김포시 양촌읍 황금로 117 이젠메카존 516호

Tel : 031) 997-2526 / Fax : 031) 8048-4806 / www.d-young.co.kr

Total Monitoring System

for Power Transformer

변압기는 가장 중요한 전력설비인 동시에 자산으로

최근 변압기의 노후화와 과부하로 인한 고장이

증가하고 있는 추세임.

예비변압기를 보유하고 있더라도 단시간에 교체가

어려워 정전시간이 길어지고, 교체 시간도 많이

소요된다.

고장이 발생할 경우 매우 큰 경제적 손실이 발생한다.

따라서 변압기상태 감시, 유지, 보수가 매우 주요한

과제이다.

222

Back ground

절연파괴

• Partial discharge

• 내부 아킹

• 트래킹

• 정전기 대류

Tap Changer 고장

• 접촉부 아킹 / 코킹

• LTC 기계적 고장

• LTC 모터의 문제점

What can go Wrong ?

33

변압기 고장 유형

기타 고장유형

• 냉각시스템 고장

• 과부하 도는 결함

• 과전압 또는 과유량

• 부싱 결함

• 절연유 누유

• 가스축적

감지할 수 없는 고장유형

• 선로고장

• 높은 에너지의 서지

및 과도현상

• 차단기 고장

변압기 고장 원인

4

변압기 고장의 약 50%는 메인 탱크에서 발생한다.

변압기 Bushing 또는 LTC의 고장 비율도 무시 할 수 없다.

44

Transformer Failure Statistics - EPRI Transformer Failure Statistics - Doble

Main Tank

55%

Bushing

19%

LTC

16%

Others

10%Bushing

30%

Elector

Magnetic

9%

LTC

16%

Main

Insulation

System

45%

변압기는 설치 5년 후에 안정화되어 30년 이후부터 고장율이 증가.

변압기 상태 모니터링을 통해 고장을 예방하여 수명 연장을 기대.

5

0 10 20 30 40 50 60

Years

Infantmortality

Steadystate

Worn Out

Replacement deferral(수명연장)

Acceptable levelof failure rate

Withoutmonitoring

Withmonitoring

55

변압기 수명관리

666

① DGA(가스 9종)

② PD

③ BM

하나의 시스템에 통합한 세계 유일 시스템

혁신적인 기술과 최첨단 소프트웨어 및 진단

기능을 결합한 세계 최고의 변압기 모니터링시스템

DGA(Dissolved Gas Analysis), PD(Partial Discharge) & BM

(Bushing Monitoring)

One System… One Solution ☞ TOTUS TTM

TOTUS TTM

777

TOTUS TTM

DGA(Dissolved Gas Analysis), PD(Partial Discharge) & BM

(Bushing Monitoring)

One System… One Solution ☞ TOTUS TTM

𝐂𝟐𝐇𝟐 검출 세계 최고 정밀도 보유(최소 0.1ppm부터)

Carrier gas(He), Calibration gas 등 소모성 자재가

필요 없어 유지, 보수 비용 절감

측정된 모든 데이터는 웹 인터페이스를 통해 독창적인

HMI로 표현 및 관리 가능

강력한 데이터 분석 도구가 내장되어 별도의 전문가

도움 없이 정보를 관리하고 해석이 가능.

한국전력공사(KEPCO) 의 인증시험 통과(2017. 6. 5)

8

IEEE 등 국제규격에서 다중 가스 측정을 권장

IEEE Standard C57.104 : 7종

determination of transformer conditions (1 to 4) requires analysis of

CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO, CO2, H2

IEC60599 : 5종

Fault identification using Gas ratios requires CH4, C2H2, C2H4, C2H6, H2

CIGRE TB 409 : 8종

It recommends the use of 8 gas monitor for transmission transformers and wherever

economical losses are significant

88

9종 가스분석시스템 필요성

9

IEEE Std. C57. 104-2008

Key Gas Method

10

IEC TC10 데이터베이스와기존 IEC60599 Ratio 방법으로개발

Duval’s Triangle

11

Doernenburg Method

IEEE C57. 104-1991

12

Roger’s Rations for Key Gases

IEEE 60599-2007-05

13

분석대상 가스 별 특성

가 스 명 칭 특 성

H2 수소 낮은 에너지에서의 PD 발생 및 방전

CH4 메탄200 - 500℃에서 오일의 열분해, 과열과 열적 결함에 대한 주요 지표

C2H6 에탄 300 – 400℃에서 오일의 열분해

C2H4 에틸렌온도 500℃ 이상에서 오일의 열분해, 오일에 탄소입자가형성된다. 과열에 대한 주요 지표

C2H2 아세틸렌아크와 같은 높은 에너지에 의해 발생, 800℃ 이상의 온도

CO/CO2일산화탄소/이산화탄소

비정상적인 오일 산화 및 절연지의 과열

O2 산소 산화 또는 누유

N2 질소 O2 : N2 비율의 감소, 과도한 과열을 나타냄.

