KR20020004977A - 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를네트워크에 공급하는 개선된 방법 - Google Patents

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KR20020004977A
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세르쥐 모우리얼
마르크 베지넷
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레르 리키드, 쏘씨에떼 아노님 푸르 레뛰드 에 렉스쁘루 아따시옹 데 프로세스 죠르즈 끌로드
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Abstract

본 발명은 변압기(리액턴스 XT)를 통해 터빈과 결합한 교류기를 이용하여 전력을 네트워크에 공급하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 발전기를 가능한 정확히 평가하고, 사이트 요구에 기초하여, 그 공칭 전압을 최대한 낮게 감소시키므로써 상기 발전기의 용량을 만족하도록 하고, 터빈에 의해 네트워크의 소비자 또는 작동자가 요구하는 그 유효 전력 및 상기 유효 전력에 관한 무효 전력을 내보내도록 하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 개선된 방법{IMPROVED METHOD OF SUPPLYING ELECTRICAL ENERGY TO THE NETWORK WITH THE AID OF AN ALTERNATING CURRENT GENERATOR ASSOCIATED WITH A TURBINE}
앞서 말한 형태의 발전기는 변압기의 방식에 의해 상기 네트워크에 연결된다.
상기 발전기는 상기 네트워크에 유효 전력(active power) 및 무효 전력(reactive power)을 전달한다.
상기 교류기에 의해 공급되는 상기 유효 전력(Pg)은 아래의 관계식에 의해 주어진다:
여기서 -Vg는 상기 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는 전압이고, I는 전류이며,는 상기 발전기의 전력 인자이다.
전달 점에서 상기 네트워크가 받은 유효 전력(Pcp)은 아래의 관계식에 의해 주어진다:
여기서 -Vcp는, 상기 변압기의 출력단에서, 상기 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는 전압이고, I는 전류이며,는 전달 점에서 상기 네트워크에 의해 보이는 전력 인자이다.
상술한 바에 의해 아래와 같음을 알 수 있다:
그러므로, 상기 변압기 손실이 무시할만하다고 가정하였을 때, 상기 네트워크가 받은 유효 전력이 상기 교류기가 공급한 유효 전력과 같음을 알 수 있다.
상기 발전기의 무효 전력(Qg)은 아래의 관계식에 의해 주어진다:
상기 네트워크의 무효 전력은 아래의 관계식에 의해 주어진다:
여기서 Xt는 변압기의 저항이다.
그러므로, 상기 네트워크가 받은 무효 전력은 상기 교류기가 공급한 것에서 상기 변압기가 소비한 무효 전력(XtI2)을 뺀 것과 동일하다.
이제, 상기 발전기에 의해 쓰인 상기 네트워크의 유효 전력 및 무효 전력은 상기 발전기의 구성 및 작동을 위해 전기적 에너지 공급기가 고려해야만 하는 상수 데이터이다.
EDF/GS21 조사 위원회에 의해 작성된 기술적 명세서는 복수개의 개인적인 에너지 생성 유닛을 공공의 트랜스포트(transport) 네트워크에 연결하기 위한 조건을 정의한다.
에너지 생성 설비의 전기적 범위 결정에 관한 주요 규칙은 다음과 같다:
-전달 점에서 네트워크로 상기 설비가 공급하는 최대 단락 전류를 조사하는 데, 이 조사의 결과 대부분의 경우 변압기의 리액턴스에 있어서 증가를 야기하여, 상기 설비의 단락 전류가 감소하게 되고,
-상기 설비가 전달 점에서 공급하는 능력을 조사하는 데, 이는 전달 점에서 전압 조건 (값)의 함수로서의 어느 정도 양의 무효 전력을 말한다.
이러한 공급 요구는 상기 GS21 기록에 그래프로 나타나 있는데, 이 그래프에서는 가로축이 전달 점에서 교환되는 상기 무효 전력(Q)이고, 상기 무효 전력(Q)은 상기 설비의 최대 유효 전력에 대한 비로 나타내며, 최대 유효 전력은 공식적으로 Pmax라고 칭하고, 세로축이 전달 점에서의 전압이며, 상기 전압은 기준 전압에 대한 상대 값으로 나타내고, 상기 기준 전압은 공식적으로 Vref라고 칭하며, 그 값은 EDF에 의해 주어진다.
