발전소 발전기의 운전

발전소 발전기의 운전

 

1. 발전기 운전

가. 단독운전

독립된 한 대의 발전기가 특정 지역에 부하를 담당하면서 운전하는 것으로발전소내의 부하만 전력을 공급하면서 계통에서 분리되어 단독으로 운전을 계속하는 것을 말한다.

나. 병렬운전

2대 이상의 발전기를 같은 모선에 연결하여 운전하는 것을 병렬운전(Parallel Operation)이라 한다. 병렬운전을 하기위해서는 계통(Running)측과 계통에 접속하고자 하는 발전기(Incoming)측의 병입조건이 만족되어야 계통병입이 되어병렬운전이 된다.

따라서 어느 한 발전기를 계통에 투입하고자 할 때 계통과 발전기 측의 제반 전기적인 특성을 일치시키야 하는데 이것을동기(Synchro)라 한다.

 

다. 운전순서

1. 터빈 진공형성 (Turbine Vacuum-up)
2. 보일러 기동 (Boiler Start-up)
3. 발전기 정격운전 속도로 상승 (Speed-up)
4. 계자차단기 투입 (Field Breaker Close)
5. 정격주파수, 정격전압으로 맞추기 (Synchronizing)
6. 전압조정기 자동절환 (AVR Auto Change)
7. 주 차단기 투입 (Main C.B Close) : Bus Bar Charging
8. 전력수요 변동에 따른 대응운전 (Load Sharing)

 

라. 전력수요 변동시 발전기 출력변동 과정

1. 전력수요가 증가하면, 발전기 속도, 주파수가 감소되어 유효전력을 증가시키야 하고 전기자권선의 출력전류가 증가한다.
2. 전압은 강하했다가 다시 정상으로 복귀하고, 속도와 주파수도 감소 했다가 다시 정상으로 복귀한다.
3. 다시 수요가 증가하면, 계통의 주파수가 떨어지고 주파수의 저하를 터빈 조속기가 검출하여 터빈에 유입 되는 증기의 량을 조정하여 발전기의 출력을 부하에 일치되도록 수정한다.
   즉, 부하증가 - 속도, 주파수 감소 - 증기조정밸브 개도증가 - 터빈출력 증가 - 발전기 입력증가 - 발전기 출력증가
4. 수요증가 없이 증기유량을 증가시키면,

• 발전기 속도가 증가하고 계통의 주파수가 상승하며, 이 계통의 주파수 변화를 조속기가 검출한다.
• 조속기에서 터빈 조정밸브에 신호를 보내 증기 조정밸브를 닫도록 신호가 보내진다.
• 터빈에 유입되는 증기 유량이 감소하므로 속도 및 주파수가 정상으로 복원된다.

1. 발전기 병렬은전시 발전기 출력은 수용가측에 의해 결정되며 수요와 공급은 항상 일치해야한다.

 

2. 병렬 운전

가. 병입조건

1 ) 전압의 크기가 같아야 한다.

2)위상이 같아야 한다.

3)주파수가 같아야 한다.

4)파형이 같아야한다.

5)상회전 방향이 같아야 한다.

④ 항은 발전기 고정자 권선의 설계 및 제작상의 문제이고, ⑤항은 최초 병입시 한 번만 계통측과 발전기측의 상회전 방향을 확인하면 된다.

따라서, 발전기를 병입하기 위해서 운전원은 반드시 1,2,3항을 확인해야한다.

나. 병입조건이 다를 때 문제점

1. 전압의 크기가 같을 것
   병렬운전 중에 두 발전기의 기전력의 크기가 다르면, 두 발전기 사이에는 무효순환전류가 흘러 발전기의 온도상승을 초래한다.
2. 위상이 같을 것

 기전력에 위상차가 생기면, 각 순시치에서의 전압자로 동기화전류가 흘러 위상이 늦은 발전기는 부하를 감소시켜 속도가 증가하며, 위상이 빠른 발전기는 부하의 증가로 과부하를 초래하는 경우가 있다.

1. 주파수가 같을 것
   주파수가 다르면 순시파형에서 전압차가 생겨 무효형류가 흐르게 되어 난조가 발생되고, 심하면 발전기가 계통으로부터 탈조하게 된다.
2. 파형이 같을 것
   파형이 다르면 전기자 동손이 증가되어 과열의 원인이 된다. 파형은 발전기 권선 제작시 결정된다.
3. 상회전 방향이 같을 것

상회전이 다르면 어느 순간에 단락상태로 되어 큰 사고 유발한다.

최초 시운전시 상회전 방향이 결정된다.

 

다. 동기검정기(Synchroscope)에 의한 계통병입 방법 발전기를 계통에 병입하는 방법에는 동기 검정기를 이용하는 수동병입과 자동제어 장치에 의한 자동병입 방법이 있다. 여기서는 수동병입으로 병입하는 방법에 대해 알아본다.

1. 여자기용 차단기(Exciter Field Breaker)를 투입한다.
2. 수동 전압조정기(70M)로 발전기 단자 전압을 정격전압까지 상승시킨 다음 편차를 0으로 맞춘다.
3. AVR을 자동 위치(90R)로 한다.
4. Synchro 스위치를 켠다.
   (병입조건 확인을 위한 전압계, 주파수계, 동기검정기가 작동한다.)

• 발전기측 전압은 자동전압조정기(90R)의 설정값을 변경시켜 조정
• 발전기측 주파수 조정은 터빈 속도로 조정
•   발전기측 위상의 조정은 터빈속도 즉 터빈에 유입되는 증기의 량으로 조정

1. 동기점정기 지침이 시계방향으로 회전하여 12시 5분전 위치에 왔을 때 차단기를 투입한다.

- 동기검정기에서 시계방향(Fast)은 발전기측 위상이 앞섬을 뜻함

1. 계통병입이 되면 출력을 초기부하까지 증발시킨다.
   - 발전기가 병입된 후 출력을 즉시 초기부하까지 상승시켜 역전력 계전기에 의한 발전기 비상정지를 방지해야 함