전기안전관리_024_비상 발전 설비의 점검 - 발전기 점검

출처 : 한국전기기술인협회 전기안전관리교육 특별과정

 

1. 발전기 절연저항 측정

1) 권선 저항 측정

우선적으로 발전기 프레임 하단부 커버를 개방하여 발전기 내부를 육안 검사하였을 때 이상 없음 (코일 소손, 파손, 열화 등) 으로 판단되면 아래의 내용으로 기본적인 검사를 실시한다. 베어링 등의 부품들은 특별히 지정된 수명(교환 주기)은 명시되어 있지 않다. 이상 진동, 이상 소음 등이 발생했을 경우에는 육안 점검을 통하여 교환을 하는 것이 적절하다. 주의 사항으로는 권선의 저항 및 절연 시험 전에 부하선과 발전기 권선에 연결된 모든 조작선을 발전기로부터 분리해야 한다. 권선 저항 측정기를 이용하여 주 전기자(U, V, W) 각 상의  저항을 측정하고  여자기 계자 (J, K) 도 같은 방법으로 측정한다. 주 전기자의 경우 3상이 고르게 나타나야 정상이다. 

 

2) 절연 저항 측정

테스터기를 이용하여 주 전기자 (U, V, W) 각 상의 전압을 측정한다. 각 상의 전압이 고르게 나타나야 정상이다. 발전기 출력선 및 여자기 선 (J, K) 의 1단자와 FRAME 간을 절연 저항계의 두 단자에 접속하여 측정한다. 1MΩ 이하인 경우는 발전기의 청소, 세척, 건조 등의 과정을 거쳐야 하며 조치 후에도 동일한 현상이 지속되면 발전기의 수리를 고려하여야 한다.

회전기 (발전기, 전동기 등)의 시험전압은 최대 사용전압의 1.5배 (회전변류기를 제외한 회전기의 직류내력의 경우는 1.6배)로 한다. 시험방안은 권선과 대지와의 사이에 시험 전압을 연속하여 10분간 가한다. (기술기준 제16조 준용)

- 주차단기 1차측에서 전기자 권선과 대지간의 절연저항을 측정한다.

- 저압 발전기의 절연저항 측정기준은 아래의 표 값 이상인지 확인한다.

종류			시험전압	시험방법
회전기	발전기, 전동기, 조상기, 기타회전기 (회전변류기를 제외한다.)	최대사용 전압 7kV 이하	최대사용전압의 1.5배의 전압  (500V 미만으로  되는 경우에는 500V)	권선과 대지 사이에 연속하여 10분간 가한다.
		최대사용 전압 7kV 초과	최대사용전압의 1.25배의 전압 (10,500V 미만으로 되는 경우에는 10,500V)
	회전변류기		직류측의 최대사용전압의 1배의 교류전압 (500V 미만으로 되는 경우에는 500V)
정류기	최대사용전압 60kV 이하		직류측의 최대사용전압의 1배의 교류전압 (500V 미만으로 되는 경우에는 500V)	충전부분과 외함 간에 연속하여 10분간 가한다.
	최대사용전압 60kV 초과		교류측의 최대사용전압의 1.1배의 교류 전압 또는 직류측의 최대사용전압의 1.1배의 직류전압	교류측 및 직류 고전압 측단자와 대지사이에 연속하여 10분간 가한다.

 

- 고압 발전기는 1000V (또는 2000V) 절연저항계로 권선과 대지간을 측정하여 다음 산출식(권장식)에 의해 산출한 값 이상인지 확인한다. (JIS 4004(1992))

 

(1) 회전수를 고려하지 않은 경우 

정격전압 (V) /  (정격출력 (KVA, KW) + 1,000)  [MΩ] 이상

 

(2) 회전수를 고려하는 경우

{(정격전압 (V) + 분당회전수 / 3) / (정격출력 (KVA, KW) +2,000)} + 0.5 [MΩ] 이상

 

2. 자동 전압 조정기 (AVR) 점검

자동전압 조정기 (Automatic Voltage Regulator) 는 입력 전압 변동시에 자동적으로 출력 전압을 일정하게 유지하여 부하에 안정된 전원을 공급하는 장비이다. 주로 입력 전압이 불안정한 경우 변동이 없는 전원을 사용하고자 할 때 설치하며 정전 보상은 되지 않는다. 일반적으로는 UPS (무정전 전원 장치)를 구입하면 출력 전압 변동이 없이 사용 가능하므로 무정전 전원장치를 구입하는 경우가 많다. UPS가 바이패스(By-Pass)동작을 할 경우에는 입력 전압 변동에 따라 출력 전압 변동이 되는 경우도 있으므로 바이패스 라인에만 AVR을 추가 설치하는 경우도 있다. 그러므로 설치하고자 하는 용도를 정확히 파악하여 구입하는 요령이 필요하다.

 

1) 종류

(1) 기계적인 동작으로 전압을 조정하는 방식
전압 변동에 대한 응답 속도가 늦어 일반 컴퓨터 등에서 사용하기에는 적합하지 않은 방식이다.

 

- 유도전압 조정기 (Inductor Voltage Regulator)

IVR라고 하며 내부 모터에 의해 전압을 가변하는 방식이다.

 

- 슬라이닥 전압 조정기 (Slidac Voltage Regulator)

SVR라고 하며 슬라이닥의 변압기를 회전시켜 전압을 가변하는 방식이다.

 

(2) 반도체 및 리액터를 이요하여 전압을 조정하는 방식

 

- 리액터 방식

리액터의 리액턴스를 변화하여 전압을 조정하는 방식으로 단권 변압기의 권선비를 이용하여 강압하거나 승압하여 출력 전압을 일정하게 조정하는 방식이다.

