주요 U.S에서 전력 품질. 이중 유틸리티 피드와 자동차 조립 공장
| 시설 | 미국 주요. 자동차 조립 공장 — 3,200 노동자 |
| 공급 구성 | 두 개의 독립적인 전송선에서 전력을 공급받는 전용 변전소 |
| 모니터링 시스템 | 각 전송 라인의 I-Sense 모니터 - 연속 파형 기록 |
| 행사 | 송전선 변전소 입구에서 바람으로 인한 선간 결함 #1 |
| 처짐 기간 | 4.8 사이클 (0.09 초) 자동절체 전 고장난 회선에서 |
| 중단 | 9.8 라인에 초 #1 오류 제거 후 - 라인 #2 전체적으로 공급 유지 |
| Sag 중 남은 전압 | 68% — 위에 50% 표준 새그 교정기의 임계값 |
| 주요 발견 | 이중 공급은 여러 시간의 중단을 방지했지만 여전히 공정 중단을 초래하는 전압 강하를 제거하지는 못했습니다. |
01 배경 - 이중 공급 전략
프로세스가 공급 중단을 견딜 수 없는 산업 고객을 위한 것입니다., 유틸리티는 일반적으로 이중 공급 서비스를 제공합니다: 시설은 동일한 전용 변전소에 연결된 두 개의 독립적인 전송선에서 공급됩니다.. 정상적인 조건에서, 플랜트 부하는 두 라인 간에 공유됩니다.. 한 회선에 이상이 발생한 경우, 플랜트 부하는 자동으로 다른 곳으로 이전됩니다. 이는 단일 라인 결함에도 불구하고 거의 연속적인 공급을 제공하도록 설계된 전략입니다..
이 사례 연구, 미국 주요 업체의 현장 모니터링 데이터를 기반으로. 자동차 조립공장 채용 3,200 노동자, 이중 공급 전략의 강점과 한계를 모두 보여줍니다.: 장기간의 중단을 방지하는 데 매우 효과적입니다., 하지만 민감한 제조 환경에서 상당한 공정 가동 중단 시간을 유발할 수 있는 단기 전압 강하를 제거하지는 못합니다..
이벤트는 I-Grid의 일부인 I-Sense 모니터에 의해 캡처되었습니다.™ Georgia Tech에서 개발하고 Soft Switching Technologies에서 상용화한 시스템. I-Sense 모니터는 GPS 정확도로 지속적인 전압 및 전류 파형과 타임스탬프 이벤트를 기록합니다., 여러 측정 지점에서 이벤트의 정확한 상관 관계를 가능하게 합니다.. 이 다점, 전압 강하의 소스와 전파 경로를 식별하려면 시간 동기화 모니터링 접근 방식이 필수적입니다. 이는 단일 지점 모니터링이 제공할 수 없는 기능입니다..
02 이벤트 - 바람으로 인한 전송 오류
폭풍으로 인해 전송선 진입 지점에서 선간 결함이 발생했습니다. #1 전용 변전소에. 사건의 물리적 순서, 두 라인의 I-Sense 모니터링 데이터로부터 재구성, 다음과 같았습니다:
- 단계,,en,청소기 또는 480 VAC AC-DC 전원 공급 장치,,en 1 — 오류 발생: 선간 결함은 두 전송선에 의해 동시에 공급됩니다.. 두 라인의 사고 전류는 플랜트 부하를 포함하여 모든 다운스트림 부하 버스로 전파되는 전압 강하를 유발합니다.. 두 I-Sense 모니터 모두 전압 강하를 동시에 기록합니다., 처짐이 두 라인의 공통 지점에서 발생했음을 확인합니다. (변전소 진입점)
- 단계,,en,청소기 또는 480 VAC AC-DC 전원 공급 장치,,en 2 — 결함 제거: 결함이 있는 전송선을 격리하기 위해 회로 차단기가 열립니다. #1. 처짐이 지속됨 4.8 사이클 (약 0.09 초) 차단기가 작동하기 전에
- 단계,,en,청소기 또는 480 VAC AC-DC 전원 공급 장치,,en 3 — 자동 이체: 모든 플랜트 부하가 전송선으로 전송됩니다. #2, 결함의 영향을 받지 않은 것. 더 라인 #2 모니터는 Sag 이후 정상 전압으로의 복귀를 기록합니다. 이 라인에는 중단이 없습니다.