상술한 조사 및 야기된 최적화는 자연적으로 상반된 효과를 가지고 있다.
상기 단락 회로 상의 내재적 요구를 충족하기 위해서, 대개 상기 교류기를 상기 네트워크에 접속하는 변압기의 리액턴스를 증가시키는 경향이 있다.
이러한 리액턴스의 증가는 아래와 같은 결과를 야기한다:
-상기 변압기 내에서 무효 전력은 더 많이 소비를 야기하는 데, 이것은 상기 네트워크에 상기 무효 전력을 내보내고자 할 때 손해가 되고,
-리액턴스가 증가함에 따라, 더욱더 아래와 같은 중대한 불가능을 야기하는데:
-전달 점에서의 전압이 다소 높을 때 무효 전력을 내보내는 것이 불가능하고,
-전달 점에서의 전압이 다소 낮을 때 무효 전력을 받아들이는 것이 불가능하다.
상기 변압기의 리액턴스와 관련되게 수행되는 데에 있어서의 저하는 두 개의 그래프를 조사함으로써 알 수 있다.
상기 교류기의 복수개의 단말을 가로지르는 소위 총[q, u] 수행과,
이와 관련된 전달 점에서의 순[q, u] 수행이다.
교류기의 복수개의 단말을 가로지르는 총[q, u] 수행의 그래프는 장방형이다.
표시 방식에 의해 아래와 같은 범위가 주어질 수 있다:
-umin=0.9Un에서 umax=1.1Un까지 변하는 높이
-Qmin=-0.2 Pmax에서 +0.6Pmax까지의 너비
기술적 명세서 내의 증명으로부터 파생한 그래프는 복수개의 단말들을 가로지르는 [q, u] 도식이 장방형인 교류기에 기초한다.
전달 점에서의 [q, u] 순 수행의 그래프는 사다리꼴이 된다.
발전기 동작이 보장되는 모든 점을 포함하는 최초의 장방형은 상기 변압기의 리액턴스를 통과할 때 자연적으로 변형된다.
상기 교류기의 일정한 최대 또는 최소 전압을 표시하는 수평 꼭대기 및 바닥 한계가 기울어지고 상기 변압기의 2차 값에서 준-직선을 이룬다.
그들은 상기 변압기의 2차 값에서 상기 교류기의 하나 및 동일 동작 상태에 관하여 존재하는 전압 조건 및 무효 전력 조건을 나타낸다.
실제로는, 상기 꼭대기 및 바닥 한계는 상기 교류기의 조정기가 각각 최대 전압 및 최소 전압 위치에서 차폐되어 있을 때 자연적으로 획득되고, 전달 점에서의 상기 네트워크의 전압은 변하여 상기 교류기에 의해 흡수되거나 공급되는 것과 동일한 무효 전력을 얻는다.
이후에, 상기 "교류기+변압기" 조립은 동일한 전압 조건들 하에서 상기 무효 전력을 공급하거나 소비할 수 없음이 밝혀진다.
동일한 양의 무효 전력을 교환하기 위해서는 전달 점에서의 전압에 있어서 더 많은 차이가 필수적이다.
상기 변압기의 리액턴스가 더 크면, 상기 차이가 더 커야만 한다.
그래프 상에서 변압기의 리액턴스에 있어서의 증가 효과는 사다리꼴의 경사도의 증가로 나타난다.
본 발명은 전기 에너지 생성 사이트(sites) 네트워크와의 연동 조건에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복수개의 고-전력 교류기의 네트워크와의 연동 조건을 개선하는 방법에 속한다.
도 1은 네트워크에 접속된 교류 발전기의 개략도이고;
도 2는 상기 네트워크의 복수개의 단말을 가로지르는 전압을 벡터로 나타낸 대표도로서, 연결된 변압기의 리액턴스의 제 1의 값을 가지는 발전기에 의해 전달되는 것이고;
도 3은 상기 네트워크의 복수개의 단말을 가로지르는 전압을 벡터로 나타낸 대표도로서, 연결된 변압기의 리액턴스의 제 2의 값을 가지는 발전기에 의해 전달되는 것이고;
도 4 및 5는 전달 점에서 두 개의 다른 전압 값을 갖는 상기 발전기 및 네트워크의 복수개의 특징적 양을 벡터로 나타낸 대표도이고;
도 6은 전달 점에서의 전압 및 발전기의 전압을 벡터로 나타낸 대표도로서, 각각의 경사는 상기 네트워크의 발전기의 연동의 부가적 곤란성을 설명하고 있다.
