KR101807345B1

KR101807345B1 - 전기 시스템에서 발전기를 동작시키기 위한 방법, 및 그러한 발전기를 가진 전기 시스템

Info

Publication number: KR101807345B1
Application number: KR1020137031746A
Authority: KR
Inventors: 요른 그런드멘; 라이네르 하르티그; 피터 쿠메스; 피터 반 하셀트
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2017-12-08
Also published as: EP2702685B1; EP2702685A2; AU2012265005A1; WO2012163731A3; AU2012265005B2; ES2791033T3; WO2012163731A2; KR20150139633A; KR20140007946A; DE102011076681A1

Abstract

본 발명의 목적은, 전기 시스템(1) - 전기 시스템(1)은 제1 정격 전압(UN1)을 갖는 제1 서브시스템(2) 및 제2 정격 전압(UN2)을 갖는 제2 서브시스템(3)을 포함하고, 제1 정격 전압(UN1)은 상기 제2 정격 전압(UN2)보다 높고, 발전기(10)는 제1 서브시스템(2)에 전류를 공급하는 발전기(10)의 정상 모드에서 제1 서브시스템(2)의 제1 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받는 계자 권선(11)을 구비하고, 발전기(10)는 계자 권선(11)을 냉각시키기 위한 냉각 장치(12)를 포함함 -에서, 특히 선박 또는 해상 플랫폼 상의 온보드 전원 시스템과 같은 독립 시스템에서 발전기(10)의 동작 동안, 냉각 장치(12)의 장애의 경우에 추가적인 비상 전원 장치에 대한 필요 없이 전기 시스템(1)의 고장 시간 또는 장애를 가능한 한 낮게 유지하는 것이다. 본 발명은 발전기(10)가 냉각 장치(12)의 장애 후에 정상 모드로부터 제2 서브시스템(3)에 전류를 공급하는 비상 모드로 전환되고, 비상 모드에서 계자 권선(11)이 제1 계자 전류보다 낮고 제2 서브시스템(3)의 제2 정격 전압(UN2)에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받음으로써 이를 가능하게 한다.

Description

전기 시스템에서 발전기를 동작시키기 위한 방법, 및 그러한 발전기를 가진 전기 시스템{METHOD FOR OPERATING A GENERATOR IN AN ELECTRICAL SYSTEM, AND ELECTRICAL SYSTEM HAVING SUCH A GENERATOR}

본 발명은 전기 시스템에서 발전기를 동작시키기 위한 방법, 및 그러한 발전기를 가진 전기 시스템에 관한 것이다.

선박의 또는 해양 플랫폼 상의 독립형 전기 시스템들은 종종 각각의 경우에 상이한 정격 전압들을 갖는 복수의 전압 레벨을 갖는다. 이들 전압 레벨 각각은 개별 서브시스템을 구성한다. 예를 들어 추진 구동 모터와 같은 큰 전기 부하는 예를 들어 3.3 kVAC의 정격 전압을 갖는 제1 서브시스템으로부터 전기 에너지를 공급받는다.

한편, 이러한 큰 부하들은 물론, 예를 들어 조명, 환기, 공기 조절, 공개 방송 시스템(public address system), 자동화 시스템 등과 같은 다른 저전압 부하들을 동작시키기 위한 보조물들은 예를 들어 400 VAC의 더 작은 정격 전압을 갖는 제2 서브시스템으로부터, 또는 제2 서브시스템으로부터 다시 급전되는 다른 서브시스템으로부터 전기 에너지를 공급받는다.

상대적으로 가장 큰 정격 전압을 갖는 제1 서브시스템에 대한 전기 에너지는 일반적으로 상기 제1 서브시스템에 전기 에너지를 공급하는 제1 서브시스템에 접속된 하나 이상의 발전기에 의해 생성된다. 모든 서브시스템들은 전압 컨버터들(예를 들어, 변압기들)을 통해 정격 전압 시퀀스로 연속적으로 전기적으로 상호 접속되며, 따라서 발전기 또는 발전기들은 궁극적으로 예를 들어 제1 서브시스템을 통해 그에 접속된 제2 서브시스템에, 다시 제2 서브시스템을 통해 제2 서브시스템에 접속된 제3 서브시스템에, 다시 제3 서브시스템을 통해 다른 후순위 서브시스템들에 전기 에너지를 공급한다.

