발전소 에너지 업그레이드 후 문제 해결

에너지 비용을 절약하기 위해 노력하는 것이 보이는 것처럼 항상 간단하지는 않습니다. 가변 주파수 드라이브(VFD)를 설치하고 조명 시스템을 개조하는 것은 상당한 에너지 절약을 달성하는 가장 빠르고 가장 널리 받아들여지는 두 가지 방법입니다. 그러나 결과적으로 새로운 문제가 나타날 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하는 첫 번째 단계 중 하나는 에너지 효율적인 장치 자체가 원인일 수 있음을 이해하는 것입니다. 대부분의 에너지 절약형 전자 조명 안정기, 조명 제어 장치 및
VFD는 최신 배전 시스템에서 제대로 작동하지만 이 장비는 오래된 시설에서 문제 해결의 악몽을 낳을 수 있습니다.

고효율, 에너지 절약 업그레이드로 인한 전기 문제는 다음 세 가지 영역 중 하나 이상에 해당합니다.

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신청

설치(시작 포함)

유지 관리

VFD 불일치
시설에서 가장 일반적인 에너지 절약 응용 프로그램 중 하나는 원심 펌프, 팬 및 송풍기에서 VFD를 사용하는 것입니다. 모터 속도를 변경하는 것은 모터와 펌프를 최고 속도로 가동하고 밸브를 조절하여 유속을 조정하는 것보다 유속을 제어하여 수온을 유지하는 훨씬 더 효율적인 방법입니다. 그러나 다음과 같은 경우 문제가 발생합니다.

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VFD의 크기 및 선택이 제대로 이루어지지 않았습니다.

드라이브 및 모터 설치는 VFD를 염두에 두고 이루어지지 않았습니다.

시작 시 매개변수가 제대로 설정되지 않았습니다.

고조파 전류의 영향은 설계 시 고려되지 않았고 유지보수 시 해결되었습니다.

전자 부하의 비선형 효과
가변 주파수 드라이브는 모터 속도를 제어하기 위해 출력 전압과 주파수를 변경하는 비선형 부하라고 하는 복잡한 전자 장치입니다. 배전 시스템은 전압을 공급하지만 컨버터 섹션의 정류기 회로가 전도를 시작할 때까지 전류가 VFD로 흐르지 않습니다. 전압이 가해지면 전류가 선형적으로 흐르지 않기 때문에 "비선형" 장비라고 합니다.

다이오드가 갑자기 전류 흐름을 허용하면 사인파 왜곡을 일으키는 사인파에 "노치"가 생성됩니다. VFD 정류기 회로는 또한 전류가 60Hz(Hz)의 배수로 배전 시스템으로 다시 흐르게 합니다. 기본의 배수로 역류하는 전류를 고조파 전류라고 합니다. 3차 고조파는 기본 60Hz 또는 180Hz의 3배입니다. 5차 고조파 전류는 300Hz 등입니다.

고조파
이러한 고조파 전류는 플랜트 전체에 걸쳐 전압을 왜곡하는 경향이 있을 뿐만 아니라 특정 고조파 주파수는 해당 고조파에 고유한 문제를 생성합니다. 예를 들어, 3차 고조파는 중성선과 변압기에서 과열을 유발합니다. 5차 고조파는 과열, 비정상적인 소음 및 진동, 모터 비효율과 같은 모터 문제를 일으킬 수 있습니다.

결론:모든 전자 장비는 고조파를 생성하고 플랜트 내부에 분포된 전압을 왜곡합니다.

에너지 업그레이드 중에 추가되는 다른 일반적인 비선형 부하에는 전자식 안정기, 컴퓨터, 제어 장치(PLC 등) 및 빌딩 자동화 시스템의 다양한 구성 요소가 포함됩니다. 비선형 부하, 특히 전류를 측정할 때는 항상 true-rms 응답 테스트 도구를 사용하십시오. 왜 true-rms인지에 대한 배경 지식을 보려면 www.fluke.com/true-rms를 방문하십시오.

민감한 제어
문제의 근본 원인은 다음과 같습니다. 최신 제어 시스템은 공급되는 전력의 품질 문제에 매우 민감한 경우가 많습니다. 이는 비선형, 고효율 부하가 다른 민감한 플랜트 장비뿐만 아니라 그 자체에도 작동 문제를 발생시킨다는 것을 의미합니다. 아이러니하게도 에너지를 절약하기 위해 설치된 바로 그 장비가 비효율성과 예상치 못한 유지보수 비용을 초래하는 경우가 많습니다.

