 + 동손)
• \( K \): 열방출 계수 (냉각조건 포함)

5. 냉각 방식에 따른 영향

• ONAN: 자연 냉각 / 유입식
• ONAF: 강제 송풍 / 유입식
• AN: 공냉 / 건식
• AF: 송풍 / 건식

냉각 방식이 효율적일수록 동일 손실에 대한 온도상승은 작아집니다.

6. 결론

변압기의 온도상승은 손실에 따라 결정되며, 허용치를 초과할 경우 절연 열화와 수명 단축의 원인이 됩니다. 따라서 적절한 **냉각 방식**, **절연 등급 선정**, **손실 최소화 설계**가 매우 중요합니다. 실 운전 시 온도 센서, 과열 경보 시스템 등을 통한 지속적인 감시가 필요합니다.