Mobile QR Code QR CODE : The Transactions P of the Korean Institute of Electrical Engineers

  1. (Korea Electric Power Company Research Institute, Korea.)



Static starting equipment, Excitation system, Sensorless speed control

1. ์„œ ๋ก 

์ˆ˜๋ฐฑ MW๊ธ‰์˜ ๋ฐœ์ „ ์‚ฐ์—…์šฉ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๋ฐœ์ „๊ธฐ๋Š” ์ฆ๊ธฐํ„ฐ๋นˆ ๋ฐœ์ „๊ธฐ์™€๋Š” ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋กœํ„ฐ์™€ ์••์ถ•๊ธฐ๊ฐ€ ํ•œ ๋ชธ์ฒด๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ์ด๊ฒƒ์€ ์ผ์ •์†๋„ ์ด์ƒ์ด ๋˜์–ด์•ผ ์••์ถ•๋œ ๊ณต๊ธฐ์™€ ์—ฐ๋ฃŒ์˜ ํ˜ผํ•ฉ์—ฐ์†Œ๊ฐ€ ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๋ฐœ์ „๊ธฐ์˜ ์šด์ „์€ ์ •๊ฒฉ์†๋„ 3600rpm ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ๋Œ€๋žต 20%โˆผ30%๊นŒ์ง€ ์Šน์†์ด ๋˜์—ˆ์„ ๋•Œ ์—ฐ๋ฃŒ์ ํ™”์™€ ์—ฐ์†Œ ์œ ์ง€๊ฐ€ ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค. ๊ทธ ํ›„ ์ƒ์Šน ์†๋„๋Š” ์—ฐ๋ฃŒ๋Ÿ‰๊ณผ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์— ์˜ํ•œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ํšŒ์ „๋ ฅ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ฒฐ์ •๋œ๋‹ค.

๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ์˜ ํšŒ์ „๋ ฅ์„ ์–ป๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ์ดˆ๊ธฐ์—๋Š” ํ„ฐ๋นˆ๋กœํ„ฐ๋ฅผ ์ง์ ‘ ๊ตฌ๋™์‹œํ‚ค๋Š” ๊ธฐ๊ณ„์  ํ† ํฌ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ–ˆ์œผ๋‚˜, ์ „๋ ฅ๋ณ€ํ™˜๊ธฐ์ˆ ์˜ ๋ฐœ์ „์œผ๋กœ ๋™๊ธฐ๋ฐœ์ „๊ธฐ๋ฅผ ์ „๋™๊ธฐ๊ฐ™์ด ์ „๊ธฐ์ ์œผ๋กœ ๊ตฌ๋™ํ•˜๋Š” ๊ธฐ์ˆ ์ด ๊ฐœ๋ฐœ๋˜๋ฉด์„œ ์ง€์†์ ์ธ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐœ๋ฐœ ์ด์–ด์ง€๊ณ  ์žˆ๋‹ค(1-4). ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์— ์š”๊ตฌ๋˜๋Š” ์ „๊ธฐ์šฉ๋Ÿ‰์€ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ์˜ ํฌ๊ธฐ ๋ฐ ํ•„์š”ํ•œ ๊ธฐ๋™์‹œ๊ฐ„์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋‹ค์–‘ํ•˜๋‹ค. ์ตœ๊ทผ ๊ตญ๋‚ด๊ธฐ์ˆ ์ง„์€ 20์—ฌ ๋…„๊ฐ„์˜ ์ถ•์ ๋œ ๋Œ€์šฉ๋Ÿ‰ ์ „๋ ฅ๋ณ€ํ™˜ ๊ธฐ์ˆ ์„ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ๊ตญ๋‚ด ์ตœ๋Œ€์šฉ๋Ÿ‰์ธ 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์„ ๊ฐœ๋ฐœํ•˜์˜€๋‹ค. B ๋ฐœ์ „์†Œ์— ์ ์šฉ ์˜ˆ์ •์ธ 10MW ์ •์ง€ํ˜• ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ๋™๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ •์ง€์ค‘์—์„œ๋ถ€ํ„ฐ ์ผ์ • ์†๋„๊นŒ์ง€ ์Šน์†์‹œํ‚ค๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์ตœ์‹ ์˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„ ์ œ์–ด๊ธฐ์ˆ ์ด ํƒ‘์žฌ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ๊ตญ๋‚ด ์ตœ์ดˆ๋กœ ๊ฐœ๋ฐœ๋œ 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ํ˜„์žฅ์ ์šฉ ์ „ 2๋‹จ๊ณ„์˜ ์‹œํ—˜์ด ์‹ค์‹œ ๋˜์—ˆ๋‹ค. 1๋‹จ๊ณ„๋Š” ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋น„์—ฐ๊ณ„ ์ •์ง€ ์ค‘ ์‹œํ—˜์œผ๋กœ ์ œ์ž‘๊ณต์žฅ์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ ๊ฐœ๋ณ„์†Œ์ž, ์‹œํ€€์Šค ์ œ์–ด, ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ๋ฃจํ”„ ๋“ฑ์— ๋Œ€ํ•œ 23๊ฐ€์ง€ ํ•ญ๋ชฉ์— ๋Œ€ํ•œ ์„ฑ๋Šฅ๊ฒ€์ฆ ์ด์—ˆ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ œ์–ด๋กœ์ง ์—ฐ๊ณ„์‹œํ—˜์€ ์ฃผ์ œ์–ด๊ธฐ๋ฅผ ์ •์ƒ๋™์ž‘ ์‹œํ‚จ ํ›„ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์™€ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์˜ ์ ํ˜ธ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ํ™•์ธํ•˜์˜€๊ณ , ์—ฌ์ž์‹œ์Šคํ…œ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ •๊ฒฉ์ „๋ฅ˜์— ๋Œ€ํ•œ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ๋Šฅ์„ ์‹œํ—˜ ํ•˜์˜€๋‹ค. ์†๋„์ œ์–ด๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๋‚ด๋ถ€ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋Š” ์‹ค์ œ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ๋‹จ์„ ๋‹จ๋ฝํ•˜์—ฌ ์ผ€์Šค์ผ€์ด๋“œ ํ˜•ํƒœ์˜ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ฐ€ ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ๋˜๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. 2๋‹จ๊ณ„ ์‹œํ—˜์€ ์ถ•์†Œ๋œ 2MW M/G(Motor/Generator) ์‹œ์Šคํ…œ ์‹œํ—˜์„ค๋น„์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์˜ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜, ์†๋„์ถ”์ •, ์†๋„/์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ํผ์ง€์†๋„, ์ •๊ฒฉ์†๋„, ์ •์ง€ ์ค‘ ์žฌ๊ธฐ๋™ ๋“ฑ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„์ œ์–ด ์ „๋ฐ˜์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ์„ฑ๋Šฅ์‹œํ—˜์ด ์‹ค์‹œ๋˜์—ˆ๋‹ค. ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ํ˜„์žฅ ์ ์šฉ ์ „ ์ฃผ์š” ์„ฑ๋Šฅ์‹œํ—˜๊ฒฐ๊ณผ์— ๋Œ€ํ•œ ์ƒ์„ธ ๋‚ด์šฉ์„ ๊ธฐ์ˆ  ํ•˜์˜€๋‹ค. ํ˜„์žฅ์„ค์น˜ ์ „ ์ˆ˜ํ–‰๋œ ๋งˆ์ง€๋ง‰ ์‹œํ—˜์œผ๋กœ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์„ฑ๋Šฅํ‰๊ฐ€ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ๋„์ถœ๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ๋ฏธํกํ•œ ๋ถ€๋ถ„์€ ์ˆ˜์ •๋ณด์™„ ๋˜์–ด ์‹œ์ž‘ํ’ˆ ํ˜„์žฅ์ ์šฉ ์‹œ ๋ฌธ์ œ์ ์ด ์ตœ์†Œํ™” ๋˜๋„๋ก ํ•  ์˜ˆ์ •์ด๋‹ค.

