풍력 터빈 시운전 절차

풍력 터빈의 시운전은 터빈 제조업체, 전기 엔지니어, 프로젝트 관리자를 포함한 다양한 당사자 간의 조정이 필요한 복잡한 프로세스입니다. 터빈의 안전하고 효율적인 작동을 보장하기 위해 제조업체 지침과 업계 모범 사례를 따르는 것이 필수적입니다.

이 글에서는 각 풍력 터빈 모델에서 주로 동일한 일반 절차와 구성 요소에 대해 설명합니다.

 

1. 풍력 터빈의 구성 요소
1) 하단 타워

스텝 다운 변압기, 스위치기어, 주 제어 캐비닛, 주파수 변환기

2) 상단 타워

나셀 및 허브나셀: 발전기, 탑박스 제어 캐비닛, 요 모터 및 기어박스(기어 구동인 경우), 항공 조명, 풍향계(풍속계), 요 안정 구동을 위한 유압 시스템, 요 브레이킹 시스템, 로터 잠금 메커니즘, 윤활 시스템.허브: 피치 제어 캐비닛 및 피치 구동 모터를 포함한 블레이드 피칭 시스템, 윤활 시스템

3) 통신 시스템

광섬유, 네트워크 스위치, 주 제어기

 

2. 시운전 활동
설치팀에서 MCC를 받은 후 시운전 엔지니어를 위한 두 가지 주요 활동이 있습니다.

1) 사전 시운전 활동

설치팀에서 MCC(기계 완료 인증서)를 발급한 후 풍력 터빈은 현장의 시운전 엔지니어에게 인계됩니다.

 

1-1) 검사

설치팀과 함께 검사를 실시하여 전원 캐비닛, 제어 캐비닛, 변압기 및 스위치기어의 케이블 연결과 같은 전제 조건이 남아 있지 않은지 확인합니다.

1-2) 주 전원 시스템 전원 공급

전원 공급 절차는 휴대용 디젤 발전기를 사용하여 그리드 없이 수행할 수 있으므로 변전소가 건설 중인 경우 변전소를 사용할 수 있게 되면 풍력 터빈을 그리드 연결에 준비할 수 있습니다. 이는 현장에서 대부분의 활동이 시간 및 리소스 관리를 위해 병렬로 수행되기 때문입니다. 또는 변전소를 사용할 수 있는 경우 그리드와 함께 수행할 수 있습니다. 전력을 공급할 때 터빈 연결이 정확한지 확인합니다. 주 회로 차단기와 터빈 시스템 작동에 필요한 전압으로 위상 회전을 측정합니다. 접지 고장이 없는지 확인하면 다음 단계로 넘어갈 수 있습니다.

 

1-3) 주 컨트롤러 설정

모든 전력 시스템의 두뇌는 우리 모두가 알다시피 컨트롤러입니다. 하지만 컨트롤러에는 결정을 내리고 정보를 제공하는 데 필요한 매개변수와 지침도 필요합니다. 따라서 컨트롤러를 설정하는 데는 다양한 단계가 있습니다. USB 구성을 사용하거나 이더넷 연결 구성을 사용하는 것은 설계 부서의 지침에 따릅니다.

 

1-4) 주파수 컨트롤러

이것은 바람이 정기적인 자원이 아니고 지속적으로 변하기 때문에 풍력 터빈의 중추입니다. 따라서 일정한 주파수 출력의 경우 AC-DC 변환으로 작동하는 주파수 제어 설정이 있으며, 그런 다음 특정 레벨의 DC를 저장한 다음 DC에서 AC로 변환하여 스위치기어로 전송하고 그리드로 전송하는 안정적인 주파수로 변환합니다. 또한 마스터 컨트롤러의 지침이 있는 슬레이브 컨트롤러가 있습니다. 슬레이브 컨트롤러도 메인 컨트롤러의 구성과 동일한 절차로 구성됩니다. 이제 UPTOWER로 이동합니다.

 

1-5) Topbox 전원 인가

Topbox는 나셀 구성 요소와 HUB 구성 요소의 전력 분배를 담당합니다. 전력 분배와 함께 HUB-NACELLE과 메인 제어 캐비닛 간의 통신 연결을 제공합니다. 전력 공급도 동일한 단계로 수행됩니다. 즉, 먼저 모든 차단기 정격이 특정 정격에 도달했는지 확인하고 연결이 남지 않았는지 확인합니다. 그런 다음 탑 박스에 전원을 공급합니다.

 

1-6) Pitch System 전원 인가

설치 시 일부 퓨즈나 연결은 피치 제어의 안전을 위해 만들어지지 않습니다. 이는 바람을 잡아야 하는 풍력 터빈의 주요 원동력입니다. 따라서 사전 시운전 시 남은 연결과 퓨즈를 연결하고 피치 제어 캐비닛에 전원을 공급합니다. 통신 연결은 연결의 표시등으로 확인합니다.

