기준 문서: KS C IEC 60076-7:2005 (2008 제정, IEC 60076-7:2005 기초). 건식은 KS C IEC 60076-12. · Based on KS C IEC 60076-7:2005.
① 한 장 요약 One-page summary
변압기의 수명은 권선에서 가장 뜨거운 곳(고온점)의 온도로 정해집니다. KS C IEC 60076-7은 부하·주위온도로 그 온도를 계산하고(8장), 온도에서 열화율과 수명 손실을 구하고(6장), 넘으면 안 되는 한도를 정한(7장) 유입 변압기 부하 지침입니다. 유입 변압기 권선의 셀룰로오스 절연지는 뜨거울수록 빨리 분해되어 강도를 잃기 때문입니다.
- 정하는 것: 고온점 계산 모델과 열 상수, 상대 열화율, 정상·비상 부하 한도, 주위온도 보정
- 정하지 않는 것: 정격·온도 상승 시험(→ 60076-1, -2), 건식 변압기(→ 60076-12), 용량 선정 기준
Transformer life is set by the winding hot-spot temperature; IEC 60076-7 calculates it (clause 8), turns it into ageing and loss of life (clause 6) and sets limits (clause 7).
② 구조 지도 Structure map
③ 핵심 조항 Key clauses
8.1 정상상태 고온점 Steady-state hot spot
- 식
θh = θa + Δθo + Δθh,Δθo = Δθor·[(1 + R·K²)/(1 + R)]^x,Δθh = Hgr·K^y. 오일은 전체 손실로, 권선은 부하 전류로 더 데워집니다.- 상수
- 배전용 ONAN 대표값(표 5·E.1): Δθor 55 K, Hgr 23 K, R 5, x 0.8, y 1.6. 실제는 온도 상승 시험값으로 바꿉니다.
6.2 상대 열화율: 6 K마다 두 배 Relative ageing: doubling every 6 K
- 식
- 일반 절연지
V = 2^((θh − 98)/6)(식 (2)), 향상 절연지는 110 °C 기준 식 (3). 6.3: 하루 수명 손실 L = ∫V dt, 1 440분이면 정상.
| 부하율 K | Δθo [K] | Δθh [K] | θh [°C] | 열화율 V |
|---|---|---|---|---|
| 0.8 | 41.3 | 16.1 | 77.4 | 0.093 |
| 1.0 | 55.0 | 23.0 | 98.0 | 1.00 |
| 1.1 | 62.6 | 26.8 | 109.4 | 3.72 |
| 1.2 | 70.6 | 30.8 | 121.4 | 14.94 |
| 1.3 | 79.1 | 35.0 | 134.1 | 64.74 |
| 1.5 | 97.4 | 44.0 | 161.4 | 1508.85 |
배전용 ONAN, 주위 20 °C. 1.2 p.u.로 계속 운전하면 고온점 121.4 °C에서 정상보다 약 15배 빠르게 늙고, 0.8 p.u.이면 거의 늙지 않습니다.Running continuously at 1.2 p.u. ages the insulation about 15 times faster than normal.
8.2 변동 부하: 짧은 과부하는 괜찮다 Varying load: short overloads are acceptable
- 뜻
- 오일 시간상수가 길어(배전용 약 180분) 짧은 피크는 정상상태 값까지 오르지 못하고, 밤의 낮은 부하에서 수명을 "벌어" 하루 평균으로 정상 수명을 지킬 수 있습니다. 부속서 C의 차분 계산입니다.
- 예
- 주거 패턴(저녁 최대 1.2 p.u.), 주위 25 °C: 정상상태라면 126.4 °C지만 실제 최대 114.1 °C, 하루 892분 / 1 440분 → 상대 열화 0.62. 같은 최대 1.2 p.u.라도 낮 8시간 가까이 이어지는 사무실 패턴은 121.0 °C, 상대 열화 2.44.
Judge by the shape of the day, not the peak alone.
7 한도 (표 4) Limits (Table 4)
| 배전용 변압기 | 전류 | 고온점 | 상부 오일 |
|---|---|---|---|
| 정상 주기 부하 | 1.5 p.u. | 120 °C | 105 °C |
| 장시간 비상 부하 | 1.8 p.u. | 140 °C | 115 °C |
| 단시간 비상 부하 | 2 p.u. | 규정 없음 | 규정 없음 |
수명과 별개로 이 값을 넘으면 오일 속 기포나 부싱·탭절환기 손상 위험이 있습니다. 중간급·대용량 변압기는 한도가 따로 있습니다(7.3·7.4).
8.3 주위온도 Ambient temperature
- 뜻
- 열화가 온도에 지수적이므로 산술 평균이 아니라 가중 주위온도(식 (10))로 1년 열화를 봅니다. 외함·지하실처럼 환기가 나쁘면 표 6의 보정 온도를 더합니다.
④ 숫자 모음 The numbers in one table
| 항목 | 값 | 조항 |
|---|---|---|
| 열화 기준 고온점 | 일반 98 °C, 향상 110 °C | 6.2 |
| 열화 배가 온도 | 6 K (일반 절연지) | 6.2 식 (2) |
| 정상 하루 수명 손실 | 1 440분 (V = 1 기준) | 6.3 |
| 배전용 정상 주기 한도 | 1.5 p.u., 120 °C, 오일 105 °C | 표 4 |
| 배전용 장시간 비상 | 1.8 p.u., 140 °C, 오일 115 °C | 표 4 |
| 배전용 ONAN 대표 상수 | Δθor 55 K, Hgr 23 K, R 5, x 0.8, y 1.6, τo 180분 | 표 5, E.1 |
| 건식 H종 (180 °C) | 정격 열점 170 °C, 최고 205 °C, +6 K에 노화율 2.00 | 60076-12 표 1·3 |
⑤ 계산기로 확인 Check it with the calculator
변압기 계산기는 부속서 C 예(표 C.2)와 부속서 E 예를 테스트로 재현하는 같은 모델을 씁니다. 부하 패턴·주위온도·외함을 바꾸거나 측정 부하를 붙여 넣어 하루 열화를 확인하세요.
⑥ 함정과 원문 확인 Traps and source notes
- 판(edition) 차이: 국내 KS는 IEC 60076-7:2005 기초입니다. IEC는 2018년에 2판을 냈으므로, 최신 IEC 문헌의 상수·식과 다를 수 있습니다. 이 사이트는 KS판을 따릅니다.
- 표 상수는 대표값: 실제 변압기는 제작사 온도 상승 시험값(Δθor, 권선 기울기)으로 바꿔야 정확합니다.
- 환기 불량: 지하 전기실·외함에서 표 6 보정을 빠뜨리면 수명을 크게 과대평가합니다.
- 최대값만 보지 말 것: 같은 1.2 p.u. 피크라도 지속 시간에 따라 상대 열화가 몇 배 달라집니다(위 주거·사무실 예).
- 건식은 다른 규격: 몰드 변압기에 60076-7 상수를 쓰면 안 됩니다. 60076-12의 절연 등급별 상수를 씁니다.