[발송배전기술사] 풍력발전기의 기어형(Geared Type) 및 기어리스형(Gearless Type)의 장·단점 비교!

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다음은 발송배전기술사 발전공학 문제 중 풍력발전기의 기어형(Geared Type) 및 기어리스형(Gearless Type)의 장·단점 비교 설명입니다.

풍력발전기의 증속장치, 증속장치의 종류 순으로 서술하겠습니다.

1. 풍력발전기의 증속장치

1) 풍력발전에서 회전자는 날개끝 속도의 한계와 최적출력계수를 내기 위하여 대형일수록 수십[rpm] 정도의 저속이 될

수밖에 없다.

2) 풍력발전에 적용되는 발전기가 4극의 경우 60[$ H_{z} $] 전력계통에서 1,800[rpm]이 되므로, 회전자와 발전기사이에

증속장치가 요구된다.

2. 증속장치의 종류

1) Geared Type

(1) 회전자 → 기어증속장치 → 유도발전기(정전압/정주파수) → 한전계통

(2) 장점

① 저렴한 제작비용으로 고신뢰도의 동력전달계 구성이 가능함

② 장기간의 기술적 경험을 바탕으로 신뢰도가 높음

③ 계통연계가 용이한 기술적 특성을 지님

④ 유지, 보수가 용이하며, 부품의 교체로써 쉽게 성능유지가 가능함

⑤ 보편적 요소 기술로서 어느 지역에서도 설계, 제작이 가능함

(3) 단점

① 증속기어의 기계적 마모나 이에 따른 유지, 관리상의 문제가 야기될 수 있음

② 기계적 소음의 발생 원인이며, 고장발생의 주요 원인이 될 수 있음

③ 통상 전체 System의 운전수명인 20년 동안 System이 복잡하여 유지, 관리비용의 상승을 초래함

④ 저출력시 추가적인 보상회로에 의한 역률개선이 필요함

2) Gearless Type

(1) 회전자(직렬) → 동기발전기(가변전압/가변주파수) → Inverter → 한전계통

(2) 장점

① 증속기어장치 등 많은 기계부품을 제거할 수 있음

② 증속기어의 제거로 기계적 소음 저감

③ 역률제어가 가능하여 출력에 무관하게 고역률 실현가능

④ Nacelle구조가 매우 단순해져 유지, 보수상 간편성 증대

(3) 단점

① 크고 무거우며 제작비용이 많이 들어가는 다극형 발전기가 필요함

② 다극형 동기발전기 공극이 외부에 노출되어 절연문제가 발생하고 염해나 먼지 등의 부유물에 영향을 받을 수

있음

③ 중량이 큰 풍력발전기를 외팔보 형태로 지지해야하는 구조적 문제가 있음

④ Inverter 등 전력기기의 계통연계로 고조파 등을 발생할 가능성이 있음

오늘은 발송배전기술사 발전공학 문제로 나올 법한 풍력발전기의 기어형(Geared Type) 및 기어리스형(Gearless Type)의 장·단점을 비교 설명하여 보았습니다.

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