Transcript 저소음고효율

저소음 고효율 몰드변압기
( 일반 vs 아몰퍼스 vs 저소음 고효율 비교 )
목
차
1. 몰드변압기 소개
2. 특성 비교
3. 효율 비교
4. 경제성 비교
5. 소음 비교
6. 저소음고효율 납품실적
7. 향후 전망
2007. 11. 08.
1. 몰드변압기 소개
몰드변압기 개발배경
▶ 유입식 변압기의 문제점
- 가연소성
- 환경오염
- 유독성
- 화재 및 폭발성
- 주기적인 절연유 교환
▶ 건식 변압기의 문제점
- 크기가 크다.
- 절연 내력이 작다.
- 습기에 약하다.
- 소음이 크다.
- 유독성
상기 문제점을 보완하기 위해 EPOXY RESIN를 사용하여
‘1967년 독일 TRAFO-UNION에서 몰드변압기를 개발 하였음.
아몰퍼스 몰드변압기 개발배경
● 신소재 저손실 자성 재료인 아몰퍼스 합금을
철심재료로 사용하여 몰드변압기의 고신뢰성,
방재성에 부가하여 획기적인 저손실 특성 보유
(기존 변압기 대비 무부하손 75% 이상 절감 )
※ 아몰퍼스 합금(amorphous alloy ;非晶質 合金)
금속 내부가 비정질 구조로서 히스테리시스 손실이 극히 적을
뿐만 아니라, 소재 두께가 25㎛의 초박판 이므로 와전류손
또한 적은 신소재 자성 재료임.
2001년 부터 국내에 보급되어 납품되고 있으나 발열 및 소음의 문제와
제작용량의 한계로 인해 아몰퍼스 몰드변압기 생산 및 판매 중단
저소음 고효율 몰드변압기 개발 배경
• 쾌적한 환경
• 상시 전력부하 가동
• 에너지 절감
• ’03년 전국 부하율 76%
• 고조파 발생 기기 사용 증가
• 고품질의 전력사용 욕구 증대
• 아몰퍼스 몰드변압기의 단점
부각으로 시장 확대 실패
•
•
•
•
•
•
•
(통계청 발표자료)
• 발전사 분할로 인한
전력 요금 인상 예상
• 대용량(5MVA) 변압기 필요
일반 몰드변압기 대비 무부하손 50% 절감
아몰퍼스 몰드변압기 대비 부하손 20% 절감
KS규격 대비 소음 10dB이상 감소
상시 부하 50%이상 수용가의 전력 요금 Saving
투자비 회수기간 2.6년 가능
20MVA까지 대용량 제품 적용
고조파 대응력 증대
POSCO의 자구미세화 및 고배향성 규소강판을 사용하여 2005년 부터 시장에
공급되고 있으며 효율과 소음 문제를 모두 해결한 차세대 신제품
2. 특성 비교
대표적인 특징
구분
일반 몰드변압기
아몰퍼스 몰드변압기
저소음 고효율 몰드변압기
구조
원형코일
(일반 규소강판,
두께 0.3mm)
사각형코일
(Amorphous metal,
두께 0.02~0.03mm)
원형코일
(자구미세화 및
고배향성 규소강판,
두께 0.23/0.27mm)
제품가격
100
190
150
효율
-
무부하손 75%절감
부하손 0%절감
무부하손 50%절감
부하손 20%절감 (고효율)
소음
65dB 수준
70dB 수준
55dB 수준 (저소음)
제작용량
20,000 kVA
1,250 kVA
20,000 kVA
용도
일반 수용가
특수 수용가 (학교 등)
일반, 고효율 모두 적용
비고
자구미세화 규소강판


방향성 규소강판의 자구(磁區, Magnetic Domain)를 물리적인 방법으로 미세화시