1-7) 소프트웨어 업로드

상단 박스와 허브에 전원을 공급한 후 나머지 매개변수가 업로드됩니다. 즉, 시스템에서 사용 가능한 보완 요소와 동기화하기 위해 컨트롤러 메모리에서 가져옵니다. 동기화하는 동안 구성 요소가 응답하지 않으면 오류 문제를 확인하고 설정 소프트웨어의 상태 창에서 사용 가능하게 만들어야 합니다. (모든 OEM은 자체 소프트웨어 설계를 가지고 있지만 절차는 거의 동일합니다.)

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2) 현장 시운전

그리드 가용성 후 스위치기어를 통한 스텝다운 변압기를 통해 연결이 이루어집니다. 터빈 제조업체에서 제공하는 시운전 체크리스트에 따라 모든 시스템 기능 검사 목록이 수행됩니다. 시스템 테스트는 먼저 허브, 나셀, 메인 캐비닛에 대해 수행됩니다.

2-1) 허브 테스트

허브의 시스템은 주로 PITCH 시스템입니다.

 

2-2) 피치 각도 제어

피치 각도 제어는 0도에서 90도 범위 내에서 블레이드 각도를 조작하여 입사 풍속과 정확하게 정렬할 수 있습니다. 0도에서 블레이드는 풍향과 평행하게 배치되어 공기 저항을 최소화하고 로터 이동을 방지합니다. 반대로 90도에서 블레이드는 바람에 수직으로 배치되어 풍력 에너지를 최대한 포착합니다. 이 피치 제어 시스템은 풍속이 일반적으로 초당 3미터로 설정된 사전 결정된 최소 컷인 임계값에 도달하면 활성화됩니다. 반대로 풍속이 일반적으로 초당 25미터로 설정된 컷아웃 한계를 초과하면 비활성화됩니다. 컷아웃 조건은 풍속이 평균 10분 이상 이 임계값보다 지속적으로 높은 상태를 유지할 때 적용됩니다. 이 정밀한 피치 각도 제어 메커니즘은 다양한 풍속에서 가장 유리한 블레이드 방향을 보장하여 풍력 터빈 작동의 효율성과 안전성을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 기어 드라이브에 부착된 모터는 계산된 이빨 값을 가지고 있거나, 일부 모델은 벨트 구동 피칭 드라이브를 가지고 있습니다. 모터가 AC인 경우 제어되지 않는 메커니즘의 경우 전압을 공급하는 데 사용되는 초고충전 커패시터가 있습니다. DC 드라이브 모터가 있는 경우 충전된 저장을 위해 배터리 뱅크가 사용됩니다. 모터의 경우 아래 링크된 제 기사(모터 이해)를 읽어보세요. 따라서 테스트는 리미트 스위치로 다양한 각도에서 수행되고 모든 만족스러운 결과가 나온 후 피치 교정이 수행됩니다. 교정은 컨트롤러에서 블레이드 위치와 리미팅 스위치 작동과 관련하여 기어 이빨 값을 기억하는 프로세스입니다.

 

2-3) 나셀 테스트

 

2-4) TopBox 작동 테스트

Topbox에는 모든 전력 분배 차단기, 보호 장치 및 제어 장치가 포함되어 있습니다. 제조업체에서 제공한 문서에 따라 모든 차단기의 정격을 살펴봐야 합니다. 각 메커니즘의 작동을 하나씩 수행했습니다.

 

2-5) Yaw 작동 테스트

Yaw는 풍향에 대한 풍력 터빈의 360도 회전입니다. 주요 목적은 허브를 바람을 향하게 하는 것입니다. 이는 컨트롤러에 대한 Wind Wanes 입력을 통해 수행한 다음 요 모터를 제어하여 풍향을 따라 나셀을 회전시킵니다. 요 모터는 타워에 부착된 이빨 위의 기어를 회전시키는 유도 모터입니다. 이로 인해 나셀이 회전합니다. 요 플랫폼에서 메인 캐비닛까지의 풍력 터빈 케이블 라우팅에는 요 리미트 스위치라는 중요한 보호 기능이 통합되어 있으며, 주로 케이블 비틀림과 파손을 방지하는 역할을 합니다. 이 보호 장치는 풍력 터빈의 회전을 최대 2~3사이클로 제한하여 과도한 비틀림을 효과적으로 억제합니다. 좌우 회전 모두에 양방향 기능을 갖춘 요 모터는 바람 방향이 변함에 따라 풍력 터빈의 정확한 정렬을 제어합니다. 요 리미트 스위치와 요 모터의 시너지는 풍력 터빈 작동의 안전성과 효율성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 테스트는 터빈에서 사용 가능한 수동 요 설정으로 수행됩니다.

