선박 발전기 저전압 결함: 포괄적인 테스트, 원인 분석 및 문제 해결 사례
I. 선박 발전기 저전압 결함 개요
발전기가 다른 장치와 병렬로 작동하는 경우 여자 시스템의 결함으로 인해 결함이 있는 발전기가 부분적으로 또는 완전히 여자를 잃을 수 있습니다. 이때 발전기는 과도한 무효 전류를 그리드에 끌어들이거나 심지어 비동기 작동에 들어갑니다. 여기 부분 손실의 결함을 다음과 같이 부릅니다.불능모든 여기가 손실되는 결함을 호출합니다.디가우징. 이 두 가지 결함을 통칭하여 발전기 자화라고 부르기도 합니다. 독립형 작동에서 여기 부족으로 인한 현상은 저전압이고, 자화로 인한 현상은 전압 손실입니다.
선박 발전소의 발전기가 서로 병렬로 연결되어 전원을 공급하는 경우 한 장치에서 여자 부족 또는 자화 고장이 발생하면 발전기 간에 무효 순환 전류가 발생합니다. 무효 루프 전류의 값이 과전류 보호의 설정 값을 초과하여 결함이 있는 기계와 결함이 없는 기계가 동시에 트립되어 그리드에 전력이 손실될 수 있습니다. 저전압 보호는 주로 병렬로 작동하는 발전기를 위한 것이지만 비동기 모터와 같은 부하에도 적용됩니다.
? 강재 항해 선박의 선급을 위한 CCS 선급 규정은 다음과 같이 규정하고 있습니다.
선박 발전기의 저전압 보호는 자동 공기 회로 차단기에 의해 제공됩니다.압력 감지기 분실구체적인 설정 값과 작업 시간 요건은 다음과 같습니다:
| 보호 유형 | 전압 동작 임계값 | 작업 시간 | 보호 목적 |
|---|---|---|---|
| 시간 지연을 통한 저전압 보호 | 정격 전압 미만 70%～80% | 지연 시간 1~3초 움직임 | 일시적인 변동 오작동 방지, 병렬 장치의 안정성 보장 |
| 시간 지연 없는 저전압 보호 | 정격 전압 미만 35%～70% | 순간움직임 | 심각한 전압 강하에 대응하고 고장을 신속하게 차단합니다. |
II. 선박 발전기 저전압 고장 원인 분석
(i) 여기 시스템의 결함
- 여기 전류가 충분하지 않습니다:여기 레귤레이터가 고장 나거나 파라미터 설정이 잘못되면 자기장 세기가 감소하고 전압이 감소합니다.
- 여기 권선이 단락되었거나 연결이 끊어졌습니다:이로 인해 여기 전류가 제대로 전달되지 않아 자기장 강도가 약해지고 전압이 떨어집니다.
- 다이오드 또는 브러시 고장(회전 여기 시스템에서):정류기 다이오드의 손상 또는 카본 브러시의 접촉 불량으로 인해 여기 회로가 중단됩니다.
원양 화물선이 항해하는 동안 선실 전력 시스템이 갑자기 경보가 울려 주 발전기의 전압이 320V(정격 전압은 400V)로 떨어지면서 일부 장비가 정상적으로 작동하지 않는 현상이 발생했습니다. 검사 결과 AVR 여기 출력이 비정상적이고 여기 전류가 정상 값보다 훨씬 낮은 것으로 나타났습니다. 추가 검사 결과 AVR의 내부 회로가 손상되어 여기 전류를 조정할 수 없는 것으로 나타났습니다. AVR을 교체한 후 발전기 전압이 정상으로 돌아왔습니다.
(ii) 디젤 엔진의 비정상적인 속도
- 연료 공급이 부족합니다:연료 시스템 막힘 또는 인젝터 노즐 고장으로 인해 디젤 엔진의 출력이 부족하여 발전기 속도에 영향을 미칩니다.
- 거버너 오작동:디젤 엔진의 속도가 감소하여 발전기의 출력 주파수와 전압이 감소합니다.