본 발명은 앞서 말한 결점인 큰 범위의 복수개의 기계의 네트워크의 연결을 보완하고 네트워크의 이러한 복수개의 기계의 연동 조건을 개선하는 것을 목적으로 한다.
그러므로, 그 과제는 변압기의 방식으로, 발전기가 터빈에 의해 전달되는 유효 전력 및 상기 네트워크의 소비자 또는 작동자에 의해 요구되는 유효 전력에 따른 무효 전력을 내보내는 기능을 계속 만족하도록 하면서, 공칭 전압을 최대로 낮은 값까지 감소시키고, 이로써 사이트(site)의 요구에 기초하여 상기 발전기를 가능한 정확히 평가하는 과정으로 구성된 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법이다.
본 발명은 하기와 같은 특징을 갖는다:
-상기 전압을 감소하는 것을, 상기 발전기가 여전히 유효하거나 혹은 사이트(site)의 조건들에 의해 범위가 결정된 채로, 터빈의 유효 전압을 가능한 정확히 변압할 수 있도록 하거나, 상기 발전기가 순간적으로, 관련 무효 전력을 가능한 정확히 전달하는 방식으로 수행한다;
-상기 발전기는 감소된 전압(Ungf)에 적응되어, 단락 전류를 감소하고 조정 전압의 스팬(span) 동적 범위를 적어도 그 이전 공칭 전압(Ungi) 근처인 그 이전 스팬과 같도록 증가시킨다;
-상기 발전기가 초과 범위를 갖도록 하고 최초에 어느 전압(Ungi)에서 작동하도록 고안되면, 감소된 단락 전류를 갖는 그 동작 전압(Ungf) 아래의 관계식에 의해 최초의 동작 전압(Ungi)과 관계된다:
여기서,이고,
Ps 및 Qs는 각각 지점의 유효 전력 및 무효 전력이며,
Png 및 Qng는 각각 상기 발전기의 공칭 유효 전력 및 공칭 무효 전력이고;
-현존 발전기의 동작 전압에 있어서의 감소는 그 여기 전류를 감소하거나 후자를 신규의 공칭 전압의 함수로 조정함에 의해 영향을 받는다;
-상기 발전기의 재평가는 전압 항목에 있어서 획득된 유효 및 무효 전력의 구하는 값을 여전히 허용하면서 그 범위를 가능한 가장 낮은 공칭 전압으로 감소함에 의해 영향을 받는다.
부가된 도면들을 참조하고 실시예의 방법에 의해 주어진, 후술하는 설명을 읽어감에 따라 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다:
상수 Pcp 및 Qcp를 갖는 도 1의 개략도에 따른 동작 방법이, 상기 발전기 및 상기 네트워크 사이에 위치한 상기 변압기의 리액턴스(Xt)의 함수로 변화하면서(도 1), 우선 검사될 것이다. 이 상황은 아래의 관계식에 따른다:
도 2 및 3에 나타낸 도면에 따르면 각각의 특징적 양만큼 상기 변화를 재생하는 데, 이때 상기 변압기의 리액턴스는 네트워크로 전달되는 유효 전력(Pcp) 및무효 전력(Qcp)을 일정하게 유지하면서 변화하고, 이에 의해 Qcp/Pcp 비를 일정하게 유지하는 네트워크 작동자에 의해 부가되는 일반적 요구를 만족시킨다.
도 1은 시스템 작동에 포함되는 여러 가지 양을 벡터로 나타낸 대표도이다.
전류 I는 기준 축에 따라 흐른다.
제 1의 값(Vg1)을 갖는 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는 전압은 전류(I)에 대해 위상 시프트값()을 갖는다.
전달 점에서의 전압(Vcp)은 제 1의 값(Xt1)을 갖는 리액턴스(1)의 존재로 인하여 전류(I)에 대해 위상 시프트값()을 갖는데, 제 1의 값(Xt1)은 전압 강하(Xt1.I)를 일으킨다.
발전기의 기전력의 벡터 합(Eg1) 및 발전기의 리액턴스에 기인한 전압의 벡터 합(XpI)은 상기 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는 전압(Vg1)과 동일하다.
