수력발전소 계측장치 구성 선정 및 발전소 전력관리 시스템

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아크렐 주식회사

NB/T 10861-2021 "수력 발전소의 측정 장치 구성에 대한 설계 사양"은 수력 발전소의 측정 장치 구성에 대한 자세한 요구 사항과 지침을 제공합니다. 측정 장치는 수력 발전소의 운영 모니터링에서 중요한 부분입니다. 수력 발전소의 측정은 주로 전기량 측정과 비전기량 측정으로 구분됩니다. 전기적 측정은 전류, 전압, 주파수, 역률, 유효/무효 전력, 유효/무효 에너지 등을 포함하여 전기를 통해 실시간 전기 매개변수를 측정하는 것을 말합니다. 비전기적 측정은 온도, 속도, 압력, 액체 레벨, 개방 등을 포함하여 비전기적 신호를 4-20mA 또는 0-5V 전기 신호로 변환하기 위해 송신기를 사용하는 것을 말합니다. 이 글은 표준에 따른 수력 발전소의 측정 장치와 전력 소비 관리 시스템만 논의하며, 수력 발전소의 마이크로컴퓨터 보호 구성은 다루지 않습니다.

1.일반 조항

1.0.1 본 규격은 수력발전소 계측장치의 구성설계를 표준화하고, 수력발전소의 장기적이고 안전하고 안정적인 운영을 보장하며, 수력발전소의 전반적인 종합적 경제적 이익을 향상시키기 위해 제정되었습니다.

1.0.2 본 규격은 신축, 재건축 및 확장된 수력발전소의 계측장치 구성설계에 적용한다.

1.0.3 수력발전소 계측장비의 구성설계는 이미 심사를 통과한 신기술 및 신제품을 적극 도입하여야 한다.

1.0.4 수력발전소의 계측장비 구성 및 설계는 발전소에서 수집하는 정보량 및 정보 수집 방법에 대한 전력계통의 요구사항을 충족해야 한다.

1.0.5 수력발전소의 측정장치 구성설계는 이 규정을 준수할 뿐만 아니라, 현행 관련 국가표준도 준수해야 한다.

2.술어

2.0.1 전기 측정

전기를 이용하여 전기적 매개변수를 실시간으로 측정합니다.

2.0.2 에너지 계량

전기 에너지 매개변수의 측정.

2.0.3 일반 전기 계측기

수력 발전소에서는 포인터 미터, 디지털 미터 등을 사용하는 경우가 많습니다.

2.0.4 포인터형 미터

미터의 측정값을 나타내기 위해 포인터와 눈금 사이의 관계에 따라 결정됩니다.

2.0.5 디지털형 미터

디스플레이에서 디지털을 사용하여 미터의 측정값을 직접 표시할 수 있습니다.

2.0.6 와트시 미터

활성 및/또는 무효 전기 에너지 데이터를 측정하는 기기입니다.

2.0.7 지능형 AC 샘플링 장치

AC 주파수 전력 샘플링을 통해 전압, 전류, 유효 전력, 무효 전력, 역률, 주파수, 유효 전력, 무효 전력 등의 매개변수를 처리하기 위해 데이터 처리 장치로 직접 전송하고 표준 통신 인터페이스를 통해 다기능 지능형 계량기를 출력합니다.

2.0.8 변환기

직류 전류, 직류 전압 또는 디지털 신호로 변환하여 측정합니다.

2.0.9 측정기 정확도 등급

특정 측정 요구 사항을 충족하기 위한 측정 기구 및/또는 부속품은 허용 오차를 보장하고 지정된 수준의 한계 내에서 매우 다양하게 변화하도록 설계되었습니다.

2.0.10 자동화 구성 요소

수력 발전소의 상태 데이터 모니터링, 작업 실행을 위한 구성 요소 및/또는 장치.

2.0.11 비전기 측정

온도, 압력, 속도, 변위, 유량, 수위, 진동, 진자 및 기타 비전기적 매개변수를 실시간으로 측정합니다.

3.전기 측정 및 전력 측정

전기적 측정 대상에는 수력발전기/발전기 전동기, 주변압기, 전선, 모선, 발전소 변압기, 직류 계통 등이 포함된다.그림 1은 수력발전소의 전기 배선에 대한 개략도로, 수력발전기 세트, 주변압기, 전선 및 발전소 전력 변압기의 전기 배선을 보여준다.

