MG 전원공급장치(VVVF) 성능 개선 과업지시서
2026.04. 목
차
1. 과업명
3
2. 목적 3
3. 범위
3
4. 과업 내용
8
5. 제출서류 26
6. 과업수행 일반지침 26
붙임1. 안전·보건에 관한 사항 28 1. 과업명
о MG 전원공급장치(VVVF) 성능 개선 2. 목적
о 한국핵융합에너지연구원 KSTAR Motor Generator(MG)의 전원공급장치인 VVVF 및 Exciter의 노후 설비를 교체하고, 장치의 성능을 개선하며 정밀 점검을 실시하여 KSTAR 실험을 준비하고 안정적인 전원 공급을 수행하기 위함 3. 범위
3.1 일반사항
3.1.1 위치: 한국핵융합에너지연구원 전원동 1층 MG 전기실
3.1.2 과업 범위
O Varia ble Voltage Variable Frequency(VVVF), Exciter, Interface cubicle 노후 설비 및 예비품 구입
O VVVF 노후 설비 교체
O VVVF 냉각시스템 성능 개선
O VVVF, Exciter, Interface cubicle 정밀 점검
O MG 시스템 시운전을 시행하며, MG 가동 시 토크, 플럭스, 속도, 전압 등 MG 시스템의 정상 상태를 확인하며, 필요한 경우에는 제어시스템의 소프트웨어를 정정한다.
3.2 MG 시스템 구성
3.2.1 MG 전력계통도
3.2.2 발전기
O 구조
O 사양 구분 내용 비고 Type Vertical Pole 14 Pole, salient Capacity 200 MVA Rated speed 480~548.5rpm(56~64 Hz) Connection 3 Phase, Y Rated voltage 22.9 kV Rated current 5,024 A Weight 564 Ton Storage energy 2,193 MJ 제조사 GE UK
3.2.3 VVVF & Interface cubicle
O 구조
O 사양 구분 내용 비고 Capacity 12 MVA Rated voltage 3.3 kV Rated current 2,100 A Control method Inverter, PWM Frequency 0~64 Hz 제조사 GE France
3.2.4 Exciter
O 구조
O 사양 구분 내용 비고 Capacity 2 MVA Rated voltage 580 Vdc Rated current 1,645 A Control method Converter, 6 pulse 제조사 GE UK
3.2.5 부대설비
O High Pressure Unit(HPU) & 오일 순환 펌프
O Brake Jacking Unit & 압축공기 제어부
O Dust extractor 구분 내용 비고 Model CAPS-300 Turbo Blower Motor 2.2 kW X 2 Ph 풍량 40 m 3 /min 정압 230 mmAq Cartridge Filter 여과 면적 16.9 m 2 재질 Polyester 수량 6 bag Size Φ145 X 500L X 75th Air Volume 111.6 l/min Dust 회수방식 Dust box 31 Litter Weight 224 kg
3.2.5 MG 시스템 제어 구성도
O MG 시스템 제어 구성도 - IP address • MG main control(Intouch) system : 192.9.200.201 • MG redundancy control(Intouch) system : 192.9.200.199 • MG power analysis system(server) : 192.9.200.203 • MG power analysis system(client) : 192.9.200.204 • MG VVVF AFE controller : 192.168.1.206 • MG VVVF MB controller : 192.168.1.207 • MG Interface cubicle : 192.168.1.209 • PLC : 192.9.200.224 • KSTAR control(MG-KSTAR interface) system : 172.17.111.80
4. 과업 내용
4.1 과업 계획
O 과업 내용 검토 및 세부 계획 수립 : ~ 26년 6월 • 과업 절차서 제출 : 과업에 포함된 장치나 부품의 점검, 수리, 변경, 추가 설치와 관련하여 일정 및 방법에 관한 과업 절차서를 제출하도록 하며, 각 부품에 대해서 사전에 승인을 얹도록 한다.