14

Accuracy : ± 5% or ± LDL (whichever is greater) (N2 ± 15%, O2 +/-10%)

Sampling Rate : 1-24 hours (based on manual or alarm settings)

1414

구분 검출범위 (ppm)

H2 5 – 5,000

CH4 1 – 50,000

C2H6 1 – 50,000

C2H4 1 – 50,000

C2H2 0.1 – 50,000 (lowest DL and highest resolution in class)

CO 1 – 50,000

CO2 3 – 50,000

O2 100 – 50,000

N2 10,000 – 150,000

H2O 0 – 100%RS

TOTUS 9종 가스 DGA Monitoring

151515

타사 시스템과의 비교(1)

ItemCAMLIN POWER G사

TOTUS TTM T…

Ran

ge /

Acc

ura

cy

Hydrogen / H2 5 - 5,000 ppm (±5%) 5 - 5,000 ppm (±5%)

Methane / CH4 1 - 50,000 ppm (±5%) 2 - 50,000 ppm (±5%)

Ethane / C2H6 1 - 50,000 ppm (±5%) 2 - 50,000 ppm (±5%)

Ethylene / C2H4 1 - 50,000 ppm (±5%) 2 - 50,000 ppm (±5%)

Acetylene / C2H2 0.1 - 50,000 ppm (±5%) 0.5 - 50,000 ppm (±5%)

Carbon Monoxide / CO 1 - 50,000 ppm (±5%) 2 - 50,000 ppm (±5%)

Carbon Dioxide / CO2 3 - 50,000 ppm (±5%) 20 - 50,000 ppm (±5%)

Moisture / H2O 0 - 100% RS (±5%) 0 - 100% RS (±3%)

Oxygen / O2 100 - 50,000 ppm (±10%) 100 - 50,000 ppm (±10%)

Nitrogen / N2 10,000 - 150,000 ppm (±15%) 10,000 - 100,000 ppm (±15%)

161616

타사 시스템과의 비교(2)

ItemCAMLIN POWER G사

TOTUS TTM T…

Measurement Frequency 1 - 24 hours 1 hour - 4 weeks

Storage 8GB microSD card, 15+years 10+ years

PD & Bushing Monitoring One system Seprarate system(BMT)

Communication

Protocols Mod Bus, DNP3, IEC61850 ModBus, DNP3, IEC61850

Carriers RS232, RS485, Ethernet, 3G, Fibre RS485, Ethernet, Fibre, 3G

HMI7" High Resolution Touch Color

LCDPC required

Power 90 - 250 VAC, 47 - 63Hz, 300W103 - 126 / 207 - 253VAC, 47 - 63HZ,

824W

Environmental

Operating Temperature -40 - +55℃ -40 - +55℃

Operating Humidity 5 - 95% RH, non-condensing 0 - 95% RH, non-condensing

Oil temperature range -40 - 120℃ -20 - 120℃

Enclosure

H x W x D 996 x 720 x 310mm 800 x 600 x 389mm

IP rating IP56 IP55

Material 304 SS(316 option) 304 SS(316 option)

TOTUS TTM

하나의 시스템으로 통합관리 가능

시스템 및 설치비용 절감

데이터 통합관리 및 각 데이터별 연관성 분석 가능

171717

TOTUS TTM

18

Bushings - PD, BM

Main Tank - DGA, PD

하나의 시스템에 DGA, PD 및

BM 통합 시스템을 구축하여

변압기 고장의 약 80%를 예방

가능

1818

DGA, PD, BM 통합 솔루션

CAMLIN 사의 TOTUS 시스템은 DGA, PD, BM을 하나로 통합한 세계 유일의 시스템

19

BM 모니터링시스템

PD 모니터링시스템

DGA 모니터링시스템

각 시스템별 캐비닛 설치 필요

각 시스템별 소프트웨어 설치 필요

각 시스템별 데이터 관리 필요

각 시스템별 유지보수 비용 발생

1919

타사의 시스템

20

소모성 자재 없음

- Carrier Gas, Calibration Gas 등

최소한의 유지보수 비용

최대 가스 검출 범위

뛰어난 정확성과 반복성

Helium(Carrier Gas) 가격 상승 중

유지보수 비용 증가

PAS 모듈 구성도

2020

PAS(Photo Acoustic Spectroscopy)/광음향분광법

212121

Photo Acoustic Spectroscopy Gas Chromatography

• 물리적인 분리 없이 혼합물 내의

개별 가스를 측정

• 소모성 자재가 없어 유지,보수가

용이하여 NASA에서 우주선용으로 사용

• 정확도가 매우 높음(실험실)

• 소모성 가스(Helium) 필요

• 교정 가스(Calibration) 필요

• 현장의 변압기 옆에 설치하면 주위

환경에 의한 오차 발생

DGA 분석기법 : PAS vs GC

• TOTUS(CAMLIN), G사(T..) : PAS(Photo Acoustic Spectroscopy)

• T…(S사) : GC(Gas Chromatography)

• O…(V사) : NDIR(Non-dispersive Infrared absorption)

• 헬륨가스 가격 상승 중

• 교정 시마다 엔지니어 방문으로 비용 발생

• 약 900만원 / 연간

• 유지보수 비용 없음.