2. ๋ณธ ๋ก 

2.1 ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ ๊ตฌ์„ฑ

๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ๊ทธ๋ฆผ 1๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ „์›์ธก ac-dc ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์™€ ๋™๊ธฐ๊ธฐ์ธก ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๊ณ  ์ „๋ฅ˜์˜ ๊ธ‰๋ณ€๊ณผ ๋ฆฌํ”Œ์„ ์ค„์ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ง๋ฅ˜ ๋งํฌ๋‹จ์— ๋ฆฌ์•กํ„ฐ๊ฐ€ ์ ์šฉ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค(5-8). ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ๋Š” ๋Œ€ํ˜• ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ 3โˆผ10mH๋กœ ์„ ์ •์ด ๋œ๋‹ค. ๋ฆฌ์•กํ„ฐ์— ์˜ํ•ด ๋ถ€ํ•˜์ธก์—์„œ ๋ณธ ํ…Œ๋ธŒ๋‚œ ๋“ฑ๊ฐ€ํšŒ๋กœ์˜ ํ•ฉ์„ฑ ์ž„ํ”ผ๋˜์Šค๊ฐ€ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋งค์šฐ ํฐ ๊ฐ’์„ ๊ฐ–๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ „๋ฅ˜์›์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(9-11). ๊ทธ๋ž˜์„œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ์ธก ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ๋Š” ์ „๋ฅ˜์›์œผ๋กœ ๋™์ž‘์„ ํ•˜๋ฉฐ, ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ์— ์˜ํ•ด ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์˜ ์ถœ๋ ฅ์ „๋ฅ˜๋Š” ๊ณ„๋‹จํŒŒํ˜•์ด ๋ฐœ์ƒํ•œ๋‹ค. ๋™๊ธฐ๊ธฐ๊ฐ€ ์Šน์†ํ•จ์—๋”ฐ๋ผ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ์˜ ๊ด€๊ณ„์— ์˜ํ•ด ๋ณต์žกํ•œ ์šด์ „์ œ์–ด๋ชจ๋“œ๊ฐ€ ํ˜•์„ฑ๋œ๋‹ค(12). ๋Œ€ํ˜• ๋™๊ธฐ๊ธฐ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ณ ์ •์ž์™€ ํšŒ์ „์ž ์ž์†์ƒ์„ฑ์„ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์ผ์ •์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณต๊ธ‰ํ•˜์—ฌ์•ผ ํ•˜๋Š” ํƒ€์—ฌ์ž ๋ฐฉ์‹์ด๋ฏ€๋กœ ํšŒ์ „์ž์† ์ƒ์„ฑ์„ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๊ณ ์ •์ž์—๋Š” ๊ต๋ฅ˜, ํšŒ์ „์ž์—๋Š” ์ง๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณต๊ธ‰ํ•˜๊ฒŒ ๋˜์–ด์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 2๋Š” ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ๊ฐ„๋žต ๋“ฑ๊ฐ€ํšŒ๋กœ๋กœ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์™€ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์˜ ์ ํ˜ธ๊ฐ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ „๋ฅ˜(Idc) ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ •ํ•ด์ ธ ํ๋ฅด๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 1. ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜

Fig. 1. Starting equipment for gas turbine

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig1.png

๊ทธ๋ฆผ. 2. ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ๋“ฑ๊ฐ€ํšŒ๋กœ

Fig. 2. Starting equipment equivalent circuit for gas turbine

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig2.png

2.2 ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„ ์ œ์–ด

2.2.1 ์ดˆ๊ธฐ ์Šน์†๋ถ€ํ„ฐ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜๊นŒ์ง€ ์ œ์–ด๋กœ์ง

