KR100755539B1 - 전기 부품을 통과하는 전류의 제한 방법 및 제한 장치 - Google Patents

전기 부품을 통과하는 전류의 제한 방법 및 제한 장치 Download PDF

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Abstract

전기 부품(76), 특히 터보 제네레이터의 회전자 권선을 통과하는 전류(I)를 제한하기 위해서는 부품(76)의 열적 부하가 기본이 된다. 따라서 부품(76)의 과열이 확실하게 방지되는 동시에 특히 자계 강화시 전류(I)가 완전히 방출된다.

Description

전기 부품을 통과하는 전류의 제한 방법 및 제한 장치 {METHOD FOR LIMITING AN ELECTRIC CURRENT PASSING THROUGH AN ELECTRICAL COMPONENT AND LIMITING DEVICE}
본 발명은 전기 부품, 특히 전기 권선을 통과하는 전류의 제한 방법 및 전기 부품을 통과하는 전류를 제한할 수 있는 제한 장치에 관한 것이다.
US PS 5 321 308호에 제네레이터의 회전자 권선을 통과하는 여자 전류(exciting current)용 조절 장치가 공지되어 있다. 상기 회전자의 온도는 여자 전류 및 회전자 권선의 옴 저항에 의해 산출된다. 이 경우에는 구리에 대한 공지된 저항-온도-관계식이 기본으로 사용된다. 상기 회전자가 과열될 경우 여자 전류가 감소된다.
US PS 5 198 744호는 제네레이터, 특히 자동차용 스타터를 나타낸다. 제네레이터의 여자 권선을 통과하는 여자 전류는 제네레이터내의 측정 온도에 따라 제어된다. 바람직하게 제네레이터내의 특정 지점에서의 온도는 상기 측정 온도로부터 산출된다. 상기 제네레이터 온도에 의한 여자 전류의 조절은, 때때로 과여기된 상태 또는 주위 온도가 높은 상태에서 제네레이터의 작동을 가능하게 한다.
독일 특허 제 41 41 837 A1호에 특히 자동차의 에너지 공급을 위한 제네레이터가 공지되고, 마찬가지로 온도에 따른 제네레이터의 여자 권선을 통과하는 여자 전류가 정확히 말해서 전압 조절기에서 또는 그 내부에서 제어된다. 여기서 상기 독일 특허는 임계 온도 값을 초과할 경우, 매우 높은 여자 전류에 의한 추가 온도 상승을 방지하는 것을 고안한다. 이를 위해, 여자 전류가 적합한 방식으로 감소된다.
미국 특허 제 5 373 205호에 모터 제어용 전기 회로 부재, 예컨대 트랜지스터의 온도를 측정하기 위한 수학적 모델이 공지된다. 상기 온도 모델은 지수적 시간 함수를 기본으로 한다. 상기 모델에 의한 온도의 산출이 주기적으로 실행되고, 산출된 온도 값은 최대 가능한 온도 값과 비교된다. 이 경우 산출된 온도값은 부품을 통과하는 순간 전류의 함수와 선행된 주기에서의 전류의 함수이다.
본 발명의 목적은, 전기 부품의 과열을 확실하게 방지할 수 있는 동시에 충분히 많은 전류가 전기 부품을 통과해 안내될 수 있는, 전기 부품을 통과하는 전류를 제한하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은, 작동 안전성이 높은 동시에 많은 양의 전류를 방출시킬 수 있는, 전기 부품을 통과하는 전류용 제한 장치를 제공하는 것이다.
발명과 관련된 본 발명에 따른 목적은 전기 부품을 통과하는 전류의 제한 방법에 의해 달성된다. 전기 부품에 대한 시간에 따른 온도 곡선이 결정되고, 이로 인해 전기 부품에 대한 열적 부하가 얻어지며, 열적 부하가 미리 결정된 최대 부하값 이하로 유지되도록 전류가 제한된다.