O 교체 장비 및 예비품 준비 : 계약 후 ~ 27년 3월
O 장치 교체 및 정밀 점검 : 27년 5월 ~ 6월(2027년 KSTAR 실험 일정에 따라 변경)
4.2 과업을 위한 장비 리스트
O 작업 및 시운전을 위해 최소 준비해야 할 장비의 종류는 다음과 같으며, 아래 항목 외에 필요한 장치가 있을 시 사전에 준비하도록 한다. 구분 장비명 목적 / 사양 1 노트북(PC) P80i / PECe 제어 소프트웨어 application 2 디지털 멀티 미터 전압, 전류, 저항 등의 측정 3 스코프 미터 2 channel 200 MHz 4 절연 검사기기 Megger 5 kV 5 전압/전류 injection kit 전압/전류 인입용 < 100 A 6 클램프 암페어 미터 < 30 A 7 DC 전압/전류 calibrator Signal calibration 용 8 LCR 미터 Measurement C, L, tanδ 9 전원 공급 장치 230 Vac (<10 A)
4.3 과업 세부 내용
4.3.1 VVVF, Exciter, Interface cubicle 노후 설비 및 예비품 구입
O 아래 품목을 현재 기설치된 장치와 호환이 가능한 동급 이상의 장치를 검토하여 승인을 얻은 후 납품하도록 한다. 품목명 제조사 및 모델명 사양 수량 VVVF 냉각수 펌프 LOWARA, 46V02/1AN1106T 11kW 2 냉각수 Drain valve - SUS 304 4 이온 교환 수지 - MB20 또는 동급 이상 25kg VVVF 유량계 시스템 유량계 - 1 트랜스미터 - 1 통신 모듈 - 1 Exciter Zener diode - 9.1V 5w 10 Pre-charge resistor assembly HVR international, CV6C07A - 2 set Pre-charge diode SEMIKRON, SKNA20/17 - 32 Voltage measurement board GE, PLB701A 7.2kV/20mA 3 VVVF RC snubber GE, IEGT7312 - 1 Current transformer LEM, LT2000-T/Sp 35 1:4000, 2000A, 24Vdc 3 Filter Capacitor VISHAY, ACMKP 5.94/3x2.61uF/3 0.87uF, 3.6kV, 20A 1 Resister - 10MΩ, 12.5W 3 Water coolled resistor MCB industrie, 4MZGO 147 37 11 4.7kΩ, 2000W 12 Wirewound Resister - 100kΩ, 280W 1 이동형 대차 빔 크레인 스태커 - 1 물품 보관대 - - 1 set VVVF 계측 시스템 PC 일체 - - 1
4.3.2 VVVF 냉각수 시스템 성능 개선
O 냉각수 펌프 기동 장치(소프트 스타터) 2대를 교체하며, 기동 장치의 설정값은 기존값과 동일하게 세팅한다. • 기동 장치는 본 원에서 보관 중인 예비품을 활용한다. • 기존에 사용하던 기동 장치는 포장하여 보관하도록 한다.
O VVVF 냉각수 펌프 2대를 교체하며, 신규 및 기존 펌프의 저항과 절연 저항을 측정한다. 신규 펌프는 이번 과업에서 납품하는 펌프로 한다. • 기존에 사용하던 펌프는 점검 후 건조한 뒤 포장하여 보관하도록 한다.
O 현재 설치되어 있는 VVVF 냉각수 배관의 종류, 크기, 설치 방식에 대하여 검토하고, 동급 이상의 배관을 준비하여 교체 작업을 진행한다.
O 냉각수 열교환기의 점검 및 세정 작업을 실시하며, 필요시 외부 반출하여 작업하도록 한다.
O 냉각수 유량계의 성능을 개선한다.
- 현재 유량계의 내부 PVDF Insert 및 float 가 단기간 내에 소손이 발생하고 있으며, 이를 보완하기 위하여 새로운 유량계의 방식, 구성, 모델 등을 검토하고 부품을 준비하여 교체 작업을 진행한다.
O DI water solenoid valve의 성능을 개선한다.
