Transcript 병렬운전조건
1. 발전기 운전 학습목표 1.1 발전기 운전 1.2 병렬운전 1.3 수요변동에 따른 부하각 변화 1.4 가능출력곡선 1.5진상(進相)운전 학습목표 학습목표 1.발전기의 운전방법과 발전기의 병렬운전 조건을 설명할 수 있어야 한다. 2. 발전기 계통병입 방법을 설명할 수 있어야 한다. 3. 발전기의 부하분담과 부하각의 관계를 설명할 수 있어야 한다. 4. 가능출력곡선을 설명할 수 있어야 한다. 5. 진상운전에 대해 설명할 수 있어야 한다. fall 2002 전력발생공학 2 1.1 발전기 운전 단독운전 한 대의 발전기가 특정 지역에 부하를 담당하면서 운전 병렬운전 두 대 이상의 발전기가 부하를 담당하여 전력을 공급하며 운전 fall 2002 전력발생공학 3 1.1 발전기 운전 운전순서 • • • • • • 보일러의 기동 (Boiler Star Up) 터빈 진공 형성 (Turbine Vacuum Up) 발전기를 정격 운전 속도로 상승 (Speed Up) 계자차단기 투입 (Field breaker Close) 정격주파수, 정격전압으로 맞춤 (synchronizing) 주 차단기 투입 (Main C.B Close) : Bus Bar charging • 전압조정기 자동절환 (AVR Auto Change) • 전력 수용 변동에 따른 대응운전 (Load sharing) fall 2002 전력발생공학 4 1.1 발전기 운전 전력 수요 변동시 발전기 출력 변동 사항 • 전력 수요 증가 → 유효전력 증가 → 전기자권선 출력전류 증가 • 전압, 속도, 주파수 감소했다 다시 정상으로 복귀 • 다시 수요 증가시 – 계통의 주파수가 떨어지고 주파수의 저하를 터 빈 조속기가 검출하여 터빈에 유입되는 증기의 량을 조정하여 발전기의 출력을 부하에 일치되도록 수정 – 부하증가 → 속도, 주파수 감소 → 증기조정밸브 개도증가 → 터빈 출력 증가 → 발전기 입력증가 → 발전기 출력증가 fall 2002 전력발생공학 5 1.1 발전기 운전 • 수요 증가없이 증기유량을 증가시키면 -발전기 속도 증가, 계통의 주파수 상승, 주파수 변화 조속기가 검출 -조속기에서 터빈 조정밸브에 신호를 보내 증기 조정밸브를 닫도록 지시 - 터빈에 유입되는 증기 유량 감소 → 속도 및 주파수 정상 복원 •발전기 출력 - 수용가측에 의해 결정 - 수요와 공급은 항상 일치 fall 2002 전력발생공학 6 1.2 병렬운전 동기 어느 한 발전기를 계통에 투입하고자 할 때 계통과 전기 측의 제반 전기적인 특성을 일치시키는 것 발 <그림 7-1> 병렬운전 발전기 fall 2002 전력발생공학 7 1.2 병렬운전 . 병입조건 • • • fall 2002 기전력의 크기가 같을 것 → 크기가 다르면 두 발전기 사이에 무효 순환 전류가 흘러 발전기 온도 상승 기전력의 위상이 같을 것 → 위상차가 생기면 순시치에서 전압차로 동기화 전류 흐름 ① 위상이 늦은 발전기 : 부하를 감소 → 속도 증가 ② 위상이 빠른 발전기 : 부하의 증가 → 과부하 초래 기전력 주파수 같을 것 → 다르면 순시 파형에서 전압차 생겨 무효 횡류가 흐름 (난조 발생, 심하면 발전기 계통으로부터 탈조) 전력발생공학 8 1.2 병렬 운전 • 기전력의 파형이 같을 것 → 다르면 전기자 동손 증가 : 과열의 원인 ※ 발전기권선 제작시 파형 결정 • 상회전 방향이 같을 것 → 다르면 어느 순간 단락 상태가 되어 사고 유발 ※ 시운전시에 상회전 결정 ★ 발전기 계통 병입시 운전원이 주의해야 하는 것 : 1), 2), 3) fall 2002 전력발생공학 9 1.2 병렬 운전 동기검정기(synchroscope)에 의한 계통병입 방법 <그림 7-2> 동기검정기 fall 2002 전력발생공학 10 1.2 병렬 운전 • 종류 • - 수동병입(동기검정기 이용) - 자동병입(자동제어장치 이용) 수동병입 사용법 - fall 2002 전압조정기, 여자전류 조정 (계통의 전압=기동중인 발전기) 조속기의 설정치 조정 → 동기검정기 지침이 위상이 빠른 방향 (시계방향)으로 