• 부품 교체 주기 약 7년

• 부품교체 비용은 시스템의 약 7% 이내

• TOTUS(CAMLIN)- 현장에서 LCD 모니터를 통해 조작 및 모든 데이터를 확인할 수 있다.

• G사, S사, V사- 시스템 내에 모니터가 없음.- 현장에서 데이터를 확인하기 위해서는 별도 소프트웨어가 설치된 PC가 필요함.

2222

Onboard Touch Screen System

• TOTUS(CAMLIN)- 웹 기반 서버로 별도의 소프트웨어 설치가 필요 없음.- 네트워크 상의 모든 PC 또는 모바일 기기의 web browser를 이용하여접속 및 데이터 확인 가능.

• G사, S사, V사- 별도의 소프트웨어를 PC에 설치 후 시스템에 접속하여 데이터 확인.- 추가 설치를 위해서는 별도의 비용 필요.

2323

Web Based Technology

2424

Web Based Technology

Transformer Condition Group

25

데이터만 제공하는 타사와는 달리 측정한 데이터

(DGA, PD, BM)를 활용하여 국제규격(IEC, IEEE, CIGRE)

또는 사용자규격에 의해 변압기의 상태를 5단계

(Good, Normal for service, Defective, Faulty, Failed) 로

나누어 정보를 제공한다.

FROM DATA to Information

2525

CAMLIN 타사

• 변압기상태를 쉽게

확인가능

→ 측정데이터와 분석

정보를 제공(5단계)

→ 전문가 도움 불필요

• 분석의뢰시 비용발생

→ 측정데이터만 제공

→ 고객이 분석

26

CONDITION GROUP

Bushings

DGA

PD

SIMPLE and EFFECTIVE RANKING !

첫 화면인 Overall Status 에 변압기의 상태가표기된다.

2626

Transformer Condition Group

27

하나의 시스템으로 최대 3대의 변압기 모니터링 가능

시스템 3대 설치비용의 약 60% 비용으로 구성 가능

2727

Multi Tank Function

28

• 시험기관 : 한국전력연구원

• 대상 가스 : H2, C2H2, CO

• 측정 오차 범위 : 10% 이내

• 소모성 자재가 없을 것.

인증시험 합격 공문

• 현재 CAMLIN과 G사, 단 두 제조사만 합격

• GC법을 사용하는 제조사(S사, M사 등)은 한전 규격에 부적합

• V사의 경우, 오차범위 부적합

2828

한국전력공사 인증시험 통과

292929

References(국내)

Customer Product Quantity

KEPCO – 신울산 변전소 INTEGO 1대

KEPCO – 오봉 변전소 INTEGO 1대

LS 산전 – 제2청주공장 TOTUS TTM3 1대

공항철도 – 기지창, 계양역 TOTUS 4대

KEPCO-SPC – 필리핀, 세부 TOTUS TTM3 2대

KEPCO 인증시험 – 유성계전 TOTUS 2대

KEPCO 인증시험 – 제나드 시스템 TOTUS 2대

KEPCO 인증시험 – 비츠로시스 TOTUS 2대

KEPCO 인증시험 – 가보 TOTUS 2대

LG화학 여수공장 TOTUS MT TTM3 1대

LG화학 익산공장 TOTUS TTM3 1대

30

References(해외)

Customer Country Product

RWE Germany TOTUS

Siemens Germany TOTUS

Vattenfall Germany TOTUS

Alliander Holland TOTUS

Landsent Iceland TOTUS

Landsvirkjun Iceland TOTUS

Batam Power Plant Indonesia INTEGO

Terna Italy INTEGO

SB Ireland INTEGO

Terna Italy TOTUS

Edison Italy TOTUS

KEV Malaysia TOTUS

EDP Portugal TOTUS

MRSK Russia TOTUS

MRSK Russia INTEGO

SABIC Saudi Arabia INTEGO

• 상기 외 50개소에 설치 운영 중(해외)

31

국내 운영중인 고객

TOTUS TTM3, 2대

KESCO-SPC 세부발전소

32

국내 운전중인 고객

TOTUS TTM3, 1대

LS산전 청주 2공장

33

국내 운영중인 고객

TOTUS 4대

공항철도

공항철도 기지창 변전소(TOTUS 1대)

공항철도 계양역 변전소(TOTUS 3대)

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1. DGA, PD, BM을 하나의 시스템에 통합한 세계 유일 시스템.

2. 세계 최고 정밀도 보유(𝐂𝟐𝐇𝟐 - 0.1ppm부터 검출).

3. Carrier Gas 및 Calibration Gas 등 소모성 자재가 없어 유지,보수 비용

절감.

4. 강력한 데이터 분석 도구가 내장되어 있어 전문가 도움 없이 정보를

관리, 해석 가능.

5. Web Based Technology로 별도의 소프트웨어 설치가 필요 없음.

6. 내장형 LCD를 통하여 현장에서 즉시 데이터확인 가능.

7. Multi-Tank 기능 활용으로 시스템 초기비용 절감

8. 한국전력공사 인증시험 통과로 성능검증 및 신뢰성 확보

3434

결 론