발전기들은 종종, 제1 서브시스템에 전력을 공급하는 발전기의 정상 동작 동안에 제1 서브시스템의 정격 전압에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받는 회전 계자 권선을 갖는 동기식 기계로서 구현된다.

발전기는 종종 계자 권선을 냉각시키기 위한 또는 발전기 전체를 추가로 냉각시키기 위한 냉각 장치도 포함하며, 상기 냉각 장치는 일반적으로 제2 서브시스템으로부터, 또는 제2 서브시스템으로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템으로부터 전력을 공급받는다.

그러한 냉각 장치는 특히 계자 권선이 초전도체 권선, 특히 고온 초전도체(HTS) 권선으로서 구현되는 경우에 필요하다.

또한, 냉각 장치는 예를 들어 콜드 헤드(cold head)를 포함하며, 또한 이 콜드 헤드는 응축기를 갖는 냉각 회로에 의해 후속 냉각된다.

예를 들어 전기 시스템 내의 장애 또는 냉각 장치 자체의 결함으로 인한 냉각 장치의 완전한 또는 부분적인 고장은 계자 권선의 가열을 유발한다. 오기능의 지속 기간에 따라, 계자 권선은 매우 심하게 가열되어, 제1 정격 전류를 이용하여 더 이상 동작할 수 없고, 따라서 발전기는 필요한 정격 전압을 얻지 못하므로 더 이상 제1 서브시스템에 전류를 공급하지 못한다.

그러한 전원 장애를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 비상 전원(예로서, 추가적인 디젤 유닛)이 제공될 수 있지만, 이는 선박 또는 해양 플랫폼 상에 필요 이상의 추가적인 공간을 요구하며, 추가적인 비용 팩터를 구성한다.

WO 00/13304는 발전기를 제어하기 위한 방법을 개시하며, 이 방법에서는 발전기의 한계 온도가 초과되면 계자 전류가 감소한다.

전기 시스템에서 발전기를 동작시키기 위한 방법 또는 그러한 발전기를 갖는 전기 시스템과 관련하여, 본 발명의 목적은 냉각 장치 장애의 경우에 추가적인 비상 전원 장치에 대한 요구 없이 전기 시스템의 역효과 또는 심지어 고장 시간을 최소화하는 것이다.

이러한 목적은 전기 시스템에서 발전기를 동작시키기 위한 방법으로서, 상기 전기 시스템은 제1 정격 전압을 갖는 제1 서브시스템 및 제2 정격 전압을 갖는 적어도 하나의 제2 서브시스템을 포함하고, 상기 제1 정격 전압은 상기 제2 정격 전압보다 크며,

상기 발전기는 상기 제1 서브시스템에 전류를 공급하는 상기 발전기의 정상 동작 동안에 상기 제1 서브시스템의 상기 제1 정격 전압에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받는 계자 권선을 구비하고, 상기 발전기는 상기 계자 권선을 냉각시키기 위한 냉각 장치를 포함하며,

냉각 장치 장애의 경우에, 상기 발전기는 정상 모드로부터 상기 제2 서브시스템에 전류를 공급하는 비상 모드로 전환되고, 비상 동작 동안 상기 계자 권선은 상기 제1 계자 전류보다 작고 상기 제2 서브시스템의 상기 제2 정격 전압에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받는 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 계자 권선의 가열 후에 제1 계자 전류가 계자 권선에 인가되는 것이 더 이상 가능하지 않은 경우에도 계자 권선의 더 높은 온도에 따라 감소하여 제1 계자 전류보다 작은 제2 계자 전류가 계자 권선에 인가되는 것이 여전히 가능하다는 통찰에 기초한다. 그러한 감소한 계자 전류는 발전기의 출력 전압을 줄여서 제1 서브시스템에 더 이상 전류가 공급되지 못하게 하지만, 여전히 출력 전압은 제1 서브시스템보다 낮은 정격 전압을 갖는 제2 서브시스템에 충분히 전류를 공급할 수 있다. 발전기를 정상 모드로부터 비상 모드로 전환함으로써, 심각한 고장 시간 없이 그리고 추가적인 비상 전원 장치에 대한 필요 없이 제2 서브시스템 및 그로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템들에 대한 비상 전원이 제공될 수 있다.