전기 부품의 열적 부하는 소정 시간 범위 동안 존재하는 높은 온도에 의해 야기된 부품에서의 재료 스트레스(material stress)의 크기이다. 전류가 열적 부하를 참조하여 제한됨으로써, 한편으로 전기 부품은 허용된 기준을 넘지 않고 열적 부하를 받게 된다. 다른 한편으로 전류는 그의 양 및 지속 시간면에서 완전히 방출된다. 왜냐하면 열적 부하를 통해 전류의 양 및 지속 시간이 충분히 크고 충분히 길게 세팅될 수 있음으로써, 전기 부품에 대한 위험이 발생되지 않기 때문이다. 다시 말해: 전류는 열 과부하에 의한 손상을 확실히 방지하도록 최대 값 및/또는 최대 지속 시간을 취할 수 있다. 단지 전기 부품의 온도에 의한 조절은 전류의 완전한 방출을 보장하지 못한다. 왜냐하면 전기 부품의 열적 부하와 관련된 순간적인 높은 온도는 장시간을 통해 상승된 온도와는 다르게 평가될 수 있기 때문이다.
바람직하게 전기 부품에 대한 한계 온도는 그 한계 온도 이상에서 소정의 시간이 흐른 후에 전기 부품이 손상된다는 점에 기초하여 정의되며, 열적 부하는 한계 온도 이상에 있는 온도의 시간에 따른 곡선의 부분의 합 또는 적분에 의해 산출된다.
한계 온도는 평균 수명을 기준으로 상당한 시간이 지난 후에 전기 부품에 대해 열적 손상이 발생할 온도 이상의 온도이다. 다시 말해, 한계 온도의 정의는 하나의 파라미터를 제공하는데, 그 파라미터 이상에서는 전기 부품에 상당한 열적 부하가 발생한다. 열적 부하는 온도가 한계 온도 이상인 시간 간격에서 온도의 합 및/또는 적분에 의해 얻어진다.
바람직하게 열적 부하를 산출하기 위해 전기 부품의 열 시간 상수가 이용되는데, 상기 열 시간 상수는 전기 부품의 특징적인 가열 또는 냉각 시간을 나타낸다. 열 시간 상수에 의해, 전기 부품의 열 관성이 열적 부하를 산출할 경우 고려된다. 예컨대 온도가 한계 온도 이상일 경우, 전류가 차단되면 전기 부품의 온도의 감쇠 - 일반적으로 지수적 - 가 발생된다. 따라서 일정한 시간이 지난 후에도 전기 부품의 온도는 전류가 차단되었음에도 불구하고 여전히 한계 온도 이상이다. 이로써 전기 부품에 대한 열적 부하가 발생되고, 상기 열적 부하는 재접속된 전류의 제한을 제어하기 위해 이용된다.
바람직하게 열적 부하는 다음의 식에서 얻어진다:
Figure 112001004539679-pct00001
여기서
b(t0) : 시간(t0) 동안의 열적 부하,
T(t) : 시간에 따른 전기 부품의 온도,
TG : 한계 온도,
A : 적분 상수이다.
적분 상수(A)는 전기 부품의 열 관성을 나타낸다. 상기 적분 상수는 바람직하게 다음의 식에 따라 산출된다:
Figure 112001004539679-pct00002
여기서
Z : 전기 부품의 열 시간 상수,
TS : 정전류에서 세팅되는 전기 부품의 온도, 및
Tu : 전류가 차단된 전기 부품의 순간 온도이다.