상기 네트워크의 복수개의 단말을 가로지르는 전압(Vcp)의 벡터 합 및 전달 점에서와 같이 상기 네트워크의 직접 리액턴스에 기인한 전압(Xr.I)의 벡터 합은 상기 네트워크의 전달 점에서의 기전력과 동일하다.
상기 변압기의 리액턴스가 증가하면, 도 2의 그래프는 그에 따라 영향을 받는다.
상기 네트워크의 복수개의 단말을 가로지르는 전압(Vcp) 및 전달 점에서의 기전력이 변하지 않은 채로 있으면, 전류(I)에 대한 위상 시프트()는 물론 상기 발전기의 기전력(Eg2)과 마찬가지로, 상기 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는전압(Vg2)이 증가해야만 한다.
그러므로, 상기 변압기의 리액턴스를 증가시키고 Pcp 및 Qcp를 일정하게 유지하기 위해서는:
-상기 교류기가 Vg2>Vg1인 전압을 전달해야만 하고,
-상기 교류기가 계속해서 최초 전류(I)를 공급해야 하며,
-상기 교류기가 더 나은 전력 인자를 갖고 있어야 하는데,
즉, 이러한 요구는 상기 교류기에 관해 다음과 같은 것을 포함한다:
-자기 상태가 더욱 양극화 될 수록 철 손실이 더 크다.
하지만, 철 손실은 일반적으로 총 손실의 15%이하로 나타나고, 이와 같은 총량은 기계의 공칭 전력의 1.5% 가량을 나타내는 것이다.
-주울-효과(Joule-effect) 손실 및 부가 손실에는 변화가 없는 데, 이는 고정자에서의 전류가 일정하기 때문이다.
실제로는, 회전자에서의 손실에 있어서 증가가 있는데, 이는 Eg2>Eg1을 획득하기 위하여 더 큰 여기(excitation)를 요구하기 때문이다.
의 증가의 파장은 회전자의 전류에 반영된다. 이는 Eg의 증가로 인해 초래된다.
더욱 더 여기하여, 이로써 상기 회전자의 주울-효과 손실을 감소할 수 있는 지는 의문이다.
그러므로, 표준 기계를 이용한다면 아래와 같음을 알 수 있다:
1) 상기 기계를 더 많이 여기하여, 그 내부 기전력 혹은 e.m.f.(Eg), 즉, 그 외부 전압(Vg)을 증가시킬 수 있는 것이 필수적이다.
그러므로, 상기 기계는 더 많은 무효 전력 없이 동일한 유효 전력을 공급한다.
이 잔여 무효 전력은 상기 변압기의 리액턴스 내에서 소비된다.
2) 철 손실 및 주울-효과 손실의 증가에 기인하는 과잉 열의 델타(차이, 잔여)를 제거하는 능력을 갖는 것이 필수적이다.
상기 교류기를 네트워크에 접속하여 상기 네트워크로의 단락 전류를 감소하는 변압기의 리액턴스의 증가는 동일한 유효 전력 및 더 큰 무효 전력을 가지고 있어서 더 높은 공칭 전압에서 작동할 수 있는 교류기의 채용을 야기한다.
이제, Pcp 및 Qcp 상수를 갖는 작동 방법이 전달 점에서의 전압의 함수로서의 동작에 있어서의 변화와 함께 고려될 것이다.
Vg1 및 Vg2는 상기 변압기의 두 개의 다른 전압으로서, 이 조건은 아래의 관계식에 따른다:
도 3 및 4의 도식은 각각의 특징적 양의 변화를 재생하는데, 이 때, 전달 점에서의 전압은 앞서의 경우와 같이 네트워크로 전달되는 유효 전압(Pcp) 및 무효 전압(Qcp)을 일정하게 유지하면서 변화한다.
여기서, 상기 변화는 그리 명확하지는 않고, 상기 그래프로부터 모두 유추할수는 없다.
전력 균형에 관한 수학식(1~6)으로 돌아가서 그들의 유지를 위해 요구되는 변화를 살피는 것은 필수적이다.