๊ทธ๋ฆผ 3์€ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ดˆ๊ธฐ์Šน์†๋ถ€ํ„ฐ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜๊นŒ์ง€ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ œ์–ด๋กœ์ง์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์†๋„์ œ์–ด๊ธฐ์™€ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ๊ฐ€ ์ผ€์Šค์ผ€์ด๋“œ๋กœ ์—ฐ๊ฒฐ๋˜์–ด ์žˆ๋Š” ๋ธ”๋ก๋„์— ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋ถ€๋ถ„์ด ์ถ”๊ฐ€๋˜์—ˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๊ฐ€ ํšŒ์ „์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ๊ฐ์ง€ํ•˜๊ณ , ์ตœ๋Œ€ํ† ํฌ ์Šน์†์„ ์œ„ํ•œ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์™€ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์‹ธ์ด๋ฆฌ์Šคํ„ฐ ์ ํ˜ธ๊ฐ์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ณ  ๊ธฐ๋™์„ ์‹œ์ž‘ํ•œ ํ›„ ๋™๊ธฐ๊ธฐ๋Š” ์„œ์„œํžˆ ํšŒ์ „ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด๋•Œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์— ์˜ํ•œ ์œ ๊ธฐ์ „์••์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š”๋ฐ ์ด ์‹ ํ˜ธ๋Š” ์ „์••๋ณ€์„ฑ๊ธฐ ํ†ต๊ณผ ํ›„ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ฐ€๋ณ€๋˜๋Š” ์ €์—ญํ†ต๊ณผ ํ•„ํ„ฐ์— ์ž…๋ ฅ๋œ๋‹ค. ์ด ํ•„ํ„ฐ๋Š” ์ฃผํŒŒ์ˆ˜์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ ˆ์ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜๊ฐ€ ๋ณ€ํ™”๋˜๋Š” ํ•„ํ„ฐ๋กœ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜ ๋ณ€ํ™”์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ณ ์ฃผํŒŒ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋Š” ์ œ๊ฑฐ๋˜์ง€๋งŒ ์œ„์ƒ์ง€์—ฐ์ด ์—†๋Š” ์žฅ์ ์„ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์‹ ํ˜ธ๋Š” ๋‹ค์‹œ ๋ฆฌ์…‹์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์‚ผ์ƒ ์„ ๊ฐ„์ „์••ํŒŒํ˜•์œผ๋กœ ๋ถ„๋ฆฌ๋œ ํ›„ ์ œ๋กœ์ ์„ ์ฐพ์•„์„œ ๊ฐ•์ œํŽ„์Šค ๋กœ์ง์‹ ํ˜ธ ๋ฐœ์ƒ๊ธฐ์—์„œ ํŽ„์Šค์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด ์‹ ํ˜ธ๋Š” ์ „๋ฅ˜ ๋น„๋ก€์ ๋ถ„์ œ์–ด๊ธฐ์˜ ๋ฆฌ์…‹์‹ ํ˜ธ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค. ๋ฆฌ์…‹์‹œ ๊ฐ€๋ณ€ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’ ๊ณ„์‚ฐ์„ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋‹จ์ž์ „์••์€ ์ •๋ฅ˜๊ธฐ๋กœ ์ •๋ฅ˜๋˜์–ด ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ๊ฐ’์œผ๋กœ ์—ฐ์‚ฐ๋œ๋‹ค. ์ด๋•Œ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜๋„ ํ•จ๊ป˜ ์ž…๋ ฅ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋˜์–ด ๊ฐ€๋ณ€ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’ ์—ฐ์‚ฐ์ด ์ด๋ฃจ์–ด์ง„๋‹ค. ๊ฐ€๋ณ€ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’ ์—ฐ์‚ฐ์€ ์‹(1)โˆผ์‹(5)์™€ ๊ฐ™๋‹ค.

(1)
$V_{d"_{"cov}}=1.35\times ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜\times\cos\alpha$

(2)
$V_{d"_{"}"\in v"}=1.35\times ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜\times\cos\beta$

(3)
$I_{dc}=\dfrac{V_{d"_{"cov}}-V_{d"_{"}"\in v"}}{Z_{dc}}=0$

(4)
$\cos\alpha =\dfrac{๋™๊ธฐ๊ธฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜\times\cos\beta}{์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜}$

(5)
$๊ฐ€๋ณ€์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’ =\alpha_{์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’}=\cos^{-1}(|\dfrac{๋™๊ธฐ๊ธฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜}{์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์„ ๊ฐ„์ „์•• ์‹คํšจ์น˜}|)$

๊ฐ€๋ณ€ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’ ์—ฐ์‚ฐ์€ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ง๋ฅ˜๋‹จ๊ณผ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ง๋ฅ˜๋‹จ ์ „์••์˜ ์ฐจ์ด๊ฐ€ โ€œ0โ€์ผ ๋•Œ ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ 0[A]์ด๋ฏ€๋กœ ์‹(3)๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค. ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ๋น„๋ก€์ ๋ถ„ ์ œ์–ด๋ถ€๋ถ„์€ ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๋น ๋ฅด๊ฒŒ 0[A]๋กœ ๋งŒ๋“ค๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์ ํ˜ธ๊ฐ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ๋ฅผ 180๋„๋กœ ํ•˜์—ฌ ์—ญ ์ „์••์ด ๋ฐœ์ƒ๋˜๊ฒŒ ํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์‹(4)์—์„œ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ ํ˜ธ๊ฐ์€ ์ตœ๋Œ€๋กœ ์—ญ๋ฅ ์„ ์ข‹๊ฒŒ ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ 180๋„๋กœ ํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— (- 1)์ด ๋œ๋‹ค. ๋‹ค์Œ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ดˆ๊ธฐ ์ œ์–ด๊ฐ’์ด ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ ํ˜ธ๊ฐ(ฮฑ)์ด๋ฏ€๋กœ ๊ฐ€๋ณ€ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’์€ ์‹(5)์™€ ๊ฐ™์ด ๊ตฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 4๋Š” ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋กœ์ง ๋ฆฌ์…‹์‹ ํ˜ธ์™€ ์ „๋ฅ˜ํŒŒํ˜•์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 3. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋ธ”๋Ÿญ๋„

