🔥 변압기 동손 증가와 변압기 화재, 어떤 관계(원인, 대책, 해결책, 솔루션, 점검방법)가 있을까?

🔥 동손 증가와 변압기 화재, 어떤 관계가 있을까?

변압기는 전력 시스템에서 반드시 필요한 장비이지만, 한편으로는 가장 큰 화재 위험 설비 중 하나이기도 합니다.

특히 변압기 화재 사고의 상당수는 내부 발열, 절연 열화, 과부하 운전과 직접 연결되며 그 중심에는 바로 동손(Copper Loss) 이 있습니다.

 

오늘은

👉 동손이 왜 위험한지
👉 어떤 원리로 화재로 이어질 수 있는지
👉 현장에서 어떻게 관리해야 하는지

이 부분을 알기 쉽게 정리해 보겠습니다.

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⚡ 동손(Copper Loss)은 “열” 그 자체이다

동손은 권선 저항에서 발생하는 전력 손실이며, 공식은 아주 단순합니다.

여기서 가장 중요한 건 바로 I²(전류의 제곱) 입니다.

• 전류가 1배 → 열 1배
• 전류가 2배 → 열 4배
• 전류가 3배 → 열 9배

즉,

👉 전류가 조금만 증가해도 열은 기하급수적으로 증가합니다.

이 열이 바로 변압기 내부 온도를 끌어올리고, 일정 수준을 넘어서면 위험 영역으로 진입하게 됩니다.

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🔥 동손 증가 → 온도 상승 → 화재 위험 증가

변압기 내부에는 다음과 같은 위험 메커니즘이 순차적으로 진행됩니다.

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1️⃣ 동손 증가로 권선 온도가 상승

전류 과부하, 피크 부하 반복, 고조파 전류 증가 같은 이유로

전류가 평소보다 커지면

 

✔️ 권선이 뜨거워짐
✔️ 권선 근처 절연재 온도 상승
✔️ 내부 국부 과열(Hot Spot) 형성

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2️⃣ 절연유 및 절연지의 열화가 발생

변압기 내부는 대부분 절연유와 절연지를 사용해 절연과 냉각을 담당합니다.

그런데 온도가 일정 수준을 넘으면?

• 절연유 열화 → 인화점 저하
• 절연지 탄화 → 절연 성능 급격히 약화
• 내부 가스 발생 → 압력 상승

특히 장기간 과부하 운전은 천천히, 그러나 확실하게 변압기의 건강을 망가뜨립니다.

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3️⃣ 절연 파괴 → 내부 아크(Arc) 발생

절연 성능이 약해지면 결국 전기적 절연이 버티지 못하고

 

⚡ 내부 절연 파괴
⚡ 권선 단락
⚡ 내부 아크 발생

 

으로 이어질 수 있습니다.

 

아크는 말 그대로 강력한 불꽃이기 때문에

열화된 절연유와 만나면 🔥 화재로 직접 연결됩니다.

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4️⃣ 최악의 경우 폭발로 이어질 수도!

절연유를 사용하는 유입변압기에서는

• 내부 압력 급상승
• 변압기 케이스 파손
• 기름 분출
• 2차 발화 + 확산

같은 연쇄 사고도 발생할 수 있습니다.

 

그래서 변압기 화재 사고가 한 번 나면 피해가 매우 큰 이유가 여기에 있습니다.

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⚠️ “동손 = 단순 손실”이 아니라 “안전 문제”다

많은 사람들이 동손을 단순히 효율 저하의 문제로만 보지만, 실제로는:

 

✔️ 운영 안전성
✔️ 설비 수명
✔️ 화재 예방

 

까지 연결되는 중요한 요소입니다.

 

특히 도시 변압기, 공장 메인 변압기, 병원·데이터센터 등 중요 부하 변압기는

동손 관리와 부하 관리가 곧 안전 관리입니다.

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🛠 현장에서 해야 할 관리 포인트

변압기 화재 예방을 위해 반드시 고려해야 할 점들입니다.

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🔍 1️⃣ 과부하 운전 금지

• 정격을 넘는 장시간 운전은 절대 금물
• 피크 부하 반복 시 열화 누적 고려
• 필요 시 용량 증설 검토

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🌡 2️⃣ 온도 모니터링

• 온도계 / 온도센서 점검
• Hot Spot 관리
• 절연유 온도 상승 추이 기록

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🧪 3️⃣ 절연유 품질 관리

• 가스분석(DGA)
• 절연유 열화 검사
• 수분 / 산화 상태 점검

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🧯 4️⃣ 보호장치 정상 유지

• 온도계전기
• 부하 감시
• Buchholz Relay(유입 변압기)
• 소화 설비 및 방재 설계

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✅ 정리

동손은 단순한 “전력 손실”이 아닙니다.
그건 곧 열이고, 열은 변압기 수명 단축과 화재 위험으로 이어집니다.

✔️ 동손은 부하의 제곱에 비례(I²R)
✔️ 부하가 조금만 커져도 열은 급격히 증가
✔️ 온도 상승 → 절연 열화 → 아크 발생 → 화재 및 폭발 위험
✔️ 따라서 부하 관리, 온도 관리, 절연유 관리가 필수

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📌 결론 한 줄
👉 동손 관리 = 효율 관리 + 안전 관리 + 설비 수명 관리