강의노트 병입순서

유기기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 동일한 값이 되도록 조정하고 차단기를 닫는다.

위 조건을 만족하지 못하면 큰 돌입전류를 발생하여 기계에 충격을 주게 된다.

전압은 전압계, 주파수는 주파수계, 위상은 동기검정기로 알 수 있다.

병입 순서

원동기 속도를 조정하여 주파수를 계통 주파수에 근접시킨다. 계통 주파수보다 약간(수분의 1Hz 정도) 높게 설정

• 전등이 가장 어두워졌을 때가 위상차가 0도인 시점이다. 육안은 부정확하므로 동기검정기(synchroscope)를 사용
• 투입 순간 위상차가 10도를 넘지 않아야 한다. 상순을 점검한다.
• 소형 3상 유도전동기를 계통 쪽에 연결했다가 발전기쪽으로 전환하여 같은 방향으로 회전하는지로 상순을 확인할 수 있다.
• 동기검정등을 사용한다. 상순이 같다면 세 전등이 동시에 점멸한다. 교대로 점멸한다면 상순이 잘못된 것이므로 세 단자 중 두 단자의 접속을 바꿔준다.

전압이 계통전압과 같아지도록 계자전류를 조정한다.

동기기의 회전수가 동일하지 않은 경우 전구는 명멸을 거듭 주파수 및 위상이 일치하게 되면 L1은 꺼지고 L2, L3는 밝기가 같아진다.

위상이 phi만큼 차가 발생하면 L3가 가장 밝고 L2가 그다음, L1은 희미하게 된다.

주파수가 약간 차가 발생하면 L1, L2, L3는 교호하면서 명멸을 거듭하고 빛이 일정한 방향으로 회전하는 것과 같이 보인다.

위상각이 같은지 조사방법으로는 전구법, 동기검정기등을 활용한다.

부하분담

G2의 기전력과 주파수가 기존 발전기와 일치하면 병입 직후 전류가 흐르지 않는다. G2는 부유(floating) 상태에 놓인다.

G2의 계자전류와 원동기 입력을 조절하여 G1이 공급하고 있던 부하의 유효 및 무효전력을 분담하게 된다.

G2의 계자 전류를 키우면 과여자로 하면 커패시터 동작을 , 계자 전류를 줄여 부족여자로 하면 리액터 동작을 한다.

기존 발전기의 계자 전류를 조정해 주면 무효전력의 배분이 이루어진다.

유효전력은 계자전류에 상관없이 원동기 입력에 의해 결정된다.

조속기는 유효전력이 증가함에 따라 주파수가 직선적으로 하락하는 특성을 갖도록 설정한다. 이유는 다른 발전기와 병렬로 운전될때 부하분담에 안정적으로 이루어지도록 하기 위해서이다.

각 발전기의 주파수가 부담하는 전력에 어떤 상관관계를 가지며 어떤 주파수에서 운전될 지 결정한다.

조속 기울기(governor droop, GD) $GD = \dfrac{f_0 - f_R}{P_r}$

A점에서 운전중 즉, 부하에 Pr의 전력을 공급하고 있다. 부하가 감소하여 P1의 전력을 소비하면 원동기가 일정하게 유지할때 주파수는 f1으로 증가하게 된다. 원동기의 속도를 줄이면 다시 주파수를 fr로 만들 수 있다. (C지점)

조속기는 속도변동율이 너무 둔감하거나 너무 지나치게 민감하여도 병렬운전에 적합하지 않다. 조속기는 대략 3~5%의 속도변동율을 갖도록 하고 있다. 예1) 단독운전되는 발전기의 조속기울기가 1Hz/MW이고 무부하 주파수가 61Hz로 설정되어 있다. 1,000kVA 지상 0.8 역률의 부하가접속되어 있다면

(a) 출력주파수는 얼마인가?

(b) 추가로 800kW 지상0.7 역률의 부하가접속된다면주파수는 어떻게되는가?

(c)부하가 추가된 후 60Hz로 맞추기위해서는어떤조치를취해야하는가?전압은일정하게유지되고있는것으로가정한다.

예2) 병렬운전하고 있는 60Hz, 500kW 정격의 발전기 A와60Hz, 250kW 정격의 발전기 B가 있다. 두발전기의 속도변동률은모두4%이다. 두 발전기가60Hz에서 400kW의 전력을균등분담하고 있다. 부하가 600kW로 증가하였다면 새로운 운전상태에서의 주파수와 각발전기가 분담하는 부하는 얼마가 되는가?

예3) 예제 2에서 부하가600kW가 된후 발전기 A를 정격출력 (500kW)으로 끌어올리면서 동작 주피수를 60Hz로 맞추어 주려면어떻게 하여야 하는가?

무한 모선에서 운전되는 발전기

전압과 주파수가 변동하지 않고 일정한 값을 유지하는 모선을 무한모선(infinite bus)라 한다.