Fig. 3. Forced commutation control block diagram of starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig3.png

๊ทธ๋ฆผ. 4. ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋กœ์ง ๋ฆฌ์…‹์‹ ํ˜ธ ๋ฐ ์ „๋ฅ˜ํŒŒํ˜•

Fig. 4. Forced commutation control reset signal and current waveform

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig4.png

2.2.2 ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ํ›„ ์ž์—ฐ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋กœ์ง

์ •๊ฒฉ์†๋„์˜ 10% ์ด์ƒ์—์„œ๋Š” ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ „์••์ด ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์‹ธ์ด๋ฆฌ์Šคํ„ฐ๋ฅผ ํ„ด-์˜คํ”„ํ•˜๊ธฐ์— ์ถฉ๋ถ„ํ•˜์—ฌ ์ž์—ฐ์ „๋ฅ˜๋กœ ์ œ์–ดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ ํ˜ธ๊ฐ์€ ์†๋„์™€ ์ง๋ฅ˜๋งํฌ๋‹จ์— ํ๋ฅด๋Š” ์ „๋ฅ˜์˜ ํฌ๊ธฐ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ „๋ฅ˜ ์ค‘๋ณต๊ฐ์ด ๋ณ€ํ™”๋˜๋ฏ€๋กœ ์ด ๊ฐ’๊ณผ ๋น„๋ก€ํ•˜๋Š” ์—ฌ์œ ๋ถ„์„ ์ฃผ์—ˆ๊ณ , ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ ํ˜ธ๊ฐ์˜ ์ œ์–ด๊ฐ’์€ ๋ฃฉ์—… ํ…Œ์ด๋ธ”์— ์˜ํ•œ ์ผ์ •๊ฐ’ ์ œ์–ด๋กœ ๊ฑฐ์˜ 150๋„ ๊ตฌ๊ฐ„์—์„œ ์ ํ˜ธ๋˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์ „์›์ธก ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์˜ ์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ์„ ๊ฐ„์ „์••์„ ์ธก์ •ํ•˜์—ฌ ์ „์›์ „์••์˜ ์œ„์ƒ๊ณผ ๋™๊ธฐ๋œ ๊ธฐ์ค€๊ฐ์„ ์„ค์ •ํ•˜๊ณ , ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ ์ถœ๋ ฅ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹ธ์ด๋ฆฌ์Šคํ„ฐ์— ์ ํ˜ธ๊ฐ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ถœ๋ ฅํ•œ๋‹ค. ์†๋„์ œ์–ด๊ธฐ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๊ถคํ™˜ ์‹ ํ˜ธ์ธ ์†๋„(Nx)๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ž์†์„ ์ด์šฉํ•œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์—ฐ์‚ฐ๋ฐฉ์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ์†๋„์ œ์–ด๊ธฐ์™€ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ์ผ€์Šค์ผ€์ด๋“œ ์ œ์–ด๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์ œ์–ด๋˜๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ ์ถœ๋ ฅ์€ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ํ† ํฌ์™€ ์—ฐ๊ด€๋˜๋Š” ์ „๋ฅ˜์ง€๋ น์น˜๊ฐ€ ๋œ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 5๋Š” ์ฃผ์š”์ œ์–ด ๋ธ”๋ก๋„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ๋‹ค(13). ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์†๋„์™€ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ์— ๋Œ€ํ•œ ๋กœ์ง๊ณผ ์—ฌ์ž์‹œ์Šคํ…œ์— ๋Œ€ํ•œ ์ „์••๊ณผ ๊ณ„์ž์ œ์–ด ๋ถ€๋ถ„์ด ์žˆ๋‹ค. ์—ฌ์ž์‹œ์Šคํ…œ์€ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ํŒจ๋„๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ „์••์„ 5kV๋กœ ์œ ์ง€ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ž๋™์ „์•• ์ œ์–ด๋ฅผ ํ•˜๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์†๋„ ์ƒ์Šน์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์•ฝ๊ณ„์ž๋ฅผ ์ œ์–ด ํ•˜๋„๋ก ์„ค๊ณ„๋˜์—ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 5. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ž์—ฐ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋ธ”๋Ÿญ๋„

Fig. 5. Natural commutation control block diagram of starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig5.png

2.3 ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ ๋ฐ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋น„์—ฐ๊ณ„ ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ

ํ‘œ 1์€ 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์˜ ์„ค๊ณ„์‚ฌ์–‘์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค. 200MW ์šฉ๋Ÿ‰์˜ ๊ณต๊ธฐ์••์ถ•๊ธฐ-๋™๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ „๋™๊ธฐ๋กœ ํšŒ์ „์‹œํ‚ค๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” 10MW์ด์ƒ์˜ ์ „๋ ฅ๋ณ€ํ™˜์žฅ์น˜๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋ฉฐ, 5kV์™€ 2kA์˜ ๊ณ ์ „์•• ๋Œ€์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์ œ์–ด๋˜์–ด์•ผ ํ•˜๋ฏ€๋กœ ๊ณ ์กฐํŒŒ ๋…ธ์ด์ฆˆ ํ•„ํ„ฐ ๋ฐ ๋ƒ‰๊ฐ์žฅ์น˜๋„ ์ค‘์š”ํ•œ ๋ถ€๋ถ„์ค‘์˜ ํ•˜๋‚˜์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 6์€ ์‹ค์ œ ์ œ์ž‘๋œ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์˜ ์‚ฌ์ง„์ด๋‹ค. ์™ผ์ชฝ๋ถ€ํ„ฐ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋ฅผ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋Š” ์ œ์–ดํŒจ๋„, ์—ฌ์ž์‹œ์Šคํ…œ ํŒจ๋„, ๋‹จ๋กœ๊ธฐ ์Šค์œ„์น˜ ํŒจ๋„, ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ํŒจ๋„, ๋ฆฌ์•กํ„ฐ ํŒจ๋„, ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ํŒจ๋„, ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ ํŒจ๋„๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ๋ณด๋“œ ๊ฐ„ ์ด์ค‘ํ™” ๊ด‘ ์ด๋”๋„ท์œผ๋กœ ํ†ต์‹ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ฒŒ ํ•˜์˜€๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์™ธ๋ถ€์—์„œ ๋™์ž‘์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋„๋ก HMI(panel PC)๋ฅผ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ธฐ๋™์ œ์–ด์— ํ•„์š”ํ•œ ์ „์› ์ธก๊ณผ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ธก์˜ ๋‹จ์ž์ „์••๊ณผ ์ „๋ฅ˜๋Š” PT์™€ CT๋กœ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ „์›์ธก ์ž…๋ ฅ ๋ณ€์••๊ธฐ๋Š” โ–ณ-Y ๊ฒฐ์„ (18kV, 5kV), ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ๋Š” 4.5mH๋กœ ์„ค๊ณ„ ํ•˜์˜€๋‹ค.