발전기가 HTS 계자 권선을 구비하고, 통상적으로 3.3 kVAC의 정격 전압을 갖는 서브시스템에 급전하는 경우, 제1 계자 전류의 단지 12%에 달하는 제2 계자 전류가 400 VAC의 정격 전압을 갖는 제2 서브시스템을 구축하기에 충분할 것이다. 연철(soft iron)을 포함하는 기계들에 대해, 제2 계자 전류는 제1 계자 전류의 10%보다도 낮을 수 있다.

냉각 장치 장애가 냉각 장치 자체의 결함에 의해 유발된 경우, 냉각 장치는 비상 동작 기간 동안 수리된 후에 재가동될 수 있다. 냉각 장치의 장애가 그의 전원의 장애에 기인한 경우, 이 비상 모드는 냉각 장치에 대한 전원이 복구되어 계자 권선의 냉각이 재개되는 것을 가능하게 한다. 이러한 장점은 냉각 장치, 또한 바람직하게는 발전기를 동작시키기 위한 다른 보조 유닛들이 제2 서브시스템으로부터, 또는 제2 서브시스템으로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템으로부터 전력을 공급받는 경우에 특히 유용하다.

이어서, 계자 권선이 사전 정의된 동작 온도로 다시 냉각되자마자, 발전기는 비상 모드로부터 제1 서브시스템에 전류를 공급하는 정상 모드로 다시 전환될 수 있다.

특히 유리한 실시예에 따르면, 발전기는 냉각 장치의 장애 후에 사전 정의된 기간이 경과한 경우에만 또는 사전 정의된 온도로의 계자 권선의 가열이 검출된 경우에만 정상 모드로부터 비상 모드로 전환된다. 이것은, 발전기의 적절한 설계 및 구현에 의해, 냉각 장치의 장애에도 불구하고 발전기의 계자 권선이 여전히 제1 계자 전류를 인가받을 수 있는, 즉 충분한 자극(excitation)을 수신할 수 있는 기간 또는 온도가 정의될 수 있다는 통찰에 기초한다. 이러한 기간 또는 온도는 도체의 사용에 의해(초전도체의 경우에는 동작 전류와 동작 포인트에서의 권선의 임계 전류 간의 마진에 의해) 본질적으로 결정되어, 계자 권선 내의 충분한 제1 계자 전류가 겨우 허용될 수 있는 정상 동작 온도 위의 최대 허용 권선 온도를 유도한다. 이러한 기간 또는 온도는 회전자(rotor) 내의 열 손실 및 그의 전체 열용량과 관련하여 선택적으로 제어될 수 있다.

발전기는 바람직하게는 회전 계자 권선을 갖는 동기식 기계로서 구현된다.

본 발명의 장점들은 계자 권선이 초전도체 권선, 특히 고온 초전도체(HTS) 권선으로서 구현되는 경우에, 계자 권선에 대한 특정 냉각 요구가 존재할 때 특히 유용하다.

또한, 본 발명의 장점들은 전기 시스템이 독립 시스템으로서, 특히 선박 또는 해양 플랫폼 상의 전기 시스템으로서 구현되는 경우에, 발전기들의 수가 제한되어 전기 시스템 오기능의 가능성이 상호접속된 시스템에서보다 높을 때 특히 유용하다.

이것은 서브시스템들이 하나 이상의 전압 컨버터, 특히 변압기를 통해 전기적으로 링크되는 경우에 특히 적용된다. 제1 정격 전압을 갖는 제1 서브시스템에 급전함으로써, 비교적 더 낮은 정격 전압들을 갖는 다른 서브시스템들이 후속 급전될 수 있으며, 따라서 다른 서브시스템들에 대한 개별 발전기 또는 다른 에너지 생성기가 필요 없게 된다. 그러나, 제1 서브시스템에 대한 급전의 실패는 또한 다른 서브시스템들에 대한 급전 실패로 이어진다.

