[논문]수냉각 발전기 고정자 권선의 건조 과정 분석을 통한 누설 및 흡습 예측 진단에 관한 실험적 연구

김희수; 배용채; 이욱륜; 이두영

doi:10.3795/ksme-b.2010.34.9.867

수냉각 발전기 고정자 권선의 건조 과정 분석을 통한 누설 및 흡습 예측 진단에 관한 실험적 연구
Experimental Study on Prediction and Diagnosis of Leakage and Water Absorption in Water-Cooled Generator Stator Windings by Drying Process Analysis 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.34 no.9 = no.300, 2010년, pp.867 - 873

김희수 (Power Generation Lab., Korea Electric Power Corporation Research Institute) , 배용채 (Power Generation Lab., Korea Electric Power Corporation Research Institute) , 이욱륜 (Power Generation Lab., Korea Electric Power Corporation Research Institute) , 이두영 (Power Generation Lab., Korea Electric Power Corporation Research Institute)

초록
AI-Helper

수냉각 발전기 고정자 권선에서의 냉각수 누수 및 흡습에 의한 절연파괴 손상사례가 국내 및 국외에서 자주 발생되고 있다. 이러한 사고는 막대한 경제적 피해뿐만 아니라 전력의 안정적 공급 측면에서 매우 심각한 계통 사고로 연결될 수 있다. 특히 국내 발전기는 15년 이상 운전되어 열화가 진행된 발전기가 50% 이상이며, 계획예방정비 기간 중에 권선에서의 누설 및 흡습 권선이 종종 발견되고 있다. 기존에는 누수 시험 전 과정인 권선 건조 과정을 무시한 채 누수 시험 결과만으로 권선 누설 여부를 진단하였으나 본 논문에서는 누수 시험을 위한 준비 단계인 진공 건조 시의 권선 내부의 진공도 패턴 분석을 통해 권선 누설 및 흡습 여부를 예측진단할 수 있는 방법을 실험적으로 증명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The failure of water-cooled generator stator windings as a result of insulation breakdown due to coolant water leaks and water absorption often occurs worldwide. Such failure can cause severe grid-related accidents as well as huge economic losses. More than 50% of domestic generators have been operated for over 15 years, and therefore, they exhibit signs of aging. Leaking and water-absorbing windings are often found during an overhaul. In an existing method for evaluating the integrity of generator stator windings, the drying process of the interior of the windings is ignored and only final leak tests are performed. In this study, it is shown that water leaks and water absorption in stator windings can be detected indirectly through vacuum pattern analysis in the vacuum drying mode, which is the used in the preparation stage of the leak test.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 누수 시험 중에서 압력 강하 시험과 권선 내부를 건조하는 진공 건조 과정에서의 진공도 패턴을 병행하여 분석함으로써 발전기고정자 권선의 누설 및 흡습 여부를 예측 진단할 수 있는 방법을 실험적으로 증명하였다.
수냉각 발전기 고정자 권선에 대한 누수시험의 목적은 발전기 고정자 권선 내부의 냉각수를 제거하고 남아있는 수분까지 완벽히 건조시킨 후, 진공 저하 시험, 압력 강하 시험 및 헬륨가스 추적 시험을 통해 권선 내부에 존재하는 누설처를 찾아서 정비함으로써 발전기 고정자 권선의 기계적 건전성을 확인하는 것과 2차적으로 전기적 시험을 수행하기 위한 최적의 상태를 준비하는 단계이다. 또한, 흡습 시험은 발전기 고정자 권선 내부를 냉각시키는 냉각수가 절연재로 흡습되어 절연내력을 감소시킴으로써 절연파괴와 같은 심각한 손상사고를 발생시킬 수 있는 흡습 권선을 찾아내는 시험으로서, 국내의 연구실적은 전력연구원을 제외하면 거의 전무한 실정이다.

