KR100317985B1 - 자동전압조정기 부하시험 장치 및 그 방법 - Google Patents

자동전압조정기 부하시험 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전소 특성화 설비인 자동전압조정기의 시험장치에 관한 것으로서, 특히 계획예방정비 기간 중의 시험 시에 자동전압조정기 부하인 발전기의 회전자 역할을 하는 부하시험 장치 및 그 방법을 제공하여 정류 소자의 실제 전류 흐름을 줌으로써 정류 장치와 제어모듈의 정상동작을 확인할 수 있도록 한 것이다. 또한 부하시험 장치에 디지털 미터를 구비함으로써 3상 AC 전압조정기의 출력 교류전압, 정류 장치의 출력 직류전압 및 출력 직류전류의 변화치를 용이하게 확인할 수 있도록 하고, 회로보호를 위하여 교류 입력 측에 배선용 차단기를 회로 제어선에 휴즈를 설치하며, 부하시험 장치를 간소화·일체화하고 패널 내부를 부하와 전기회로를 격리시키고 외함 접지를 실시함으로써 인적사고 및 설비 안전을 도모한 것이다.

Description

자동전압조정기 부하시험 장치 및 그 방법 {Load tester for automatic voltage regulator and method for the same}
본 발명은 발전소 특성화 설비인 자동전압조정기의 계획예방정비 기간 중의 시험 시에 부하인 발전기의 회전자 역할을 하는 부하시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
발전계통은 발전기를 중심으로 자동전압조정기, 발전기, 계통, 부하로 구성되며 자동전압조정기는 제어부, 정류부, 차단부 및 출력부로 구성된다.
이 자동전압조정기는 발전기의 단자 전압을 일정하게 유지하고, 무효전력을 조정하며, 계통의 저주파 난조시 안정성을 회복하는 발전소 특성화 설비인 동시에 발전기의 단자전압을 제어하는 핵심설비이다. 또한 발전기 운전 중에는 자동전압조정기가 응동하므로 정비나 점검이 용이하지 않고 고장 발생시 발전기를 정지해야 할 정도로 중요장치로서 발전소 회로 설비의 핵심 정비 항목에 해당한다.
이러한 자동전압조정기는 설비 특성상 계획예방정비 기간, 즉 발전기가 정지한 상태에서 주로 시험 및 정비를 수행하게 되는데, 계획예방정비 기간에는 자동전압조정기의 여자기 출력에서 발전기 회전자에 공급되는 버스나 케이블 등을 취외하게 되므로 무부하 상태이다. 그런데 무부하 상태에서는 부하변화에 따른 정류장치(rectifier)의 동작상태 및 제어 모듈의 동작여부를 확인하기 곤란하다.
따라서, 자동전압조정기의 시험 및 정비시에도 정류소자의 실제 전류 흐름을주어서 정류장치와 제어 모듈의 정상 동작을 확인할 필요성이 있다.
그럼에도 불구하고 현재까지는 부하시험 장치로 시판되거나 제작된 제품은 없으며, 대부분 백열전등이나 발열선 등을 이용한 약식 시험에 의존하고 있다.
그런데 약식 시험은 충분한 전류를 흘릴 수 없으며 전류, 전압 변화치를 확인하기 곤란하고 회로보호에 문제점이 있으며, 또한 부하장비로 이용되는 백열전등이나 발열선이 그대로 노출되어 외관상 나쁠 뿐아니라 감전 위험이 있어 안정성에도 문제가 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 실제 자동전압조정기 부하인 발전기의 회전자 역할을 하는 부하시험 장치 및 방법을 제공함으로써 정류 소자의 실제 전류 흐름을 주어서 정류 장치와 제어모듈의 정상동작을 확인할 수 있도록 하는 데 있다.
도 1은 자동전압조정기 시험장치의 개략적인 전체 구성 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부하시험 장치를 중심으로 한 자동전압조정기 시험장치의 구성 블록도
도 3은 도 2의 상세 회로도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동전압조정기 부하시험 방법을 보인 흐름도
도 5 내지 도 7은 각각 하이 코더를 이용하여 측정한 최소·중간·최대 출력전압 파형도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 전원부 200 : 2상 AC 전압조정기
300 : 부하시험 장치 310 : 터미널 접속단자부
320 : 부하/계측부 400 : 자동전압조정기
500 : 하이 코더(HI CODER) 600 : 캘러브레이터(CALIBRATOR)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면 부하시험 장치는 전원 입출력 단자인 터미널 접속단자부와, 입력전원의 온/오프 기능을 제공하는 배선용 차단기, 3상 AC 전압조정기의 출력 가변교류 전압을 지시하며 여자기 직류 출력 전압을 지시하고, 부하검사 장치의 직류 출력전압을 지시하는 디지털 미터, 부하저항, 분류기(SHUNT), 휴즈 및 팬으로 이루어진 부하/계측부로 구성된 자동전압조정기 부하시험 장치가 제공된다.
