자동전압조정장치(AVR)

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.