- 현재 제어기의 호환성 문제로 valve가 항시 open 상태로 운영되고 있으며, 이에 따라 valve가 과열 상태이다.
- 위의 이상 상태를 해결하기 위한 대책을 검토하고 부품을 준비하여 보완 작업을 진행한다.
O Expansion tank를 본 원에서 보관 중인 예비품을 활용하여 교체한다. • 기존에 사용하던 expansion tank는 건조하고 포장하여 보관하도록 한다.
O Resin tank의 이온 교환 수지를 교체하며, tank 상부 측 배관 누수를 보완한다.
O VVVF AFE, INV 측의 manifolder drain 용 valve를 교체한다.
O 냉각수 시스템 시운전을 시행한다. • 냉각수 배관 내의 에어 벤트 작업 • 냉각수 펌프 가동 시험 및 전류 측정 • 냉각수 압력 시험 • 냉각수 인터록 시험 : 유량, 전도도, 압력
4.3.3 VVVF Inverter stack 교체
O VVVF Inverter IGBT R, S, T상의 stack을 교체한다. • Stack의 교체는 본 원에서 보관 중인 예비품을 활용하며, 사전에 예비품의 구조를 검토하고 필요시 수정 작업을 실시한다.
O VVVF Inverter Diode R, S, T상의 stack을 교체한다. • Stack의 교체는 본 원에서 보관 중인 예비품을 활용하며, 사전에 예비품의 구조를 검토하고 필요시 수정 작업을 실시한다.
O VVVF chopper stack을 교체한다. • Stack의 교체는 본 원에서 보관 중인 예비품을 활용하며, 사전에 예비품의 구조를 검토하고 필요시 수정 작업을 실시한다.
O Stack의 교체 시 이동식 크레인을 이용하여 작업한다.
O 교체 완료 후 기존에 사용하던 부품은 세정 및 점검 후 포장하여 보관하도록 한다.
4.3.4 VVVF 부품 교체
O VVVF INV 패널 내부의 snubber RC 회로를 교체한다.
O VVVF AFE, INV 패널 내부의 DC link 저항 4.7k Ω 4ea를 교체한다.
O VVVF AFE PIB 후면에 설치된 저항 100k Ω을 교체한다.
O VVVF AFE, INV 패널 내부의 capacitor를 교체한다. • DC 제어용 capacitor 220,000uF 8ea 교체 • Chopper 병렬 capacitor 33uF 6ea 교체
O VVVF per-charge switch & fuse를 교체한다.
O VVVF sinus filter 저항 및 capacitor를 교체한다.
O 부품의 교체는 본원에서 보관 중인 예비품 및 구매품을 활용하며, 사전에 구조를 검토하고 필요시 수정 작업을 실시한다.
O 교체 완료 후 기존에 사용하던 부품은 세정 및 점검 후 포장하여 보관하도록 한다.
4.3.5 VVVF 계측 시스템(VISOR) PC 구매 및 설치
O VVVF 계측 시스템(VISOR) PC를 전원동 3층 제어실에 납품 및 설치한다. • VISOR에 사용하는 일체의 S/W를 모두 설치하고, MG 시스템의 운전 상태를 계측 및 감시하며, 데이터를 저장할 수 있도록 구현한다.
4.3.6 장비 점검, 수리 및 보관
O 본 과업에서 실시한 교체품들은 점검, 세정, 건조 후 포장하여 보관한다. • 장비 보관을 위한 Rack을 설치하도록 하며, 사전에 Rack의 구조 및 설치 장소에 관해 승인을 얻도록 한다.