다행히 몇 가지 빠른 점검과 기본적인 전기 문제 해결을 통해 많은 문제를 해결할 수 있습니다.

VFD 문제 해결 예
모터 속도 제어 불량 및/또는 성가신 트립: 예를 들어, 현장에서 발생하는 일반적인 VFD 문제는 드라이브가 모터 속도를 적절하게 제어하지 못하고 성가신 트립을 경험할 수도 있다는 것입니다. 이 특정 문제의 가장 가능성 있는 두 가지 원인:

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드라이브에 전원을 공급하는 3상 전압 불균형

드라이브에서 흘러나와 배전 시스템으로 다시 흐르는 고조파

예를 들어, VFD가 설치된 냉각기는 고조파에 의해 생성된 왜곡된 사인파로 인해 시스템의 특정 위치에서 온도 제어 문제가 발생할 수 있습니다. 이 왜곡은 냉각기의 PLC, 온도 컨트롤러 및 기타 제어 장치의 작동에 영향을 미칩니다.

또 다른 가능성:회전 속도계 피드백 케이블을 적절하게 선택 및 설치하지 않으면 잘못된 모터 속도 정보가 VFD로 피드백되어 VFD가 실제 모터 속도를 제어할 수 없게 됩니다.

해결책:이러한 저전압 신호에 대해 차폐 케이블을 실행하고 한쪽 끝에서만 접지합니다.

이러한 저전압 도체를 배선할 때 전원 도체 가까이에 설치하지 않도록 하십시오. 전원 케이블의 전자기 유도는 저전압 제어에 영향을 줄 수 있습니다.

설치 확인: VFD 제어 문제를 해결하려면 먼저 설치 설계를 검토하십시오. 적절한 드라이브, 모터 및 관련 장비가 선택되었을 가능성이 있지만 어쨌든 확인하십시오. 내려가서 설치를 관찰하십시오. 올바른 케이블 유형을 선택하고 올바르게 설치했습니까? 설치 환경에 적합한 설치입니까? 인클로저에 먼지가 없고 적절한 환기가 제공됩니까?

드라이브 매개변수 확인: 드라이브에 프로그래밍된 매개변수를 검토하십시오. 입력한 데이터가 모터 명판과 일치합니까? 에너지 절약 펌프 및 팬 애플리케이션을 위한 가변 토크와 같은 적절한 작동을 위해 드라이브가 설정되었습니까? VFD가 예상대로 모터를 제어하지 않는 경우 작동 매개변수가 올바르게 설정되지 않았거나 다른 문제를 수정하려는 선의의 개인에 의해 재설정되었을 가능성이 큽니다.

빠른 측정 확인: True-rms 디지털 멀티미터로 VFD 입력 전압을 측정하여 전압 불균형이 제조업체 사양 내에 있는지 확인합니다. 전력 품질 클램프 미터 또는 전력 품질 분석기를 사용하여 VFD에 전력이 공급되는 지점에서 고조파 주파수 및 레벨을 측정합니다. 또한 VFD에 대한 전원이 다른 부하에도 공급되는 피더에서 고조파를 다시 확인하십시오.

해결책:전압 불균형이 문제인 경우 단상 부하를 이동하고 균등하게 분배합니다. 고조파가 원인으로 밝혀지면 드라이브 제조업체 또는 고조파 필터 제조업체에 연락하여 적절하게 조정된 고조파 필터를 결정하고 설치하십시오.

조명 개조 문제
성가신 걸림: 의심의 여지 없이 조명을 개조하면 월별 전기 요금을 절약할 수 있습니다. 그러나 많은 시설에서 조명 업그레이드에 투자하여 조명이 깜박이거나 전혀 작동하지 않는 것을 찾습니다. 관련이 없어 보이는 3상 모터가 과열되고 서버와 컴퓨터가 오작동하며 데이터가 손실됩니다. 회로 차단기의 성가신 트립이 갑자기 발생하기 시작합니다. 새로 설치된 전자 장비는 과전압 또는 과열로 인해 이상하게 트립되지만 장비에는 그러한 비정상적인 상태의 징후가 없습니다.