바람직하게 시간에 따른 온도 곡선이 측정되거나 산출된다. 전기 부품의 온도에 대한 시간에 따른 온도 곡선은 연속적 또는 불연속적인 순서로 적합한 측정 장치를 통해 측정될 수 있다. 이렇게 측정된 시간에 따른 온도 곡선은 열적 부하를 결정하는데 이용된다. 또한 시간에 따른 온도 곡선이 산출될 수도 있다. 바람직하게 이를 위해 전기 부품의 온도가 전류에 따라 산출되고, 이러한 종속성에 의해, 시간에 따른 온도 곡선은 전류의 시간 곡선에 의해 산출된다. 전류에 따른 전기 부품의 온도의 산출은 전기 부품의 옴 저항을 고려하여 이루어질 수 있다. 바람직하게 전기 부품의 열 저항도 고려된다. 또한 바람직하게 온도의 산출시 비전기적 손실, 예컨대 마찰 손실, 및/또는 전기 부품을 냉각시키는 냉각제의 냉각 온도도 고려된다.
전류에 따른 부품 온도의 산출은 바람직하게 다음의 식에 따라 이루어진다:
Figure 112001004539679-pct00003
여기서
T : 부품 온도;
RT : 열 저항;
RO(20℃): 20℃ 에서의 옴 저항 ;
x : 평균 부품 온도에 대한 가중 계수 ;
I : 부품을 통과하는 전류 ;
TK : 냉각제 온도 ;
TR : 비전기적 손실에 의한 온도 상승 ;
T1,T2 : 상수, 바람직하게 T1 = 255℃, T2 = 235℃ 이다.
전기 부품 온도의 산출은 전기 부품 온도의 측정을 위한 측정 기술적 비용을 절감시킨다. 예컨대 제네레이터의 회전자 권선에서는 이러한 비용이 많이 든다. 왜냐하면 온도의 측정값은 회전하는 회전자로부터 얻어져야만 하기 때문이다.
바람직하게 제네레이터, 특히 10 MVA 이상, 바람직하게 100 MVA 이상의 전력을 가진 터보 제네레이터의 회전자 권선 및/또는 고정자 권선을 통과하는 전류는 제한된다. 상기 터보 제네레이터 내의 매우 높은 전력 밀도에 의해, 그 전기 권선에서 매우 높은 온도가 발생될 수 있고, 상기 온도는 경우에 따라서 권선을 크게 손상시킨다. 제네레이터의 작동 안전성에 대한 매우 높은 요구는 제네레이터의 권선을 통과하는 전류의 매우 안전한 제어 방법 및 상기 전기 권선의 온도에 대한 매우 정확한 표시를 요구한다. 이것은 전기 권선의 열적 부하를 결정하여 전류를 제한함으로써 신뢰성이 높으면서도 간단한 방법으로 보장된다.
바람직하게 전류는 상기 회전자를 통과하는 여자 전류이고, 상기 여자 전류는 추가 수요값으로 갑자기 상승("자계 강화(field forcing)")된다. 제네레이터에서 송출된 전력에 대한 단시간의 수요 피크가 발생할 수 있다. 상기 수요 피크는 라인에 접속된 제네레이터에서 라인 전압의 강하로 나타난다. 이 전압 강하는 회전자를 통과하는 여자 전류가 상승됨으로써 보상된다. 이러한 상승은 회전자의 강화된 자기 여자 필드를 야기하고, 이로 인해 고정자에서 더 높은 전압이 유도된다. 이러한 여자 전류의 단시간의 갑작스런 상승을 자계 강화라 한다. 상기 여자 전류는 단시간에 특정 추가 수요값으로 상승된다. 이러한 상승된 전류에 의해, 일반적으로 한계 온도 이상으로 전기 권선이 가열됨으로써 전기 권선의 열적 부하가 발생된다. 통상적으로 지금까지 여자 전류의 상승은 특정 시간 윈도우까지, 즉 예정된 시간 간격까지로 제한되었다. 상기 시간 윈도우의 순서에 따라, 상기 여자 전류는 그의 정격값까지 제한되어야만 한다. 이것은 2 가지 문제점을 야기한다 :
제 1 문제점은 상기 시간 윈도우가 매우 짧을 수 있다는 점이다. 즉 자계 강화전에 전기 권선에 대한 열적 부하에 따라, 상승된 여자 전류가 더 긴 시간 동안 추가 수요값에 고정될 수 있다는 것이다. 이로 인해, 상승된 전원이 요구될 수 있다.
