일반적인 문제 해결 기술

첫 EMSA 스캔 시, 주파수 스캔에서 수치가 높은 주파수의 험프나 스파이크를 관찰합니다. 이러한 높은 측정값을 기록하여 향후 비교에 활용합니다.

영구 설치 장치의 경우, 주파수 대역의 전력 스펙트럼을 InsightCM에 수집하여 추세를 분석합니다. 전체 EMSA 스펙트럼은 회사/IT에서 결정한 주기에 따라 저장되어 향후 비교에 사용합니다.

주기적으로 모니터링하는 경우, 피크값과 주파수를 수집하여 이후 축적되는 데이터를 기반으로 추세 분석에 활용합니다.

현재 두 방법 모두 복조 시간 영역 파형을 자동으로 수집하지 않습니다. 그러나 관심 영역의 복조 시간 영역 파형은 향후 유사 데이터와 비교할 수 있도록 모두 수집해야 합니다.

관심 영역의 복조 데이터에서는 때때로 서로 다른 주파수에서도 같은 패턴으로 관찰됩니다. 단, 패턴에 다음과 같은 변화가 있다면 이는 관심 대상이 될 수 있습니다.

이러한 지표는 결함이 주로 어느 주파수에서 발생하는지 판단하는 데 도움을 줍니다.

NI-9770 카드로 수행하는 추세 분석과 주기적 측정은 우려 수준이 서로 다릅니다. NI-9770 카드는 전력 스펙트럼을 사용하며, 이는 문제 발생 초기 단계에 더 민감하여 주변 라디오 신호보다 강하게 발현되지 않은 신호도 더 쉽게 감지할 수 있습니다. 주기적 측정 방식은 피크 스캔 전압을 기준으로 활용합니다.

NI-9770 카드는 관심 영역을 다음과 같은 우려 수준으로 구분합니다.

최근 약 5년간 한 발전기에서 10,000uV를 초과하는 값이 관측되었습니다. 해당 설비는 고정자 접지 트립으로 정지되기 약 3개월 전에 13,000uV에서 16,000uV로 단계적으로 상승(전력 스펙트럼: 30MHz~100MHz)하는 모습을 보였습니다. 문제는 상분리 모선에서 발견되었습니다. 일부 절연체는 균열이 있었고 다른 절연체에는 심각한 오염이 확인되었습니다.

주기적 측정 장비(Agilent E-7402)의 경우 스펙트럼의 피크 값 기준은 다음과 같습니다.

설비 부하가 높을 때 매우 높은 값이 나타난다면, 부하가 낮을 때 다시 스캔을 수행해 보는 것이 유용할 수 있습니다. 부하가 낮을 때 신호 세기가 대폭 감소한다면, 모니터링 중인 장비에 느슨하게 연결된 구성품이 있다는 의미입니다. 느슨한 웨지 시스템 또는 권선단부 고정 장치는 부하가 높을 때 더 많이 움직이며, 이는 방전 신호 증가로 이어집니다.

그 외에 설비가 단단하게 고정된 경우에는 부하에 따른 EMI 신호 특성 차이가 나타나지 않습니다.

주파수 영역을 기록하여 느슨하게 연결된 구성품의 위치를 파악합니다.

EMI 모니터링의 강점 중 하나는 데이터 추세를 시간 경과에 따라 분석할 수 있다는 점입니다. 신호 세기는 일반적으로 결함으로 인해 발전소가 정지되기 훨씬 이전부터 증가하기 시작합니다. 다만, 이것이 항상 증가하는 것은 아니며 특히 결함이 발생하여 갑작스럽게 열화되거나 물 또는 빗물 침투와 같은 갑작스러운 현상으로 발생한 경우에는 예외가 될 수 있습니다.

시간에 따른 스펙트럼 변화를 비교하거나 전력 스펙트럼 값의 추세를 분석하면 결함이 발생하기 전 충분한 시간을 두고 점검 및 수리 계획을 수립할 수 있습니다.

유지보수 전후 신호를 비교하는 것도 좋습니다.

예시 1: 저주파 대역에서 얻은 복조 파형은 여자 시스템에 느슨한 연결 문제가 발생했을 가능성을 나타냈습니다. 이 값들은 여전히 낮은 상태였지만, 설비를 사용하지 않는(Not in Demand) 기간이므로, 새로 설치된 공랭식 전력 정류기를 점검했습니다. 정류기와 관련된 차단 스위치에서 느슨한 하드웨어 연결 문제가 발견되었습니다. 아래 스냅숏은 정비 전후 스캔 결과를 나타냅니다.

예시 2: 세척을 위해 모터를 외부 시설로 보냈을 때, 소금에 오염되었음이 확인되었습니다. 아래 스냅숏은 정비 전후 스캔 결과를 나타냅니다.