서서히 회전하도록 하고 12시 5분전에 왔을 때 차단기 투입 병입시 발전기전압 > 계통전압 → 발전기의 전동기화 현상 방지 한번 동기 성공하면 동기상태 계속 유지 검정기의 지침 정지 : 주파수가 일치한 상태 검정기 지침 12시 방향으로 정지 : 위상이 일치한 상태 계통과 발전기측의 주파수 차이가 크면 지침 회전속도 빨라짐 전력발생공학 11 1.3 수요변동에 따른 부하각 변화 발전기 개통에 병입되면 다른 발전기와 항상 속 도가 같아 짐 ※ 2극 발전기 : 3600rpm, 4극 발전기 : 1800rpm 자속분포 • 터빈 회전운동 에너지 축에 의해 발전기 회전자에 전달 • 회전자, 고정자간의 공극에 뻗혀 있는 이 기계적 에너지는 자장에 의해 고정자에 전달 ※자장(압축기의 밸트 역할) ① 에너지 생산 못함 ② 기계적인 에너지를 고정자에 전달하는 매개체 역할 fall 2002 전력발생공학 12 1.3 수요변동에 따른 부하각 변화 <그림 7-3> 자속(Magnetic Flux) fall 2002 전력발생공학 13 1.3 수요변동에 따른 부하각 변화 (그림 7-3) 설명 • ⒜는 무부하, ⒝는 중부하일 때 자속분포 • 터빈입력 증가 → 회전자 ⒝와 같이 됨 → 발전기 전기적 출력 더 발생 • 부하각 ⓐ 동일한 전기적인 속도로 운전되는 계통의 발전기들간의 부하 차이 ⓑ 회전자는 다른 회전자보다 약간 앞서서 회전하는데 이 사이 각 ⓒ 발전기의 부하가 다르면 부하각도 달라짐 fall 2002 전력발생공학 14 1.3 수요변동에 따른 부하각 변화 <그림 7-4> 발전기 3대의 병렬운전 fall 2002 전력발생공학 15 1. 3 수요변동에 따른 부하각 변화 <그림 7-4> 설명 • 발전기 A : 정격의 1/2 부하, 부하각 30° • 발전기 B : 최대부하, 부하각 90° • 발전기 C : 무부하, 부하각 0° • 부하각은 자장이 유지될 수 있는 한도(약 90°)내에서 그 변위량은 제한 ※ 부하각>90° → 자장 깨짐 → 회전자 가속되에 발전기 불안정 → 부하와 전압의 불안정 → 타 발전기 정지시킴 fall 2002 전력발생공학 16 1. 3 수요변동에 따른 부하각 변화 • 병렬운전 계통 - 모든 회전자들은 계속적으로 서로 약간의 각도 관계를 가지고 가속, 감속함 (서로간의 동기화력을 주고 받으며 계통은 부하분담을 연속적으로 함) - 모든 발전기는 동기속도로 회전하고 서로 자력으로 물려서 회전 • C 발전기에서 증기조절밸브를 열어주면(부하 분담) 출력 증가 → 이 때 다른 발전기는 출력 줄임(수요=공급) • 계통의 발전기가 각기 다르게 부하를 분담하는 이유는 속도 때문이 아니고 부하각이 다르기 때문임 fall 2002 전력발생공학 17 1.4 가능출력곡선 정의 • 발전기 계통에 접속되어 계통이 요청하는 출력과 역율로 운전할 경우 발전기 각 부가 허용하는 온도상승 한도를 넘지 않고 출력단자에 연속적으로 낼수 있는 출력범위를 나타내는 곡선 수소가스압 증가 → 출력 증가 fall 2002 전력발생공학 18 1.4 가능출력곡선 <그림 7-5> 설명 – ⓐ 영역 : 회전자코일 온도에 의해 제한되는 범위 3) ⓒ – ⓑ 영역 : 고정자코일 온도에 의해 제한되는 범위 – ⓒ 영역 : 고정자 철심 단부 온도에 의해 제한되는 범위 fall 2002 전력발생공학 19 1.4 가능출력곡선 fall 2002 전력발생공학 20 1.5 진상 운전 정의 • 심야 경부하시에 계통전압 상승을 억제하기위해 동기발전기의 특성을 이용하여 계통의 진상 무효전력을 흡수하기 위해 저여자로 운전하는 것 (초고압 송전선, 케이블 송전선, 수용가의 역율 개선용 콘덴서 증대) 장점 • 다른 운전 방식(분로 리엑터, 유도전압조정기, 동기조상기) 보다 비용이 적게 들고 조상용량도 큼 1.5 진상 운전 진상운전시 고려할 사항 – 저여자로 인한 안정도의 저하 → 발전기가 동기탈조 일으킬 우려 있음 – 발전기 단부 온도 상승 *방지책 : 발전기 가능출력곡선의 범위내에서 운전 – 소내전압의 저하 fall 2002 전력발생공학 22