동기화 표 방식에 따른 수동 정밀 동기화 병렬 운전, 부하 전환 및 분배, 수동 디커플링 작업

1. 동기 발전기의 계통 연계

 

1. 연결 전 계통 상태 확인(현재 1번 발전기가 계통에서 가동 중이고 2번 및 3번 발전기가 대기 중이라고 가정)

(1) 발전소의 작동 모드는 정상 상태이며, 즉 모드 선택 스위치가 그림 2-1과 같이 “MANU” 위치로 설정되어 있다.

그림 2-1 작동 모드 선택

(2) 그림 2-2와 같이 1호 발전기의 전압과 주파수가 정상인지 확인한다. 주파수나 전압에 편차가 있는 경우, 그에 따라 조정한다.

그림 2-2 전기 계측기

(3) 네트워크에서 실행 중인 발전기의 전력을 관찰하고, 독립형 전력의 80%보다 크면 대기 장치를 시작해야 합니다.

2.예비 발전기의 가동

(1) 2호 및 3호 발전기의 가동 상황과 기계·전기적 상태를 종합적으로 고려하여, 그중 하나를 예비 발전기로 선정한다(이번에는 2호 발전기를 선정한다고 가정한다).

(2) 2호 발전기의 시동 조건(냉각수, 윤활유, 연료, 시동용 공기 공급원)이 충족되는지 확인한다. 발전기 옆 제어 패널의 “LOCAL/REMOTE” 선택 스위치가 “REMOTE” 위치에 있는지 확인한다. 주 배전반에서 해당 발전기 세트의 “READY FOR START” 표시등이 계속 켜져 있는지 확인한다.

(3) 수동 병렬 운전이 필요한 경우, 그림 2-3과 같이 2번 발전기의 “ENGINE START” 버튼을 눌러 예비 발전기를 시동하고, 발전기가 정격 회전수에 근접할 때까지 가속된 후 몇 분간 안정적으로 운전되도록 기다립니다. 병렬 연결할 발전기의 전압과 주파수가 정상인지 확인합니다. 자동 전압 조정기(AVR)가 작동하므로 전압은 일반적으로 조정할 필요가 없습니다. 병렬 연결할 발전기의 회전 속도를 수동으로 조절하여, 그 주파수가 계통 주파수와 같거나 약간 높게 맞출 수 있습니다.

3.并 车 ( 使 用 同 步 表 )

(1) 동기계를 켜고 병렬 연결할 발전기를 선택한다. 그림 2-4와 같이, 동기계를 통해 전력망과 병렬 연결할 발전기의 주파수 차의 크기, 방향 및 위상차를 측정한다. 동기계 바늘의 회전 방향은 주파수 차의 방향에 따라 결정되며, 시계 방향은 병렬 연결할 발전기의 주파수가 전력망 주파수보다 높음을 나타낸다. 동기계 바늘의 회전 속도는 주파수 차이의 크기를 나타내며, 회전 주기는 주파수 차이와 반비례한다. 예를 들어, 주파수 차이를 0.25 Hz로 설정해야 할 경우, 회전 주기는 4초가 되어야 한다. 위상차는 끊임없이 변화하며, 동기계 바늘의 위치는 순간적인 위상차를 나타냅니다. 예를 들어, 11시 위치는 위상차가 30°임을 나타내고, 6시 위치는 역상(위상차 180°)을 나타냅니다.

(2) 실제 계통 연계 시, 연계 대상 발전기의 주파수가 0.2~0.33 Hz 정도 높아야 하므로, 동기계 바늘은 3~5초 동안 시계 방향으로 한 바퀴 돌도록 조정해야 한다. 시계 반대 방향으로 회전하는 경우(연계 대상 발전기의 주파수가 계통 주파수보다 낮은 경우)에 계통 연계를 시도하면, 연계 대상 발전기는

 

 

전기 및 전자 운영자 실기 평가 I

해양 발전소 운영 및 유지보수, 해양 전기 및 전자 관리 및 기술

전력망에 연결된 후 역전력이 발생하여 계통 연동이 실패할 수 있습니다. 주파수 차이가 너무 크면(바늘 회전 주기가 2초 미만, 주파수 차이가 0.5 Hz 이상인 경우), 개폐 후 회전 속도가 높은 발전기의 잔여 운동 에너지가 매우 커지며, 두 발전기가 생성하는 동기화 토크만으로는 이를 동기 상태로 끌어들이기에 부족하여, 결과적으로 비동기화로 인해 큰 충격이 발생하고 트립으로 인해 정전이 발생하게 됩니다.

(3) 실제 병렬 운전 시 위상차는 15° 이내여야 하며, 동상점은 12시 방향에 위치해야 합니다. 그러나 닫기 버튼을 누른 시점부터 주 스위치가 실제로 닫히기까지 일정한 지연 시간이 있으므로, 닫는 시점을 약간 앞당겨야 합니다. 따라서 일반적으로 닫는 시점을 11시 방향으로 정합니다. 병렬 운전은 위상차에 대한 요구 사항이 까다로우며, 위상차가 너무 크면 과도한 충격 전류가 발생하여 병렬 대상 발전기의 개폐 실패뿐만 아니라 공급 발전기의 트립까지 유발해 선박 전체의 정전을 초래할 수 있습니다. 180° 전후의 개폐는 절대 금지됩니다.

