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제안 방법
- 가스터빈 발전기 회전자 권선의 층간단락 시험은 회전자가 인출되지 않은 상태에서 저속회전(Turning) 중에 RSO 장비를 사용하였다. 그림 5는 RSO 시험회로도를 나타내었으며, 시험전압은 약 5 V 이하의 직류 펄스를 사용하고 시간 영역에서 반사율 측정 방법으로 매우 안전한 시험이 가능하다.
- 고압전동기 고정자 권선 교체는 교류전류, 유전정접 및 부분방전 크기를 종합적으로 평가하고 있으며, 절연열화로 인해 주절연 내부에 공극이 발생하여 내부방전이 크게 나타나거나 도체표면에서 부분방전이 발생할 때 권선교체를 판정한다. 따라서 고압전동기 고정자 권선 교체로 판정된 183대 중에 18대 (10%)는 정격전압까지 절연진단 시험 중에 절연파괴가 발생하였다.
- 고압전동기 절연진단 데이터를 분석한 결과 교류전류, 유전정접 및 부분방전 중에 두 항목이 양호하고 한 항목이 불량하면 요주의로 판정하고 매년 진단을 수행한다. 이런 경우 주기적으로 매년 절연진단을 실시하여 트렌드 (Trend)에 의한 데이터 관리를 통해 절연열화 정도를 분석함으로써 재권선 시점을 적절하게 판단할 수 있다.
- 발전기 회전자 권선 양측의 콜렉터 링 (Collector ring)에 낮은 전압의 스텝형상 펄스 (Stepshaped pulse) 파형을 입사한다. 두 개의 오실로스코프 화면으로 입사된 파형과 결함 부위에서 반사되어 합성된 파형을 채널 1 (Ch 1)에서 측정한다. 회전자 권선을 통과하여 투과한 파형은 채널 2 (Ch 2)에서 측정하며 시간축에 따른 전압 파형으로 나타난다.
- 그림 2(a), (b)는 발전기 고정자 권선에서 교류전류, 유전정접 및 부분방전을 측정하기 위한 회로도를 나타내었다. 발전기 고정자 권선에 쉐링브리지 (Tettex Instruments)를 연결하여 교류 전압을 인가하며, 커플링 커패시터 (Tettex Instruments, 4,000 pF)는 권선에서 유입되는 신호를 커플링 유니트 (Coupling Unit, Tettex Instruments AKV 572)에 보내어 증폭한 후 부분방전 측정기에서 방전크기 및 패턴을 측정하였다. 부분방전 측정기의 주파수 대역폭은 40∼400 kHz이다.
- RSO를 콜렉터 링에 결선하고 시험 실시 단계에서 권선 단부에서 파형이 반사되지 않도록 입력과 출력 측의 가변저항기를 적절히 조절한다. 오실로스코프의 입력측에서 두 개의 반사 파형을 측정하고 파형의 일치 여부를 비교하여 회전자 권선의 상태를 판별한다. 기본적으로 RSO에서 500 Hz의 반복적인 비율로 동기화된 가변 길이 펄스가 발생하며, 여기서는 약 120 ㎲의 구형파가 측정되었다.
- 정지 중에 대용량 발전기 고정자 권선에서 절연진단 시험을 수행하였다. 정지 중에 고정자 권선의 교류전류, 유전 정접 및 부분방전 시험을 위해 쉐링브리지 (Schering Bridge), 커플링 커패시터 (Coupling Capacitor) 및 부분방전 측정기 (Partial Discharge Detector : PDD, Tettex Instruments TE 571)를 사용하였다. 쉐링브리지는 전원장치 (HV Supply, Type 5283), 브리지 (Bridge, Type 2818) 및 공진 인덕터 (Rsonating Inductor, Type 5285)로 구성되어 있다.
- 정지 중에 대용량 발전기 고정자 권선에서 절연진단 시험을 수행하였다. 정지 중에 고정자 권선의 교류전류, 유전 정접 및 부분방전 시험을 위해 쉐링브리지 (Schering Bridge), 커플링 커패시터 (Coupling Capacitor) 및 부분방전 측정기 (Partial Discharge Detector : PDD, Tettex Instruments TE 571)를 사용하였다.
- 현재 대부분의 화력발전소에서 고압전동기 정밀 분해점검을 3년마다 시행하고 있으나 사용 환경에 따라 정비주기를 단축하는 것이 필요하다. 특히, 석탄화력 발전소 미분기용 고압전동기는 분진 유입 가능성이 매우 높기 때문에 매년 정밀 분해점검을 실시한다. 평소 운전 시 베어링 오일의 유입 가능성이 높거나 환경적으로 취약한 고압전동기도 역시 매년 점검을 시행할 필요가 있다.
이론/모형
- 그림 7에 나타낸 바와 같이 저 자속 철심 시험법인 EL-CID를 사용하여 발전기 고정자 철심의 건전성을 평가하였다. 정상상태에서 주자속의 4[%] 정도만 인가시켜 시험을 실시하고, 센싱 헤드 (Sensing head)를 철심 표면 위로 움직이면서 결함영역에서 유도되어 흐르는 전류를 자기적으로 감지하는 방법이다.
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