그림 1 수력발전소의 전기배선 개략도

3.1 수력발전기/발전기전동기의 전기적 계측 및 전력량 계량

3.1.2 발전기 전동기의 정적 가변주파수 기동장치는 다음 사항을 측정하여야 한다.

3.1.3 수력발전기/발전 모터는 유효 및 무효 전력을 측정해야 합니다. 위상 변조 방식으로 작동할 수 있는 수력발전기는 양방향 유효 전력을 측정해야 하며, 진상될 수 있는 수력발전기는 양방향 무효 전력을 측정해야 합니다. 발전기 모터는 양방향 유효 전력과 양방향 무효 전력을 측정해야 합니다.

3.1.4 위상 변조로 작동할 수 있는 수력 발전기의 경우 양방향의 유효 전력을 측정해야 하며, 진상 위상으로 작동할 수 있는 수력 발전기의 경우 양방향의 전력을 측정해야 합니다. 발전기 모터는 양방향의 유효 전력과 무효 전력을 측정해야 합니다.

3.1.5 전력계통의 유효전력각을 측정할 때에는 발전기의 전력각을 측정하여야 한다.

3.1.6 여자 변압기의 고전압 측은 3상 전류, 유효 전력 및 무효 전력을 측정해야 합니다.

수력발전기와 여자변압기의 모니터링 구성은 그림 2에 나타나 있으며, 장비 선정은 그림 1에 나타나 있습니다.

그림 2 수력발전기의 전기적 측정 구성

표 1 수력발전기 및 여자변압기 모니터링 선정

3.2 승압 및 송전 시스템의 전기적 측정 및 전력량 측정

3.2.1 주변압기 측정 및 전력계측 항목은 다음 요건을 충족하여야 한다.

1 이중 권선 변압기는 고전압 측의 3상 전류, 유효 전력, 무효 전력을 측정해야 하며, 변압기의 한 쪽은 유효 에너지와 무효 에너지를 측정해야 합니다.

2. 3권선 변압기 또는 자동 변압기는 3면 3상 전류, 유효 전력 및 무효 전력을 측정해야 하며, 3면의 유효 전력량과 무효 전력량을 측정해야 합니다. 자동 변압기의 공통 권선은 3상 전류를 측정해야 합니다.

3 발전장치가 일체형으로 배선되어 있지만 발전기에 회로차단기가 있는 경우 저압측 전압과 3상 전압을 측정해야 합니다.

4 접점 변압기의 양쪽에서 유효 전력과 무효 전력을 측정해야 하며, 유효 에너지와 무효 에너지를 측정해야 합니다.

5. 전력의 송수신이 가능한 경우 양방향의 유효전력을 측정하고 양방향의 유효에너지를 측정해야 하며, 위상지연과 위상진행이 가능한 경우 양방향의 무효전력을 측정하고 양방향의 무효에너지를 측정해야 합니다.

그림 3 수력발전소 주변압기의 전기적 계측 구성

표 2 주 변압기 모니터링 선택

3.2.2 선 측정 항목은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

1 6.3kV ~ 66kV 전선은 단상 전류를 측정해야 하며, 조건이 허락하는 경우 2상 전류 또는 3상 전류를 측정할 수 있습니다.

2. 35kV 및 66kV 선로는 유효 전력을 측정해야 하며, 6.3kV ~ 66kV 선로도 조건이 허락하는 경우 유효 전력과 무효 전력을 측정할 수 있습니다.

3 110kV 이상의 전선은 3상 전류, 유효 전력, 무효 전력을 측정해야 합니다.

4 6.3kV 이상의 전선은 유효 에너지와 무효 에너지를 측정해야 합니다.

5. 송전선로가 전력을 송전하고 수신할 가능성이 있는 경우 양방향의 유효전력을 측정해야 하며, 양방향의 유효에너지를 측정해야 합니다.

6. 회선이 위상 지연이나 위상 진전을 보일 경우 양방향의 무효 전력을 측정해야 하며, 양방향의 무효 에너지를 측정해야 합니다.

7 전력계통의 요구에 따라 승압소의 선로에 대한 전력각을 측정하여야 한다.

그림 4 수력발전소 계통의 전기 계측 구성

표 3 라인 측정 선택

3.2.3 버스바 측정 항목은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

1 6.3kV 이상 발전기 전압 모선 및 35kV, 66kV 모선은 모선 전압과 주파수를 측정하고, 3상 전압을 동시에 측정해야 합니다.

2 110kV 이상 버스는 3개의 선간 전압과 주파수를 측정해야 합니다.