제 2 문제점은 라인 전압 변동이 짧게 연속되게 발생하면, 연속되는 자계 강화가 발생할 수 있다는 점이다. 이러한 경우, 여자 전류는 정격값까지 제한된 이후에 제 1 자계 강화에 바로 이은 제 2 자계 강화에 의해 즉시 재차 추가 수요값으로 상승된다. 따라서 다수의 연속된 자계 강화가 발생할 경우, 제공된 시간 윈도우에도 불구하고 전기 권선에 대한 금지된 높은 열적 부하가 발생될 수 있다.
상기 단점은 전기 권선에 대한 열적 부하를 제어 인자로 사용하여 여자 전류를 제한함으로써 방지된다. 열적 부하의 측정에 의해, 여자 전류가 여전히 장시간 동안에도 추가 수요값에 고정될 수 있는지, 또는 자계 강화의 제한이 이루어져야만 하는지가 검출될 수 있다. 이 경우 바람직하게 여자 전류는 지속시간동안 추가 수요값에 고정되고, 상기 지속 시간은 열적 부하에 의해 결정된다. 바람직하게 제 1 자계 강화가 발생하고, 상기 제 1 자계 강화에 뒤이은 제 2 자계 강화는 상기 회전자 권선의 온도가 한계 온도 이하일 경우에만 허용된다. 바람직하게 2 개의 연속된 자계 강화 사이에, 모든 경우에 적용되는 최소 시간 간격이 제공된다.
바람직하게 부품용 냉각제의 온도가 측정되고, 전기 부품의 부품 온도가 전류 및 냉각제 온도에 의해 산출되고, 상기 전류는 상기 부품 온도가 미리 정해질 수 있는 최대값을 초과하지 않도록 제한된다.
냉각제 온도를 통해 전기 부품의 열적 부하에 대한 정보를 얻는다. 상기 부품 온도는 전류 및 냉각제 온도에 의해서 확실하게 산출될 수 있다. 이러한 산출은 부품 온도를 측정하는데 드는 장치 비용을 절감시킨다. 상기 장치 비용은 특히 전기 회전 기계의 회전되는 전기 권선용으로 많이 든다.
바람직하게 전기 회전 기계의 전기 권선 및 특히 터보 제네레이터의 회전자 권선인 전기 부품에 있어서, 부품 온도는 부품의 열 저항, 부품의 옴 저항 및 비전기적 손실을 고려하여 산출된다. 수소로 냉각된 터보 제네레이터에서는 바람직하게 수소압이 산출시 고려된다.
본 발명에 따라, 제한 장치에 관련된 목적은 부품 온도의 시간 곡선을 적분 또는 합산하기 위한 적분 유닛, 및 상기 적분 유닛과 접속되며 상기 적분 유닛의 출력 신호에 따라 전류를 제한하기 위한 제한 장치를 포함한 전기 부품을 통과하는 전류용 제한 장치에 의해 달성된다.
상기 제한 장치의 장점은 전류를 제한하기 위한 방법의 장점에 상응하는 상기 실시예에서 얻어진다.
바람직하게 여자 전류를 제한하기 위한 제한 장치는 터보 제네레이터의 회전자에서 사용된다.
본 발명은 실시예에서 더 자세히 설명된다. 상기 실시예는 기본적으로 개략적이다.
도 1은 전기 권선을 통과하는 전류를 제한하기 위한 방법의 개략도이고,
도 2는 도 1에 나타난 처리 단계의 상세한 개략도이고,
도 3은 자계 강화가 일어날 경우 시간에 따른 전류 곡선 및 이로 인한 열적 부하의 도면이다.
상이한 도면에서 동일한 부호는 동일한 의미를 가진다.
