발전기 - Over Excitation Limit / Under Excitation Limit의 이해

발전기 운영 시 "Over Excitation Limit"과 "Under Excitation Limit"은 중요한 전기적 조건을 나타내는 용어입니다. 이 두 개념은 발전기의 효율성과 안정성을 보장하는 데 중요한 역할을 하며, 적절히 관리하지 않으면 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 글에서는 Over Excitation Limit과 Under Excitation Limit의 정의, 발생 원인, 조절 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

Over Excitation Limit

Over Excitation Limit은 발전기의 회전자를 지나는 전자기장이 너무 큰 경우를 의미합니다. 쉽게 이야기하면 발전기가 너무 많은 전기를 만들 때 발생하는 문제입니다. 발전기가 Over Excitation Limit 상태에 도달하면 회전자 및 주변 장비에 과부하가 발생할 수 있으며, 이는 발전기의 회전자 및 주변 장비에 손상을 초래할 수 있습니다.

• 회전자 및 주변 장비에 과부하 발생 : 전자기장이 너무 커져서 장비가 과열되거나 손상될 수 있습니다.
• 전력망 장애 유발 가능성 : 발전기의 안정성이 떨어져 전력망 전체에 영향을 줄 수 있습니다.

발생 원인

• 제어 시스템 문제 : 발전기 제어 시스템에서 설정된 전압 제어가 부적절하게 구성되거나 오작동하는 경우 발생할 수 있습니다.
• 네트워크 변동 : 전력망에서의 전압 변동이나 네트워크 부하 변화로 인해 회전자 전압이 상승할 때 발생합니다
• 기계적 문제 : 발전기 내부의 기계적 결함이나 잘못된 유지보수로 인해 회전자의 전압이 제어를 벗어날 때 발생합니다.

Under Excitation Limit

Under Excitation Limit은 발전기의 회전자를 지나는 전자기장이 너무 약한 경우를 의미합니다. 다시 말하면, 발전기가 충분한 전기를 만들지 못할 때 발생하는 문제입니다.  발전기가 Under Excitation Limit 상태에 도달하면 효율성이 감소하고 전력 출력을 제한하게 되어 전력망의 안정성 문제를 초래할 수 있습니다.

• 발전기 효율성 감소 : 전자기장이 약해져 발전기의 효율이 떨어집니다.
• 전력망 안정성 문제 : 전력 출력이 제한되어 전력망 전체의 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

발생 원인

• 전압 제어 오류 : 발전기 제어 시스템에서 설정된 전압 제어가 부적절하게 구성되거나 오작동할 때 발생합니다.
• 네트워크 변동 : 전력망에서의 전압 변동이나 부하 변화로 인해 회전자 전압이 하락할 때 발생합니다.
• 전력 요구량 감소 : 전력 요구량이 감소하거나 발전기 출력이 줄어들 때 발생합니다.
• 기계적 문제 : 발전기 내부의 기계적 결함이나 부정확한 유지보수로 인해 회전자 전압이 감소할 때 발생합니다.

OEL과 UEL 조절 방법

발전기의 제어 시스템을 통해 회전자 전압을 모니터링하고 적절한 조치를 취하여 Excitation 상태를 안전한 수준으로 유지하는 것이 중요합니다. 이를 위해 주로 발전기의 AVR(자동 전압 조절기)과 전력 제어 장치를 사용합니다.

 

1. AVR (Automatic Voltage Regulator, 자동 전압 조절기)

 

발전기의 AVR은 회전자 전압을 실시간으로 모니터링하고 조절합니다. OEL 및 UEL과 비교하여 회전자 전압을 조절하여 안정적인 운전을 유지합니다.

 

2. 전력 제한 및 조절 장치

 

발전기의 출력을 제한하거나 조절하여 OEL과 UEL을 유지합니다. 이는 발전기의 출력을 조절하거나 부하를 조절하여 회전자 전압을 원하는 수준으로 유지하는 방법을 포함합니다.

 

3. 필드 전류 제어

 

발전기의 필드 전류를 조절하여 회전자 전압을 유지하거나 조절합니다. 이를 통해 OEL과 UEL을 조절할 수 있습니다.

 

4. 시스템 모니터링 및 보호

 

발전기 시스템은 회전자 전압을 모니터링하고 OEL과 UEL을 초과하거나 미달할 때 적절한 보호 조치를 취합니다. 이러한 모니터링 및 보호 시스템은 발전기의 안전하고 효율적인 운전을 보장하는 데 필수적입니다.

결론

Over Excitation Limit과 Under Excitation Limit은 발전기 운영에서 중요한 개념으로, 각각의 한계 상태를 적절히 관리함으로써 발전기의 효율성과 안정성을 보장할 수 있습니다. 발전기의 제어 시스템을 통해 이러한 상태를 모니터링하고 적절한 조치를 취함으로써 전력망의 안정성과 효율성을 유지하는 것이 중요합니다.