피상 전력(Scp)은 전달 점에서 유지되고(Pcp, Qcp는 변화하지 않음):
전달 점에서의 전력 인자는 변화하지 않고인 채로 남아있다;
신규 전류(I2)는 이전 전류(I1)에서 아래의 관계식을 통해 유도된다:
신규 전류는 이전 것보다 작다;
상기 변압기 내에서의 무효 전력의 소비는 다음과 같다:
상기 전압 증가는 Vcp1/Vcp2<1, 즉, Qt2<Qt1이어야만 한다는 것을 알 수 있을 것이다.
그러므로, 상기 교류기는 동일한 유효 전력을 공급한다; Pcp 및 총 무효 전력(Qg2)은 아래 식과 같다:
교류기의 전력 인자는 신규로부터 유도한다.
주어진 Qg2<Qg1에 대해,이다.
그러므로, 더 나은는 교류기에 요구되지 않을 것이다.
상기 교류기의 신규 전압은 결합 점에서의 전압 대 무효 전력의 변화의 경사에 관한 문단에서 세운 수학식(7)으로부터 유도한다.
전압(Vcp)이 증가함에 따라 Qg는 감소한다는 것을 위에서 알 수 있다. 그러므로, 방정식 Vg2=Xt.(Qcp+Qg)+Vcp2가 Vcp=Vref=Uref/30.5에 의해 만족되고, 상기 교류기가 그 전압(Vg)을 자의적으로 Vcp까지 올릴 수 있을 정도로 충분하다.
간단히 말해서, 상수 Vo를 정의할 수 있다:
이 때, Vg2=Vcp2+Vo2, 즉, dVg/Vg=dVcp/Vcp는 상기 교류기에 대한 적절한 관계식이므로, 계속적으로 적어도 동일한 양의 전달 점에서 보이는 무효 전력을 "내보낼" 수 있다.
전달 점에서의 전압에 있어서의 증가에 반응하고 Pcp 및 Qcp를 일정하게 유지하기 위해서 아래와 같은 것은 명백하다;
교류기는, 상대적 변화(dVg/Vg)를 전달 점에서의 전압(Vcp)의 상대적 변화(dVcp/Vcp)와 동일하게 하는 방법으로, 복수개의 단말에서 전압(Vg)을 올릴 수 있어야 한다.
연동 조건을 표현하는 기록은 부가적 연동 조건을 나타낸다.
현대의 교류기들이 그 복수개의 단말에서 공칭 전압의 ±10% 가량보다 더 큰전압 조정 동적 범위를 제공할 수 없는 것에 직접적으로 기인한다.
그 결과, 높은 네트워크 전압에서 상기 교류기가, 그 자신은 10%이상의 전압을 올릴 수 있음에도 불구하고, 모든 요구 무효 전력을 공급할 수 없게 하는 묵과할 수 없는 결점이 있다.
이러한 교류기의 일반적인 한계는 트랜스포트 네트워크 작동 장치들이, 최대 변압기 리액턴스보다는, [q, u] 곡선에 대한 경사를 내재하도록 한다.
이 경사는 전달 점에서의 일반적인 상세도에 도시된 평행사변형과 수학적으로 같지 않으나, 그럼에도 불구하고, 상기 평행사변형의 경사에 의해 비교적 잘 도시될 수 있다.
이 경사가 작을수록, 특히 높은 네트워크 전압에서, 상기 변압기 내에서의 무효 전력의 손실은 적게 감지될 것이다.
경사는 결합 점에서의 전압과 상기 교류기의 전압과의 차이의 함수로서, 결합 점에서 교환되는 무효 전력 내에서의 분산으로 정의한다.
"델타" 또는 "차이"를 대표하는 "d"라는 첨두어로 분산을 나타내면:
Qg = Qcp + Qt
[수학식 7]
이들 표현식들은 구하는 관계들을 나타낸다.
이들은 직접적으로 경사의 제어에 관련된 변수만을 포함한다.
Vcp: 전달 점에서의 전압으로서, Qcp의 준-유지를 위해 요구되는 상기 교류기의 절대 전압(Vg)을 수치화하기 위해서는 높을 것으로 추정된다.
Vg: 상기 발전기의 복수개의 단말을 가로지르는 절대 전압,
Xt 상수: 상기 변압기의 리액턴스,
Qcp: Vg의 함수로서의 분산(경사)이 제어 가능한 전달 점에서의 무효 전력,
Qg: 상기 교류기에 의해 공급되는 무효 전력,
Qt: 상기 변압기의 리액턴스에 의해 소비되는 무효 전력.