ํ‘œ 1. 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‚ฌ์–‘

Table 1. 10MW starting equipment specification

์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์šฉ๋Ÿ‰

13.7MVA

์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์ „์••, ์ „๋ฅ˜

4,970V, 1,588A

์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์šฉ๋Ÿ‰

11.1MVA

์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์ „์••, ์ „๋ฅ˜

4,230V, 1,516A

์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜

0โˆผ60Hz

์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ ์ธ๋•ํ„ด์Šค

4.5mH

์ •๊ฒฉ ์ง๋ฅ˜์ „์••

5,328V

์ •๊ฒฉ ์ง๋ฅ˜์ „๋ฅ˜

1,945A

์—ฌ์ž์ „์••

81V

์—ฌ์ž์ „๋ฅ˜

419A

๊ทธ๋ฆผ. 6. 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ

Fig. 6. Initial product of 10MW starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig6.png

2.3.1 ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๋‹จ๋ฝ ์‹œ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ์‹œํ—˜

10MW ์šฉ๋Ÿ‰์œผ๋กœ ์ œ์ž‘๋œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ๊ตญ๋‚ด ์ œ์ž‘์‚ฌ์˜ ์—ฌ๊ฑด์ƒ ์ •๊ฒฉ์šฉ๋Ÿ‰์„ ์‹œํ—˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์‹œํ—˜์„ค๋น„๋ฅผ ๊ฐ–์ถ”์ง€ ๋ชปํ•˜์˜€๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๊ฐ„์ ‘ ์‹œํ—˜๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค‘ ์ค‘์š”ํ•œ ์‹œํ—˜์ด ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๋‹จ๋ฝ์‹œํ—˜์ด์—ˆ๋‹ค. ๋‹จ๋ฝ์‹œํ—˜์€ ๊ทธ๋ฆผ 7๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ฒฐ์„ ํ•œ ํ›„ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ์˜ ์„ฑ๋Šฅ์„ ์‹œํ—˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ์ „๋ฅ˜๋‚ด๋Ÿ‰๋„ ํ™•์ธ์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 8์€ ๋‹จ๋ฝ์‹œํ—˜ ์‹œ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ฐ€ ๋˜๋Š”์ง€ ํ™•์ธ ํ•œ ํŒŒํ˜•์œผ๋กœ 380V ์ž…๋ ฅ์„ ๊ฐ€ํ•œ ํ›„ 500A๊นŒ์ง€ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ถœ๋ ฅ์ „์••์€ 6ํŽ„์Šค ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์— ๋ฆฌ์•กํ„ฐ๊ฐ€ ์—ฐ๊ฒฐ๋œ ์ „ํ˜•์ ์ธ ํŒŒํ˜•์„ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ถœ๋ ฅ์ „๋ฅ˜๋Š” ์ž…๋ ฅ CT ์ „๋ฅ˜๋ฅผ 3์ƒ ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€ ํ˜•ํƒœ๋กœ ์ •๋ฅ˜ํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ด ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ํ•„ํ„ฐ๋กœ ํ‰ํ™œํ•œ ํ›„ ๊ถคํ™˜์‹ ํ˜ธ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 7. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๋‹จ๋ฝํšŒ๋กœ

Fig. 7. Converter short circuit of starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig7.png

๊ทธ๋ฆผ. 8. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๋‹จ๋ฝ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ํŒŒํ˜•

Fig. 8. Current control waveform of converter short circuit for stating equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig8.png

2.3.2 ๊ฐ€๋ถ€ํ•˜ ์ €ํ•ญ์„ ์—ฐ๊ฒฐํ•œ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ์‹œํ—˜