(4) 개폐가 성공적으로 완료된 후, 그림 2-5와 같이 즉시 동기계기를 차단해야 한다. 동기계기는 단시간 작동 방식이므로 작동 시간이 15분을 초과해서는 안 된다.

(5) 성공적인 합병 후 적시에 부하를 이전해야 합니다.

병렬 유닛의 부하 전송 및 분배

(1) 발전기를 방금 병렬 연결했을 때, 주파수와 부하를 조정한다(그림 2-6 참조). 출력계에서 볼 수 있듯이, 방금 연결된 발전기의 출력계 바늘은 0에 가까워 부하가 걸리지 않은 상태입니다. 두 대의 발전기 속도 조절 노브를 조절하여 방금 병렬 연결된 발전기의 속도를 높이고, 기존에 계통에 연결되어 있던 발전기의 속도를 낮춤으로써, 버스바 주파수를 정격값으로 유지한 상태에서 두 대의 발전기가 부하를 균등하게 분담하도록 합니다.

3. 관련 지식

 

1. 차선 변경을 하려면 어떤 조건을 충족해야 합니까?

(1) 병렬 연결될 발전기의 전압 실효값 U₂가 운전 중인 발전기의 전압 실효값 U₁과 같아야 하며, 즉 U₂=U₁이어야 한다.

(2) 병렬 연결될 발전기의 주파수 f₂가 가동 중인 발전기의 주파수 f와 같아야 하며, 즉 f₂=f₁이어야 한다.

(3) 대기 발전기 전압의 위상 δ₂가 운전 중인 발전기 전압의 위상 δ₁과 일치할 때, 즉 δ₂=81일 때.

(4) 대기 발전기의 전압 위상 순서가 가동 중인 발전기의 전압 위상 순서와 동일해야 한다(실제 발전기 전압의 위상 순서는 설치 및 시운전 시 이미 확정되었으므로, 이때는 판단할 필요가 없다).

매개변수 간 차이가 크면 상당한 서지 전류가 발생합니다. 서지 전류가 너무 크면 계통 연동이 실패할 수 있으며, 심각한 경우 선박 전체의 정전을 초래하거나 발전기 세트의 손상을 일으킬 수도 있습니다.

2. ‘동기화 유도’란 무엇인가?

발전기를 계통에 병합할 때, 개폐 순간 어느 하나의 병합 조건이라도 충족되지 않으면 발전기 세트 간에 충격 전류가 발생한다.

(1) 충격 전류의 무효 성분은 전압 균등화 작용을 한다.

(2) 충격 전류의 유효 성분은 동기화 역할을 한다. 동기화 전력에 대응하는 동기화 토크는, 선행 발전기의 경우 회전 저항 토크가 되어 회전 속도를 낮추고, 후행 발전기의 경우 구동 토크가 되어 회전 속도를 높여, 결국 두 발전기를 동일한 위상으로 끌어와 동기 운전하게 한다. 이 과정을 동기 유도 과정이라고 한다.

3.조명을 활용하여 차선 변경을 하는 방법은 무엇인가요?

(1) 빛의 밝기 조절법

조명 밝기 조절 방식의 원리는 그림 2-7과 같다. 이때 발전기 전압의 진폭이 동일하다고 가정하면(실제로는 이를 달성하기가 비교적 쉽다), 병렬로 연결될 발전기의 전압과 전력망 전압의 위상이 일치할 때, 전압 차는 이론적으로 0이 되어 조명이 꺼진다; 두 전압의 위상이 역상일 때는 전압차가 최대가 되어 등불이 가장 밝게 빛난다. 위상차가 0°에서 180°까지 변화할 때, 램프의 밝기는 어둡게, 가장 밝게, 어둡게 깜빡이는 순서로 변화한다. 깜빡임 속도의 빠르기는 주파수 차이의 크기를 나타내며, 꺼짐은 위상각이 일치함을 의미한다(즉, 위상이 일치함). 이때 회로를 닫을 수 있다.

명암법의 단점: 밝아지고 어두워지는 속도의 빠르기는 주파수 차이의 크기만을 나타낼 뿐, 주파수 차이의 양의 또는 음의 방향은 나타낼 수 없다. 또한, 실제로 전압 차이가 0에 가까워지면 전구는 이미 꺼져 있다. 따라서 스위치를 켜는 시점을 어느 정도 미리 예측해야 한다.

(2) 조명 회전법

조명 회전법의 원리는 그림 2-8과 같으며, 세 개의 조명이 차례로 꺼지면서 회전하는 듯한 시각적 효과를 만들어 냅니다. 이를 통해 운전자는 병렬 측과 전력망 측의 주파수 차이를 판단하고, 이에 따라 발전기의 감속 운전 또는 가속 운전을 결정합니다. 가운데 표시등이 꺼지면 위상이 일치(즉, 위상각이 일치)함을 나타내며, 발전기를 개폐하여 가동할 수 있다.