4.3.7 VVVF, Exciter, Interface cubicle 정밀 점검
O 육안 점검
- 패널의 램프와 버튼 동작 상태 확인 • 냉각수의 누수 여부 • 부식 및 과열, 열화, 변색, 변형 상태 확인 • 과열에 의한 버스 바 손상 여부 확인 • 저항, 커패시터, 리액터, 반도체 소자 등의 변형 여부 확인
- 접지 스위치의 접속 상태 및 변형 여부 확인 • Cubicle 내부 먼지 제거 • 부스바, 케이블, 터미널 등의 연결 상태 확인 • 이상 소음 발생 여부 확인 • MCCB 상태 확인
O 제어부 • Controller의 소프트웨어 정보 확인 및 기록 • Controller의 웹 접속을 통한 시스템 진단 정보 확인 • PECe 컨트롤러 확인 [부팅 및 바이오스 확인] • CPU 이벤트 로그 검토 • CPU, PLC 배터리 교체 • 내부 부품 검사 • Power supply(SMPS) 전압 측정 및 상태 확인 • PCB 및 전면 커넥터의 플러그인 상태 확인 • 모든 소프트웨어 및 EPROM 버전, 날짜, 상태, 스토리지 기록 • I/O 모듈 상태 확인 • Controller – PIBe – Gate board 간의 광 컨버터 및 광케이블 상태 확인 • Interface cubicle-VVVF-Exciter-MG 제어시스템 간의 통신 상태 확인 • 각 패널의 냉각 fan 가동 상태 확인 및 패널 필터 교체 • Anti-condensation heater의 가동 상태 확인
O 냉각시스템 • 냉각수 파라미터 확인 : 압력, 유량, 온도 및 전도도 • 냉각수 배출 / 냉각수 필터 교체 • 탈이온 카트리지 교체 • 팽창 탱크 압력 점검 • 냉각수 충수 – KFE 순수 제공 • 냉각수 펌프 가동 전류 및 절연 저항 측정 • 냉각수와 탈이온수의 누수 육안 점검 • Solenoid 밸브 / 센서 기능 점검 • 냉각수 압력 시험
O 전원부 • 냉각수 연결부 Leakage 검사 • 저항, 커패시터, 리액터 등의 전력 소자 임피던스 측정 • 스너버 회로 측정 및 점검 • VVVF DC 커패시터 인출 및 커패시턴스 측정 • VVVF Injection test - DC 링크 전압 피드백 확인 • VVVF Injection test - 출력 전류 피드백 확인 • VVVF Injection test - 입력 전류 피드백 확인 • VVVF IGBT 스택 검사와 볼트 조임 • VVVF diode의 바이어스 전압 측정 • VVVF IGBT 펄스 테스트 • Exciter 패널 내부 퓨즈와 퓨즈 홀더 상태 확인 • 전원부의 절연 저항 시험
- 전원부 절연 저항 측정 기준 : 5,000 V, 1 min. 10 ㏁ 이상(냉각수 포함) • 터미널 단자 확인 및 볼트 조임 (토크 렌치 이용) < 토크 기준표 > 4.3.8 인터록 시험
O MG 시스템의 장치별 점검 완료 후 MG 시스템의 인터록 레벨(Level 1~4)에 대한 동작 시험을 한다.
O 각각의 인터록에 대해 임의의 신호를 주어 상태를 확인하는 시뮬레이션 방법으로 검사를 진행한다.
O 각 레벨 발생에 따른 로직 및 알람의 정상 작동을 확인한다.
O 인터록 리스트
- Utility
- Generator
- Top & bottom Bearing
- VVVF
- Exciter
- Power system
- Communication
4.3.9 시험 가동
O 개별 장치의 점검 및 인터록 시험이 완료된 후, MG 시스템의 가동 상태 확인을 위한 시험 운전을 한다.
O 장치 운전 절차에 따라 가동하며, ‘Idle mode’ 상태에서 30분간 운전을 유지한 뒤 절차에 따라 정지한다.
O MG 시스템의 ‘정지상태 – 전원투입 – 가속 – Idle – Normal – 제동’의 운전을 진행하는 동안 장치의 토크, 플럭스, 전압, 전류, 속도, 벡터 등의 상태를 감시하며 필요한 시 제어시스템을 정정한다.
O MG 가동 중 VVVF OC 발생 시험을 시행하여, 정상적으로 인터록 동작하는지 확인한다.
4.4 과업 결과보고서 작성
O ‘4.3 과업 세부 내용’에 포함된 모든 항목의 진행 결과와 점검 및 측정 결과를 제출하도록 해야 한다.
