참나무

ACB setting

Tue, 02 Feb 2010 10:19:30 +0900

Load Center의 Incoming Feeder 및 전동기 이외의 일반 부하용 ACB는 하단 MCC의 Combinaton Starter와 보호협조하기 위하여 Solid State Trip Device 의 Long time(LT) 성분과 Sort Time(ST) 성분으로 보호하며, Motor 부하의 경우에는 Long Time(LT)와 Instantaneous Time(IT) 성분으로 보호하며 기준은 다음과 같다.

- Load Center Feeder
LT Setting : Feeder 최대전류의 115%-125%에 Setting 한다.
ST Setting : Feeder에 흐르는 최대부하전류와 가장 큰 전동기의 기동전류의 1.25배에 정정하거나 ,
LT element 정격전류의 4-10배에 정정, 동작시간은 차단기사이에 0.3초마진을 주며

말단 branch 부하는 80ms, Main incoming 최대 560ms에 정정한다.

- Load Center Motor
LT Setting : Motor Service Factor 가 1.15인경우 전부하전류의 145-150% 에 Setting
Motor Service Factor 가 1.0인경우 전부하전류의 130-135%에 Setting
IT Setting : Motor Locked Rotor Current 2배에정정

Draw the MCC supply breaker LT-ST direct trip device characteristics, normally set at 125% of the MCC rating which normally protectes the supply cable as well. Teh time dealy band should be set to permit staring of the largest load while all other loads are running.
The ST element should be set at 4 x FLC setting. The ST band selected is normmally the minimum, although intermediate is acceptable.
(Bechtel design guide E2.14.3, 8.2 MCC coordination 47 of 63)

Ground Protection

Mon, 01 Feb 2010 16:56:08 +0900

ACB 차단특성

Mon, 01 Feb 2010 15:49:22 +0900

전동기 Protection Setting

Mon, 01 Feb 2010 15:39:30 +0900

전동기 CT Ratio 선정
The continuous CT primary rating selected for motor branch circuits is that standard CT ration between 1.4~ and 1.8 times the calculated full load current. Because 50/5A and 75/5A ration Ct's have a low accuracy class, a 100/5A Ct ration is preferred as a minimum for pretection applications, Note that this is an exception to to present ANSI standards(Table 6 of ANSI C37.20) which requrie 100/5A Ct's as a minimum CT when the available monentary short circuit equals 60kA. (Bechtel design guide l E2.14.3, 4.3. Current Transformer (CT) Selection 11 of 63)

비상전원용 전동기의 Over current 는 생략하거나 Alarm으로 사용하고, 순시요소만 사용한다.
For motors essential to plant operation fire-pump motors generally at 480V, tripping by the time -overcurrent element is omitted leaving the instantaneous elements and diffrential relays for short circuit protection . Time -over current relays, thermal relays, or embedeed detectors are use dot alarm overloadds or failures.
(Bechtel design guide l E2.14.1, 3. General 4. 3 of 34)

Load center motor
The long time setting should be 1.45~1.5 FLC for motors with SF=1.15, and 1.3~1.35 xFLC for motors with SF=1.0. The instantaneous tirp is set at the next highest calbrated pickup point above 2.0 x LRC. If a pretrip alarm is used, set for 1.2 x FLC for SF=1.15, or set at for motor SF=1.0.
(Bechtel design guide l E2.14.3, 7.3.1.1 Load center motors 45 of 63)

Motor control center motors
The OL relay heater element will generally trip at 1.33 x FLC for motor SF=1.15 and will tirp at 1.15 x FLC for motor SF=1.0. The instantaneous trip on the MO breaker is set in the 10~13 x FLC range. Desirabley for the next calibrated stop above 2.0 x LRC.
(Bechtel design guide l E2.14.3, 7.3.1.2 Motor control center motors 45 of 63)

