[논문]선박용 전기추진시스템의 단락상정사례의 전력특성 분석

전원; 왕용필; 정종화; 류승각; 정상용

doi:10.5916/jkosme.2008.32.2.323

문제 정의

따라서 본 논문에서는 LNG선을 모델로, 전기추진 선박 시스템의 전력조류해석(Load Flow Analy- sis) 을 선박의 운전상태(항해시와 LNG Unloading 시)에 따라 수행하여 시스템의 전력특성을 분석한다. 그리고 발전기 측의 BUS가 3상 단락된 경우에 대해 단락회로해석(Short Circuit Analysis)을수행하여 단락전류를 측정하고, 단락전류로부터 시스템을 보호하기 위한 차단기의 용량을 선정한다.
차단기의 용량을 선정한다. 또한, 차단기 상태에 따른 시스템 구성품의 활성화 여부를 검토한다. 차단기 용량을 계산하는 식은 다음과 같다.
먼저, 추진모테 측과 추진모터2 측을 연결하는 차단기가 Close상태일 때 단락회로해석의 결과를 살펴보자.
본 논문에서는 발전기 측의 BUS가 3상 단락되었을 때 각 BUS와 차단기에 흐르는 단락전류와 BUS전압을 측정하여 시스템 구성품의 활성화 여부를 검토한다. 이와 같은 검토사항의 결과는 단락 사고 시 과도하게 흐르는 단락전류로부터 시스템을 보호하기 위한 차단기의 사양선정 및 적절성을 평가하는데 응용된다"⑼
본 논문에서는 선박용 전기추진시스템을 모델링하고, 전력특성을 해석함으로 시스템의 안정성 여부를 검토하였다. 특히, 항해시와 LNG 운반 시의 선박용 전기추진시스템 상태에 대해 전력조류 해석을 수행하였으며 항해시에 Main BUSI을 3상 단락 상정하여 단락회로해석을 수행하였다.

제안 방법

③ 항해시에 Main SWBD2가 3상 단락된 경우에 대한 단락전류해석을 한다.
같이 선정하였다. 그래서 단락전류가 흐를시 추진모테 측의 시스템과 추진모터2 측의 시스템이 분리되도록 하여 시스템에 단락발생시 단락 BUS 반대편의 시스템이 활성화되도록 하였다.
그리고 발전기 측의 BUS가 3상 단락된 경우에 대해 단락회로해석(Short Circuit Analysis)을수행하여 단락전류를 측정하고, 단락전류로부터 시스템을 보호하기 위한 차단기의 용량을 선정한다.
특히. 선박용 전기추진시스템에 있어 중심을 기준으로 대칭적인 구조를 갖도록 모델링하여 시스템을 추진모테 측과 추진 모터 2 측으로 나누어 검토한다. 각 부품들의 사양은 Table 1과 같다.
선박용 전기추진시스템의 운전상태가 항해 시일 때, 추진모터2 측의 발전기에 연결된 BUS(Main SWBD2)를 3상 단락시켜 단락전류의 흐름을 관찰하여 차단기의 용량을 선정한다. 또한, 차단기 상태에 따른 시스템 구성품의 활성화 여부를 검토한다.
본 논문에서는 수렴속도가 빠르고 안정적인 Newton-Raphson법을 적용하여 전력조류해석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 발전기 출력 량과 총부하량을 비교하여 발전기의 과부하 여부를 관찰하고 BUS 전압의 변동이 전압제한조건(IEEE Std 141-1993, 5% 미만)에 적합한지를 관찰하여 BUS전압의 안정성을 판단하며, 전력조류흐름의 방향 등을 검토한다 이와 같은 검토사항은 시스템 모델링의 적절성 여부를 평가하는데 사용된다.
검토하였다. 특히, 항해시와 LNG 운반 시의 선박용 전기추진시스템 상태에 대해 전력조류 해석을 수행하였으며 항해시에 Main BUSI을 3상 단락 상정하여 단락회로해석을 수행하였다. 먼저 전력조류 해석에 대해 BUS전압 및 발전기 출력 등을 검토한 결과 시스템이 항해시와 LNG운반시에 안정하다고 판단할 수 있었으며, 단락상정사례에 대한 단락회로해석을 한 결과로 차단기의 용량을 선정할 수 있었다.

대상 데이터

본 논문에서 적용한 모델은 LNG선박으로 기본구성은 Fig. 2와 같이 4대의 발전기와 2대의 추진 모터, 8대의 Cargo Pump 및 서비스부하로 이루어져 있으며, 추진모터의 주파수 가변을 위해 Charger와 인버터를 사용하였다. 특히.

이론/모형

-Seidel법이 있다. 본 논문에서는 수렴속도가 빠르고 안정적인 Newton-Raphson법을 적용하여 전력조류해석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 발전기 출력 량과 총부하량을 비교하여 발전기의 과부하 여부를 관찰하고 BUS 전압의 변동이 전압제한조건(IEEE Std 141-1993, 5% 미만)에 적합한지를 관찰하여 BUS전압의 안정성을 판단하며, 전력조류흐름의 방향 등을 검토한다 이와 같은 검토사항은 시스템 모델링의 적절성 여부를 평가하는데 사용된다.
본 논문에서는 전기추진선박시스템의 전력 특성을 해석하기 위해 ETAP(Electrical Transient Analyzer Program)을 사용하였다.

성능/효과

셋째, 추진시스템의 소형화로 Cargo 적재 능률 향상을 이룰 수 있다. 넷째, Reliability(신뢰성) 와 Availability(유용성)가 뛰어나다. 다섯째, 선회반경, 급제동 등 Maneuvering 성능이 우수하다.
넷째, Reliability(신뢰성) 와 Availability(유용성)가 뛰어나다. 다섯째, 선회반경, 급제동 등 Maneuvering 성능이 우수하다. 이러한 장점으로 인해 대형 LNG선, 군함, 쇄빙선, 여객선, 화물선 등 여러 고부가가치 선박에 적용이 확대되는 실정이 다⑴'⑵
역전할 수 있기 때문에 운전 조작성이 뛰어나다. 둘째, 장비손상에 대한 Redundancy가 우수하다. 셋째, 추진시스템의 소형화로 Cargo 적재 능률 향상을 이룰 수 있다.
특히, 항해시와 LNG 운반 시의 선박용 전기추진시스템 상태에 대해 전력조류 해석을 수행하였으며 항해시에 Main BUSI을 3상 단락 상정하여 단락회로해석을 수행하였다. 먼저 전력조류 해석에 대해 BUS전압 및 발전기 출력 등을 검토한 결과 시스템이 항해시와 LNG운반시에 안정하다고 판단할 수 있었으며, 단락상정사례에 대한 단락회로해석을 한 결과로 차단기의 용량을 선정할 수 있었다.
둘째, 장비손상에 대한 Redundancy가 우수하다. 셋째, 추진시스템의 소형화로 Cargo 적재 능률 향상을 이룰 수 있다. 넷째, Reliability(신뢰성) 와 Availability(유용성)가 뛰어나다.
이러한 결과를 근거로 선박용 전기추진시스템이 LNG Unloading의 운전모드에서 적절하게 모델링 되었으며 안정하다 할 수 있다.
이러한 결과를 근거로 선박용 전기추진시스템이 항해 시의 운전모드에서 적절하게 모델링 되었으며 안정하다 할 수 있다.

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