[발송배전기술사] 수력, 화력, 원자력 발전의 부하 추종시 문제점과 대책!

다음은 발송배전기술사 전력계통공학 문제 중 수력, 화력, 원자력 발전의 부하 추종 시 문제점과 대책에 대한 설명입니다.

[문제] 수력발전설비, 화력발전설비, 원자력발전설비의 특성을 부하추종면에서 비교, 설명하고, 부하추종시 예상되는 문제점과 대책에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 수력발전설비, 화력발전설비, 원자력발전설비 특성의 부하추종면에서 비교

  1) 기저부하는 원자력이 담당하고 있으므로, 대형 기력발전은 고부하 연속운전을 하는 것이 바람직하지만 중간부하

      대응으로 운전해야 하는 실정이다.

  2) 따라서, 대형 기력발전은 심야 최저운전을 해야 되고, 중·소용량 화력발전소는 일일 기동·정지(DSS : Daily Start

      and Stop) 운전 등 의 부하 추종운전을 할 수 밖에 없는 실정이다.

  3) 이에 따른 대책의 일환으로 기존의 정압운전 대신 변압운전이나 Turbine By - Pass 운전 등을 채택하고 있다.

 

2. 부하추종 운전의 문제점과 대책

  1) 기동·정지 시간이 길다.

     (1) Unit 의 기동은 Boiler 운전으로 부터 시작하여 증기발생, 터빈구동, 발전기병입, 출력 등의 과정을 거쳐야 한

          다.

     (2) 이 때, Boiler 및 Turbine 각 부의 온도 상승률이 허용치를 넘지 않도록 하여야 하는데, 그렇지 않으면 열응력이

          과대해져서 설비가 손상을 입게 된다.

     (3) 따라서, 각 단계별로 금속의 온도팽창이 일정한 수준에 이를 때까지 충분한 시간을 기다려서 다음 단계로 진행

          시켜야 한다.

     (4) 마찬지로 정지 시에도 냉각될 때까지 충분한 시간이 필요하므로 기동 및 정지에는 매우 긴 시간이 걸린다.

  2) 기동·정지 손실이 크다.

     (1) Unit 의 기동 시작으로 부터 정상 운전에 들어가기 까지 소요된 연료, 전력, 물 등은 거의 손실이 된다.

     (2) 정상운전에서 정지시 까지의 Unit 의 보유열량 역시 모두 손실이 되어 전체설비의 효율을 저하시키는 요인이

          된다.

  3) 수명단축

     (1) 잦은 기동·정지는 Boiler 나 Turbine 의 금속부분에 과도한 열응력의 누적으로 인한 손상을 가져와 수명을 단축

          시킨다.

     (2) 발전기도 온도변화가 반복되면 열피로에 따른 절연열화를 초래할 수 있고 다른 보조기기들도 빈번한 사용에

          따라 역시 수명이 단축된다.

     (3) 열피로에 의한 설비손상이 커서 보수·정비에 많은 시간과 노력이 요구된다

  4) 기동·정지 시의 진동

     (1) Turbine 발전기의 정격속도는 임계속도보다 높으므로 기동·정지 시에는 반드시 한 번씩은 임계속도를 지나치게

          된다.

     (2) 임계속도 근방에서는 공진현상에 의해서 진동이 심해지는데 이를 최소화하기 위해서는 그 근방에서는 빠른 속도

          로 통과시킨다.

  5) 운전원 추가 필요

     (1) 화력발전소가 기저부하를 담당하여 연속운전을 하는 경우에 비하여 기동·정지를 반복하는 경우에는 훨씬 더 숙

          련된 운전원이 더 많이 필요하다.

     (2) 더구나 기동·정지는 주로 야간이나 새벽에 이루어지므로 인원이 추가로 필요하게 된다.

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통공학 문제로 나올 법한 수력, 화력, 원자력 발전의 부하 추종 면에서의 문제점과 대책에 대하여 알아 보았습니다.