자동 전압 조정기

자동 전압 조정기

자동 전압 조정기(AVR)는 전압 수준을 조절하기 위해 설계된 필수 장치입니다. 변동하는 전압을 안정적이고 일정한 전압으로 변환합니다. 전압 변동은 주로 공급 시스템의 부하 변화로 인해 발생하며, 이러한 전압 변동은 전력 시스템 내의 장비에 손상을 줄 수 있으며, 고장이나 영구적인 손상까지 초래할 수 있습니다.

이러한 전압 변동을 제어하기 위해, 변압기, 발전기, 피더 등 전력 시스템 내의 여러 주요 위치에 전압 제어 장비를 설치할 수 있습니다. 실제로, 전압 조정기는 전압 변동을 효과적으로 관리하기 위해 전력 시스템 내에서 여러 지점에 배치되는 경우가 많습니다.

DC 및 AC 시스템의 전압 제어

• DC 공급 시스템: DC 공급 시스템에서 길이가 같은 피더를 처리할 때는 과부하 발전기를 사용하여 전압을 제어할 수 있습니다. 그러나 길이가 다른 피더의 경우에는 피더 부스터를 사용하여 각 피더의 끝에서 일정한 전압을 유지합니다.

• AC 시스템: AC 시스템에서는 부스터 변압기, 유도 조정기, 셧 컨덴서 등을 사용하여 다양한 방법으로 전압을 제어할 수 있습니다. 각 방법은 전력 시스템의 특정 요구 사항에 따라 선택됩니다.

전압 조정기의 작동 원리

전압 조정기는 오류 검출 원리에 기반하여 작동합니다. 먼저, AC 발전기의 출력 전압을 포텐셜 변압기를 통해 얻습니다. 이 전압은 정류되고 필터링된 후 참조 전압과 비교됩니다. 실제 전압과 참조 전압 사이의 차이는 오류 전압이라고 합니다. 이 오류 전압은 증폭기로 증폭되고, 그 다음 메인 엑시터 또는 파일럿 엑시터에 공급됩니다. 증폭된 오류 전압에 따라 엑시테이션을 조정함으로써, 전압 조정기는 발전기의 출력 전압을 효과적으로 제어하고 안정화하여 일관되고 신뢰성 있는 전력을 공급합니다.

따라서 증폭된 오류 신호는 버크 또는 부스트 메커니즘을 통해 메인 또는 파일럿 엑시터의 엑시테이션을 조정합니다. 이렇게 하여 전압 변동을 제어합니다. 엑시터 출력을 제어함으로써 메인 교류 발전기의 단자 전압이 효과적으로 조절됩니다.

자동 전압 조정기의 응용

자동 전압 조정기(AVR)는 다음과 같은 중요한 기능을 수행합니다:

• 전압 제어 및 안정성 향상: 전력 시스템의 전압을 허용 가능한 범위 내로 유지하고 기계가 안정 상태 경계에 가까워지도록 합니다. 이를 통해 신뢰성 있는 전력 공급을 보장하고, 시스템의 전압 관련 불안정성을 방지합니다.

• 반응 부하 분산: 병렬로 작동하는 여러 교류 발전기가 있을 때, AVR은 반응 부하를 분산하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이렇게 함으로써 병렬 운전 중인 교류 발전기의 성능을 최적화하고, 시스템의 전체적인 전력 인자를 유지합니다.

• 과전압 완화: AVR은 시스템에서 갑작스런 부하 해제로 인해 발생하는 과전압을 효과적으로 감소시킵니다. 신속하게 엑시테이션을 조정하여 전기 장비를 손상시키는 과도한 전압 상승을 방지합니다.

• 고장 시 엑시테이션 조정: 고장 상황에서 AVR은 시스템의 엑시테이션을 증가시킵니다. 이렇게 함으로써 고장 청소 중에 최대 동기화 전력을 확보하여 시스템의 더 원활한 회복을 가능하게 합니다.

• 부하 추적 엑시테이션 제어: 교류 발전기에 갑작스런 부하 변화가 있을 때, AVR은 엑시테이션 시스템을 조정합니다. 새로운 부하 조건에서도 교류 발전기가 동일한 전압을 계속 공급하도록 합니다. AVR은 엑시터 필드를 작동하여 엑시터 출력 전압과 필드 전류를 수정합니다. 그러나 심각한 전압 변동 시에는 표준 AVR이 충분히 빠르게 반응하지 못할 수 있습니다.

빠른 반응형 전압 조정기

더 빠른 반응을 달성하기 위해, '마크를 넘어서' 원칙에 기반한 빠른 반응형 전압 조정기가 사용됩니다. 이 원칙에 따르면, 부하가 증가하면 시스템의 엑시테이션도 증가합니다. 그러나 전압이 증가한 엑시테이션에 해당하는 값에 도달하기 전에, 조정기는 예측하여 적절한 수준으로 엑시테이션을 감소시킵니다. 이 오버슈트-앤-코렉트 메커니즘은 전압을 더 빠르고 정확하게 조정하여, 동적 부하 변화 중 전력 시스템의 성능을 향상시킵니다.