전기 시스템과 관련하여, 이러한 문제는 전기 시스템으로서,

- 제1 정격 전압을 갖는 제1 서브시스템 및 제2 정격 전압을 갖는 제2 서브시스템 - 상기 제1 정격 전압은 상기 제2 정격 전압보다 높음 -,

- 계자 권선을 갖는 적어도 하나의 발전기

를 포함하고,

상기 발전기는 상기 제1 서브시스템에 전류를 공급하는 정상 모드 동안 상기 제1 서브시스템의 상기 제1 정격 전압에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받을 수 있고,

상기 발전기는 상기 계자 권선을 냉각시키기 위한 냉각 장치를 포함하고,

상기 발전기는 정상 동작으로부터 상기 제2 서브시스템에 전류를 공급하는 비상 모드로 전환될 수 있도록 설계되고, 비상 모드에서 상기 계자 권선은 상기 제1 계자 전류보다 낮고 상기 제2 서브시스템의 상기 제2 정격 전압에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받을 수 있는 전기 시스템에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 방법에 대해 언급된 장점들은 본 발명에 따른 전기 시스템에 유사하게 적용된다.

전력을 공급하기 위하여, 냉각 장치, 또한 바람직하게는 발전기를 동작시키기 위한 다른 보조물들이 제2 서브시스템 또는 제2 서브시스템으로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템에 접속된다.

전기 시스템 운영 요원이 수동으로 정상 모드로부터 비상 모드로 전환하는 것도 기본적으로 가능하지만, 전기 시스템은 바람직하게는 정상 모드로부터 비상 모드로의 자동화된 전환을 위한 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치를 포함한다. 계자 전류의 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어는 또한 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치를 이용하여 가능하다. 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치는 바람직하게는 냉각 장치의 장애 후에 사전 정의된 기간이 경과한 후에만 또는 지정된 온도로의 계자 권선의 가열이 검출된 경우에만 발전기를 정상 모드로부터 비상 모드로 전환하도록 설계된다.

더 유리한 실시예에 따르면, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치는 계자 권선이 지정 온도로 냉각된 후에 발전기를 비상 모드로부터 정상 모드로 전환하도록 설계된다.

설계 면에서 특히 간단한 실시예에 따르면, 전기 시스템은 발전기를 제1 또는 제2 서브시스템에 선택적으로 접속하기 위한 양방향 스위치를 갖는다.

발전기는 유리하게는 회전 계자 권선을 갖는 동기식 기계로서 구현된다.

계자 권선은 바람직하게는 초전도체 권선으로서, 특히 고온 초전도체(HTS) 권선으로서 구현된다.

특히 유리한 실시예에 따르면, 전기 시스템은 독립 시스템으로서, 특히 선박 또는 해상 플랫폼 상의 전기 시스템으로서 구현된다.

다른 유리한 실시예에 따르면, 서브시스템들은 하나 이상의 전압 컨버터, 특히 변압기를 통해 상호접속된다.

본 발명에 따른 방법 및 그의 유리한 실시예들에 대한 개시되는 장점들은 본 발명에 따른 전기 시스템 및 그의 각각의 대응하는 유리한 실시예들에 유사하게 적용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 독립 시스템으로서 구현된 전기 시스템을 나타낸다.

이하, 본 발명 및 종속항들에서 설명되는 특징들에 따른 본 발명의 더 유리한 실시예들이 도면 내의 실시예를 참조하여 더 상세히 설명된다. 이 도면은 독립 시스템으로서 구현된 전기 시스템(1)을 나타낸다. 상기 전기 시스템(1)은 예를 들어 선박 또는 해상 플랫폼 상의 전기 시스템이다.

전기 시스템(1)은 제1 정격 전압(UN1)을 갖는 제1 서브시스템(2) 및 제2 정격 전압(UN2)을 갖는 제2 서브시스템(3)을 포함하며, 제1 정격 전압(UN1)은 제2 정격 전압(UN2)보다 높다. 제1 서브시스템(2)은 예를 들어 정격 전압 UN1 = 3.3 kVAC를 갖는 중간-전압 시스템이고, 제2 서브시스템(3)은 정격 전압 UN2 = 400 VAC를 갖는 저전압 시스템이다.

중복성(redundancy)의 이유로, 제1 서브시스템(2)은 시스템 상호접속(20)을 통해 링크될 수 있는 2개의 섹션(2', 2'')으로 구성된다. 이에 따라, 서브시스템(3)은 시스템 상호접속(30)을 통해 링크될 수 있는 2개의 섹션(3', 3'')으로 구성된다.