한 유조선이 도킹 전 검사 중에 발전기 전압이 370V로 떨어지고 주파수가 47Hz(정격 50Hz)로 떨어진 것을 발견했습니다. 디젤 엔진을 검사한 결과 거버너 피드백 신호에 이상이 있어 디젤 엔진 속도가 감소하는 것을 발견했습니다. 발전기 속도가 감소하여 출력 전압이 떨어집니다. 해결 방법: 거버너 파라미터를 조정하고 연료 공급 시스템을 청소하여 디젤 엔진 정상 작동 속도를 정격 속도로 되돌리고 전압도 정상으로 되돌립니다.
(iii) 전기 연결 문제
- 배선이 느슨합니다:버스바 단자가 느슨하면 저항이 증가하여 전압 강하가 발생합니다.
- 접촉 불량:회로 차단기, 릴레이 또는 접촉기의 접점이 소손되어 전압 출력이 불안정해집니다.
컨테이너선을 정기 점검하던 중 발전기 전압이 오랫동안 380V 이하로 유지되고 있는 것을 발견했습니다. 검사 중에 발전기에서 주 배전반으로 연결되는 단자가 느슨해져 저항이 증가하고 전압이 떨어지는 것을 발견했습니다. 단자를 다시 조인 후 전압이 400V로 회복되었습니다.
(iv) 과도한 부하 또는 3상 불균형
- 로드 과부하:선박의 계통 부하가 발전기의 정격 전력을 초과하여 발전기 부하 수용 능력이 부족하고 전압 강하가 발생합니다.
- 고전력 장치가 갑자기 로드됩니다:예를 들어 대형 냉장 압축기, 추진 모터 및 기타 고출력 장비가 갑자기 시동되어 단시간에 많은 양의 전기 에너지를 흡수하여 전압이 급격히 떨어질 수 있습니다.
- 3단계 불균형:과도한 단상 부하로 인해 위상 간 전압 불균형이 발생하여 일부 위상 전압이 안전 범위 아래로 떨어집니다.
한 어선이 근해에서 조업을 하던 중 갑자기 주 발전기 출력 전압이 400V에서 360V로 떨어지는 것을 발견했고, 이후 전압이 회복되었지만 간혹 전압 강하가 다시 발생했습니다. 검사 결과 냉동 컴프레서를 시동할 때마다 전압이 약 10%씩 떨어지는 것으로 나타났습니다. 냉동 컴프레서의 과도한 시동 전류로 인해 순간적인 충격이 발전기 전압 변동을 일으켰습니다. 해결 방법: 부하 분산을 최적화하고, 컴프레서 시동 중 다른 고전력 장비의 작동을 줄이고, 무효 전력 보상 장치를 추가하여 전압 변동을 줄입니다.
선박 발전기 저전압 결함 판단 및 제거
(i) 예비 판단 및 처리
발전기 저전압 보호 트립은 주로 거버너 및 연료 시스템 또는 레귤레이터 고장에서 발생합니다. 현상을 관찰하여 예비 판단을 내릴 수 있습니다:
- ? 거버너 및 연료 시스템 고장으로 인한 압력 부족: 판단 기준은 다음과 같습니다.RPM 강하가 먼저 발생합니다. (디젤 엔진 소리에서 들을 수 있습니다), 여행 후.
- ? 레귤레이터 고장으로 인한 저전압 발생: 판단 기준은 다음과 같습니다.전압 강하가 먼저 발생합니다. (빛의 밝기 변화로 확인할 수 있음) 그 후 트립이 발생합니다.
초기 처리 흐름: 응답(머플링 및 깜박임)이 표시되면 트립된 장치의 메인 스위치를 재설정합니다. 대기 장치의 전압과 주파수가 정상 값에 도달하면 대기 장치를 시작하고 게이트를 닫습니다. 결함이 있는 장치의 원동기를 정지하고 유지보수를 수행하여 결함을 제거합니다. 수리된 유닛이 대기 유닛으로 사용됩니다.
(ii) 구체적인 판단 및 문제 해결 단계
저전압 오류의 원인을 정확하게 파악하기 위해 다음 단계에 따라 자세한 조사를 수행할 수 있습니다:
1 1단계: 저전압이 실제인지 확인하기
- 주 배전반 전압 표시 게이지를 확인하고 정격 값보다 낮은지 확인합니다.