수학식 (7)의 관계로 인하여, 상기 네트워크 작동자들은 최초에 상기 변압기의 최대 리액턴스(Xt)를 고정하여 Qcp를 충분한 값으로 유지하기를 바란다.
상술한 함수의 경사 고정은 그 양에 있어서 동일한데, 이는 상기 경사가, 특별한 어떤 기계상에서의 제조 항목을 부가하지 않고도 전달 점에서 확인될 수 있기 때문이다(교류기 또는 변압기).
산업상 "터빈/교류기" 세트의 통상적 범위결정은 항상 아래와 같이 수행된다:
a) 에너지-관련 유체에 대해 획득된 터빈의 최대 유효 전력에 기초하고 이들 세트가 설치되어야 하는 지점에서 항상 기능할 수 있는 처리 조건 하에서 수행되고;
b) Qmax=0.6 Sn(즉, 상술한 Pmax=0.8 Sn)인 공칭 무효 전력에 기초하여 수행되며, 이는 전력 인자=0.8 Sn에 관련된 것이고;
c) 고정자 절연, 가열 등에 관하여 상기 교류기의 제조자에 의해 최적화된 공칭 전압(Vng)(위상들 사이의 Ung)에 기초하여 수행된다.
상기 "터빈+발전기" 세트는 범위결정을 할 때, 대부분 상기 유효 전력 관점으로부터 약간씩 초과하도록 하고, 항상 무효 전력 관점으로부터 초과하도록 정한다.
상기 발전기의 전압은 네트워크 작동자가 아니라 제조자의 소관이다.
그러므로, 이는 결코 부가되지 않는다.
이는 아래와 관련된 가정들을 기초로 한다:
-상기 변압기의 리액턴스가 증가할 때 단락 전류를 감소하기 위한 균형;
-상기 전달 점에서의 전압이 증가(수행 스팬(Pcp, Qcp)에 있어서의 증가)할 때의 균형;
이는 회전 기계(IEC34)의 공칭 특성을 확립하고, 복수개의 교류기가 통상적으로 정규화되고, 측정되며, 터빈과 결합하는 본 발명에 개시된 방법을 기초로 한다.
후술하는 체크사항들은 본 발명의 장치가 이루고자 하는 목적이다.
1) 상기 교류기의 복수개의 단말에 관한, 즉, 상기 교류기의 유효값으로 곱한 상기 교류기의 공칭 유효 전력과 같거나 그 이하인 터빈의 현장 공칭 유효 전력.
2) 상기 교류기의 공칭 무효 전력에서 상기 변압기의 무효 전력을 뺀 것 이하인 전달 점에서의 공칭 무효 전력(Qcp).
상기 변압기에 의해 소비된 무효 전력(Qt) 및 그 리액턴스(X1)는 관계식 Xt=ukr(Uref2/Snt)에 관련되는 데, 여기서 ukr은 단락 전압(Qt #Sut/uk2)이다.
본 발명을 장착함에 요구되는 체크사항의 개요는 다음과 같다.
1) 유효 전력에 있어서 초과 범위결정이 가능한 발전기가 제조될 수 있고;
2) 이와 같은 발전기가 무효 전력의 관점에서 초과의 범위를 갖도록 한다.
본 발명은 상기 발전기를, 공칭 전압을 최대로 낮은 값까지 감소시켜야 하는 요구에 근거하여, 가능한 정확히 평가하면서, 동시에 상기 발전기가, 발전기를 구동하는 장치에 의해 전달되는 유효 전력, 및 상기 네트워크의 소비자 또는 작동자에 의해 요구되는 유효 전력에 따른 무효 전력을 내보내는 기능을 만족하도록 지속시키는 과정으로 구성되어 있다.
상기 전압을 감소하는 것은 상기 교류기가 구동 장치의 유효 전압을 가능한 정확히 변압할 수 있도록 하거나 지점의 조건들에 의해 범위를 결정하고, 상기 교류기가 순간적으로, 소비자에 의해 정의된, 관련 무효 전력을 가능한 정확히 전달하는 방법으로 수행된다.
