변압기 내부 절연유의 열화로 인한 가스 발생과 외함 폭발의 상관관계가 궁금

Question

산업 현장의 대용량 유입 변압기에서 내부 고장 시 발생하는 폭발 사고는 그 규모가 매우 커서 치명적인데 변압기 내부에서 층간 단락이 발생했을 때 절연유가 분해되며 생성되는 가스의 팽창 속도가 외함의 물리적 강도를 넘어서는 임계점은 보통 어떻게 계산이 되나요? 최근 도입되는 식물성 절연유가 기존 광유에 비해 폭발 및 화재 확산 방지 측면에서 가지는 확실한 전기적 이점이 뭔지도 알고싶어요

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

변압기사고는 아크 열에 의해 절연유가 순식간에 가스로 변하며, 발생하는 급격한 압력 상승이 외함의 설계 한계를 넘어서는 순간 폭발로 이어지게됩니다. 이때 압력임계점은 아크 에너지량과 가스 생성 상수를 곱해 체적으로 나눈수식으로 계산합니다. 그리고 찰나의 순간에 결정되는 압력 상승률이 무엇보다 중요해요. 최근 도입된 식물성 절연유는 광유보다 인화점이 2배 이상 높고, 열적 안정성이 뛰어납니다. 그리고 가스 발생을 억제하고 화재 확산을 막는데 효과적입니다. 현장에서는 이러한 특성 덕분에 대형사고의 위험을 줄이는 강력한 방패 역할을 톡톡히 해내고 있습니다. 답변이 도움되셨으면 좋겠습니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

산업 현장의 대용량 유입 변압기에서 내부 고장이 발생할 때 폭발로 이어지는 핵심 원인은 열분해로 인한 가스가 급팽창하여 탱크 압력이 상승하게 되면서 발생하게 됩니다. 층간 단락은 초기에는 큰 영향이 없을 수 있으나 아크가 형성되면 순간적으로 매우 큰 열이 발생하면서 압력상승 속도가 급격히 커지게 됩니다. 실제 폭발 시 보호계전기가 얼마나 빠르게 작동하는 지에 따라서 폭발 확률이 커지게 되는데 만약 100ms 가 넘어가게 되면 폭발 확률이 급격히 증가한다고 합니다.