2개의 서브시스템(2, 3)은 변압기들(40)을 통해 결합되며, 따라서 제1 서브시스템(2)에 전류를 공급함으로써 제2 서브시스템(3)도 전류를 공급받을 수 있다.

제1 서브시스템(2)으로부터, 예를 들어 전기 추진 구동 모터들(6)과 같은 큰 전기 부하들이 각각의 경우 변압기(4) 및 컨버터(5)를 통해 전기 에너지를 공급받는다. 상기 큰 부하들은 물론, 예를 들어 조명, 환기/공기 조절, 공개 방송 시스템 및 자동화 시스템들과 같은 다른 저전압 부하들(8)을 동작시키기 위한 보조물들(7)이 제2 서브시스템으로부터 전기 에너지를 공급받는다.

동기식 기계로서 구현되고 회전 계자 권선(11)을 갖는 각각의 발전기(10)는 제1 서브시스템(2)의 각각의 섹션(2', 2'')을 위한 전력을 생성하는 데 이용 가능하다. 계자 권선(11)은 초전도체 권선, 특히 고온 초전도체(HTS) 권선으로서 구현된다. 각각의 발전기(10)는 (HTS) 계자 권선(11)을 냉각시키기 위한 냉각 장치(12)를 추가로 할당받는다. 냉각 장치(12)는 그의 전력 공급을 위해 제2 서브시스템(3)에 접속된다. 계자 권선(11)은 DC 공급 장치(13)로부터 직류를 공급받는다.

발전기(10)는 제1 서브시스템(2)에 전류를 공급하는 정상 동작 동안에 제1 서브시스템(2)의 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받을 수 있다.

발전기는 또한 정상 모드로부터 제2 서브시스템(3)에 전류를 공급하는 비상 모드로 전환될 수 있도록 설계되며, 비상 모드 동안 계자 권선(11)은 제1 계자 전류보다 작고 제2 서브시스템(3)의 정격 전압(UN2)에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받을 수 있다.

발전기의 동작 모드(즉, 정상 모드 또는 비상 모드), 따라서 계자 권선들(11)을 통한 계자 전류의 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어를 위해, 계자 권선들(11) 각각에 대해 각각의 계자 권선(11)의 온도를 측정 또는 결정하기 위한 센서(15) 또는 (예로서, 물리 모델 기반의) 소정의 다른 적절한 장치를 포함하는 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)가 제공된다.

각각의 발전기(10)를 제1 서브시스템(2) 또는 제2 서브시스템(3)에 선택적으로 접속하기 위해 양방향 스위치(16)가 사용된다.

정상 모드에서, 발전기들(10) 각각은 제1 서브시스템(2)에 직접 전류를 공급한다. 여기서, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 각각의 계자 권선(11)이 제1 서브시스템(2)의 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받도록 2개의 DC 공급 장치(13)를 제어한다. 발전기들(10)의 계자 권선(11)은 제2 서브시스템(3)으로부터 급전되는 그의 각각의 냉각 장치(12)에 의해 냉각된다.

발전기들(10) 중 하나의 발전기의 계자 권선(11)의 냉각이 예를 들어 서브시스템(3)의 장애 또는 냉각 장치(12) 자체의 결함으로 인해 실패하는 경우, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 먼저 냉각 장치(12)가 그의 냉각 기능을 재개하기 위한 지정 기간 동안 기다린다. 이 기간은 도체의 사용에 의해(초전도체의 경우에는 동작 전류와 동작 포인트에서의 권선의 임계 전류 간의 마진에 의해) 본질적으로 결정되어, 계자 권선(11) 내의 제1 계자 전류가 겨우 허용될 수 있는 정상 동작 온도 위의 최대 허용 권선 온도를 유도한다.