์ •์ง€๋œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ดˆ๊ธฐ ๊ธฐ๋™ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด๋ฅผ ํ•œ๋‹ค. ์ด๋•Œ๋Š” ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ „์••์ด ๋„ˆ๋ฌด ์ž‘์•„์„œ ์†๋„ ์—ฐ์‚ฐ์ด ๋˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋ฏ€๋กœ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ธฐ๋™์— ํ•„์š”ํ•œ ์ผ์ • ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์—ฐ๊ฒฐ ์ „ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์ž˜ ๋˜๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๊ทธ๋ฆผ 9์™€ ๊ฐ™์ด ๊ฒฐ์„ ํ•˜์˜€๋‹ค. ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ธก ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์˜ ์‹ธ์ด๋ฆฌ์Šคํ„ฐ๋ฅผ ์ ํ˜ธํ•˜๋ ค๋ฉด ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ „์••์ด ํ•„์š”ํ•œ๋ฐ, ์ •์ง€ ์ค‘ ์‹œํ—˜์ด๋ฏ€๋กœ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ œ์–ด๊ธฐ ๋‚ด๋ถ€์—์„œ ์‚ผ์ƒ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ๊ฐ€์ƒ์œผ๋กœ ๋งŒ๋“ค์–ด์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 10์€ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์‹œํ—˜๊ฒฐ๊ณผ๋กœ ์ง๋ฅ˜ ๋ฆฌ์•กํ„ฐ์— 50A ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ํ๋ฅผ ๊ฒฝ์šฐ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ถœ๋ ฅ์ „๋ฅ˜์™€ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์ธก B์ƒ CT ์‹ ํ˜ธ์— ํ๋ฅด๋Š” AC ์ „๋ฅ˜ํŒŒํ˜•์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ์ผ์ • ์ฃผํŒŒ์ˆ˜์— ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋“ฑ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ผ์ •ํ•˜๊ฒŒ ์ž˜ ์ œ์–ด๋˜๊ณ  ์žˆ์Œ์„ ํ™•์ธ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 9. ์ €ํ•ญ์ด ์—ฐ๊ฒฐ๋œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ž์—ฐ์ „๋ฅ˜ ์‹œํ—˜ํšŒ๋กœ

Fig. 9. Forced commutation test circuit of starting equipment with resistor

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig9.png

๊ทธ๋ฆผ. 10. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ž์—ฐ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ํŒŒํ˜•

Fig. 10. Forced commutation control waveform of starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig10.png

2.3.3 ๋น„์ƒ์ •์ง€์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ ๊ฐ์†Œ ๋ฐ ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ ๊ฐœ๋ฐฉ ์‹œํ—˜

์ œ์ž‘๋œ 10MW๊ธ‰ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” 2kA์ด์ƒ์˜ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋„ํ†ต๋˜๋ฏ€๋กœ ๋น„์ƒ์ •์ง€ ์‹œ ํ๋ฅด๋Š” ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚ค์ง€ ์•Š์œผ๋ฉด, ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ ๊ฐœ๋ฐฉ์— ๋…ธ์ด์ฆˆ์˜ ์›์ธ์ด ๋˜๋Š” ๋งŽ์€ ์•„ํฌ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒ๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋น„์ƒ์ •์ง€ ๋ช…๋ น์— ์˜ํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ๋จผ์ € ๊ฐ์†Œํ•œ ํ›„ ํ•œ์‚ฌ์ดํด ๋’ค์— ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ๊ฐ€ ๊ฐœ๋ฐฉ๋˜๋Š” ์ง€ ํ™•์ธํ•˜๋Š” ์‹œํ—˜์„ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 11์€ ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ํŒŒํ˜•์œผ๋กœ ํŠธ๋ฆฝ ์‹ ํ˜ธ์— ์˜ํ•˜์—ฌ ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ ๋™์ž‘ ์ „ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ๊ฐ์†Œ๋˜์ž ํ๋ฅด๋Š” ์ „๋ฅ˜๋„ 0A๊ฐ€ ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 11. ๋น„์ƒ์ •์ง€์— ์˜ํ•œ ์ œ์–ด์‹ ํ˜ธ ๋ฐ ์ฐจ๋‹จ๊ธฐ ๊ฐœ๋ฐฉ

Fig. 11. Control signal and beaker open by emergency trip command

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2.4 2MW M/G ์‹œ์Šคํ…œ ์‹œํ—˜์„ค๋น„ ๊ตฌ์„ฑ

10MW๊ธ‰ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„์ œ์–ด ์„ฑ๋Šฅํ‰๊ฐ€๋ฅผ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๊ตญ๋‚ด K์—ฐ๊ตฌ์›์— ์žˆ๋Š” 2MW M/G ์‹œ์Šคํ…œ์—์„œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์—ฐ๊ณ„์šด์ „ ์‹œํ—˜์„ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๋‹ค. ํ‘œ 2๋Š” M/G ์‹œ์Šคํ…œ ์„ค๋น„์™€ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๊ทœ๊ฒฉ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ทธ๋ฆผ 12๋Š” ์‹œํ—˜ ์ „ ์„ค์น˜์™„๋ฃŒ ๋œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์™€ ์‹œํ—˜์žฅ์น˜ ์‚ฌ์ง„์ด๋ฉฐ, ์ˆ˜๊ฐœ์›”์— ๊ฑธ์ณ ์ œ์–ดํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ํŠœ๋‹๊ณผ ๊ฐ์ข… ์‹œํ—˜์ด ์‹ค์‹œ๋˜์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 13์€ ์‹œํ—˜์žฅ์น˜์˜ ์—ฐ๊ฒฐ ๋‹จ์„ ๋„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋Š”๋ฐ ์ˆ˜์ „์„ค๋น„๋Š” 3MVA์ด๋ฉฐ, ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ •๊ฒฉ๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์€ 3.3kV์—์„œ ์‹œํ—˜ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ๋น„๋ก ์ •๊ฒฉ์ „์••์ธ 5kV ๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์ง€๋งŒ ๊ณ ์ „์••์—์„œ ์‹œํ—˜์ด ์‹ค์‹œ๋˜์–ด ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ๊ธฐ๋ณธ ์ œ์–ด์„ฑ๋Šฅ์€ ํ™•์ธ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

2.5 ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์„ฑ๋Šฅ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ

๊ทธ๋ฆผ. 12. ์‹คํ—˜๋Œ€์ƒ์ธ 2MW M/G ์‹œ์Šคํ…œ

Fig. 12. 2MW M/G system for test

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ํ‘œ 2. M/G ์‹œ์Šคํ…œ ์‚ฌ์–‘

Table 2. M/G system specification

๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ •๊ฒฉ์ถœ๋ ฅ ๋ฐ ์—ญ๋ฅ 

2.0[MW], 0.9

๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ •๊ฒฉ์ „์••, ์ „๋ฅ˜

5,000[V], 257[A]