- 단계,,en,청소기 또는 480 VAC AC-DC 전원 공급 장치,,en 4 — 회선 중단 연장 #1: 더 라인 #1 모니터는 지속적인 중단을 기록합니다. 9.8 전압 강하 후 몇 초 - 결함이 해결되고 라인이 복원되는 동안 라인의 전원이 차단된 상태로 유지됩니다.. 공장은 이미 라인에서 가동 중이기 때문에 이러한 중단으로 인해 영향을 받지 않습니다. #2
03 분석 — 듀얼 피드가 방지한 것과 방지하지 못한 것
듀얼 피드가 방해하는 것
장애가 발생한 회선에서 자동절체 #1 건강한 라인으로 #2 여러 시간 동안의 공급 중단을 예방했습니다. 즉, 바람으로 손상된 송전선을 물리적으로 찾아 수리하는 데 필요한 시간입니다.. 근로자가 3,200명인 조립 공장의 경우, 여러 시간의 중단은 막대한 생산 손실을 의미합니다.: 차량 조립 라인을 부분적으로 다시 시작할 수 없습니다, 라인에서 부분적으로 조립된 차량을 관리해야 합니다., 공장을 완전히 정지한 후 재가동 시퀀스를 수행하려면 상당한 복잡성과 시간이 소요됩니다..
이중 공급 전략은 주요 목표를 완전히 달성했습니다.: 공장은 라인에서 계속 운영되었습니다 #2 Line의 9.8초 중단 동안 #1. 공급 연속성 관점에서, 인프라가 설계된 대로 정확하게 수행됨.
듀얼 피드가 막지 못한 것
4.8주기 (0.09-초) 오류 발생 시 전압 강하가 방지되지 않았으며 이로 인해 프로세스 중단이 발생했습니다.. 이는 시설 엔지니어가 종종 이해하지 못하는 이중 공급 전략의 근본적인 한계입니다.: 자동 전송은 중단으로부터 보호합니다, 그러나 차단기가 열리고 절체가 완료되기 전의 오류 간격 동안 발생하는 전압 강하는 어떤 절체 방식으로도 피할 수 없습니다.. 처짐은 순간적이다; 전송에는 여러 주기가 걸립니다..
현대 산업 공정 장비 - 특히 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러, 가변 주파수 드라이브, 로봇 공학 - 제조업체 및 구성에 따라 일반적으로 8~20사이클의 전압 강하 내성을 갖습니다.. 4.8주기 하락 68% 남은 전압은 공장 내 각 장치의 특정 내성 특성에 따라 민감한 장비를 트립할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.. 자동차 조립 공장에서, 라인에서 단 한 번의 장비 작동만으로도 전체 조립 공정이 중단될 수 있습니다. 이것이 바로 4.8사이클의 처짐이 여전히 발생하는 이유입니다. “일부 프로세스 중단” 자동 이체가 성공적으로 이루어졌음에도 불구하고.
완화 격차 - 처짐 교정기
4.8주기 처짐 68% 남은 전압은 시중에서 판매되는 전압 강하 교정기(동적 전압 복원기)의 작동 범위 내에 있습니다. (DVR) 또는 철공진 정전압 변압기 (CVT) — 일반적으로 처짐을 다음과 같이 보상할 수 있습니다. 50% 최대 10~30사이클 동안 남은 전압. 중요한 공정 장비 공급 장치에 이러한 장치가 설치되어 있었습니까?, 4.8주기 처짐은 민감한 부하에 보이지 않고 공정 중단도 발생하지 않았을 것입니다..
