대용량 발전기의 저여자 제한에 관한 연구

Abstract

500MW급 이상의 대용량 발전기가 전력계통에 병입되어 운전될 경우에는 통상 지상운전을 하게 되며, 이때에는 발전기에서 전력계통으로 유효전력과 무효전력을 공급해 주게 된다. 하지만, 모든 발전기는 전력계통에 공급해줄 수 있는 유효전력과 무효전력의 한계가 있으며, 이것은 발전기의 출력제한이 되는 것이다. 발전기의 출력제한 요소에는 크게 네 가지로 구분되며, 첫 번째로 지상운전 영역에서는 발전기 회전자 권선의 과열을 제한하는 과여자 제한을 두게 되는데, 이를 Over Excitation Limit라 한다. 두 번째는 진상운전 영역에서는 발전기 고정자 철심 끝단의 과열을 제한하는 저여자 제한을 두게 되며, 이를 Under Excitation Limit라고 한다. 또한, 세 번째는 유효전력 축과 관계된 것으로, 발전기 회전자에 회전력을 공급하는 터빈의 재료적, 물리적, 열적 제한이 있는데, 이를 Mechanical Limit라고 한다. 네 번째는 발전기가 출력가능 영역 내에서 운전되고 있어도 발전기 고정자와 변압기 철심의 과열을 제한하는 과자속 제한을 두게 되는데, 이를 V/Hz 라고 한다. 위의 네 가지 발전기 출력 제한 요소 중에서, 저여자 제한에 대한 현재의 설정값에서 발생할 수 있는 고정자 철심 끝단의 열발생 정도를 참고하여, 새로운 설정값을 제시하기 위해 본 연구를 하게 되었으며, 발전소의 경제적인 측면과 통상 운전 포인트와의 여유를 고려하여, 현재보다 열발생을 최소화하고 안정적인 발전기 출력을 생성할 수 있는 최적의 저여자 제한 설정값을 제안하고자 한다.