켜 철손(Core Loss)을 개선한 제품(약 5~10% 개선)
자구미세화 방법 : Laser처리, Geared Roll에 의한 압입, 화학적 Etching등
Laser처리에 의한 방법은 일시적인 자구미세화 방법으로,
500℃이상에서 열처리하면 효과가 상실됨
CGO
철 손
(W/kg)
W17/50
HGO
 1.20
 1.03
자구미세화HGO
기존 규소강판
 1.15
 0.98
0.89 
 0.92
 0.82
0.30
0.27
제품두께 (mm)
POSCO 개발재
0.23
POSCO 개발 0.23 / 0.27mm 자구미세화 강판은 표면에 Laser 조사 흔적이 없으며,
기존 규소강판 대비 약 25~30%의 철손이 개선 됨
3. 효율/소음 비교
몰드변압기 손실
 변압기 손실의 종류
항목
무부하손
부하손
개요
- 변압기 1차측에 전원이 인가된 상태에서
항상 발생하는 손실(일종의 “대기전력” 손실)
- 부하율이 낮을수록 총손실에 미치는 영향이 커짐
- 변압기 부하율에 따라 변동 되는 손실로 대략적으로
부하율의 제곱에 비례하여 발생
- 부하율이 높을수록 총손실에 미치는 영향이 커짐
철심
권선
발생부위
 변압기 손실 개념도
총손실(kw)
부하손 중요
무부하손
중요
10
8
低부하
高부하
6
4
변압기의 총손실
= 무부하손 + 부하손
부하손∝부하율2
2
무부하손:constant
0
0
10
20
30
40
50
60
부하율(%)
70
80
90
100
효율/소음 비교
규격
(KSC
4311)
LS 일반
몰드변압기
특성
일반 대비
특성
일반 대비
아몰퍼스 대비
98.5
98.6
98.7
+ 0.1
99.0
+ 0.4
+ 0.3
무부하 손실 [W]
-
2,350
660
- 1690
1,300
- 1050
+ 640
부 하 손실 [W]
-
8,500
9,210
+ 710
6,270
- 2230
- 2940
70
68
70
+2
62
-6
-8
98.6
98.7
98.9
+ 0.2
99.1
+ 0.4
+ 0.2
무부하 손실 [W]
-
2,750
760
- 1990
1,390
- 1360
+ 630
부 하 손실 [W]
-
10,000
10,360
+ 360
7,690
- 2310
- 2670
70
68
70
+2
62
-6
-8
98.7
98.9
99.2
+ 0.3
무부하 손실 [W]
-
3,700
1,860
- 1840
부 하 손실 [W]
-
12,500
10,230
- 2270
72
70
63
-7
98.8
99.0
99.2
+ 0.2
-
4,600
2,400
- 2200
13,720
- 2780
64
-8
구 분
효
3P 750kVA
22.9kV/380V
DY
3P 1000kVA
22.9kV/380V
DY
3P 1500kVA
22.9kV/380V
DY
3P 2000kVA
22.9kV/380V
DY
율 [%]
소
음 [dB]
효
율 [%]
소
음 [dB]
효
율 [%]
소
음 [dB]
효
율 [%]
무부하 손실 [W]
부 하 손실 [W]
소
음 [dB]
-
16,500
74
72
※ 상기의 특성치는 설계특성으로 실제 제작 후 다소 변경될 수 있읍니다.