예시 3: 네 개의 주요 누수가 발견되어 수리하였습니다. 정비가 완료된 후, 설비의 젖은 바를 건조하였습니다.

InsightCM은 EMI 전체 스캔 결과에서 추출한 특징의 추세를 분석하도록 지원합니다.

발전기의 경우, 전체 스캔 결과와 4개의 부대역(sub-band)에 대한 전력 스펙트럼 값의 추세를 분석합니다.

부대역을 전체 전력 대역과 비교하여, 관심 결함 영역을 검증하는 데 활용합니다. 아래 스냅숏에서는 고주파 대역이 전체 전력 값에 가장 크게 기여했으며, 결함은 상분리 모선 영역에서 발견되었습니다.

변압기의 경우, 대역별 총 전력값(전체 스캔 결과)에 대한 전력 스펙트럼만 사용합니다. 주파수 범위를 근거로 결함 위치를 판단할 수 있는 데이터나 사례 연구는 아직 없습니다. 다만, 현재 발전기 대역과 유사한 기준을 바탕으로 한 분류 체계를 개발하기 위한 연구가 진행 중입니다.

모터의 경우, 30kHz에서 30MHz(경우에 따라 10MHz까지만) 범위의 스캔 결과를 활용합니다. 상위 주파수에서는 모터 문제가 한 번도 감지된 적이 없으며, 이는 모터가 상분리 모선 구조가 아니기 때문에 당연한 결과입니다. 유도 모터의 경우에는 여자 시스템이 없어 하위 주파수 대역도 큰 관련성이 없습니다. 스캔 방식은 동기 모터에는 적합할 수 있습니다. 동기 모터는 발전기와 유사하기 때문에 관련 데이터가 많지 않음에도 해당 구간을 계속해서 모니터링합니다. 아래 스캔은 권선이 심하게 오염된 유도 모터를 나타냅니다.

자매 설비를 비교하면 문제를 해결하는 데 유용할 수 있으나, 이러한 비교가 유효한지 반드시 확인해야 합니다.

특성 값과 스펙트럼 신호 특성 모두 비교할 수 있습니다.

그러나 유사한 기기를 비교할 때는 다른 여러 요인이 신호 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.

EMI 발생원을 찾아내기 위해 EMI 스니퍼나 초음파 음향 모니터를 사용합니다.

EMI 스니퍼는 광대역 무선 장치로, 두 개의 안테나와 세 가지 주파수 대역을 갖추고 있습니다. 이 장치는 게인 다이얼(Gain Dial)을 통해 감도를 억압하여 발생원의 위치를 파악하는 데 도움을 줄 수 있으며, 특히 베어링 전기 분해 문제, 브러시 리깅(Rigging) 문제, 샤프트 접지 연결 문제를 진단하기에 유용합니다.

수년간 예지보전(Predictive Maintenance, PdM) 기술자들이 베어링 문제를 해결하는 데 사용해 온 음향 이어는 PD를 감지하고 EMI 신호 특성 발생원의 위치를 확인하는 데에도 사용할 수 있으며, 특히 대형 GSU 변압기의 고압측 부싱 연결 문제를 확인하는 데 유용합니다.

변압기는 델타-델타, 델타-WYE, WYE-델타, 2권선, 3권선 등의 다양한 권선 구성이 가능합니다.

특히, 일반적인 발전소 승압 변압기(Generator Step-up Transformer, GSU)처럼 WYE가 설비의 스위치야드(Switchyard) 측에 있는 경우, 시스템에 더 많은 노이즈가 발생할 수 있습니다. 스위치야드 측 WYE 위치와 발전소 측 WYE 위치를 비교하는 것은 매우 어려우며 권장되지 않습니다.

유사 설비를 비교하려면 CT 위치가 같은지 반드시 확인해야 합니다.

프레임과 케이스 접지는 연소 터빈 설비, 모터, 변압기 등에서 많이 사용합니다. 이들은 프레임과 케이스 구조의 차폐 효과를 이용해 EMSA 신호를 흡수하고, HFCT가 둘러싸고 있는 접지 도체를 통해 이를 전달합니다.

산업계에서는 설비 접지에 대한 표준이 없으므로 다양한 접지 구성 방식을 사용할 수 있습니다. 같은 시설 내 자매 설비라도 접지 구성이 서로 다를 수 있습니다.

유사 설비를 비교할 때는 HFCT 위치를 가능한 한 유사하게 맞추어야 합니다(여자기 측 또는 터빈 측 등 동일 단부). 일부 경우에는 발전기 출력 모선과 발전기 프레임 같은 여러 부품이 하나의 접지 도체에 연결되기도 합니다.