Differential Protection CT 50: 5 for self-balance type
Early detection of phase to phase faults is highly desirabel to reduce motor winding and iron damage.
The self-balancing primary current relay scheme is the preferred methode to the hogh speed differential relay method. However, in the case of a motor connected a step-down transformer m the high speed realying methode should be used. This method will protec both the motor and the unit transforemer.
Generally, a motor differential relay is used to detect zero-sequence, unbalanced current due to fault in the motor winding, current of magnitude in the neighborhood of 15 amperes.
To obtain a reasonable sensitivity, 50:5A current ration current transformer used.
(Bechtel design guide l E2.14.1, 5.7 differential protection, 8 of 34)

TOC(Through the time overcurrent)
set at 125% of FLC - alarm only from 125% to 150~175% of FLC
HDO(High drop out):
set between 150% and 175% - permit tripping above setting when TOC contact is closed.
(Bechtel design guide l E2.14.3, 8.1 Large motors, 44 of 63)

Short circuit protection is accomplished by the normal instantaneous element, set at 2 LRC. The overload and stalled rotor protection is accomplished through the time oevercurrent(TOC) element and the high dropout(HDO) instantaneous relay . The TOC is set at 1.25 x FLC.
(Bechtel design guide l E2.14.3, 8.1 Large motors, 47 of 63)

60Hz 발전기를 50Hz로 운전시 문제점

Tue, 26 Jan 2010 09:40:26 +0900

60Hz용으로 설계된 발전기를 50Hz로 사용할 경우 어떠한 차이점 또는 문제가 있는가?

발전기의 크기는 같고, 전류, 자속밀도, 도체온도 등은 같은 조건이라고 가정하여 출력, 전압생성, 손실, 기계적 관점 등에서 검토해 본다.

1. 출 력

전압은 폐회로를 쇄교하는 자속의 변화율에 의해 (Faraday의 법칙) 생성되며 식①과 같이 표시된다.

dΦ

V = K․󰠏󰠏󰠏󰠏 ①

여기서 Φ는 폐회로를 쇄교하는 자속이며 K는 비례상수이다.

동기발전기에서는 자속쇄교는 거의 정현파적으로 변한다고 볼 수 있으므로 식②와 같이 표시할 수 있다.

V = K₁ ω Φ ②

여기서 ω : 회전각속도, K₁: 비례상수

자속은 자속밀도와 폐회로의 단면적에 비례한다. 이 단면적은 발전기의 경우 고정자권 선의 폐회로면적을 의미하며 이것은 발전기 고정자권선의 반경과 축방향길이에 비례하 므로 식③과 같이 표시된다.

V = K₂ ω L R B ③

여기서 L : 축방향의 길이, R : 반경, B : 자속밀도

전류는 권선의 온도 때문에 제한을 받으며, 온도한계는 절연계급에 의해 결정된다. 또 권선온도상승은 수냉, 수소냉각, 공냉 등의 냉각방식과 권선재질에 의해서 결정된다. 따라서 어떤 냉각방식과 권선재질의 조합과 도체간의 거리 등에 따라 온도상승한계를 초과하지 않기 위한 허용전류 최대값이 존재한다.

발전기 전류는 고정자내면의 면전류분포와 고정자 내부반경에 비례하므로 식④와 같이 표시할 수 있다.

I ∝ J_θ R ④

여기서 J_θ : 면전류밀도, R : 내경

전기기기의 출력은 단자전압과 전류의 곱이다. 즉 P=V․I 로 표시된다. 따라서 식③ 과 식④을 종합하면

V I ∝ ω R² L B J_θ ⑤

위 ③ ④ ⑤식에서 다음과 같이 알 수 있다.

(1) 일정전류밀도와 자속밀도로 가정하면 발전기의 출력은 기기의 부피(R²L)와 회전속도 에 비례한다. 따라서 60Hz발전기로 50Hz로 운전하면 회전속도가 5/6으로 감소하므로 전압이 5/6이 되며 출력도 5/6으로 줄게 된다.

역으로 말하면 60Hz기기의 크기를 6/5로 증가시키면 60Hz 기기가 설계되었던 대로의 정격출력을 낼 수 있을 것이다.