이중 유틸리티 피드는 공급 중단에 대한 탁월한 보호 기능을 제공하지만 전압 강하에 대한 보호 기능은 제공하지 않습니다.. 민감한 산업 시설을 위한 포괄적인 전압 신뢰성 전략에는 두 가지가 모두 필요합니다.: 중단 위험을 해결하기 위한 이중 피드, 처짐 완화 장비 (DVR, UPS, 또는 VFD의 라이드 스루 제어) 전송 간격 동안 발생하는 Sag와 전송을 전혀 일으키지 않는 기타 네트워크 이벤트를 해결합니다..
04 전력 품질 관점
이 사례 연구는 공급 신뢰성과 전력 품질의 차이를 보여주는 명확한 예입니다. 두 개념은 종종 혼동되지만 서로 다른 오류 모드를 해결합니다.. 이중 피드로 신뢰성 보장: 하나의 공급 경로 결함으로 인해 지속적인 중단이 발생할 위험. 전압 강하는 전력 품질을 해결합니다.: 연결된 네트워크의 어느 곳에서나 오류가 발생하는 동안 발생하는 단기간의 전압 강하, 공급 구성에 관계없이.
유틸리티 엔지니어링 관점에서, 이중 공급 사례 연구는 다중 지점의 가치도 보여줍니다., 시간 동기화 모니터링. 두 라인 모두에 모니터가 없음, 데이터만으로는 Sag가 Line의 결함으로 인해 발생했다는 것을 확인할 수 없습니다. #1 플랜트 내의 부하 전환 이벤트가 아닌. 두 라인 모두에 동시 Sag 기록, 그리고 이후의 다른 행동 (선 #1 인터럽트, 선 #2 회복하다), 두 라인에 공통된 지점에서 전송 오류의 최종 서명입니다. 이 경우, 변전소 진입점.
여기에서 시연된 I-Grid 모니터링 접근 방식(네트워크의 여러 지점에서 시간 동기화된 모니터)은 유틸리티 측 PQ 평가와 시설 측 PQ 평가를 분리하는 모니터링 아키텍처입니다.. 플랜트 서비스 입구에 있는 단일 모니터가 처짐을 기록했지만 유틸리티 전송 결함과 플랜트 내부 결함을 구별할 수 없었습니다.. 두 개의 동기화된 모니터, 각 피드에 하나씩, 명확한 소스 속성 제공. 이 원칙은 확장됩니다.: 여러 변전소의 GPS 동기화 레코더를 갖춘 잘 설계된 유틸리티 PQ 모니터링 네트워크는 특정 피더 세그먼트 내에서 교란의 원인을 찾을 수 있습니다.. 이것이 유틸리티 전력 품질 엔지니어링 관점이며, 이 사례 연구가 소규모로 보여주는 것입니다..
참조
- 디반 디, 브럼시클 여, 에토 J. 전력 품질 및 전기 신뢰성 모니터링에 대한 새로운 접근 방식 - I-Grid 기능에 대한 사례 연구 예시™ 체계. 어니스트 올랜도 로렌스 버클리 국립 연구소, LBNL-52048, 4월 2003.
- IEEE 표준 1159-2019. 전력 품질 모니터링을 위한 IEEE 권장 사례. IEEE, 뉴욕, NY, 2019.
- 세미 F47-0706. 반도체 공정 장비 전압 강하 내성 사양. 두 가구 연립 주택, 밀피타스, CA, 2006.
디반 디, 브럼시클 여, 에토 J. 전력 품질 및 전기 신뢰성 모니터링에 대한 새로운 접근 방식 - I-Grid 기능에 대한 사례 연구 예시™ 체계. 로렌스 버클리 국립 연구소, LBNL-52048, 4월 2003.
본 사례 연구는 교육 목적으로 요약 및 해설 형식으로 제공됩니다.. 원본 자료는 저자와 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)에 귀속됩니다.. PQ 관점 섹션 (섹션 4) 및 SVG 다이어그램은 Denis Ruest의 원본 IPQDF 편집 콘텐츠입니다., 석사. (적용된), 물리 공학과. (퇴사.). IPQDF는 원본 연구의 저자임을 주장하지 않습니다..