도 1은 전기 부품(76)(여기서는 전기 권선(76)(도 2 참조))을 통과하는 전류(I)용 제한 장치(1)를 도시한다. 전기 권선(76)을 통과하는 전류(I)의 제한 방법이 제한 장치(1)에 의해 실행될 수 있다. 이를 위해 제 1 산출 유닛(3)에서 전기 권선(76)의 온도(T)가 산출된다. 제 2 산출 유닛(5)에서 이렇게 산출된 온도로부터 전기 권선(76)을 통과하는 전류(I)에 대한 한계값이 검출된다. PI-조절기(7) 및 한계값 전달기(9)로 이루어진 제한 유닛(8)에 의해, 전류(I)가 제한된다.
전기 권선(76)의 온도를 산출하기 위해, 전류(I)의 실제 값이 입력부(15)를 통해 제 1 산출 유닛(3)에 공급된다. 입력부(17)를 통해 - 상기 실시예에 제공된 바와 같이 - 냉각된 전기 권선(76)에 냉각제 온도값(TK)이 제공된다. 또한 비 전기적 손실에 의해 야기되는 온도 상승에 상응하는 값(TR)이 입력부(19)를 통해 제 1 산출 유닛(3)에 제공된다. 상기 값들에 의해, 전기 권선의 옴 저항이 온도(T)에 따라 산출된다. 바람직하게 이것은 다음의 식에 따라 발생된다:
Figure 112001004539679-pct00004
이 경우:
R0(T) : 온도에 따른 전기 권선의 옴 저항 ;
R0(20℃) : 20℃ 에서의 전기 권선의 옴 저항 ;
TK : 냉각제의 온도 ;
TR : 비전기적 손실, 예컨대 마찰에 의해 야기된 전기 권선의 온도 상승 ;
T1, T2 : 상수, 바람직하게 T1 = 255℃, T2 : 235℃ ;
x : 평균 권선 온도에 대한 가중 계수(weighting factor)이다.
전력(P)은 옴 저항(R0) 및 전류(I)에 의해 다음의 식에 따라 검출된다:
P = R0 ˙ I2
상기 전기 권선의 온도 저항(RT) 및 상기 전기 권선의 열 상수(Z)로부터, 시간(t)에 따른 전기 권선의 온도의 시간적 변화가 나타난다
Figure 112001004539679-pct00005
상기 전기 권선의 온도(T)는 다음의 식에 따라 얻어진다
Figure 112001004539679-pct00006
여기서 :
T : 권선 온도;
RT : 열 저항 ;
R0(20℃) : 20℃ 에서의 옴 저항 ;
x : 평균 권선 온도에 대한 가중 계수 ;
I : 권선을 통과하는 전류;
TK : 냉각제 온도 ;
TR : 비전기적 손실에 의해 야기된 온도 상승 ;
T1, T2 : 상수, 바람직하게 T1 = 255℃, T2 : 235℃ 이다.
상기 전기 권선의 온도(T)에 대해 산출된 값은 전류(I)의 한계를 검출하는 제 2 산출 유닛(5)으로 안내된다. 이것은 도 2에 의해 더 자세히 설명된다.
도 2에는 도 1에 도시된 전류(I)를 제한하기 위한 제 2 산출 유닛(5)이 개략적으로 도시된다. 입력부(31)에서 전기 권선의 온도(T)의 값이 제 2 산출 유닛(5)에 공급된다. 한계 온도(TG)에 대한 값이 입력부(33)에 공급된다. 상기 한계 온도(TG)는 그 온도 이상이 되면 전기 권선에 있어서 열에 의한 손상이 발생될 수 있는 온도이다. 입력부(35)에서 냉각제 온도(TK)의 값이 제 2 산출 유닛(5)에 공급된다.