직경을 크게 할 경우에는 철가공 등의 경비가 증가되며, 길이를 길게 할 때에는 발전기 회전자의 주파수임계값이 낮아지는 문제가 발생한다.

기기가 커질 경우 설치를 위해 넓은 공간, 대형 크레인이 필요하고, 베어링 용량증가, 수송의 어려움 등이 따르게 된다.

(2) 같은 크기의 기기에서 같은 출력을 얻기 위해서는 B를 증가시키거나 J_θ를 증가시켜 야 한다. 전자는 계자자속을 강화시키기 위해 계자전류를 증가시키는 방법이며, 후자 는 전기자반작용을 강화시키는 것을 의미한다.

계자전류를 증가시키면 i²r의 계자저항손을 증가시키게 되며 자기포화에 대한 영향을 검토하여야 한다.

전기자반작용이 커지면 고정자철심에 과도한 stress를 주어 철심의 수명이 단축되거 나 발전기 고장을 일으킬 수 있다. 또 고정자의 손실을 증가시키고 고정자권선 단부 의 전자력이 증가되어 기계적 강도가 문제가 될 수 있다.

2. 전 압

전술한 바와 같이 고정자권선 1turn당의 전압은 속도에 비례하므로, 60Hz기기를 50Hz 로 운전하면 전압은 5/6으로 감소하게 된다. 동일 전압을 얻기 위한 대책으로는

① 길이를 6/5배로 늘리거나

② 직경을 로 늘리거나

③ 계자전류를 강화시켜 공극의 자속을 6/5배로 늘리거나

④ 고정자의 권선수를 6/5배로 하는 등을 들 수 있다.

3. 손 실

발전기 손실은 마찰손 및 풍손, 무부하 철손, 고정자권선 부하손, 고정자 동손, 계자동손 등이다. 60Hz기기를 50Hz에서 운용한다면 손실정도가 달라진다.

(1) 고정자동손

고정자동손은 고정자의 저항에 의해 발생하는 것으로 i²r로 표시되고 주파수와는 관계 가 없다. 도체의 길이나 단면적, 재질 등이 바뀐다면 식⑥과 같이 r값이 변하게 된다.

ρl

r = 󰠏󰠏󰠏󰠏 ⑥

A (ρ : 도전율, l : 도체길이 A : 도체단면적)

(2) 계자동손

고정자동손과 마찬가지로 주파수와는 직접적 관계는 없다.

(3) 코일 와전류 손실

와전류손실은 주파수의 제곱에 비례하므로 60Hz에서 50Hz로 운용한다면 약30%정도 감소한다.

(4) 철손

철손은 무부하 손실로 분류되며 고정자 전류와는 관계없이 발생하고 기기에 전압만 유기 되면 발생되는 손실로 와전류손실(주파수의 제곱에 비례)과 히스테리시스손실(주파수 에 거의 비례)로 구분 될 수 있다.

동일 조건의 기기를 60Hz에서 50Hz로 운용한다면 약24%정도[(5/6)^1.5≑0.76]의 철손이 감소한다. 즉 고정자철심의 냉각용량을 24% 저감할 수 있다는 의미가 된다.

(5) 풍손과 마찰손

풍손과 마찰손은 가장 큰 손실은 아니지만 상당한 비중을 갖는 손실이다. 같은 크기 에서는 50Hz에서 운전할 때 풍손과 마찰손은 감소할 것이다.

(6) 단부손실

단부손실은 표류부하손에 포함시키기도 한다. 이것은 손실로는 크개 의미있는 값은 아니지만 발전기의 진상운전 영역의 한계를 짓는 중요한 요소이다. 따라서 대용량기 에서는 단부손실이 기기 정격결정요소에 큰 영향을 미친다.

비자성체 부위 손실은 주파수의 제곱에 비례하고 자성체 부위 손실은 주파수의 1,5제곱 에 비례한다. 그러므로 50Hz로 사용하면 이 손실은 작아진다.

