자동전압조정장치(AVR)
자동전압조정장치는 발전기 단자전압을 기준전압과 비교하는 장치다. 그 차이가 없어지도록 계자전류를 자동으로 조절한다. 쉽게 말해, 부하에 따라 흔들리는 전압을 되돌리는 자동 조절기다. AVR은 폐루프 피드백 제어장치다. 흐름을 순서대로 본다. 먼저 PT로 단자전압을 검…
주요 장면
대본
AVR 정의
자동전압조정장치는 발전기 단자전압을 기준전압과 비교하는 장치다.
그 차이가 없어지도록 계자전류를 자동으로 조절한다.
쉽게 말해, 부하에 따라 흔들리는 전압을 되돌리는 자동 조절기다.
폐루프 구조
AVR은 폐루프 피드백 제어장치다. 흐름을 순서대로 본다.
먼저 PT로 단자전압을 검출하고, 설정 기준전압과 비교한다.
그 편차로 오차신호를 만들어 증폭한다.
여자 출력부가 계자전류를 늘리거나 줄이면 단자전압이 변한다.
이 변화가 다시 검출되어 오차가 0에 가까워진다.
원리 식
발전기 무부하 단자전압은 E = K·φ·N 형태로 나타낸다.
자속 φ는 계자전류에 따라 변하므로, 계자전류를 조절하면 E가 바뀐다.
부하가 걸린 상태에서는 E_f = V_t + jX_s I_a 로 나타낸다.
계자전류가 커지면 E_f가 커져 단자전압이 회복된다.
동작특성
정상 운전에서는 무효전력을 제어해 단자전압을 일정하게 유지한다.
부하가 급변하면 전압을 회복시키고, 부하차단 때는 과전압을 억제한다.
이 과전압 억제가 과도안정도 향상의 핵심이다.
병렬운전에서는 무효전력을 고르게 나누도록 맞춘다.
대용량 요구 성능
정답은 감소다. 전압이 높아지면 계자전류를 줄여 상승을 억제한다.
정격 20MVA 이상 대용량 발전기는 정상상태 단자전압을 설정치의 ±0.5% 이내로 유지해야 한다.
PSS는 AVR과 함께 쓰여 저주파 진동을 억제하는 보조 장치다.
과전압 계전기는 한시형으로 정격전압의 120~130%에 정정하며, AVR과 구분한다.
정리
정리한다. AVR은 단자전압을 기준전압과 비교해 계자전류를 조절하는 장치다.
정상 운전에서는 무효전력 제어로, 부하 급변에서는 전압 회복과 과전압 억제로 역할이 나뉜다.
정격 20MVA 이상은 ±0.5% 이내 유지 기준을 함께 외워 둔다.
정상 운전과 부하 급변 기능을 섞지 않는 것이 감점을 막는다.