상기 전기 권선의 온도(T)가 한계 온도(TG) 이상이 되면, 시간에 따른 온도 곡선(T(t))이 적분 유닛(37)에서 적분된다. 상기 적분값은 전기 권선의 열적 부하(b)를 야기한다. 상기 적분값은 바람직하게 다음의 식에 따라 산출된다 :
Figure 112001004539679-pct00007
여기서
b(t0) : 시간(t0)동안의 열적 부하,
T(t) : 시간에 따른 전기 권선의 온도,
TG : 한계 온도, 그리고
A : 적분 상수이다.
상기 적분식은 바람직하게 2개의 부분으로 분할된다. 즉, 열적 부하(b)는 전기 권선의 가열 단계인 제 1 부분(b1)과 전기 권선의 냉각 단계인 제 2 부분(b2)의 합이다. 제 2 부분(b2)에서 온도의 강하가 적분된다. 상기 온도 강하는 바람직하게 지수적 감쇠에 근사화된다. 적분 상수(A)는 바람직하게 다음의 식에 따라 결정된다:
Figure 112001004539679-pct00008
여기서
Z : 전기 권선의 열 시간 상수,
TS : 정격값 이상의 일정한 전류에서 발생하는 전기 권선의 온도 및
TU : 전류가 감소되는 전기 권선의 순간 온도이다.
한계 온도(TG) 이상에 있는 시간에 따른 온도 곡선(T(t))의 적분에 의해, 전기 권선(76)의 열적 부하(b)에 대한 신뢰할 만한 값이 얻어진다. 열적 부하(b)에 대한 상기 값에 의해, 전기 권선(76)을 통과하는 전류(I)는 작동 상태에 매칭되도록 신뢰할 만하게 조절될 수 있다. 한계값 전달기(43)에 의해, 열적 부하(b)가 미리 정해진 한계값(bm)을 메모리(47)에서 초과하는지 아닌지가 결정된다. 추가로 한계값 검출기(45)에 의해, 전기 권선(76)의 온도(T)가 최대 온도(TM)이상인지 아닌지가 체크된다. 상기 2 개의 조건 중 하나가 충족되면, 플립-플롭(49) 및 스위치(51)에 의해 전류(I)용 제한 장치가 접속된다.
여기서 제시된 실시예에서 회전자(74)의 회전자 권선(76A)을 통과하는 전류(I)는 터보 제네레이터(70)에서 제어된다. 전류(I)에 의해 회전자 권선(76A)상에 자기장이 형성되고, 상기 자기장은 회전자(74)가 회전할 경우 고정자(72)의 고정자 권선(76B)에서 전압을 야기한다. 이 전압에 대해 공칭값(nominal value)이 미리 정해진다. 제어 회로(53)는 하나의 값(△UA)을 출력한다. 권선의 온도(T)가 과도하게 높아지지 않도록 제어 회로(53)는 값(△UA)을 조절함으로써 긴 시간 동안 단자 전압(UA)을 조절하는데 사용된다.
예컨대 라인에서 단락에 의해 전압(UA) 강하가 이루어지면, 회전자 권선(76A)을 통과하는 전류(I)는 단시간에 갑자기 상승되어야 한다. 이러한 과정을 자계 강화라 하며, 도 3에 의해 더 자세히 설명된다.
도 3은 자계 강화시 회전자 권선(76A)을 통과하는 전류(I)의 시간 곡선(I(t))을 도시한다. 동일한 시간 눈금으로, 그 밑으로 계속 회전자 권선(76A)의 온도(T)에 대한 온도 곡선(T(t))이 도시된다. 제 1 자계 강화(S1)시, 전류(I)는 그의 정격값(IN)에서 추가 수요값(IM)으로 갑자기 상승된다. 상기 전류는 지속 시간(tH)동안 상기 추가 수요값(IM)에 고정된다. 그리고 나서 상기 전류는 다시 정격값(IN)으로 제어된다. 시간 간격(tA)을 두고 제 2 자계 강화(S2)가 점선으로 도시된다.
