변압기뿐만 아니라 대부분의 설비는 시간이 흐를수록 물리적으로 열화가 진행돼 교체가 필요한 시기가 찾아온다. 비용 측면만 따져본다면 교체는 시기를 뒤로 미루면 미룰수록 좋겠지만, 신뢰성은 다른 새 설비와 같은 수준을 요구하기에 결국 신뢰성이 어느 수준까지 떨어진 시점을 수명이 다 된 것으로 보고 교체한다.
그런데 수명 판단에 핵심이 되는 신뢰성 저하를 파악하는 일이 쉽지만은 않다. 이런 경우 간접 지표를 활용한다. 여기서는 경년열화에 따른 배전용 변압기 교체를 검토할 때 일본 주고쿠전력㈜에서 사용하는 진단방법을 소개한다.

주고쿠전력㈜에선 그동안 배전용 변압기 교체에 중요한 판단 지표로 사용연수를 활용했다. 그러나 사용연수만으로 변압기의 물리적 열화정도를 알 방법이 설비 수명을 연구 테마로 자주 거론하는 이유다. 전력용 유입 변압기에 관해선 일본 전기협동연구 제54권 제5호 '유입 변압기의 보수 관리'에서 연구 성과를 정리해 각종 진단 방법을 소개하는데, 이를 토대로 주고쿠전력㈜은 사내에서 폐기 대상인 변압기에서 얻은 실측 데이터를 이용해 변압기 교체 판단에 최적인 방법을 모색했다.

유입 변압기의 열화
무릇 변압기 수명을 생각할 때 물리적 열화란 구체적으로 어떤 물리적 상태를 말하는지, 변압기 열화에 관한 일반적 견해를 일본 전기협동연구 제54권 제5호의 내용을 바탕으로 간략히 설명한다.
유입 변압기 수명 | 변압기에 사용되는 재료 중 경년열화가 인정되는 것은 절연유를 비롯해 절연지, 프레스보드 등과 같은 종이 재료다. 절연유의 경우 절연 성능이 떨어지면 새로운 오일로 교체하면 되지만, 권선 절연지나 프레스보드는 간단히 교체할 수 없기에 결국 수명은 종이 재료의 열화에 달려 있다.
종이 재료의 열화에서 문제가 되는 것은 기계적 인장 강도다. 그중 프레스보드는 상승 온도 정도가 절연지보다 낮을 뿐 아니라 열화로 말미암아 특성 저하에 미치는 영향도 작다. 따라서 변압기 수명을 결정하는 요소는 권선 절연지의 인장 강도 저하일 것이다. 그 한계 값은 다음과 같이 정해진다.
변압기 부하 측에서 단락 사고가 발생하면 사고전류로 말미암아 변압기 권선에 전자 기계력이 생긴다. 권선 절연지의 인장 강도가 경년 열화로 떨어져 이 기계력을 견디지 못할 경우, 절연지가 찢어지고 변압기 내부 사고로 이르게 된다. 이 한계 값은 위험 평가에 따라 여러 주장이 있으나, 대략 새 종이의 50~60% 정도다.