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1. 전기 기기 > 3. 동기기 > 3. 동기 발전기의 운전

 

1. 동기 발전기의 자기 여자 현상

 

1) 자기 여자 현상의 원인

 

-무부하시 송전 선로의 대지 정전 용량(C)에 의한 진상 전류에 의해 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 페란티 현상이 발생한다. 

-이로 인해서 동기 발전기가 스스로 여자되어 전압이 상승하는 현상이 발생한다.

 

2) 방지 대책

 

-동기 조상기를 지상 운전 (저여자 운전) 한다.

-분로 리액터를 설치한다.

-발전기 및 변압기를 병렬 운전한다. (단락비 증대)

-시송전 시 충전 전압을 낮을 전압으로 한다.

 

 

2. 동기 발전기의 안정도 향상 대책

 

-단락비를 크게 한다.

-회전자에 플라이휠을 설치하여 관성 모멘트를 크게 한다.

-속응 여자 방식을 채용한다.

-조속기 동작을 신속히 한다. (전기식 조속기 채용)

-동기 임피던스를 작게 한다.

 

 

3. 제동 권선

 

1) 난조 방지 권선이라고도 하며 동기 발전기에서 난조를 방지하여 일정한 회전을 하기 위한 권선이다.

2) 동기기 자극편이 전기자에 상대하는 면의 슬롯 안에 설치한 권선이다.

3) 즉, 발전기 회전자에 있는 단락환이 바로 제동 권선이다.

 

4) 제동 권선의 역할

a. 난조의 방지

-제동 권선의 기능은 기계적인 플라이휠과 비슷한 작용을 전기적으로 플라이휠 작용을 한다고 생각하면 된다.

-일정 속도로 회전하고 있는 발전기가 어떤 이유로 속도가 변할 때 제동 권선에 전류가 발생하고 이 전류에 의해서 동력이 발생하여 속도의 변화를 막아준다.

 

b. 불평형 부하 시에 전류, 전압 파형의 개선

c. 송전선의 불평형 단락 시에 이상 전압의 방지

d. 기동 토크의 발생: 동기 전동기의 경우에 제동 권선은 유도기의 농형 권선과 같은 역할을 하며 기동 토크를 발생시킨다.

 

4. 동기 발전기의 냉각 방식

 

1) 동기 발전기의 고정자 냉각 방식

-수소냉각: 고정자 철심과 권선의 냉각은 수소 가스를 철심 내의 덕트를 통해 내부 또는 외부로 순환시켜 냉각

-수냉각:

a. 물의 열 흡수 능력은 공기의 50배, 압력 3 kg/cm^2 인 수소의 12배 이므로 대용량기는 수냉각을 많이 채용한다.

b. 고정자 권선의 소선을 중공 도체로 하여 직접 물을 순환시켜 냉각시킨다.

 

2) 동기 발전기의 회전자 냉각 방식

-수소냉각: 수소 가스를 회전자 권선과 절연물을 통과, 접촉하여 냉각하는 방식

-공극 공급형 수소 냉각: 회전자 표면의 회전에 의한 풍속을 이용하여 들어온 냉각 가스가 슬로 하부를 거쳐 반대측으로 경사져 흐른다.

 

3) 수소 냉각 방식의 특징

 

a. 장점

-손실 감소: 수소의 풍손은 공기 냉각 방식의 1/10 으로 감소

-출력 증대: 뛰어난 열전달성으로 발전기 출력이 25% 정도 증가

-코로나 손실 및 화재 위험성의 축소

-수소의 비중이 작아 공기에 비해 풍소음 감소

-수소 가스 압력 상승 = 냉각 효과 증대, 발전기 출력 증가

 

b. 단점

-소수의 압력을 높게 유지해야 하고 수소 가스 누설 방지 필요

-수소 가스 교체 시의 절차 준수가 까다로움

-발전기 제작비, 유지 비용이 고가

 

4) 수냉각 방식의 특징

 

a. 장점

-제작비가 저렴하고, 냉각 매체 확보 용이

-폭발의 우려가 없음

-냉각 효과가 매우 우수

 

b. 단점

 

-청정수가 요구되므로 청정수 생산 비용이 소요됨

-냉각수 순환에 따른 발전소 내 동력 비용 발생

-누수시 절연 파괴 우려

-냉각수 양이 많아짐