아몰퍼스 몰드변압기
-
-
저소음 고효율 몰드변압기
-
-
비
고
효율/소음 비교
효율 비교 그래프
SPEC. : 3P 1000kVA 22.9kV / 380V DY
변압기 손실(W)
부하율에 따른 효율 (역율=1.0 기준)
구 분
부하손
무부하손
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
LS 일반
10,000
2,750
97.23%
98.45
%
98.80
%
98.92
%
98.96%
98.95%
98.92%
98.87
%
98.81%
98.74%
아몰퍼스
10,360
760
99.14%
99.42
%
99.44
%
99.40
%
99.33%
99.26%
99.17%
99.08
%
98.99%
98.90%
저소음고효율
7,690
1,390
98.55%
99.16
%
99.31
%
99.35
%
99.34%
99.31%
99.27%
99.22
%
99.16%
99.10%
아몰퍼스
일반적인 부하율
LS 저소음 고효
율
LS 일반 몰드
4. 경제성 비교
전력요금 절감 효과
1. 3P 750kVA 22.9kV/380V DY
부
하
율
LS 일반 몰드 [A]
아몰퍼스 몰드 [B]
저소음 고효율 몰드 [C]
절감 효과 [A 대비 C]
절감 효과 [B 대비 C]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
30%
2,350
765
3,115
660
829
1,489
1,300
564
1,864
1,251
1,109
-375
-333
50%
2,350
2,125
4,475
660
2,303
2,963
1,300
1,568
2,868
1,608
1,426
95
84
70%
2,350
4,165
6,515
660
4,513
5,173
1,300
3,072
4,372
2,143
1,901
801
710
100
%
2,350
8,500
10,850
660
9,210
9,870
1,300
6,270
7,570
3,280
2,909
2,300
2,040
2. 3P 1000kVA 22.9kV/380V DY
부
하
율
LS 일반 몰드 [A]
아몰퍼스 몰드 [B]
저소음 고효율 몰드 [C]
절감 효과 [A 대비 C]
절감 효과 [B 대비 C]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
30%
2,750
900
3,650
760
932
1,692
1,390
692
2,082
1,568
1,391
-390
-346
50%
2,750
2,500
5,250
760
2,590
3,350
1,390
1,923
3,313
1,938
1,719
38
33
70%
2,750
4,900
7,650
760
5,076
5,836
1,390
3,768
5,158
2,492
2,210
678
602
100
%
2,750
10,00
0
12,750
760
10,36
0
11,12
0
1,390
7,690
9,080
3,670
3,255
2,040
1,809
주) 1. 절감효과 산출 기준 : 부하역율=1.0, 24Hr/일, 30일/월, 전기료 102.66원/kWh 기준
전력요금 절감 효과
3. 3P 1500kVA 22.9kV/380V DY
부
하
율
LS 일반 몰드 [A]
아몰퍼스 몰드 [B]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
30%
3,700
1,125
4,825
50%
3,700
3,125
6,825
70%
3,700
6,125
9,825
100%
3,700
12,500
16,200
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
제작 불가
저소음 고효율 몰드 [C]
절감 효과 [A 대비 C]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
1,860
921
2,781
2,044
1,813
1,860
2,558
4,418
2,408
2,135
1,860
5,013
6,873
2,952
2,619
1,860
10,23
0
12,090
4,110
3,645
절감 효과 [B 대비 C]
년간절감
전력비
[천원]
절감손실
[W]
-
4. 3P 2000kVA 22.9kV/380V DY
부
하
율
LS 일반 몰드 [A]
아몰퍼스 몰드 [B]
저소음 고효율 몰드 [C]
절감 효과 [A 대비 C]
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