또한 3상 AC 전압조정기, 부하시험 장치, 하이 코더를 준비한 후 3상 AC 전압조정기의 입력전원 케이블을 설치하고 여자기 차단기류 오픈 상태를 확인한 후에 부하시험 장치 케이블을 연결한 다음 3상 AC 전압조정기 전압조절 레버 '0' 위치를 확인하여 시험전 준비를 수행하는 제1 단계와, 부하시험 장치의 전면에 설치된 배선용 차단기(NFB : No Fuse Breaker)를 온시키는 제2 단계와, 3상 AC 전압조정기 레버를 천천히 상향 조정하여 장비 전면에 설치된 디지털 3상 AC 전압조정기 출력전압계의 지시되는 전압치를 확인하면서 설정값까지 조정하는 제3 단계와, 자동전압조정기 제어부에서 계전 변환기(FVT: Field Voltage Transducer) 출력단자 소정전압(예: 40mV)을 인가한 후에, 수동모드로 동작조건을 설정하는 제4 단계와, 하이 코더를 이용하여 정류전압 및 제어각 변화를 측정하는 제5 단계 및 3상 AC 전압조정기 전압을 상향 조정하여 제5 단계를 반복 수행하는 제6 단계를 포함하는 부하시험 방법이 제공된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 부하시험 장치를 포함하여 구성되는 자동전압조정기 시험장치의 개략적인 전체 구성 블록도로서, 도시한 바와 같이 전원부(100), 3상 AC 전압조정기(200), 부하시험 장치(300), 자동전압조정기(400), 하이 코더(500) 및 캘러브레이터(600)로 구성된다.
전원부(100)는 발전기 메인 분전반에서 공급되는 3상 220V 전원을 3상 AC 전압조정기(200)에 입력한다. 3상 AC 전압조정기(200)는 부하시험 장치(300)의 입력 전압원으로 상기 전원부(100)에서 입력되는 전원을 3상 0∼220V 가변하여 출력한다. 부하시험 장치(300)는 자동전압조정기(400)의 시험시(계획예방정비 기간 중)에 부하인 발전기의 회전자 역할을 하며, 이에 대한 상세한 것은 후술한다.
자동전압조정기(400)는 제어부(410), 정류부(420), 차단부(430) 및 출력부(440)로 이루어지며, 상기 제어부(410) 및 정류부(420)가 시험 및 정비 대상이 된다.
하이 코더(500)는 자동전압조정기(400)의 제어부(410) 및 정류부(420)의 동작특성을 파악하고 도시되지 않은 제어카드 및 전력소자의 건전성을 확인할 수 있는 파형 관측 장치이다. 캘러브레이터(600)는 피드백신호에 의한 제어신호의 응동을 시험할 수 있도록 해준다.
한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부하시험 장치를 중심으로한 자동전압조정기 시험장치의 구성 블록도이고, 도 3은 그 상세 회로도이다.
부하시험 장치(300)는 전원부(100), 3상 AC 전압조정기(200), 동기 변압기(MT), 정류부(420) 및 부하/계측부(320)로의 전원 입출력 단자로 구성되는 터미널 접속단자(310)와, 부하시험 장치(300) 입력전원의 온/오프 기능을 제공하는 배선용 차단기(321), 3상 AC 전압조정기(200)의 출력 가변교류 전압을 지시하며 여자기 직류 출력 전압을 지시하고 부하검사 장치(300)의 직류 출력전압을 지시하는 디지털 미터(322), 부하저항(R), 부하시험 장치(300)의 출력전류를 변환하여 디지털 직류전류계(DCA)에 입력하는 분류기(SHUNT : 323), 회로보호용 휴즈(324) 및 상기 부하저항(R)의 열을 냉각시키기 위한 팬(FAN : 325)으로 이루어진 부하/계측부(320)로 구성된다.
상기한 구성을 갖는 부하시험 장치(300)는 도시하지 않았지만 외함으로 보호되며, 외함의 전면에 터미널 접속단자부(310), 배선 차단기(321) 및 디지털 미터(322)가 구비되고, 나머지 구성요소들은 내장된다. 또한 부하시험 장치를 간소화, 일체화하고 패널 내부를 부하와 전기회로를 격리시키며, 외함 접지를 실시하여 인적사고 및 설비 안전을 도모한다.