이 기간이 지날 때까지 냉각 장치(12)에 의한 계자 권선(11)의 냉각이 재개되지 않은 경우, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 해당 발전기(10)를 정상 모드로부터 제2 서브시스템(3)에 직접 전류를 공급하는 비상 모드로 전환한다. 이를 위해, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 양방향 스위치(16)에 의해 발전기(10)를 제1 서브시스템(2)으로부터 분리하여, 제2 서브시스템(3)에 접속시킨다. 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 또한 각각의 계자 권선(11)이 제1 계자 전류보다 작고 제2 서브시스템(3)의 정격 전압(UN2)에 매칭되는 제2 계자 전류를 공급받도록 관련 발전기의 DC 공급 장치(13)를 제어한다.

대안으로서, 정상 모드로부터 비상 모드로 전환하기 전에 지정 기간이 경과하기를 기다리는 대신, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)에 의해 센서(15) 또는 다른 적절한 장치를 통해 계자 권선(11)의 온도가 결정되고, 최대 허용 권선 온도에 도달하였다고 검출되었을 때 정상 모드로부터 비상 모드로의 전환이 발생하는 것이 또한 가능하다.

결과적으로, 해당 발전기(10)의 서비스 가능성이 확장되며, 제2 서브시스템(3) 또는 더 구체적으로는 제2 서브시스템의 장애 섹션(3', 3'') 및 그로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 임의의 다른 서브시스템들에 대한 비상 전원이 해당 발전기(10)에 의해 제공된다. 이것은 별도의 비상 전원 장치가 불필요하다는 것을 의미한다.

냉각 장치(12)의 결함의 경우, 이제 냉각 장치는 수리될 수 있다. 냉각 장치(12)의 장애가 제2 서브시스템(3)에서의 전력 공급 장애에 기인한 경우, 이제 이용 가능한 해당 발전기(10)에 의한 제2 서브시스템(3)의 직접 급전에 의해 전력 공급이 회복될 수 있다.

개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 센서(15)를 통해 계자 권선(11)의 온도를 측정한다. 계자 권선(11)이 지정 온도로 냉각된 때, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 해당 발전기(10)를 비상 모드로부터 정상 모드로 다시 전환한다.

이를 위해, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 양방향 스위치(16)에 의해 제2 서브시스템(3)으로부터 발전기(10)를 분리하여, 제1 서브시스템(2)에 재접속시킨다. 게다가, 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 발전기의 계자 권선(11)이 제1 서브시스템(2)의 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류를 다시 인가받도록 발전기(10)의 DC 공급 장치(13)를 제어하다. 이제 전기 시스템(1)의 완전한 동작성이 회복된다.