이러한 문제는 일반적으로 고조파와 관련이 있습니다. 한 IEEE 연구에 따르면 형광등이 시설 부하의 25% 이상을 차지하는 경우 이러한 고조파가 중요한 문제가 될 수 있습니다.

전자식 안정기는 종종 배전 시스템에 다시 고조파 전류를 도입합니다. 시설이 오래된 시설이고 3개의 접지되지 않은 위상 도체 각각에 대해 하나의 중성선만 조명 회로에 연결된 경우(중성선 공유) 결과적으로 중성선, 패널보드 및 변압기가 과열될 수 있습니다. 유지 관리는 종종 이러한 문제를 찾아 수정합니다.

팁:필요에 따라 총 위상당 하나씩 추가 중성 도체를 끌어옵니다. 적외선 열화상 촬영은 종종 실패 전에 이러한 문제를 식별할 수 있습니다.

조광기 컨트롤: 전자식 안정기가 있는 T-8 램프의 일반적인 개조와 백열등을 소형 형광등(CFL)으로 교체하면 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 추가적인 에너지 절약을 위해 전체 광 출력이 필요하지 않을 때는 형광등 조명을 어둡게 하십시오. 수동 조광기 또는 필요에 따라 실내 또는 실외의 조도를 감지하는 광센서를 사용하여 이러한 조광을 달성할 수 있습니다.

조광기 제어의 적절한 유형을 조광할 안정기 및 램프 유형과 일치하는지 확인하십시오. 여기에서 불일치가 발생하면 장비가 제대로 작동하지 않을 뿐만 아니라 조명 시스템 구성 요소도 손상될 수 있습니다.

사용되는 조광 제어 유형에 따라 0~10볼트에서 작동하는 추가 제어 배선을 설치할 수 있습니다. 설치 또는 유지 관리 중에 이러한 제어 배선을 전원 도체에 너무 가까이 배치하면 조명 제어가 불규칙해질 수 있습니다.

팁:설치하는 동안 제어 배선을 가능한 한 짧게 유지하십시오.

에너지 절약 제어장치를 설치한 후 비정상적으로 조명 뱅크를 껐다가 켜는 자동 조명 제어장치는 센서가 제대로 작동하는지 확인해야 합니다. 일부 포토 센서에는 조명 꺼짐과 켜짐 사이의 시간을 변경하는 데 사용할 수 있는 데드밴드 조정 기능이 있을 수 있습니다.

모터 과열: 에너지 절약 조명 업그레이드의 일환으로 조명 뱅크를 전환하여 에너지를 절약할 수 있습니다. 전환된 회로에 따라 위상 불균형이 3상 시스템에서 발생할 수 있습니다. 유지보수 부서에서 과열로 인해 파손된 모터를 교체하라는 요청을 받습니다.

팁:공장 가동의 모든 단계에서 모터에 공급되는 전압을 확인하십시오.

모터 단자의 최대 전압 불균형은 1%를 초과해서는 안 됩니다. 5% 이상의 불균형에서 모터를 작동하면 모터가 손상될 수 있습니다.

결론
업그레이드 후 문제를 해결하는 가장 좋은 도구는 잘 훈련되고 적절한 장비를 갖춘 인력입니다. 에너지 절약 응용 프로그램의 작동 방식에 대한 지식은 관련 문제를 해결하는 첫 번째 단계입니다. 설계, 설치 및 시작 절차를 검토하여 많은 문제를 분리하고 수정합니다. 장비에 대한 유지 관리가 필요하므로 올바른 도구를 사용하여 논리적이고 체계적인 접근 방식을 사용하여 문제를 격리하십시오.

에너지 절약 업그레이드 후 발생하는 일반적인 문제와 시작 위치에 대한 아이디어는 그림 1을 검토하십시오.

자세한 내용은 Fluke Corporation 웹 사이트(www.fluke.com)를 방문하십시오.

그림 1. 에너지 업그레이드 후 보고되는 일반적인 문제 및 문제 해결을 위한 몇 가지 빠른 확인

그림 2. 에너지 업그레이드 절약을 유지하려면 사내에서 관련 문제를 해결하고 수리하는 방법을 배우십시오.