O 교체 작업 및 점검 중 실시한 보수 사항과 보완 사항 있으면 이에 관하여 상세히 과업 결과보고서에 기록한다.
O 토크, 플럭스, 전압, 전류, 속도, 벡터 등 장치 점검 및 장치 운전 중 그래프를 점검 결과보고서에 기록한다.
O VVVF, Interface cubicle의 소프트웨어에 있어서 수정 및 추가된 사항에 관하여 자세히 서술하고, 일목요연하게 정리하여 문서로써 기록한다.
O 점검에 따라 향후 교체 및 보완이 필요한 항목에 대하여 제안한다. 5. 제출서류
구 분 제출 서류 제출 부수 제출 기일 장치 설치 및 시운전 후 과업 결과보고서 - 교체 및 점검 전·후 사진을 포함한 조치 결과 - 교체 및 수리 현황 - 시운전 결과 하드카피 3부 전자파일 1부 과업 완료 후 30일 이내
O 장치 설치 및 점검, 시운전 후 과업 범위에 있는 해당 장치에 대한 과업 결과보고서를 제출하도록 한다.
O 과업 결과보고서 포함 사항은 상기 표와 같으며, 점검 완료 후 30일 이내에 제출한다. 6. 과업수행 일반지침
6.1 적용 범위 본 과업 지시서는 한국핵융합에너지연구원 MG 시스템의 성능 향상을 위함이고 상기 항목에 대한 설치 및 시험 등에 대한 과업에 적용한다. 이하 한국핵융합에너지연구원을 “갑”이라 하고 용역업체를 “을”이라고 하며 아래의 사항을 적용한다.
6.2 일반지침
6.2.1 일반적 의무사항
O ” 을”은 계약 동안 현장 관리자로서의 주의 및 의무를 다하여야
하며 감독관의 통제 또는 감독관의 위임을 받은 “갑” 측 직원의 지시 내용에 따라 신속, 정확하게 작업을 수행하여야 한다.
O 계약된 과업에 드는 인원, 장비, 자재 등은 작업의 안전성 확보를 위하여 과업수행 및 관리상 적정한 것으로 투입하여야 하며, 사전에 “갑”의 승인을 득하여야 한다.
O 용역수행자는 설치 및 점검 작업으로 인하여 “갑”의 업무 등에 방해가 되지 않도록 최대한 노력하여야 한다.
O 수행 업체로 선정된 “을”은 그 지위를 제 3자에게 양도할 수 없다.
6.2.2 손해배상 및 사고 발생 시 처리
O 과업수행 중 건물의 손상, 물품의 도난, 분실, 파손, 화재 등 “갑”의 재산상의 손해와 인명피해에 대하여 “을”은 “갑”이 지정하는 기한 및 방법에 따라 즉시 원상복구 또는 배상하여야 한다.
O ”을”은 과업 수행과정에서 발생하는 근로자의 사망 또는 부상,
제 3자의 사망 또는 부상, 차량 또는 기타 장비의 손상 등 제반 사고로 인한 손해에 대하여 “을”이 민․형사상 모든 책임을 지며 “갑”에게 그 배상을 청구할 수 없다.
O ”을”은 물품에 대하여 이전 중 파손․분실 등으로 “ 갑”에게 손해를 끼쳤을 경우 해당 물품을 계약 기간 만료 전
전까지 원상복구 또는 배상해야 한다.
O 과업수행과 관련하여 제3자에 대하여 발생하는 민원 및 분쟁 등은 “을”의 책임하에 해결하여야 한다.
6.2.3 기타
O “을”은 과업 완료 후 발생한 폐기물을 포함하여 주위 환경을 깨끗이 청소하여야 한다.
6.3 작업지침
6.3.1 작업 준비(안전 확인)
O 계통 전원 차단 확인 후 점검 장비와 인력은 작업 시작 30분 전 현장에 도착하여야 한다.