도 3의 상세 회로도에서 보면 전원부(100)는 터미널 접속단자부(310)에 구비된 3상 입력단를 통해 부하시험 장치(300) 입력전원의 온/오프 기능을 제공하는 배선용 차단기(321)에 연결되며, 상기 배선용 차단기(321)에는 부하저항(R)의 열을 효과적으로 배출하기 위한 팬(325) 및 팬 보호용 휴즈가 연결된다. 3상 AC 전압조정기(200)는 터미널 접속단자부(310)에 구비된 3상 AC 전압조정기 입출력단자를 통해 배선용 차단기(421) 및 동기 변압기(MT)와 연결되고, 3상 AC 전압조정기(200)의 출력에는 3상 AC 전압조정기(200)의 출력 가변교류 전압을 지시하는 디지털 교류전압계(ACV)가 연결된다.
또한 상기 3상 AC 전압조정기(200)의 출력단자와 동기 변압기(MT) 입력단자와의 사이에 회로보호용 휴즈(3개)가 연결되어 있으며, 동기 변압기(MT)에 공급되는 전원이 분기되어 정류부(420)에 공급된다.
정류부(420)의 사이리스터(SCR) 캐소드 측 출력단에는 회로보호용 휴즈와 분류기(SHUNT)가 직렬 연결되고, 분류기(323)와 정류부(420)의 다이오드(D)의 애노드 측 출력단 사이에 부하저항(R)이 연결된다.
상기 분류기(323)에는 부하시험 장치(300)의 직류 출력전류를 지시하는 직류전압계(DCA)가 연결되며, 여자기 직류 출력전압을 지시하는 디지털 직류전압계(DCV)의 정류부(420)의 양출력단, 즉 일측은 휴즈와 분류기(323) 사이에 접속되고 다른 일측은 정류부(420)의 다이오드(D)의 애노드와 부하저항(R) 사이에 접속된다.
이와 같은 구성을 갖는 부하시험 장치를 이용하여 자동전압조정기를 시험하는 경우 배선용 차단기(321)를 온시키면 전원부(100)에서 공급되는 3상 220V 전원은 터미널 접속단자(310)에 구비된 3상 입력단자를 통해 내부적으로 연결되는 3상 AC 전압조정기 출력단자(터미널 접속단자(310)에 구비됨)를 통해 3상 AC 전압조정기(200)에 공급되어 적당한 전압으로 조정되어 동기변압기(MT) 및 정류부(420)에 인가된다.
그러면 디지털 미터(322)의 디지털 교류전압계(ACV)를 이용하여 3상 AC 전압조정기(200)의 출력 가변교류 전압을 지시하고, 디지털 직류전압계(DCV)를 이용하여 여자기 직류 출력 전압을 지시하고, 또 디지털 직류전류계(DCA)를 이용하여 부하검사 장치(300)의 직류 출력전압을 지시한다.
그리고 나서 하이 코더(500)를 이용하여 제어부(410) 및 정류부(420)의 파형을 관측하여 동작특성을 파악하고 캘러브레이터(600)를 이용하여 피드백 신호에 의한 제어신호의 응동을 시험한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동전압조정기 부하시험 방법을 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.
먼저, 시험 전에 필요한 준비를 한다(S100).
즉 시험 전에 3상 AC 전압조정기, 부하시험 장치, 하이 코더를 준비한 후에 3상 AC 전압조정기(200)의 입력전원 케이블을 설치하여 전원부(100)를 통해 3상 220V가 터미널 접속단자부(310)의 3상 입력단자로 공급되도록 하고, 여자기 차단기류 오픈 상태를 확인한 후에 부하시험 장치(300)와 자동전압조정기 및 시험에 필요한 다른 장치들을 케이블로써 연결하고, 3상 AC 전압조정기(200) 전압조절 레버 '0' 위치를 확인한다.
자동전압조정기 부하시험에 필요한 작업이 완료되면, 부하시험 장치의 전면에 설치된 배선용 차단기(NFB : No Fuse Breaker)를 온시킨 후에 3상 AC 전압조정기(200) 레버를 천천히 상향 조정하여 부하시험 장치(300) 전면에 설치된 3상 AC 전압조정기(200)의 디지털 교류전압계(ACD)의 지시되는 전압치를 확인하면서 설정값까지 조정한다(S200, S300)
계속하여 자동전압조정기(400)의 제어부(410)에서 계전 변환기(FVT: Field Voltage Transducer) 출력단자에 시험에 적당한 전압(예: 40mV) 인가한 후에, 수동모드로 동작조건을 설정한다.
시험에 필요한 동작조건이 모두 설정되면 하이 코더(500)를 이용하여 정류전압 및 제어각 변화를 측정하고, 3상 AC 전압조정기(200) 전압을 상향 조정하여 정류전압 및 제어각 변화를 반복 측정함으로써 자동전압조정기 부하시험을 수행한다(S500, S600).