4. 기계적 관점

일반적으로 50Hz에서 사용하면 회전자나 고정자 모두 기계적응력은 작아진다.

그러나 고유진동수에 관해서는 깊게 검토해야한다. 즉 60Hz기기는 60Hz 및 그 배수 의 주파수에서의 공진을 회피하도록 설계되어 있다. 따라서 50Hz기기의 경우에는 50Hz 및 그 배수의 주파수에 대한 공진을 회피하는지 검토되어야 한다.

5. 결 론

60Hz기기를 무작정 50Hz에서 운용하는 것은 적절치 못하다.

50Hz기기로서 설계하기 위해서는 길이, 직경, 철심의 형태, 권선방식 등이 발전사업자 의 요구사항인 리액턴스, 각종 시정수, 비상시 운전상태 등과 관련하여 설계되어야 하 고, 이에 수반되는 손실, 전자력, 냉각방식 및 용량 등의 설계변경이 뒤따라야 한다.

발전기 특성

Tue, 26 Jan 2010 09:37:18 +0900

동기발전기의 특성

1. 무부하 포화곡선 및 단락곡선

1) 무부하 포화곡선

E=4.44fNok(V)에서 발전기가 정격속도에서 무부하로 운전하고 있는 경우 유기기전력은 자속 Φ에 비례한다. 그러나 무부하의 경우 자속은 계자기자력에 의해서만 정해지므로 무부하유기기전력과 계자기자력(계자전류)과의 관계곡선을 얻을 수 있다. 이것을 무부하 포화곡선(No Load Saturation) 이라고 한다.

이 곡선은 전압이 낮은 부분에서는 유기기전력이 계자전류에 정비례하여 증가하지만, 전압이 높아짐에 따라 철심의 포화로 인하여 자기저항이 증가하여 일정기전력을 유기하는데 계자전류가 보다 더 많이 필요하기 때문에 그림 OQ와 같은 포화곡선이 된다. 이 그림에서 OP는 무부하포화곡선의 직선부를 연장한 직선이며, 이것을 공극선(air gap line)이라고 한다. 그림에서 점 A가 정격전압에 상당하는 점이 될 때 (시그마) o= ab/Aa 를 포화율(Satruation factor)이라 하고 이것으로 포화의 정도를 표시한다.

2) 단락곡선

동기기가 단자를 단락하고 정격속도로 운전하고 있는 경우 단락전류와 계자전류와의 관계를 표시하는 곡선이 단락곡선(Short circuit curve)이며 그림의 OR과 같은 직선이 된다.

2. 단락비(short circuit ratio)

동기발전기의 특성에 있어서 단락비의 특성은 중요하며, 무부하포화곡선과 단락곡선의 특성을 이용하여 산정하게 된다.

그림에서 정격속도에서 무부하정격전압 Vn을 유기하는데 필요한 계자전류를 Ifo라고 하고 3상 단락정격전류 In을 흐르게 하는 계자전류를 Ifs 하면

발전기의 단락비는 k= Ifo/Ifs = Oe/Oc 가 된다.

단락비= 무부하포화곡선에서 구한 정격전압에 대한 계자전류

단락곡선에서 구한 정격전류에 대한 계자전류

1) 단락비와 동기임피던스의 관계

동기임피던스는 전기자단자에서 본 등가리액턴스와 전기자권선의 실효저항의 Vector합이나, 전기자저항은 무시할 정도로 작다.

동기임피던스 Zs=V /root3 I(ohm)

백분율동기임피던스 %Zs= 동기임피던스강하 / 동기전압(1상) = InZs/(V/root3) = 1/K x 100%

(무부하정격전압 V'n을 유기하는데 필요한 계자전류를 공극선에서 구하면?‘₁가 된다. 여기서 ?₁/?₂를 불포화단락비(unsaturated short circuit ratio)라 하며, 전자의 Ifo/Ifs로 표시된 단락비를 포화단락비(saturated short circuit ratio)라 한다.)