O 책임 기술자는 작업 전 항시 안전교육을 시행하고 주위 위험 개소를 파악하여 사전 대책을 수립하며 작업자에게 안전의 중요성을 상기시킨다. 작성된 위험 요소별 안전대책은 KFE 감독관에게 제출하여 승인을 얻는다.
O 작업에 필요한 공기구의 정리 정돈을 통해 작업의 효율성과 안전성을 높인다.
O 반드시 휴전 확인 후 작업에 임하여야 하며, 모선에 대해서 점검 전 접지를 시행하며, 모든 작업자는 접지의 범위를 숙지하고 점검 후 접지 봉으로 유무를 확인한다.
6.3.2 작업 전 점검
O 작업장 및 작업하여야 할 부분의 상태를 점검 시트에 기록하며 또한
작업 사진을 촬영하여 작업 전/후 비교가 가능하도록 한다.
O 점검하고자 하는 기기의 제원을 기록하고 확인한다.
(제작 년/월/일, 형식, 정격사항, 기타 특별한 사항)
O MG 시스템 상위의 차단기가 모두 OPEN 위치에 고정되어 있어야 하며, Rack-out 상태인지 확인한다.
O 기름, 물, 먼지, 부식성 가스로부터 청결한 상태를 유지하여야 하며, 충분히 사전 정리 정돈을 통해 불필요한 요소를 제거한 후 점검을 시행해야만 한다.
O 먼지, 분진 등은 장치의 절연파괴를 유발할 수 있으므로 진공 청소 장비를 이용하여 일정한 주기로 제거함으로써 발전기 및 Cubicle 내부에 쌓이지 않도록 해야만 한다.
O 기타 안전과 관련된 사항들을 확인하고, 주변 정리 정돈을 시행한 이후에 점검이 이루어지도록 해야만 한다. 붙임 1. 안전·보건에 관한 사항 안전·보건에 관한 사항 ◦ (안전보건교육) 발주기관은 계약상대자가 요청할 경우 계약상대자 소속 근로자의 안전보건 교육에 필요한 장소 제공, 자료 제공 등 필요한 조치를 하여야 한다. ◦ (위험성평가) 계약상대자는 작업 시작 전에 위험성평가를 실시한 후 미리 위험성을 감소시키고, 그 결과를 발주기관 감독원에게 확인받아야 한다. ◦ (안전보건 점검) 계약상대자는 발주기관이 실시하는 작업장 순회점검, 안전보건 시정요구에 적극 협조하여야 한다. ◦ (위생시설 등의 협조) 발주기관은 계약상대자 소속 근로자의 건강을 보호하기 위하여 위생시설을 제공하거나 자신의 위생시설을 이용할 수 있도록 적절한 협조를 하여야 한다. ◦ (안전보건 법령 준수) 계약상대자는 산업재해 예방과 근로자의 건강 관리를 위하여 산업안전보건법과 발주기관의 안전관리규정을 준수하고, 의무와 책임을 성실히 이행해야 한다. ◦ (안전보건정보 제공) 발주기관은 유해·위험 물질 및 설비의 작업을 실시하고자 할 때, 해당 작업의 안전보건에 관한 정보(유해물질의 명칭·유해성·유험성, 안전보건상의 주의사항, 사고 발생시 필요한 조치 등)를 작업이 시작되기 전까지 제공하여야 하며, 해당 근로자가 제공된 정보에 따라 필요한 조치를 받고 있는지 발주기관은 확인하여야 한다. ◦ (공사기간 등 준수-공사계약에 한함) 계약상대자가 안전보건 확보를
위해 공법 변경, 가시설 설계의 보강 등을 요청할 경우 발주기관은
이에 적극 협조하여야 하며, 이에 따라 증가된 비용에 대해서 계약 금액에 반영하여야 한다. ◦ (공사 기간의 연장) 폭염, 한파 등의 사유로 안전보건상 계약이행이 어려울 경우 산업재해 예방을 위하여 계약기간을 요청하는 경우에는 특별한 사유가 없으면 계약기간을 연장하여야 한다.