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제품정보 > 연구 개발ㆍ실험 용도 메모리 하이코더

수력 발전소의 부하 차단 시험(MR6000)

요약

 

부하 차단 위험성

  수력발전소의 부하 차단(DROP)은 발전기의 부하(전력 수요)가 급격히 감소하는 현상입니다. 이 부하 차단은 송전선이나 발전소 내 사고, 제어 시스템 고장 등으로 인해 발생합니다. 부하 차단이 발생하면 발전용 터빈의 회전 속도가 급상승하여 진동이나 날개 파손으로 인해 발전 시스템을 손상시킬 위험이 있습니다. 또한 발전을 중단하기 위해 수로를 급격히 폐쇄하면 수압이 급상승하여 수로가 파열될 위험도 있습니다. 수력 발전소의 터빈과 수로는 거대 시스템이며, 이러한 파손은 인명과 직결되는 중대 사고로 이어집니다. 이러한 사고를 방지하기 위해 부하 차단 시험을 통한 시스템 신뢰성 확인이 필요합니다.

수력 발전의 잠재력

세계에는 약 36,000개의 댐이 있으며, 수력 발전뿐만 아니라 홍수 조절과 수자원 확보에 기여하고 있습니다.

수력 발전은 발전 시 이산화탄소를 배출하지 않는 재생 가능 에너지로서 탄소 중립에 기여합니다. 또한 태양광 발전이나 풍력 발전처럼 날씨에 영향을 받지 않아 안정적인 전력 공급이 가능합니다. 더불어 방류량을 조절함으로써 발전량을 제어할 수 있어 전력 수요 변동에 유연하게 대응합니다.

수력 발전은 댐이나 저수지에 저장된 물을 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘려보내 낙차로 인해 발생하는 높은 수압으로 터빈을 회전시킵니다. 물이 지닌 위치 에너지를 터빈에서 회전 운동으로 변환하여 발전기에서 전기를 발생시킵니다.

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부하 차단 시험의 메커니즘

발전기가 일정한 부하 상태에서 부하를 상실했을 때 발전용 터빈이 안전하게 정지하는지 확인하는 시험입니다. 이 시험은 수차나 수로(수압철관), 조속기(거버너)를 수리한 경우나 발전기의 오버홀을 실시했을 때 반드시 수행됩니다.

발전기의 부하가 가벼워지면 터빈의 회전수가 상승하므로 그대로 두면 위험합니다. 이러한 회전수 상승을 억제하기 위해 수로의 조정 밸브(가이드 베인)를 닫아 터빈을 정지시킵니다. 다만, 밸브를 급격히 닫으면 수로의 압력이 상승하여 수관을 손상시킬 위험이 있으므로 밸브의 개도를 조절합니다. 이 부하를 차단한 후 정지할 때까지의 터빈 회전수나 발전 전압·전류, 수압 등의 값을 확인하여 점검 기록으로 남깁니다.

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시험 방법

발전소에 설치된 각종 센서(터빈 회전수, 수로 내 수압, 밸브 개도 등)의 출력을 메모리 하이코더에 입력합니다. 그리고 부하를 차단했을 때의 발전 전압 및 발전 전류, 거버너 서보의 제어 신호, 각종 센서의 값을 메모리 하이코더로 측정합니다.

제어 신호의 변화점이나 발전 전압이 하락한 타이밍에 측정을 시작하기 위해서는 트리거 기능이 효과적입니다. 부하가 차단되면 터빈의 회전수가 상승하므로, 수로의 조정 밸브 개도를 작게 하여 터빈의 회전수를 점차적으로 저하시킵니다. 그리고 조정 밸브를 완전히 닫아 터빈의 회전이 정지할 때까지의 일련의 동작을 파형으로 기록합니다. 측정한 파형으로부터 터빈의 최대 회전수 최대값이나 수압의 최대값을 읽어내어, 부하 차단 시 문제없이 안전하게 발전을 정지하는지 확인합니다. 최대값이나 시간차 계산은 수치 연산 기능에 의해 간단히, 자동으로 산출합니다.

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계측기의 구성 예

• 메모리 하이코더 MR8848

• 전압 계측 아날로그 유닛 8966

• 전류 계측 3CH 전류 유닛 U8977

• 회전수 계측 주파수 유닛 8970

• 압력 계측 스트레인 유닛 U8969


소프트웨어 다운로드

무료 어플리케이션 소프트웨어 MR6000 Viewer는 여기에서 다운로드할 수 있습니다.