2) 단락비의 특성

(1) 단락비란 정격속도에서 무부하 정격전압을 발생하는데 필요한 여자전류와 삼상 단락 시 정격전류도 동등한 지속 단락전류를 흘리는데 필요한 여자전류와의 비를 말한다.

(2) 단락시의 특성 나타내는 외에 기계의 크기, 중량, 가격, 손실, 여자방식의 선정, 부하변동시의 전압 및 안정도의 정도를 아는데 쓰인다.

(3) 발전기의 단락비는 점차 낮아지는 경향이 있는데 이는 발전기 중량의 경감에 의한 경제적면과 단락비 감소에 의한 안정도에의 영향은 보호계전기 등의 고속화, 여자속응도의 개량에 관한 신기술에 의해 해결되고 있기 때문이다.

(4) 단락비가 낮아지면 충 중량은 작아지지만 반면 Ampere도체수가 증가, 고정자철심 단부의 누설자속 증가가 문제된다.

그러나 자속 Shunt(HS)를 취부한 경우에 그 값이 낮아진다. 즉 단락비가 작으면 단부누설자속의 Level이 올라가기 때문에 Shield 판 손실저감에 큰 효과가 있고 신뢰성이 높은 발전기를 설계, 제작할 수가 있다.

(5) 대용량기의 경우 종래에는 0.58이 많이 채용되었으나 근래에는 0.5 또는 그이하인 것도 채용된다.

3) 단락비가 작은 경우에는

(1) 공극이 작다.

(2) 동기 임피던스가 크고 전기자 반작용이 크다

(전기자반작용: 발전기에 부하가 걸려서 전기자전류에 의한 기자력이 주자속이 만드는 공극의 자속 분포에 변화를 주는 현상)

(3) 계자의 기전력이 전기자기전력보다 작다.

전기자기자력의 영향이 단자전압유기에 미치는 영향이 커서 자기여자가 일어나기 쉬우며 전압변동률이 커진다.

(4) %동기임피선스가 커서 발전기내량이 감소하고 전기가 권수가 증가하므로 동기계라 한다.

특성	비교	내용
안정도	떨어진다.	단락비가 작은 경우에는 동기 임피던스는 커지고 계통의 안정도는 떨어진다. P=EV x (0/X) sin0
전압변동율	크다.	동기 임피던스가 커지며 이에 따라 전압 변동률은 커진다
무효전력	고정자 단부의 과열로 출력이 제한됨	전기자 반작용이크고 역율이 95%를 넘는 진상영역에서 고정자단부의 과열로 진상무효출력의 제한을 받는다.
역율	진역율이 된다.	전기자반작용이 커지면 증자작용을 하므로 전기자권선에 흐르는 부하전류가 계자에 의한 기전력보다 90^o앞선 진역율이 된다.
선로충전용량	크다	발전기가 송전선로를 충전하는 경우 자기 여자 현상을 보상하려면 단락비가 커야 한다.
과부하내량	작다	단락비가 작은 경우에는 공극이 작고 계자의 기전력이 전기자의 기전력에 대하여 작아 동기계라 하며, 과부하 내량이 작아져서 기계에 여유가 없다

3) 단락비가 큰 경우

(1) 동기임피던스가 작아 전기자 반작용이 작으며, 전압변동율이 작다.

(2) 발전기내량이 크며 계자기자력이 커서 전기자기자력의 영향을 작게 받으므로 공극이 커도된다.

(3) 게자기자력이 커야하므로 계자철심과 동량이 커지므로 발전기의 중량 및 부피가 커지고 가격이 상승한다.

(4) 계자부분이 커지므로 철기계라 한다.

4) 단락비의 선정시 고려사항

동기발전기의 출력은 동기리액턴스 Xs에 반비례하므로 리액턴스가 작을 수록 출력이 커져 정태안정도가 커진다. 실제 계통에 있어 단락비는 터빈발전기 0.5~0.7, 수차발전기 0.8~1.2 정도이다. 선로 충젼용량을 크게 할 경우 단락비를 1.5~1.8 정도로 한것도 있다.