복수의 회전 기계가 확장 전압 스팬(회전 기계에 관한 유효한 IEC34표준에 의해 정의된 스팬의 바깥)에서 작동함에도 불구하고, 몇몇의 발전기가 가변 전압을, 대부분 주기적으로, 특수한 적용을 위해 공급하는 반면, 출원인의 지식에 따르면, 큰 사이즈(10 MW 이상)의 기계를 위하여 산업상 적용한 것은 없는데, 여기서 상기 기계를 고의적으로 다운등급하고(downgraded), 저평가하며 또한 수행 수준이 감소된 전압과 관련하여 변화시켜서:
-기계의 단락 전류(초기과도, 과도 및 정전류) 및 유효한 표준에 의해 계산된 값을 감소하고;
-조정된 전압의 스팬의 동적 범위를 증가하여 상기 교류기가 적어도 이전 공칭 전압 근처인 이전 스팬과 같도록 전압을 조정하기 위하여 "신규한" 무효 전력(이전 값 이하)을 내보낼 수 있도록 한다.
최소 전압 다운등급(downgrade)의 수치화는 이제 살펴볼 것이다.
이용된 과정은 비관적인데, 이는 회전자 손실이 여기 전류의 제곱에 따라 변한다는 사실에 기인하여 큰 비율로 감소되기 때문이고, 요구되는 기전력은 더 작아지는데, 총 철 손실이 감소된 기전력 때문에 약간 감소하므로, 손실에 있어서 열 균형이 흩어져, 원시 손실보다 약간 높은 고정자 손실을 받아들일 수 있다.
더욱이, 상기 발전기의 포티어(Portier) 리액턴스가 그러하듯, 연동 플럭스가 여기 하에 감소하여, 회전자 손실이 공칭 전압 항목에서 상대적으로 작은 다운등급에 비하여 크게 제거된다.
원시 피상 전력은 아래 관계식에 의해 나타낸다:
Sngi2=Pngi2+Qngi2
최종 피상 전력은 아래 관계식에 의해 나타낸다:
Snfi2=Pngf2+Qngf2
일정한 고정자 전류의 최소를 가지고 동작하기 위해서는, 아래와 같아야 한다:
최소에서, 상기 고정자의 신규 전압은 이전 전압에서 아래 관계식에 의해 유도된다:
Ungf=Ungi[Sngf/Sngi]
Ungi는 상기 발전기의 원시 공칭 전압을 나타낸다.
Sngi는 상기 발전기의 원시 플레이트(plate)를 나타낸다.
Sngf는 사이트(site)가 상기 교류기로부터 요구하는 것을 나타낸다.
물론, 최적화의 목적을 위해서, 상기 발전기에 대한 가능한 가장 낮은 신규 공칭 전압을 획득하는 것은 제조자의 역할이다.
유럽내의 IEC 909와 같은 복수개의 표준에 의해 수치화된 단락 전류는, 예를 들어, 단락 전류에 포함되는 임피던스의 수치화에 있어서 두 가지가 된다.
국제 표준에 따라서, 총 임피던스는: Zkg=(0.05 또는 0.07+i)x'd와 같다.
100MVA이상인 기계들에 대해서는 0.05이고 전력이 100MVA미만인 기계들에 대해서는 0.07이다.
x'd=과도 리액턴스(IEC 909에 있어서 원시적으로는 초기 과도 x''d).
kg는 임피던스에 관련된 항목으로써, 특히 동기식 기계에서, 그 값은:
여기서:
cmax= 네트워크 작동자에 의해 조정될 수 있고 표준에 의해 정해지는 계수.
x'd=상기 교류기의 과도 리액턴스(원시적으로는 초기 과도 x''d).
는 상기 교류기의 공칭 전력 인자로부터 유도된다.
cmax는 확립하고자 하는 단락 전류의 형태가 최소인가 최대인가에 따라, 최종 결과로서 고려하고자 하는 네트워크의 비예측성의 양에 따라 1에서 1.1까지 변한다.
증가 했던 신규가 Qng/Png의 비의 감소로 인하여 수행에 있어서 가능한 감소를 일으키고, 이로 인하여,가 감소한다.
결과적으로, kg가 약간 증가한다.
다른 항목은 변하지 않으나, 더 낮은 기전력에서의 언더-여기(under-excitation) 작동으로 인한 불포화에 기인하여 약간 증가하는 x'd는 예외이다.