제안 방법

수냉각 발전기 고정자 권선에서의 누설 및 흡습 여부의 진단은 기계적 건전성 측면에서 매우 중요한 평가 요소 중의 하나이다. 기존에는 누수 시험 전 과정인 진공 건조 과정은 단지 누수 시험을 위한 전 단계로서만 간주하였으며 단지 최종 누수 시험 결과만을 중심으로 건전성 여부를 평가한 반면에 본 논문에서는 누수 시험 전 단계의 건조 과정인 진공 건조 모드에서의 진공도 패턴 분석을 통해 발전기 고정자 권선의 누설 및 흡습 여부를 예측진단하는 방법을 실험적으로 증명하였다.
Table 1에는 발전기 권선 건조 과정 중에서 공기불어내기 과정은 제외하고 진공 건조 과정에서 측정한 발전기에 대한 사양을 기술하였다. 본 논문에서는 Table 1에 정리되어 있는 발전기에 대해 실제로 권선 내부를 건조하는 과정에서 권선 내부의 진공도 패턴 분석을 통해 정상, 누설, 흡습 권선 그리고 누설과 흡습이 동시에 진행되는 권선에 대한 예측진단 결과를 사례 별로 분석 하여 정리하였다.

성능/효과

또한, Fig. 10(c)의 진공 건조 공정 5일째에는 진공도가 0.65 Torr에서 전혀 움직이지 않다가 임의의 권선 내부에 흡습되어 있던 수분이 기회됨과 동시에 진공 저하 시험이 가능한 0.05 Torr 이하로 진공도가 도달하였다. 즉, Fig.
6은 ‘B’ 발전기 고정자 권선에 대한 진공도 선도를 보여주고 있다. 본 발전기는 공기불어 내기 공정 후 진공 건조 1일차의 진공 선도로서, 권선 내부의 냉각수 존재로 인해 진공도가 일정 시간 동안 정체되어 있다가 진공 건조 시작 후, 10시간 이내에 진공도는 0.4 Torr 이하로 형성되었으며 최종적으로 0.05 Torr 이하의 진공도에 도달하였다. 또한, Fig.
본 발전기는 공기불어 내기 공정 후 진공 건조 2∼5일차까지의 진공 선도로서, 진공 건조 공정 초기에는 0.7 Torr 이하로 양호한 진공도를 보였으나, 5일째에도 완전건조를 의미하는 0.05 Torr 이하로 상승하지 못했으며, 진공도는 일정 진공도를 벗어나지 않으면서 상승과 하강을 반복하는 패턴으로 진행되었다.
7에는 24시간 동안의 발전기 고정자 권선 내부에 대한 압력 강하 시험 결과로서, 시간이 지남에 따라 지속적으로 압력 강하가 발생되면서, 제작사의 누설 허용치인 1 ft³/day 이상의 결과가 도출되었다. 이상의 결과로 부터 작은 권선 누설이 존재하더라도 완전 건조 여부를 결정할 수 있는 0.05 Torr 이하의 진공도 형성에는 크게 영향을 미치고 있지 않음을 확인하였다. Fig.
9에는 24시간 동안의 발전기 고정자 권선 내부의 압력 강하 시험 결과로서, 제작사의 누설 허용치인 1 ft³/day 미만의 결과가 도출되었다.이상의 결과로부터 권선에서 외부로 누설되는 누설처는 존재하지 않으나, 냉각수 누수로 인한 흡습 권선에 의해 진공 건조 과정에서 매우 지루한 진공 건조 과정이 필요했던 것으로 판단할 수 있다.
11에는 24시간 동안의 발전기 고정자 권선 내부의 압력 강하 시험 결과로서, 제작사의 누설 허용치인 1 ft³/day를 초과하는 결과가 도출되었다. 이상의 결과에서, 권선 건조 과정에서는 3.2의 진공도 패턴과 동일한 점으로 보아 권선 흡습을 그리고 압력 강하 시험에서는 확실하게 누설을 진단할 수 있다.
4는 ‘A’ 발전기 고정자 권선에 대한 진공도 선도를 보여주고 있다. 진공 건조 3일차와 4일차의 진공 선도로서, 권선 내부의 냉각수 존재로 인해 진공도가 일정시간 동안 정체되어 있다가 진공 건조 4일차에서 갑자기 진공도가 0.75 Torr로 상승하면서 권선 내부에 남아있는 마지막 수분이 기회됨과 동시에 진공 저하 시험이 가능한 0.05 Torr 이하의 진공도에 도달하였다. 또한, Fig.