2. 역율

1) 전기자 반작용은 부하의 역률에 따라서 그 작용이 다르게 되며 전기자 반작용이 커지면 증자 작용을 하므로 전기자 권선에 흐르는 부하 전류가 계자에 의한 기전력보다 90^o 앞선 진역률이 되며, 자기여자가 일어나기 쉬우며 전압변동율이 커진다.

2) 발전기의 정격역율은 발전기 설계상 중요한 사항의 하나로서 그 값은 점차 증가하고 있다. 이는 무효전력의 공급필요량, 설계상의 제 문제와 Cost면으로부터 여러 가지 검토에 의해 선정된다.

3) 정격역율이 높으면 전압 Vector 와 전류 Vector의 합성은 켜지고, 정격부하에서의 계자 Amprer Turn이 감소하다. 이 때문에 최적 설계를 하는 경우 전기장하가 큰 동기계가 되어 축소화가 가능하다.

3. 과부하 내량

1) 단락비가 작은 경우에는 공극이 작고 계자의 기전력이 전기자의 기전력에 대하여 작아 동기계라 하며 과부하 내량이 작아져서 기계에 여유가 없다.

2) 고정자 및 회전자권선의 단시간 운전에 대해서 허용치가 규정되어 있다. 이는 주로 열적인 제한이며, 시간과 용량관계에서 규정된다.

3) 발전기의 고전류 운전을 하는 경우 회전자의 과전류운전의 영향은 동 Bar의 최고온도가 130ㅇC 이하에서는 문제가 없으나, 150-160ㅇC 로 되는 온도변화의 반복이 있는 경우 권선의 수명 단축 및 부하변동에 대한 내력저하 등에 영향은 적다. 따라서 과부하 운전은 년간 2회 까지 가능하다.

3. 역상내량

1) 발전기를 불평형 부하 운전한 경우에 흐르는 역상전류에 의한 회전자 표면의 과열은 설계 및 운전상의 중요한 과제이다.

2) 터빈 발전기에 대하여서도 계통 운용상의 필요성으로부터 역상내량을 구정하고 있다.

역상내량을 회전자 표면의 열방산 정도에 따라 과도적인 불평형 내량과 연속적인 불평형 내량으로 나누어 취급되며 각각 단시간 역상내량, 역속 역상내력이라 한다.

3) 역상전류는 발전기를 불평형 부하 또는 단상부하로 운전하게되면 고정자 Coil에 역상전류가 흘러 회전자계와 동일한 속도로 반대방향으로 회전하는 회전자계가 회전자와 쇄교함으로서 2배의 주파의 와전류가 회전자 표면, 회전자Wedge에 흘러 회전자가 과열된다.

특히 와전류가 집중도는 일부분에서 국부적 과열로 소손을 일으키는 수도 있다.

4) 불평형 부하의 허용한계는 기기의 재료, 구조에 크게 좌우되어 한가지로 규정할 수 없으나 ANSI C50-13)에서 제한되고 있다.

5) 한편 역상전류에 의한 과열현상을 완화하기 위해 회전자 표면의 와전류 회로에 여러 가지 대책이 취해지고 있으며 통상 대용량 TBN발전기에서는 다음과 같이 행해지고 있다.

가. 비자성 재료로 된 은도금을 한 단락 BAR 및 Ring 을 철심단 Wedge 과 End Ring 밑에 삽입한다.

나. 회전자 권선 Slot부에는 비자성 Wdege를 채용하여 와전류 손실을 경감 한다.

다. 특히 전류가 집중하기 쉬은 철심단부에는 열적으로 강한 Stainless계 비자성 Wdege를 채용한다.

라. End Ring과 회전자 축의 열처리를 접촉부에 Metaling을 행하여 분류회로가 되는 End Ring 과의 접촉저항을 낮춘다.