 

- SCR (병렬, 승압) 제어 방식

SCR의 위상 제어를 이용하여 단건 변압기의 리액턴스를 변화시켜 출력 전압을 조정하는 방식이다.

 

- 철 공진 방식

병렬로 연결한 리액터와 공진용 커패시터를 이용한 것으로 리액터의 공진 전류 위상에 의해 입력 전압 변화에 대하여 자동으로 승압 효과 및 강압 효과를 발생시켜 출력 전압을 일정하게 유지하는 방식이다.

 

- TAP Changing 방식

TCR 방식이라고 하며 현재 가장 많이 사용하는 방식이다.

 

2) 동작

- TAP Changing 방식 

(1) 변압기의 입력이나 출력에 전압 조정 탭을 내어 절체용 반도체 (SCR, TRIAC)를 사용하는 경우 출력 전압의 변동에 따라 적절한 탭으로 절체하여 출력 전압을 일정하게 유지하는 방식이다. 출력 전압 변동 정도에 따라 탭의 수가 결정되며 탭이 많을 수록 정밀한 전압조정이 가능하지만 절체요 ㅇ반도체 수도 증가하기 때문에 원가 부담이 많은 방식이다. 초창기 탭 방식의 자동 전압 조정기에서 사용하던 회로이며 현재는 거의 사용하지 않는 방식이다.

 

(2) 주 변압기와 직렬 변압기의 탭을 절체용 반도체로 절체하여 출력 전압을 조정하는 경우 주 변압기의 탭에 직렬 변압기를 절체용 반도체로 연결하여 승압 및 강압의 동작이 되도록 구성한 회로이다. 이 방식의 경우 절체용 반도체가 상기 (1)의 방식보다 1/2 이하로 줄어들며 동작 전류 부담도 줄고 정밀한 제어가 가능하기 때문에 현재 이 방식을 주로 사용한다. 절체용 반도체의 위상 제어 동작 시 Zero Crossing 이 될때의 오동작은 현재 많이 개선되어 제품에 대한 신뢰성도 기대할 수 있다. 절체 오동작 전류제한 저항이 삽입되어 원가 상승의 요인이 있지만 컨트롤 하는 회로 부분도 U-Processor를 사용하ㅕ 프로그램에서 제어하면 저항을 없애는 경우도 가능하리라 본다. 이 방식은 입력 전압을 그대로 출력에 전달하므로 기기에 의한 역률 변화나 파형의 변화가 없는 장점이 있다. 그러나 입력 파형이 그대로 출력에 전달이 되므로 입력 파형이 좋지 못한 경우에는 주의하여 설치하여야 한다.

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3. 발전기 베어링, 유체 점검

1) 연료 , 윤활유 및 냉각수

연료의 품질은 엔진 성능, 엔진 수명 연장과 허용 배기가스 수준을 만족시키는데 중요하다. 엔진은 시장에서 판매되는 디젤연료를 사용할 수 있도록 제작되어 있다. 최적의 엔진 성능을 위해 추천 연료 선택표의 특성을 참고해 적절한 연료를 사용해야 한다.

엔진 오일을 채운 후 길들이기 50시간 동안 오일 레벨을 자주 점검해야 한다. 피스톤링이 자리를 잡을 때까지는 오일 소모가 다소 높은 것이 정상이다. 오일 레벨은 오일 레벨 게이지의 최대와 최소 눈금 사이의 범위 내에 있어야 한다. 표시된 안전 범위는 약 3리터를 나타낸다. 최대의 엔진 성능과 수명을 얻기 위해서는 규정된 엔진 오일을 사용하여야 한다. 엔진 오일은 일정한 기간마다 교환해야 하며, 이때 동시에 오일 여과기의 카트리지도 교환해야 한다.

 

- 최초 오일 교환 : 50시간 운전 후

- 엔진 오일은 아래의 추천 제원을 만족하는 제품으로 사용한다.

 

엔진 오일 제원

종류	주기	추천 오일
엔진 전기종	매 250시간 마다	SAE NO	API NO
		SAE15W40	API CH-4 이상

 

엔진에 사용되는 냉각수는 깨끗한 수돗물 및 부동액, 부식 방지 첨가제가 혼합된 것을 사용한다. (50% 부동액과 3~5% 부식 방지 첨가제). 부동액과 첨가제의 적정한 농도를 유지하기 위해서는 600시간마다 점검해야 한다. 부동액량은 전체 냉각수의 50%정도 주입하는 것을 추천한다. 부동액은 냉각 계통의 결빙과 부식을 방지하며 물의 비등점을 높여 주는 역할을 한다. 엔진 운전으로 줄어든 냉각수의 양을 보충할 때마다 부동액의 혼합 비율이 줄어들기 때문에 이를 항상 50%를 유지하도록 부동액의 비율을 점검하여 필요한 만큼의 부동액을 추가 보충한다.

 

2) 베어링의 유체 점검

일반적으로 사용하는 유체로 그리이스는 사용시간의 경과와 함께 성상이 열화하여 윤활기능이 저하하므로 적정한 시기에 그리이스 보급을 해야할 필요가 있다. 그리이스 보급간격은 베어링 형식, 치수, 회전속도 등에 따라 다르다. 베어링 온도가 70℃를 넘을 경우에는 베어링 온도가 15℃ 올라갈 때 마다 그리이스 보급간격을 반감 시킬 필요가 있다. 또한, 윤활유의 교환주기는 사용저건 및 유량 등에 따라 다르다. 일반적으로 운전온도가 50℃ 이하로 이물이 적은 양호한 환경 하에서 사용되는 경우에는 1년에 1회 정도로 교환한다. 오일온도가 100℃ 정도가 되는 경우에는 3개월 또는 그 이전에 교환한다.

 

 

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