- 멀티미터 또는 전력 분석기를 사용하여 발전기 단자 전압을 측정하여 계량기 오류 또는 오경보를 배제하세요.
- 전압 변동이 일시적인지 아니면 지속적인 저전압인지 관찰하세요.
- 저전압, 여기 실패, 부하 과부하 등과 같은 알람이 있는지 경보 시스템을 확인합니다.
2 2단계: 여기 시스템이 정상인지 확인하기
- 여기 전류 측정:여기 전류를 측정하여 너무 낮으면 여기 시스템에 결함이 있을 수 있습니다.
- AVR(자동 전압 조정기) 감지:파라미터 설정을 확인하고 출력의 전류가 안정적인지 테스트합니다.
- 여기 권선 및 정류기 다이오드 점검:회전 여기 시스템에서 절연 저항을 테스트하고 정류기 튜브를 점검합니다.
문제 해결:AVR 또는 손상된 다이오드를 교체합니다.
3 3단계: 비정상적인 부하 확인
- 고전력 장치:저전압 상태에서 모터가 크게 시동되는지 관찰하세요.
- 부하 등급:부하가 정격값을 초과하는지 여부를 계산합니다(예: 1000kW 발전기는 900kW를 초과하지 않아야 함).
- 균형:3상 전류를 측정하고 너무 높은 단상 부하 문제를 해결하세요.
4 4단계: 디젤 엔진 작동 상태 확인
- 빈도 감지:주파수가 떨어지면(예: 47Hz) 디젤 엔진의 전력이 부족하여 저전압이 발생한다는 의미입니다.
- 연료 공급:필터가 막히지 않았는지, 인젝터가 제대로 작동하는지 확인하세요.
- Governor:속도를 원활하게 조절할 수 있는지 관찰하세요.
5 5단계: 전기 시스템의 접촉 불량 여부 확인
- 터미널 확인:전압 강하와 적외선 온도 측정을 측정하여 과열 및 절제 여부를 확인합니다.
- 차단기:연락처에 산화 또는 화상이 있는지 확인하세요.
IV. 선박 발전기 저전압 결함에 대한 예방 조치
V. 선박 발전기 저전압 보호 시험 실습 운영
(i) 저전압 보호 테스트 원리
저전압 보호의 매개 변수 조정이 수행되면 저전압 보호 동작 테스트 회로가 그림 6-4에 나와 있습니다. 먼저 조정기를 다시 제로 위치로 조정하고 게이트 스위치를 닫고 출력 전압을 발전기의 정격 전압으로 점차적으로 높이고 전압 코일의 손실을 전기적으로 흡입 한 다음 발전기 메인 스위치를 닫은 다음 조정기를 지속적으로 조정하여 출력 전압이 저전압 동작 값으로 떨어지면 메인 스위치가 트립되어야합니다. 저전압 동작 값과 동작 지연 시간은 UVT 정류기의 전위차계로 조정됩니다.
그림 6-4 저전압 보호 동작 테스트 회로
? 전문가 팁:기능을 확인하려는 경우 여기 전류를 최소화하고 스로틀을 수동으로 조정하여 속도를 줄이면 임계값에 도달하면 메인 스위치가 트립됩니다.
(ii) 터빈 시뮬레이터 저전압 오류 설정 및 처리
터빈 시뮬레이터를 사용한 실습 기술 향상을 위한 두 가지 핵심 시나리오:
결함 지점 1: 거버너 실패
현상:발전기 메인 스위치 트립, 발전기 미정지, 낮은 전압 및 주파수.
분석:RPM이 감소하면 저전압이 발생합니다(사운드 및 주파수 측정기에서 인식 가능).
처리 중입니다:대기 기계를 시작하여 전원 공급 장치를 결합하고 부하를 단계별로 복원합니다. 결함이 있는 머신을 중지하여 거버터를 수리합니다.
결함 지점 2: 레귤레이터 오류
현상:발전기 메인 스위치 트립, 발전기 미정지, 주파수 정상, 전압 낮음.
분석:레귤레이터 고장으로 인한 전압 강하(조명 밝기로 인식 가능).
처리 중입니다:대기 장치의 전원을 켜고 결함이 있는 장치를 종료하여 AVR을 서비스하세요.