Claims

전기 시스템(1)에서 발전기(10)를 동작시키기 위한 방법으로서,
상기 전기 시스템(1)은 제1 정격 전압(UN1)을 갖는 제1 서브시스템(2) 및 제2 정격 전압(UN2)을 갖는 적어도 하나의 제2 서브시스템(3)을 포함하고, 상기 제1 정격 전압(UN1)은 상기 제2 정격 전압(UN2)보다 크며,
상기 전기 시스템(1)은, 상기 발전기(10)의 정상 동작 동안에는 상기 발전기(10)를 상기 제1 서브시스템(2)에 접속하고 상기 발전기(10)의 비상 모드 동안에는 상기 발전기(10)를 상기 제2 서브시스템(3)에 접속하기 위한 양방향 스위치(16)를 더 포함하고,
상기 발전기(10)는 상기 제1 서브시스템(2)에 전류를 공급하는 상기 발전기(10)의 정상 동작 동안에 상기 제1 서브시스템(2)의 상기 제1 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류(field current)를 인가받는 계자 권선(field winding)(11)을 구비하고 - 상기 제2 서브시스템(3)은 상기 발전기(10)의 정상 동작 동안에는 상기 제1 서브시스템(2)을 경유하여 전류를 공급받음 -,
상기 발전기(10)는 상기 계자 권선(11)을 냉각시키기 위한 냉각 장치(12)를 포함하며,
상기 냉각 장치(12)의 장애 후에, 상기 발전기(10)는 정상 모드로부터 비상 모드로 전환되고, 비상 모드에서 상기 제1 서브시스템(2)에 대한 전류 공급은 차단되고 상기 발전기(10)는 상기 제2 서브시스템(3)에 전류를 공급하며, 비상 모드에서 상기 계자 권선(11)은 상기 제1 계자 전류보다 작고 상기 제2 서브시스템(3)의 상기 제2 정격 전압(UN2)에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받는 방법.
제1항에 있어서,
상기 냉각 장치(12)가 상기 제2 서브시스템(3)으로부터, 또는 상기 제2 서브시스템(3)으로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템으로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발전기(10)는 상기 계자 권선(11)이 지정 온도로 냉각될 때 비상 모드로부터 정상 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발전기(10)의 정상 모드로부터 비상 모드로의 전환은 상기 냉각 장치(12)의 장애 후에 사전 결정된 기간이 경과한 경우에만 또는 지정 온도로의 상기 계자 권선(11)의 가열이 검출된 경우에만 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발전기(10)는 회전 계자 권선(11)을 갖는 동기식 기계(synchronous machine)로서 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 계자 권선(11)은 초전도체 권선으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기 시스템(1)은 독립 시스템(stand-alone system)으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서브시스템들(2, 3)은 하나 이상의 전압 컨버터(40)를 통해 상호접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
전기 시스템(1)으로서,
- 제1 정격 전압(UN1)을 갖는 제1 서브시스템(2) 및 제2 정격 전압(UN2)을 갖는 제2 서브시스템(3) - 상기 제1 정격 전압(UN1)은 상기 제2 정격 전압(UN2)보다 높음 -,
- 계자 권선(11)을 갖는 적어도 하나의 발전기(10), 및
- 상기 발전기(10)의 정상 동작 동안에는 상기 발전기(10)를 상기 제1 서브시스템(2)에 접속하고 상기 발전기(10)의 비상 모드 동안에는 상기 발전기(10)를 상기 제2 서브시스템(3)에 접속하기 위한 양방향 스위치(16)
를 포함하고,
상기 발전기(10)는 상기 제1 서브시스템(2)에 전류를 공급하는 정상 동작 동안 상기 제1 서브시스템(2)의 상기 제1 정격 전압(UN1)에 매칭되는 제1 계자 전류를 인가받을 수 있고 - 상기 제2 서브시스템(3)은 상기 발전기(10)의 정상 동작 동안에는 상기 제1 서브시스템(2)을 경유하여 전류를 공급받음 -,
상기 발전기(10)는 상기 계자 권선(11)을 냉각시키기 위한 냉각 장치(12)를 포함하고,
상기 발전기(10)는 정상 모드로부터 비상 모드로 전환할 수 있도록 설계되고, 비상 모드에서 상기 제1 서브시스템(2)에 대한 전류 공급은 차단되고 상기 발전기(10)는 상기 제2 서브시스템(3)에 전류를 공급하며, 비상 모드에서 상기 계자 권선(11)은 상기 제1 계자 전류보다 낮고 상기 제2 서브시스템(3)의 상기 제2 정격 전압(UN2)에 매칭되는 제2 계자 전류를 인가받을 수 있는 전기 시스템(1).
제9항에 있어서,
전력 공급을 위해, 상기 냉각 장치(12)가 상기 제2 서브시스템(3)에 또는 상기 제2 서브시스템(3)으로부터 직접 또는 간접적으로 급전되는 다른 서브시스템에 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 발전기(10)를 정상 모드로부터 비상 모드로 전환하기 위한 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제11항에 있어서,
상기 개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 상기 냉각 장치(12)의 장애 후에 지정 시간이 경과한 후에만 또는 지정 온도로의 상기 계자 권선(11)의 가열이 검출된 후에만 상기 발전기(10)를 정상 모드로부터 비상 모드로 전환하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제10항에 있어서,
개방 및/또는 폐쇄 루프 제어 장치(14)는 상기 계자 권선(11)이 지정 온도로 냉각되었을 때 상기 발전기(10)를 비상 모드로부터 정상 모드로 전환하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
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제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 발전기(10)는 회전 계자 권선(11)을 갖는 동기식 기계로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 계자 권선(11)은 초전도체 권선으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 전기 시스템(1)은 독립 시스템으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 서브시스템들(2, 3)은 하나 이상의 전압 컨버터(40)를 통해 상호접속되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).
제7항에 있어서,
상기 전기 시스템(1)은 선박 또는 해상 플랫폼 상의 전기 시스템으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 전기 시스템(1)은 선박 또는 해상 플랫폼 상의 전기 시스템으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템(1).