전류(I)는 일정한 시간 이상만 추가 수요값(IM)에 유지될 수 있다. 그 이유는, 그렇지 않으면 전기 권선(76)이 허용될 수 없을 정도로 가열될 것이기 때문이다. 이 때문에 지금까지는 최대 시간 윈도우, 예컨대 10 초가 지속 시간(tH)으로 지정되었었다. 전류(I)가 상승되기 전에 전기 권선(76)이 상대적으로 냉각되면, 상기 고정 프리세팅된 시간 윈도우는 매우 짧을 수 있다. 즉 전류(I)가 문제없이 오랜 시간동안 흐를 수 있음으로써, 상승된 전원 수요가 보다 양호하게 충족될 수 있다.
지금까지의 조절 이후에, 전류(I)는 예정된 시간 윈도우가 경과한 직후에, 즉 정격값(IN)으로 재조절된 직후에 재차 추가 수요값(IM)으로 상승될 수 있었다. 따라서 짧게 연속되는 다수의 자계 강화(S1,S2)에서 전기 권선(76)의 금지된 높은 가열이 발생할 수 있다. 그 이유는 추가 수요값(IM)에 대한 지속 시간(tH)이 거의 합산되기 때문이다.
본 발명에 의해 상기 문제가 제거된다. 전류(I)를 조절하기 위해서는, 고정된 시간 윈도우가 아니라, 전기 권선(76)의 실제 열적 부하(b)가 기초가 된다. 열적 부하(b)는 한계 온도(TG) 이상의 온도에 대한 시간에 따른 곡선(T(t))의 적분에 의해서 얻어진다. 전류(I)가 추가 수요값(IM)으로 유지되는 지속 시간(tH) 동안, 전기 권선(76)의 온도(T)는 상승한다. 정격값(IN)으로 재조절된 이후에, 온도(T)는 지수적으로 감쇠된다. 열적 부하(b)에 의해, 전류(I)가 전기 권선(76)의 금지된 높은 가열을 야기하지 않고, 얼마나 오랫동안 그의 추가 수요값(IM)에 유지될 수 있는가가 정확하게 확인될 수 있다. 또한, 이는 2개의 연속적인 자계 강화(S1, S2)에 대하여, 언제 제 2 자계 강화(S2)가 제 1 자계 강화(S1)를 뒤따를 것인가를 한정하게 된다. 바람직하게 이것은 상기 전기 권선의 온도(T)가 한계 온도(TG) 이하인 경우에 이루어진다. 따라서 자계 강화(S2)가 시간(tA) 이후에 요구되기 때문에, 자계 강화(S2)는 차단된다. 상기 시간(tA)내에서 온도(T)는 여전히 한계 온도(TG) 이상이다. 상기 차단에 의해 위에서 언급된 지속 시간(tH)의 합계가 나타나지 않고, 따라서 전기 권선(76)의 금지된 높은 가열도 발생하지 않을 수 있다.

Claims (17)

  1. 전기 부품(76)을 통과하는 전류(I)를 제한하기 위한 방법으로서,
    상기 전기 부품(76)에 대한 시간에 따른 온도 곡선(T(t))을 결정하고,
    상기 시간에 따른 온도 곡선으로부터 상기 전기 부품(76)에 대한 열적 부하(b)를 산출하며,
    상기 열적 부하(b)가 미리 정해진 최대 부하값(bM) 이하로 유지되도록 상기 전류(I)를 제한하는, 전류 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)에 대한 한계 온도(TG)는 그 한계 온도(TG) 이상에서 상기 전기 부품(76)이 열적으로 손상되는 온도로 정의되고,
    상기 열적 부하(b)는 상기 한계 온도(TG) 이상에 있는 온도(T)의 시간에 따른 곡선(T(t))의 부분의 합 또는 적분에 의해 산출되는, 전류 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열적 부하(b)를 산출하기 위해, 상기 전기 부품(76)의 고유의 가열 시간 또는 냉각 시간을 나타내는 상기 전기 부품(76)의 열 시간 상수(Z)를 사용하는, 전류 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    Figure 112004036009792-pct00009
    b(t0) : 시간(t0) 동안의 열적 부하,
    T(t) : 시간에 따른 전기 부품의 온도,
    TG : 한계 온도,
    A : 적분 상수인 상기 식으로부터 열적 부하를 산출하는, 전류 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 식을 가열 부분(b1)과 냉각 부분(b2)으로 분할하고,
    상기 열적 부하를 상기 가열 부분과 상기 냉각 부분의 합으로부터 얻어내며,
    지수적 감쇠에 의해서 상기 냉각 부분의 온도 곡선(T(t))을 근사화하는, 전류 제어 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간에 따른 온도 곡선(T(t))을 측정하는, 전류 제어 방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간에 따른 온도 곡선(T(t))을 산출하는, 전류 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)의 온도(T)를 전류(I)에 따라 산출하고,
    상기 전류(I)의 시간에 따른 곡선(I(t))으로부터 시간에 따른 온도 곡선(T(t))을 산출하는, 전류 제어 방법.