๋™๊ธฐ๊ธฐ ์ •๊ฒฉ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜ ๋ฐ ์†๋„

60[Hz], 1800[rpm]

๋ชจํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์ถœ๋ ฅ ๋ฐ ์—ญ๋ฅ 

7.0[MW], 0.89

๋ชจํ„ฐ ์ •๊ฒฉ์ „์••, ์ „๋ฅ˜

3,300[V], 1,406[A]

๋ชจํ„ฐ ์ •๊ฒฉ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜ ๋ฐ ์†๋„

60.3[Hz], 1801.8[rpm]

๊ทธ๋ฆผ. 13. 10MW ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ ์‹œํ—˜์„ค๋น„ ๋‹จ์„ ๋„

Fig. 13. Single diagram for initial product test of 10MW starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig13.png

ํ˜„์žฅ์— ์„ค์น˜๋  ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์€ 2MW ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„์ œ์–ด ์„ฑ๋Šฅํ‰๊ฐ€๋ฅผ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์‹ค์ œ ํ˜„์žฅ์‹œํ—˜ ์ ˆ์ฐจ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹œํ—˜์ด ์‹ค์‹œ๋˜์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 14๋Š” ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ์ด ๊ธฐ๋™ ์‹œ ํ„ฐ๋นˆ ๋‚ด๋ถ€ ์ด๋ฌผ์งˆ ์ œ๊ฑฐ๋ฅผ ์œ„ํ•˜์—ฌ ํผ์ง€์†๋„๋กœ ์ˆ˜๋ถ„๊ฐ„ ์šด์ „์„ ์ง€์†ํ•˜๋Š”๋ฐ ๊ทธ ๋•Œ์˜ ์†๋„๋ฅผ ์œ ์ง€ํ•˜๋Š”์ง€ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š” ์‹œํ—˜์ด๋‹ค. B ๋ฐœ์ „์†Œ๋Š” ์ •๊ฒฉ์†๋„์˜ 28%์—์„œ ํผ์ง€์†๋„๊ฐ€ ๋˜๋Š”๋ฐ ๋ณธ ์‹œํ—˜์—์„œ๋Š” ๋™๊ธฐ๊ธฐ๊ฐ€ 4๊ทน๊ธฐ ์ด๋ฏ€๋กœ 1800rpm ๊ธฐ์ค€ 28%์ธ 495rpm ์†๋„์ง€๋ น์— ์˜ํ•œ ์ œ์–ด์„ฑ๋Šฅ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 15๋Š” ํผ์ง€์†๋„ ์ง€๋ น์— ์˜ํ•œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์šด์ „ ์‹œ ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ‰๊ฐ€ ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜์—์„œ๋Š” ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์‹ธ์ด๋ฆฌ์Šคํ„ฐ๋ฅผ ๊ฐ•์ œ๋กœ ํ„ด-์˜คํ”„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋‹จ์†์ ์œผ๋กœ 0A ๊ฐ€ ๋˜๋Š”๋ฐ ๊ทธ๋ฆผ 15์˜ ํŒŒํ˜•๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์ •๊ฒฉ์†๋„ 10%์ดํ•˜์—์„œ ์ž˜ ๋™์ž‘๋จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 16์€ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ •๊ฒฉ ์†๋„์ œ์–ด ์šด์ „ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. B ๋ฐœ์ „์†Œ๋Š” ์ •๊ฒฉ์†๋„์˜ 90%์—์„œ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๋Š” ์ •์ง€ํ•˜๊ณ , ๋‚˜๋จธ์ง€๋Š” ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ์ž์ฒด์—ฐ์†Œ์— ์˜ํ•˜์—ฌ ์ •๊ฒฉ๊นŒ์ง€ ์Šน์†ํ•˜๋Š”๋ฐ ๋ณธ ์‹œํ—˜์—์„œ๋Š” ์ •๊ฒฉ๊นŒ์ง€ ์˜ฌ๋ ค์„œ ๊ณผ์†์—์„œ๋„ ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ์—†๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 17์€ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ์˜ ํŠน์ˆ˜๊ธฐ๋Šฅ ์ค‘์˜ ํ•˜๋‚˜์ธ๋ฐ ๋ฐœ์ „๊ธฐ๊ฐ€ ๊ณ„ํ†ต์—์„œ ๋ถ„๋ฆฌ๋œ ํ›„ ์ •๊ฒฉ์†๋„ 20%์ดํ•˜์—์„œ ์ „๋ ฅ๊ณ„ํ†ต ์ƒํ™ฉ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ์„ ์žฌ๊ธฐ๋™ํ•˜์—ฌ ๊ณ„ํ†ต์— ๋ณ‘์ž…์‹œํ‚ค๋Š” ์ œ์–ด๋ชจ๋“œ๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ ์ œ์–ด๋กœ์ง์€ ์—ฌ์ž์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณต๊ธ‰ํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋‹จ์ž์ „์••์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค๋กœ ์†๋„๋ฅผ ์—ฐ์‚ฐํ•˜๊ณ , ๊ทธ๋•Œ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๊ณ ์ •์ž์— ๊ธฐ๋™์ „๋ฅ˜๋ฅผ ํˆฌ์ž…ํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฐ€์†ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์žฌ๊ธฐ๋™ ์‹œํ—˜์€ 360rpm์ดํ•˜์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ๊ณ , ๊ณผ๋„์ƒํƒœ ์—†์ด ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์†๋„ ์„ค์ •์น˜(720rpm)๊นŒ์ง€ ๊ฐ€์†๋จ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 14. ํผ์ง€์†๋„ ์ œ์–ด ํŒŒํ˜•(495rpm)

Fig. 14. Purge speed control waveform(495rpm)

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig14.png

๊ทธ๋ฆผ. 15. ๊ฐ•์ œ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ํŒŒํ˜•(100rpm)

Fig. 15. Forced commutation control waveform (100rpm)