후속연구

본 논문에 제시된 방법과 누수 시험을 병행하여 건전성을 평가함으로써 수냉각 발전기 고정자 권선에 대한 누수시험의 진단 신뢰성을 제고할수 있으며, 냉각수 누수 및 흡습으로 인한 발전기 불시정지사고를 예방함으로써 발전기 운전 신뢰성을 향상시키는 데 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흡습 시험이란?	수냉각 발전기 고정자 권선에 대한 누수시험의 목적은 발전기 고정자 권선 내부의 냉각수를 제거하고 남아있는 수분까지 완벽히 건조시킨 후, 진공 저하 시험, 압력 강하 시험 및 헬륨가스 추적 시험을 통해 권선 내부에 존재하는 누설처를 찾아서 정비함으로써 발전기 고정자 권선의 기계적 건전성을 확인하는 것과 2차적으로 전기적 시험을 수행하기 위한 최적의 상태를 준비하는 단계이다. 또한, 흡습 시험은 발전기 고정자 권선 내부를 냉각시키는 냉각수가 절연재로 흡습되어 절연내력을 감소시킴으로써 절연파괴와 같은 심각한 손상사고를 발생시킬 수 있는 흡습 권선을 찾아내는 시험으로서, 국내의 연구실적은 전력연구원을 제외하면 거의 전무한 실정이다.(1)
	수냉각 발전기 고정자 권선에 대한 누수시험의 목적은?	수냉각 발전기 고정자 권선에 대한 누수시험의 목적은 발전기 고정자 권선 내부의 냉각수를 제거하고 남아있는 수분까지 완벽히 건조시킨 후, 진공 저하 시험, 압력 강하 시험 및 헬륨가스 추적 시험을 통해 권선 내부에 존재하는 누설처를 찾아서 정비함으로써 발전기 고정자 권선의 기계적 건전성을 확인하는 것과 2차적으로 전기적 시험을 수행하기 위한 최적의 상태를 준비하는 단계이다. 또한, 흡습 시험은 발전기 고정자 권선 내부를 냉각시키는 냉각수가 절연재로 흡습되어 절연내력을 감소시킴으로써 절연파괴와 같은 심각한 손상사고를 발생시킬 수 있는 흡습 권선을 찾아내는 시험으로서, 국내의 연구실적은 전력연구원을 제외하면 거의 전무한 실정이다.
	권선 내부를 건조시키는 과정은?	3에서 점선으로 도시하였다. 공기불어내기(air puffing mode)에서 건조 공기를 권선 내부에 일정 압력으로 충진시킨 후, 발전기 하부에 설치한 quick-open 밸브를 개방하면서 냉각수를 제거시키며, 이 때 출구의 노점이 -30℃ 이하의 노점으로 측정되면 공기불어내기 공정에서 진공 건조 공정(vacuum drying mode)으로 전환시킨다.(2)

참고문헌 (4)

Lamberg, A. etc., "GE Generator Fleet Experience and Available Refurbishment Options," GE Energy GER-4223.
Kim, H. S. and Bae, Y. C., 2009, "A Study on the Dryness Judgement Criterion for Leak Test in Water-cooled Generator Stator Windings," Proceedings of the KSME 2009 Fall Annual Meeting, pp 2582-2586.
Kim, H. S. and Bae, Y. C., 2006, "Application of the New Leak Test Equipment for Watercooled Generator Stator Windings," Proceedings of the KSME 2006 Spring Annual Meeting, pp 1676-1682.
Kim, H. S., Bae, Y. C. and Kee, C. D., 2008, "Wet Bar Detection by Using Water Absorption Detector," J. of Mechanical Science and Technology, Vol. 22, pp 1163-1173.

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증