마. 와전류의 회로가 되는 Wedge와 회전자 Teeth부를 잘 손질하여 접촉저항을 낮춘다.

4. 발전기 과여자 특성

1) 발전기는 그 단자전압이 ±5%이내의 변동범위에서 정격출력을 발생할 수 있어야 한다. 이 변동범위를 초과한 운전에 있어서 95%이하의 전압에서는 전기자 전류가 정격치가 되도록 KVA출력도 저감하여야 하며 진상영역에서는 고정자철심 단부의 과열방지를 고려하여 엄격히 제한하여야 한다.

2) 한편 105% 이상의 과전압 운전에 있어서는 자기회로의 과포화를 피하기 위하여 엄격한 제한치를 설정되어 있다.

3) 과여자운전의 경우, 발전기내의 자속량이 증가하고 그 결과 자기회로가 과포화상태로 되어 특히 고정자철심 내에서는 철손이 증가하여 과열의 원인이 된다. 대단히 심하게 과여자 운전한 경우 단시간에 사고로 발전할 가능성이 있고 과포화의 정도가 경감됨에 따라서 걸리는 시간이 길어지는 경향이 있다. 따라서 과여자 정도와 허용운전시간의 관계에서 운전을 제한할 필요가 있다. 최근에는 이 과여자를 V/Hz 로 하여 평가 하고 있다.

5. 발전기 변동 주파수 특성

1) 일반적으로 정격 이외의 주파수에서 운전시에는 발전기측보다도 터빈측이 훨씬 엄격히 제한되고 있다. 따라서 발전소로서는 구성기기중 가장 중요시 하고 있다.

2) TBN발전기의 변동 주파수, 운전중에서는 저주파수 운전이 가장 문제가 되며 회전강하에 의한 냉각성능저하, 자기회로의 과포화 및 계자전류 중가에 의한 銅帶 등의 영향이 고려된다.

6. 안정도

1) 단락비가 작은 경우에는 동기 임피던스는 커지고 계통의 안정도는 떨어진다.

계통의 안정도 관련 식은 다음과 같다 P=EV x (0/X) sin0

2) 전력계통에 언결된 발전기가 동기운전을 하기 위해서는 모든 발전기가 같은 속도로 회전하여야 하며 만약 임의의 발전기가 어떤 원인으로 가속해서 그회전자 위치 δ가 처음에 있던 위치보다 앞섰을 경우 이것을 면저 있던 위치로 회복시키려는 힘이 작용하지 않으면 안된다.

2) 특히, 발전기의 기계적 입력이 일정하다고 하면 δ가 증가 했을 경우에 발전기의 전기적 출력P 가 증가되고 이 증가분에 상당하는 것만큼 회전체의 축적 Energy를 방출해서 회전체 자신은 감속할 필요가 있다. 따라서 동기운전이 유지되기 위해서는 dP/dδ > 0 이어야한다.

3) 이 dP/dδ의 값을 그 발전기의 동기화력(Synchronizing Power)이라 하며 이것은 발전기의 운전상태, 계통의 부하특성 등 여러 가지 요소에 의해서 영향을 받게 되지만 윗식의 조건을 만족하는 출력상태가 발전기의 안정영역이 된다고 말할 수 있다.

6. 전압 변동률

단락비가 작은 경우에는 동기 임피던스가 커지며 이에 따라 전압 변동률은 커진다

전압 변동률의 관련 수식은 다음과 같다 e=pcos0 + qsing0(여기서 p: %강하, q: % 리액턴스강하)

7. 무효 전력

단락비가 작은 경우에는 동기 임피던스가 크고 전기자반작용이 커서 역률이 95%을 넘는 진상 영역에서는 전류가 감소하기 때문에 고정자 단부로부터의 누설 자속이 통하는 자로의 포화가 없어져 누설 자속이 증가한다. 이 누설 자속은 고정자에 대하여 동기 속도로 회전하므로 고정자 단부에 와류손 및 히스테리시스손을 발생하여 이 부분의 온도가 상승한다. 이 온도 상승에 의하여 발전기의 진상무효 출력이 제한을 받는다.