 

2-6) 유압 시스템 테스트

유압 시스템은 요 드라이브와 로터의 원활한 제동, 잠금 및 작동에 사용됩니다. 일부 OEM은 블레이드 피칭에도 유압 시스템을 사용합니다. 어큐뮬레이터가 달성하는 다양한 작동에는 서로 다른 압력 범위가 있습니다. 따라서 유압 펌프는 제조업체의 언급된 정격에 따라 해당 기능을 작동하여 테스트됩니다. 발전기 테스트: 이 모든 풍력 터빈 설정은 이 사람을 위해 로터를 회전시키기 위해 만들어졌습니다. 따라서 검사 및 테스트가 매우 중요합니다. 발전기 테스트에는 전원 공급 전 위상 연결, IR 테스트 및 위상 테스트 검사가 포함됩니다.

 

2-7) 발전기 속도 테스트 보호

발전기는 특정 회전까지 전력을 생산하도록 설계되었습니다. 정격 값에서 벗어난 회전은 발전기와 터빈 전체에 해로울 수 있습니다. 따라서 발전기 과속 보호 릴레이는 수동 속도 제한 테스트 작동을 위해 테스트됩니다.

 

2-8) 냉각 팬 및 펌프 테스트

냉각 팬 및 펌프의 수동 속도에 의한 저속 및 고속 테스트: 냉각된 경우 발전기 냉각 팬에도 동일합니다.

 

2-9) 동기화 릴레이

릴레이는 터빈을 전기 그리드와 동기화하는 데 중요한 역할을 합니다. 구성은 가장 중요하며 전압 및 주파수 일치, 위상 동기화, 시간 지연 설정, 데드 버스 보호, 역전원 보호, 과전류 및 오류 보호, 감도 및 허용 오차 설정과 같은 주요 매개변수를 모니터링합니다. 이러한 설정은 터빈과 그리드 간의 원활하고 안전한 정렬을 보장하여 손상 및 중단을 방지하는 동시에 정확한 동기화를 가능하게 합니다. 타워 진동 테스트: 풍력 터빈은 악천후를 견디도록 설계되었지만 터빈의 구조적 무결성에 중요한 타워 진동에 대한 중요한 임계값이 남아 있습니다. 기술의 발전으로 풍력 터빈의 구조적 견고성이 향상되었지만 회전 구성 요소가 있기 때문에 허용 한계를 넘는 최소한의 진동조차도 상당한 손상을 초래할 수 있습니다. 따라서 터빈 타워를 진동으로부터 보호하여 전체 구조에 대한 잠재적 피해를 완화하기 위한 조치가 시행됩니다.

 

2-10) 주 제어 캐비닛 테스트

나셀에 사람이 없는 동안 수행되는 터빈에 대한 몇 가지 중요한 테스트가 있습니다. 풍력 터빈 성능 및 보호 테스트는 풍력 터빈의 효과적인 작동과 안전을 보장하기 위해 수행되는 필수적인 평가입니다. 이러한 테스트에는 다양한 평가가 포함됩니다.

 

2-11) 성능 테스트

여기에는 풍력 터빈이 효율적으로 전기를 생성하는 능력이 평가됩니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

 

2-12) 전력 성능 테스트

다양한 바람 조건에서 정격 전력과 비교하여 터빈의 실제 전력 출력을 측정하여 에너지 생산 효율성을 평가합니다.

 

2-13) 성능 곡선

다양한 풍속 및 전력 출력에서 ​​터빈의 성능을 보여주는 그래픽 표현입니다.부하 테스트: 터빈이 돌풍 및 극한 조건과 같은 다양한 부하를 처리하는 방식을 평가합니다.

 

2-14) 보호 테스트

풍력 터빈의 구성 요소가 손상으로부터 보호되고 안전하게 작동하는지 확인합니다.보호 테스트의 주요 측면은 다음과 같습니다.

2-15) 과전류 보호

발전기 또는 기타 구성 요소를 손상시킬 수 있는 전기 과부하를 방지하는 보호 시스템의 검증.

 

2-16) 전압 보호

전압 레벨이 지정된 한도 내에 유지되어 전기 시스템을 보호합니다.

 

2-17) Yaw 및 피치 제어 테스트

터빈의 방향 및 블레이드 각도를 제어하는 ​​능력을 평가합니다. 이는 성능 최적화 및 강풍으로부터의 보호에 필수적입니다.

2-18) 신뢰성 실행 테스트

풍력 터빈의 가용성은 고객과 정부 관리에게 가장 중요한 매개변수입니다. 터빈은 지정된 기간(일 또는 시간) 동안 작동하고 가동 중단이나 오류가 있는지 지속적으로 모니터링합니다. 터빈이 최대 가용성으로 해당 기간을 통과하면 터빈은 서비스 및 유지 관리 팀에 인계됩니다.