3 6.3kV 이상 버스 타이 회로 차단기, 버스 섹션 회로 차단기, 내부 브리지 회로 차단기 및 외부 브리지 회로 차단기는 AC 전류를 측정해야 하며, 110kV 이상은 3상 전류를 측정해야 합니다.

4 3/2 배선, 4/3 배선 및 코너 배선의 각 회로 차단기 회로에 대해 3상 전류를 측정해야 합니다.

5. 우회 회로 차단기, 버스 타이 또는 구역 및 우회 회로 차단기, 35kV 이상 외부 브리지 회로 차단기는 유효 전력과 무효 전력을 측정하고, 유효 에너지와 무효 에너지를 측정해야 합니다. 전력을 송수신할 수 있는 경우 양방향 유효 전력을 측정하고 양방향 유효 에너지를 측정해야 합니다. 위상 지연 및 위상 진전 동작의 경우 양방향 무효 전력을 측정하고 양방향 무효 에너지를 측정해야 합니다.

그림 5 수력발전소 모선의 전기적 계측 구성

표 4 버스 측정 선택

3.2.4 110kV 이상의 션트리액터군에 대하여 3상 전류 및 무효전력을 측정하고, 무효전력을 측정하여야 한다. 6.3kV ~ 66kV 션트리액터 회로는 교류전류를 측정하여야 한다.

표 5 반응기 측정 선택

3.3 발전소 전력계통의 전기적 계측 및 에너지 계량

3.3.1 교류 전류, 유효 전력 및 유효 에너지는 공장 변압기의 고전압 측에서 측정해야 합니다. 고전압 측에 측정 조건이 없는 경우, 저압 측에서 측정할 수 있습니다.

3.3.2 공장 전기의 작동 모선에 대한 교류 전압을 측정해야 합니다. 중성점이 효과적으로 접지되지 않은 경우,

선간 전압과 3상 전압; 중성선이 효과적으로 접지된 경우, 3개의 선간 전압을 측정해야 합니다.

3.3.3 공장 구역의 전력 공급선에 대해 3상 전류를 측정해야 하며, 전력량 측정의 필요에 따라 유효 에너지를 측정할 수 있습니다.

3.3.4 조명 부하가 있는 50kVA 이상의 전력 변압기에 대해서는 3상 전류를 측정해야 합니다.

3.3.5 단상 전류는 최소한 55kW 이상의 모터 회로에 대해 측정되어야 합니다.

3.3.6 공장 전력 변압기의 저전압 측이 0.4kV 3상 4선식 시스템인 경우 3상 전류를 측정해야 합니다.

3.3.7 공장 전원용 구역 회로 차단기는 단상 전류를 측정해야 합니다.

3.3.8 디젤 발전기는 3상 전류, 3상 전압, 유효 전력을 측정하고 유효 에너지를 측정해야 합니다.

그림 6 수력발전소의 전력계통 전기계측 구성도

표 6 발전소 전력 시스템을 위한 전기 측정 구성 선택

3.4 직류 전력 시스템의 전기적 측정

3.4.1 DC 전원 공급 시스템은 다음 항목을 측정해야 합니다.

1 스텝다운 장치가 없는 DC 시스템 버스 전압.

2 DC 시스템은 스텝다운 장치를 사용하여 버스 전압과 제어 버스 전압을 닫습니다.

3 충전 장치는 전압과 전류를 출력합니다.

4 배터리 팩 전압 및 전류.

3.4.2 배터리 회로는 부동 충전 전류를 측정해야 합니다.

3.4.3 고정 밸브 조절형 납산 배터리를 사용하는 경우, 검사를 통해 단일 배터리 또는 조립된 배터리의 전압을 측정하는 것이 좋습니다.

3.4.4 DC 분배 캐비닛은 버스 전압을 측정해야 합니다.

3.4.5 DC 버스 절연 시험은 현행 산업 표준 "수력 발전소의 DC 전원 공급 시스템 설계에 대한 규정" NB/T 10606의 관련 규정을 준수해야 합니다.

3.4.6 DC 전력 시스템에 마이크로컴퓨터 모니터링 장치가 장착된 경우, 기존 계측기로는 DC 버스 전압과 배터리 전압만 측정할 수 있습니다.

3.5 무정전 전원 시스템(UPS) 전기 측정

3.5.1 UPS는 다음 항목을 측정해야 합니다.

1 출력 전압.

2 출력 주파수.

3 출력 전력 또는 전류.

3.5.2 UPS 주 배전 캐비닛은 입력 전류, 버스 전압을 측정해야 합니다.