절감손실
[W]
년간절감
전력비
[천원]
6,085
2,400
1,235
3,635
2,450
2,173
4,125
8,725
2,400
3,430
5,830
2,895
2,568
4,600
8,085
12,685
2,400
6,723
9,123
3,562
3,160
4,600
16,500
21,100
2,400
13,72
0
16,120
4,980
4,417
무부하손
[W]
부하손
[W]
총손실
[W]
30%
4,600
1,485
50%
4,600
70%
100%
무부하손
[W]
부하손
[W]
제작 불가
총손실
[W]
주) 1. 절감효과 산출 기준 : 부하역율=1.0, 24Hr/일, 30일/월, 전기료 102.66원/kWh 기준
절감 효과 [B 대비 C]
년간절감
전력비
[천원]
절감손실
[W]
-
5. 소음 비교
소음 측정 및 규격
타입별 소음 비교
▶ 소음 비교
(단위:dB)
규격 (3P 22.9kV/380V)
100kVA
200kVA
300kVA
400kVA
500kVA
750kVA
일반 몰드변압기
63
63
64
65
65
67
68
68
69
70
72
74
아몰퍼스 몰드변압기
64
65
66
67
68
70
70
70
72
74
74
76
저소음고효율 몰드변압기
53
56
56
58
58
62
62
63
63
64
66
66
1000kVA 1250kVA 1500kVA 2000kVA 2500kVA 3000kVA
▶ 소음 환경기준 (출처:환경부)
지역구분
일반지역
도로변 지역
적용대상지역
(단위:dB)
기준
낮(06:00 ∼ 22:00)
밤(22:00 ∼ 06:00)
주거전용지역
50 이하
40 이하
준주거지역
55 이하
55 이하
준공업지역
65 이하
55 이하
공업지역
70 이하
65 이하
주거전용지역
65 이하
55 이하
준주거지역
65 이하
55 이하
준공업지역
70 이하
60 이하
공업지역
75 이하
70 이하
☞ 일반 몰드변압기
2000kVA 이상이 되면 일반
공업지역, 도로변 준공업지역
에 해당하는 소음치
☞ 아몰퍼스 몰드변압기
750kVA 이상이 되면 일반
공업지역, 도로 준공업지역
에 해당하는 소음치
☞ 저소음고효율 몰드변압기
전 스펙이 준주거지역 정도로
매우 낮은 소음치
6. 저소음고효율 납품실적
저소음고효율 몰드변압기 납품실적
7. 향후 전망
국내외 동향
일본동향
☞ 에너지절약법 개정(1999.04)
- 저손실변압기의 사용을 검토하도록 명시
☞ 변압기 관련 규격의 개정 및 제정
- 변압기 전체의 고효율화를 유도 : 개정전 “저손실형”의 손실레벨을
“표준”으로 수정 (JIS C4304)
- 고효율변압기 관련 규격 제정 : JIS 규격에 비하여 무부하손을 30% 절감,
60%부하시의 손실을 20% 절감한 변압기를 “고효율변압기”로 규격화
(JEM 1475)
☞ 고효율 에너지기자재 보급촉진에 관한 규정” : 산업자원부 장관은 공공기관에
국내동향
고효율에너지 기자재의 의무적 사용을 요청할 수 있음
: 산자부고시 제2004-69호(2004.06)
※ 개정의 필요성 부각 : 철심의 소재를 아몰퍼스 메탈을 사용해야만 만족할 수
있는 특성(무부하손)으로 규정되어 있음
☞ 공공기관의 고효율 기자재 사용 의무화 : 국무총리지시 2003-9호(2003.07.09)
☞ 조달구매시 고효율에너지 기자재 우선 구매 : 조달청 훈령 제1148호
(2001.05.31)
☞ 고효율 규격 개정안 최종 확정 (2007.7.23) => 산자부고시 제2007-94호
고효율에너지 기자재 관련 규정
몰드변압기 향후 전망
아몰퍼스 몰드변압기
• 아몰퍼스 소재의 국산화 절실
(Hitachi 금속 독점)
→ 소재 가격인하 필요
• 소음 특성 개선이 필요
• 대용량화를 위한 획기적인 기술
개발이 필요
• 저부하율(30%이하)로 운전하는
수용가에 유리
저소음 고효율 몰드변압기
•
•
•
•
저소음, 고효율 몰드변압기 대표 제품
상대적으로 저렴한 가격
대용량화가 가능
일반 부하율(40%이상)로 운전하는
수용가에 유리
• 에너지관리공단의 “고효율에너지
기자재” 등록 고시 개정 진행중
향후 전망
고효율 몰드변압기는 구입가격 및 향후 운전될 부하율에서의 전력요금절감 효과 등을
고려하는 경제성 분석이 필요하며, 경제성, 저소음 및 대용량화(2000kVA 이상) 등의
여러 가지 측면을 종합적으로 고려할 때,
부하율 40% 이상에서는 저소음 고효율 몰드변압기의 적용 확대가 예상됨