  9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)이 회전자 권선 또는 고정자 권선(76A,76B) 또는 슬립 링(71)(slip ring) 또는 10 MVA 이상의 전력을 가진 터보 제네레이터를 포함하는 제너레이터(70)의 여자기인, 전류 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전류(I)가 상기 회전자 권선(76A)을 통과하는 여자 전류(I)이고,
    상기 여자 전류(I)를 추가 수요값(IM)으로 갑자기 상승시키며(자계 강화(S1)라 표기),
    상기 여자 전류(I)를 지속 시간(tH)동안 상기 추가 수요값(IM)에 고정시키고,
    이때, 상기 지속 시간(tH)은 상기 열적 부하(b)를 참조하여 결정하는, 전류 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    제 1 자계 강화(S1)를 실행하고,
    상기 제 1 자계 강화 뒤에 이어지는 제 2 자계 강화(S2)를 상기 회전자 권선의 온도(T)가 상기 한계 온도(TG) 이하일 경우에만 허용하는, 전류 제어 방법.
  12. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 부품을 위한 냉각제의 온도(TK)를 측정하고, 상기 전류(I) 및 상기 냉각제 온도(TK)를 이용하여 상기 전기 부품(76)의 부품 온도(T)를 산출하며,
    상기 부품 온도(T)가 미리 결정된 최대 값(TM)을 초과하지 않도록 상기 전류(I)를 제한하는, 전류 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    - 상기 전기 부품(76)의 열 저항(RT),
    - 상기 전기 부품(76)의 옴 저항(RO), 및
    - 비전기적 손실(TR)을 고려하여 상기 부품 온도(T)를 산출하는, 전류 제어 방법.
  14. 전기 부품(76)을 통과하는 전류(I)용 제한 장치(1)로서,
    임의의 시간대에 걸쳐 나타나는 고온에 따른 상기 부품(76)의 재료 응력의 척도로서 상기 부품(76)의 열적 부하(b)를 측정하기 위해, 상기 부품 온도(T)의 시간에 따른 곡선(T(t))을 적분 또는 합산하기 위한 적분 유닛(37), 및 상기 적분 유닛(37)과 접속되며 상기 적분 유닛(37)의 출력 신호에 따라 상기 전류(I)를 제한하기 위한 제한 유닛(8)을 포함하는, 전류 제한 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)이 10 MVA 이상의 전력을 가진 터보 제네레이터(70)의 구성 부품인, 전류 제한 장치.
  16. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)이 회전자 권선 또는 고정자 권선(76A,76B) 또는 슬립 링(71)(slip ring) 또는 100 MVA 이상의 전력을 가진 터보 제네레이터를 포함하는 제네레이터(70)의 여자기인, 전류 제어 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 전기 부품(76)이 100 MVA 이상의 전력을 가진 터보 제네레이터(70)의 구성 부품인, 전류 제한 장치.
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