도 5 내지 도 7은 각각 자동전압조정기 부하시험시에 하이 코더를 이용하여 측정한 최소·중간·최대 출력전압파형이다.
도 5는 최소 출력전압 파형으로 상단부분은 각각 A상, B상, C상 입력전압파형이고, 중간부분은 각각 A상, B상, C상 사이리스터(SCR) 게이트 파형이며, 하단부분에 최소 출력전압이 나타나있다. 도 6은 중간 출력전압 파형으로 A상, B상, C상의 입력전압이 각각 위상각 110도에서 도통하여 하단부분에 중간 출력전압이 나타나는 형태를 볼 수 있다.
도 7은 최대 출력전압 파형으로 A상, B상, C상의 입력전압이 각각 위상각 60도에서 도통하여 하단부분에 최대 출력전압이 나타나는 형태를 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 자동전압조정기 부하시험 장치 및 그 방법은 실제 자동전압조정기 부하인 발전기의 회전자 역할을 하는 부하시험 장치를 제공하여 정류 소자의 실제 전류 흐름을 줌으로써 정류 장치와 제어모듈의 정상동작을 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한 부하시험 장치에 디지털 미터를 구비함으로써 3상 AC 전압조정기의 출력 교류전압, 정류 장치의 출력 직류전압 및 출력 직류전류의 변화치를 용이하게 확인할 수 있다.
더욱이, 교류 입력측의 배선용 차단기 및 회로 제어선의 휴즈 설치로 인하여 회로보호가 강화되며, 부하시험 장치를 간소화, 일체화하고 패널 내부를 부하와 전기회로를 격리시키고 외함 접지를 실시함으로써 인적사고 및 설비 안전을 도모할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

  1. 자동전압조정기 시험을 위한 전원부(100), 3상 AC 전압조정기(200), 동기 변압기(MT), 정류부(420) 및 부하/계측부(320)로의 전원 입출력 단자로 구성되는 터미널 접속단자(310)와;
    상기 터미널 접속단자부(310)의 3상 입력단에 접속되는 입력전원의 온/오프 기능을 제공하는 배선용 차단기(321)와, 상기 터미널 접속단자부(310)의 3상 AC 전압조정기 출력단자에 접속되는 3상 AC 전압조정기(200)의 출력 가변교류 전압을 지시하는 디지털 교류전압계(ACV)와, 상기 터미널 접속단자부(310)의 정류부 양출력단에 접속되는 부하시험 장치의 직류 출력전류를 지시하는 직류전압계(DCA)와, 상기 터미널 접속단자부(310)의 정류부 출력단에 직렬 접속되는 분류기(323)와, 부하저항(R), 및 상기 분류기(323) 양단에 접속되어 여자기 직류 출력전압을 지시하는 디지털 직류전압계(DCV)를 포함하여 자동전압조정기 부하시험시에 부하 및 계측 수단을 제공하는 부하/계측부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압조정기 부하시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하/계측부(320)는 상기 배선용 차단기(321)에 접속되는 상기 부하저항(R)의 열을 효과적으로 배출하기 위한 팬(325)과, 상기 터미널 접속단자부(310)의 3상 AC 전압조정기 출력단자와 동기 변압기 입력단자 사이, 자동전압조정기 정류부 사이리스터 출력단과 분류기(323) 사이 및 상기 팬(325)의 일측에 회로보호용 휴즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압조정기 부하시험 장치.
  3. 3상 AC 전압조정기, 부하시험 장치, 하이 코더를 준비한 후 3상 AC 전압조정기의 입력전원 케이블을 설치하고 여자기 차단기류 오픈 상태를 확인한 후에 부하시험 장치 케이블을 연결한 다음 3상 AC 전압조정기 전압조절 레버 '0' 위치를 확인하여 시험전 준비를 수행하는 제1 단계와, 부하시험 장치의 전면에 설치된 배선용 차단기를 온시키는 제2 단계와, 3상 AC 전압조정기 레버를 천천히 상향 조정하여 장비 전면에 설치된 디지털 3상 AC 전압조정기 출력전압계의 지시되는 전압치를 확인하면서 설정값까지 조정하는 제3 단계와, 자동전압조정기 제어부에서 계전 변환기 출력단자에 소정전압을 인가한 후에, 수동모드로 동작조건을 설정하는 제4 단계와, 하이 코더를 이용하여 정류전압 및 제어각 변화를 측정하는 제5 단계 및 3상 AC 전압조정기 전압을 상향 조정하여 제5 단계를 반복 수행하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압조정기 부하시험 방법.
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