8. 단락비와 선로 충전용량과의 관계

송전선로에 진상전류가 흐르면 전기자반작용에 의해 계자자속이 증가하는 방향으로 전기자자속이 발생한다. 따라서 이 자속은 발전기의 단자전압을 상승시키며 이로 인해 선로전압상승으로 위험이 따른다.

1) 선로특성곡선과 발전기 포화특성과의 관계

(1) α > β : 진상전류에 의한 발전기자기여자현상이 일어나지 않는다.

(2) α < β : 진상전류에 의한 발전기자기여자현상을 일으켜 선로 및 발전기 단자전압 상승을 가져오며, 발전기 등의 절연파괴를 일으킬 수 있다.

2) 발전기의 자여자현상

심야경부하시 무부하 장거리송전선을 발전기로 충전할 경우 송전선의 정전용량에 의한 진상전류가 발전기에 증자작용과 전기자 누설리액턴스의 전압강하(전기자반작용)가 동위상으로 가해져 발전기의 단자전압을 상승시키는 훼란티효과로 수전단전압이 높아진다. 그 결과 기기의 절연을 파괴할 우려가 발생한다. 이를 억제하기 위해 발전기의 계자전류를 감소시켜 저여자운전을 하게되나, 고정자코일 단부가 자기포화되어 누설자속이 증가되어 고정자철심 단부의 온도가 상승한다.

발전기가 송전선로를 충전하는 경우 자기 여자 현상을 보상하려면 단락비를 크게 하면 되는데 선로를 안전하게 충전할 수 있는 단락비의 값은 다음 식을 만족하여야 한다.

단락비 > Q'/Q x 1.72

여기서 Q' 소요 충전 전압에서의 선로의 충전 용량(kVA), Q 발전기의 정격(kVA)

출력에 따라서 만일 발전기의 정격 용량이 충전 용량과 같은 경우에는 단락비는 1.72 이상으로 해야 한다 그러나 단락비가 작은 경우에는 장거리 송전선로를 충전하는 경우에 적합하지 않다

충전용량이 큰 장거리 선로에 있어

- 부하시 발전기 단자전압 Vn 까지 상승

- 무부하시 : 발전기 단자전압 Vm까지 상승하여 기기의 절연을 위협함

① 무부하시 진상전l자 전류에 의한 포화특성

② 부하시 진상전기자 전류에 의한 포화 특성

③ 장거리 선로 충전특성

④ 단거리 선로 충전특성

3. 발전기의 정격용량 부족시 규정전압으로 시송전 할 경우에 있어 고려할 사항

1) Q와 Q'의 차가 아주 작은 경우는 변압기 Tap을 최고 탭으로 하여 충전시행

2) 발전기 1대의 정격용량이 충전용량보다 부족할 때는 발전기를 2대 또는 3대로 병렬운전하여 충전을 시행함.

3) 주파수를 낯추어 충전시킴

(1) 주파수가 저하하면 전기자 반작용에 의한 전압이 떨어지고 충전전류는 감소하게 됨

(2) 변압기의 여자전류가 증가하므로 충전전류는 더 감소됨

4. 향후전망

장거리 T/L의 증가로 단락비를 더욱 크게해야 되나, 최근의 보호계전기가 고속화되고 여자속응도가 좊아져(속응 AVR, PSS 장치 설치로) 안정도가 향상되기 때문에 단락비를 작게하여 제작비를 절감하는 추세임.

Power Fuse

Thu, 21 Jan 2010 13:55:13 +0900

4P 차단기의 사용

Thu, 21 Jan 2010 13:33:03 +0900

4P 차단기의 사용

Thu, 21 Jan 2010 13:32:23 +0900

Transformer Fire Wall (NEFA-850-2005)

Mon, 18 Jan 2010 10:10:14 +0900