최종적인 결과로, 신규 단락 전류는 후술하는 복수개의 표준에 따라 변한다:
최초 값 I'kgi=cmaxUni/(30.5Zkgi)
최종 값 I'kgf=cmaxUnf/(30.5Zkgf)
그러므로, Unf<Uni이고 대략 Zkgi<Zkgf에서, 상기 교류기의 복수개의 단말을 가로지르는 단락 전류는 최초 대 최종 공칭 전압의 비와 적어도 같은 비로 감소한다.
Red Icc<Ungf/Ungi
더욱이, 전압 조정의 동적 범위 내에서 높은 전압으로의 증가를 획득한다.
현대의 기계들에 대하여, 아웃셋(outset)에서, 조정의 동적 범위는 일반적으로 다음 관계식에 의해 주어진다: Umaxi=1.1 Ungi
여기서 신규 공칭 전압은: Ungf=k Ungi (여기서 k<1)
Umaxi는 절대값으로써 불변인 채로 남아있으며 다음과 같다:
Umaxi=(1.1/k) Ungi
그러므로, 최대 전압으로의 동적 범위의 증가는 1/k인 비로 이루어진다. IncDyn = Ungi/Ungf

Claims (6)

  1. 변압기의 방식으로, 발전기가 터빈에 의해 전달되는 유효 전력 및 상기 네트워크의 소비자 또는 작동자에 의해 요구되는 유효 전력에 따른 무효 전력을 내보내는 기능을 계속 만족하도록 하면서, 공칭 전압을 최대로 낮은 값까지 감소시키고, 이로써 사이트(site)의 요구에 기초하여 상기 발전기를 가능한 정확히 평가하는 과정으로 구성된 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압을 감소하는 것은, 상기 발전기가 여전히 유효하거나 혹은 사이트(site)의 조건들에 의해 범위가 결정된 채로, 터빈의 유효 전압을 가능한 정확히 변압할 수 있도록 하거나, 상기 발전기가 순간적으로, 관련 무효 전력을 가능한 정확히 전달하는 방식으로 수행하는 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
  3. 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기는 감소된 전압(Ungf)에 적응되어, 단락 전류를 감소하고 조정 전압의 스팬(span) 동적 범위를 적어도 그 이전 공칭 전압(Ungi) 근처인 그 이전 스팬과 같도록 증가시키는 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기에서, 초과 범위를 갖도록 하고 최초에 어느 전압(Ungi)에서 작동하도록 고안되면, 감소된 단락 전류를 갖는 그 동작 전압(Ungf) 아래의 관계식에 의해 최초의 동작 전압(Ungi)과 관계되고:
    여기서,이고,
    Ps 및 Qs는 각각 사이트(site)의 유효 전력 및 무효 전력이며,
    Png 및 Qng는 각각 상기 발전기의 공칭 유효 전력 및 공칭 무효 전력인 터빈과 결합한 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    현존 발전기의 동작 전압에 있어서의 감소는, 그 여기 전류를 감소하거나 후자를 신규의 공칭 전압의 함수로 조정함에 의해 영향을 받는 교류 발전기에 따라 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
  6. 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기의 재평가는, 전압 항목에 있어서 획득된 유효 및 무효 전력을 구하는 값을 여전히 허용하면서 그 범위를 가능한 가장 낮은 공칭 전압으로 감소함에 의해 영향을 받는 교류 발전기에 의해 전기 에너지를 네트워크에 공급하는 방법.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1588508A1 (de) * 1967-12-14 1971-03-18 Licentia Gmbh Anordnung zur Regelung des Verschiebungsfaktors des Belastungsstromes eines Synchrongenerators
US4376295A (en) * 1979-01-11 1983-03-08 Fuji Electric Co. Ltd. System for predicting desynchronization of a synchronous machine
US4677364A (en) * 1985-01-04 1987-06-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reactive power compensating system
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
JP3550584B2 (ja) * 1995-04-21 2004-08-04 正 深尾 電磁回転機械
EP0858153B1 (en) * 1997-02-07 2003-04-16 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method for controlling a power plant
JP3526876B2 (ja) * 1997-03-11 2004-05-17 三菱電機株式会社 誘導電動機制御装置
US6072302A (en) * 1998-08-26 2000-06-06 Northrop Grumman Corporation Integrated control system and method for controlling mode, synchronization, power factor, and utility outage ride-through for micropower generation systems

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