IEC기반의 전력용 변압기 스윕주파수 분석 측정 기준연구

Abstract

현대인의 생활에 밀접하게 관련되어 있는 철도분야는 1973년 청량리에서 제천까지 155km를 전기철도로 최초로 개통하였다. 이후 계속해서 전철화를 진행하였으며, 2012년 말 KTX를 포함하여 2,522km의 전기철도를 개통하는 발전을 이루어 내었다. 이는 우리나라의 전체 철도거리의 약 69%를 전철화한 것으로 40년만에 비약적으로 발전한 것을 알 수 있다. 또한 2020년에는 약 85%의 전철화율이 예상됨을 보아도 철도분야의 전기 공급의 안정성은 철도분야의 중요한 이슈이다. 송․변전 설비 중 변압기는 효율적인 송전을 위하여 전압을 바꿔주는 역할을 한다. 또한 전기철도에 맞는 전압으로 변경하여 전원을 공급할 수 있도록 해주는 역할을 한다. 전력용 변압기의 고장은 시민들의 불편은 물론, 산업체 손실을 가져오지만, 철도분야의 변압기 고장은 시민들의 생명과 직결되므로 더욱 집중적으로 점검해야 하는 항목 중 하나이다. 철도분야의 고장사고는 그 파급효과가 너무 크기 때문에 항상 미연에 방지해야 하며, 진단을 통해 지속적으로 모니터링하여야 한다. 변압기 사고는 외부 및 내부 원인을 통하여 내부 변형이 진행되며, 시간이 경과하여, 중대고장으로 이어지는 패턴을 갖고 있으므로, 변압기 생산에서부터 설치, 시운전, 운전 기간 등 전 기간을 통해서 지속적으로 변압기의 상태를 진단하고 관리하여야, 갑작스러운 변압기 사고를 예방할 수 있다. 스윕 주파수분석(SFRA)는 변압기 전체를 RLC 회로로 가정하여, 주파수 분석을 통해 기계적인 변형이 일어났는지 진단하는 방법으로 물리적인 내부 확인 없이 전기적인 분석으로 변압기의 상태를 진단, 내부 변형을 추적하는 기법이다. 국내에서도 SFRA측정 기법이 활성화되어, 전력용 변압기뿐 아니라, 철도분야에서도 변압기 진단 및 이력 관리를 통한 능동적인 예방으로 시민의 안전 및 효과적인 송․변전시설 관리에 한걸음 나아가길 기대한다. 이에 본 논문에서는 국내 SFRA의 실정을 살펴보고, IEC 60076-18 규격을 기준으로한 SFRA측정 기준에 대해서 연구하여, 국내 SFRA 측정 및 DATA 분석 및 관리 기준 적립에 도움이 되고자 한다.