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig15.png

๊ทธ๋ฆผ. 16. ์ •๊ฒฉ์†๋„ ์ œ์–ด ํŒŒํ˜•(1800rpm)

Fig. 16. Rated speed control waveform(1800rpm)

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig16.png

๊ทธ๋ฆผ. 17. ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜ 360rpm ์žฌ๊ธฐ๋™ ํŒŒํ˜•

Fig. 17. 360rpm Hot restart waveform of starting equipment

../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/fig17.png

3. ๊ฒฐ ๋ก 

์•ฝ 4๋…„๊ฐ„์˜ ์—ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋กœ B ๋ฐœ์ „์†Œ 200MW ๊ฐ€์Šคํ„ฐ๋นˆ ๋™๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋™ํ•  10MW๊ธ‰ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜๊ฐ€ ์ œ์ž‘์™„๋ฃŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ œ์ž‘๋œ ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์€ ํ˜„์žฅ์„ค์น˜ ์ „ ๋‹ค์–‘ํ•œ ํ˜•ํƒœ๋กœ ์„ฑ๋Šฅ์‹œํ—˜์ด ์ง„ํ–‰๋˜์—ˆ๋‹ค. ๋จผ์ € ๋™๊ธฐ๊ธฐ ์—ฐ๊ฒฐ ์ „ ์ •์ง€ ์ค‘ ์‹œํ—˜์œผ๋กœ ๋‹จ๋ฝ์‹œํ—˜์„ ํ†ตํ•œ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ์‹œํ—˜, ๊ฐ€๋ถ€ํ•˜ ์žฅ์ง€๋ฅผ ์—ฐ๊ฒฐ ํ•œ ๊ฐ•์ œ๋ชจ๋“œ ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด ์‹œํ—˜, ๋น„์ƒ ์ •์ง€ ์‹œํ—˜ ๋“ฑ 23๊ฐ€์ง€์˜ ์‹œํ—˜์„ ์‹ค์‹œํ•˜์—ฌ ๋ชจ๋‘ ๋งŒ์กฑํ•  ๋งŒํ•œ ์„ฑ๋Šฅ์„ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ์ถ•์†Œํ˜• 2MW ๋™๊ธฐ๊ธฐ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ ๊ธฐ๋™์žฅ์น˜์˜ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜/์†๋„์ถ”์ •, ์†๋„/์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋™๊ธฐ๊ธฐ ํผ์ง€์†๋„, ์ •๊ฒฉ์†๋„, ์ •์ง€ ์ค‘ ์žฌ๊ธฐ๋™ ๋“ฑ์˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์†๋„์ œ์–ด ์ „๋ฐ˜์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ์‹œํ—˜์ด ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ณผ๋„์ƒํƒœ ์—†์ด ์„ฑ๋Šฅ์ด ์šฐ์ˆ˜ํ•˜์—ฌ ํ˜„์žฅ์„ค์น˜์— ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ์—†๋‹ค๊ณ  ํŒ๋‹จ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์‹œ์ž‘ํ’ˆ์€ 2019๋…„ 12์›” ํ˜„์žฅ์„ค์น˜ ๋˜์–ด ์‹œ์šด์ „ ๋ฐ ์„ฑ๋Šฅํ‰๊ฐ€๋ฅผ ํ•  ์˜ˆ์ •์ด๋ฉฐ, ํ–ฅํ›„ ๋ณธ ์ œํ’ˆ์ด ๊ตญ๋‚ด์™ธ ํ™•๋Œ€์ ์šฉ ๋˜๋ฆฌ๋ผ ๊ธฐ๋Œ€ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

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์ €์ž์†Œ๊ฐœ

๋ฅ˜ํ˜ธ์„  (Hoseon Ryu)
../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/au1.png

1993๋…„ ์ถฉ๋‚จ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—….

1995๋…„ ๋™ ๋Œ€ํ•™์› ์กธ์—…(์„์‚ฌ), 2015๋…„ ๋™ ๋Œ€ํ•™์› ์กธ์—…(๋ฐ•์‚ฌ).

1995๋…„โˆผํ˜„์žฌ ํ•œ์ „์ „๋ ฅ์—ฐ๊ตฌ์› ์ฑ…์ž„์—ฐ๊ตฌ์›

์ด๊ฒฝ๊ทœ (Kyungkyu Lee)
../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/au2.png

2014๋…„ ์ถฉ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—….

2016๋…„ ๋™ ๋Œ€ํ•™์› ์กธ์—…(์„์‚ฌ), 2019๋…„โˆผํ˜„์žฌ ํ•œ์ „์ „๋ ฅ์—ฐ๊ตฌ์› ์ผ๋ฐ˜์—ฐ๊ตฌ์›

๋ฌธ์ฃผ์˜ (Joojoung Moon)
../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/au3.png

2011๋…„ ์—ฐ์„ธ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „๊ธฐ์ „์ž๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—….

2013๋…„ ๋™ ๋Œ€ํ•™์› ์กธ์—…(์„์‚ฌ), 2015๋…„โˆผํ˜„์žฌ ํ•œ์ „์ „๋ ฅ์—ฐ๊ตฌ์› ์„ ์ž„์—ฐ๊ตฌ์›

์ด์ฃผํ˜„ (Joohyun Lee)
../../Resources/kiee/KIEEP.2020.69.1.7/au4.png

1990๋…„ ์šธ์‚ฐ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—….

2000๋…„ ํ™์ต๋Œ€ํ•™์› ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—…(์„์‚ฌ), 2011๋…„ ์ถฉ๋‚จ๋Œ€ํ•™์› ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ ์กธ์—…(๋ฐ•์‚ฌ).

1993๋…„โˆผํ˜„์žฌ ํ•œ์ „์ „๋ ฅ์—ฐ๊ตฌ์› ์ˆ˜์„์—ฐ๊ตฌ์›