발전기 세트의 시운전

발전기 세트의 시운전
발전기 세트는 기계적 에너지나 기타 재생 가능 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 능력을 갖추고 있습니다. 일반적으로는 증기 터빈 발전기, 터빈 또는 내연 기관(가솔린, 디젤 및 기타 엔진)으로 구동되지만, 최근에는 원자력, 풍력, 태양열, 바이오매스, 해양 에너지 등을 포함한 새로운 재생 가능 에너지원도 활용되고 있습니다. 대용량 디젤 발전기 세트의 경우, 장시간 연속으로 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 지역 전력망과 병렬로 연결되지 않고 독립적으로 가동될 수 있어, 전력망 장애 시에도 높은 신뢰성을 보장합니다. 특히 전력 공급이 불안정한 일부 지역에서는 디젤 발전기가 예비 전원이자 비상 전원으로 역할을 할 뿐만 아니라, 저압 시스템을 통해 합리적으로 최적화되어 정전 시 일반적으로 더 중요한 부하를 우선적으로 공급하므로, 이러한 프로젝트에 널리 활용되고 있습니다. 다음은 일반적인 발전기의 기본 원리와 구조에 대한 소개입니다:
1. 터빈 및 터빈 발전기 세트의 지지. 높은 효율을 얻기 위해 일반적으로 고속 터빈으로 제작되며, 보통 3000 r/min(주파수 50 Hz) 또는 3600 r/min(주파수 60 Hz)입니다. 원자력 발전소의 터빈 속도는 낮지만, 1500 rev/min 이상이다. 고속 터보발전기의 경우, 기계적 응력으로 인해 발생하는 원심력을 줄이고 풍식 마모를 최소화하기 위해 일반적으로 로터 직경을 비교적 작게 하고 길이는 비교적 길게, 즉 얇은 로터를 사용한다. 특히 3000 r/min 이상의 대용량 고속 장치의 경우, 재료의 강도 관계로 인해 로터 직경이 엄격하게 제한되며, 일반적으로 1.2 미터를 넘지 않습니다. 로터 본체의 길이에 따라 임계 속도가 제한됩니다. 로터 본체 길이가 직경의 6배를 초과하면, 로터의 제2 임계 속도가 모터 운전 속도에 가까워져 운전 시 큰 진동이 발생할 수 있습니다. 따라서 대형 고속 터보 발전기 로터의 크기는 엄격하게 제한됩니다. 약 100,000킬로와트급 공랭식 모터 로터의 크기는 이미 한계에 도달한 상태이며, 모터 용량을 다시 늘리려면 전자기 부하를 증가시켜야만 가능합니다. 따라서 모터의 냉각 성능을 강화해야 합니다. 이에 따라 500만~1,000만 킬로와트급 터빈 발전기의 경우, 수소 냉각 또는 수냉식 기술이 우수한 냉각 효과를 발휘합니다. 1970년대 이후 터빈 발전기 세트의 최대 용량은 1억 3,000만~1억 5,000만 킬로와트에 달했습니다. 1986년 이후, 고임계온도 초전도 재료 연구에서 중대한 돌파구가 마련되었습니다. 초전도 기술이 터빈 및 터빈 발전기에 적용되면 새로운 역사적 도약을 이룰 것으로 기대됩니다.
(2) 터빈 발전 세트에 의해 구동되는 수력 발전 장치. 수력 발전은 자연 조건에 따라 수력 발전 장치의 용량과 속도가 크게 다릅니다. 일반적으로 소형 수력 발전소는 터빈 구동 방식의 고속 충격식 수력 발전 방식과 수평형 구조를 채택하는 반면, 중대형 수력 발전소는 발전기 구동 방식의 다목적 수직형 구조를 채택합니다. 대부분의 경우 발전소가 도시에서 멀리 떨어져 있어 송전선로에 전력을 공급하는 데 더 오랜 시간이 걸리므로, 수력 발전 시스템의 운영에는 더 높은 안정성이 요구된다. 즉, 모터 매개변수를 신중하게 선정해야 하며, 로터의 관성 모멘트가 커야 한다. 따라서 수력 터빈 발전기의 외관은 로터 직경이 크고 길이가 짧은 점이 특징입니다. 수력 발전 설비는 시동이 빠르고 순운전까지 걸리는 시간이 짧아 운영 일정의 유연성이 뛰어나며, 일반적인 전력 공급 외에도 특히 피크 부하 대응 설비 및 사고 시 예비 설비로 적합합니다. 수력 발전 설비의 최대 용량은 7,000만 킬로와트에 달합니다.
디젤 발전기 세트 3대
디젤 발전기 세트의 작동 원리는 디젤의 에너지를 전기로 변환하는 것으로, 용도에 따라 육상용 및 선박용 디젤 발전기 세트로 구분할 수 있습니다.
3.1 디젤 엔진 구동 발전기: 작동 원리는 디젤 엔진의 에너지를 전기로 변환하는 것이다. 디젤 엔진 실린더 내에서, 공기 필터를 통과해 정화된 공기와 고압 분사 노즐을 통해 분사된 디젤 연료가 혼합되며, 피스톤이 위쪽으로 밀려나면서 부피가 줄어들고 온도가 급격히 상승하여 디젤 연료가 점화된다. 디젤 연료가 점화되면 연소 가스 혼합물이 격렬하고 빠르게 팽창하여 피스톤을 아래로 밀어내는데, 이를 ‘동력 생성’이라고 한다. 실린더에서 생성된 일정한 순서의 힘이 피스톤 로드에 작용하여 구동력을 발생시키고, 이는 크랭크축을 회전시켜 발전기를 구동한다. 브러시리스 동기식 교류 발전기는 디젤 엔진의 크랭크축과 동축으로 설치되어 있어, 디젤 엔진이 구동하는 발전기 로터의 회전을 이용하여 ’전자기 유도‘ 원리에 따라 발전기가 유도 기전력을 출력하고, 부하 회로를 연결함으로써 전류를 생성할 수 있습니다. 여기서는 발전기 세트의 가장 기본적인 작동 원리만 설명합니다. 실제로 사용 가능하고 안정적인 전력을 출력하기 위해서는 다양한 디젤 엔진 및 발전기 제어 장치, 보호 장치 및 회로가 필요합니다.
3.2 디젤 발전기 세트의 구조 해석
일반적인 디젤 발전기 세트는 주로 디젤 엔진, 발전기 및 제어 시스템의 세 부분으로 구성되며, 디젤 엔진과 발전기 세트 사이에는 두 가지 연결 방식이 있습니다. 하나는 유연한 연결로, 두 부품을 커플링으로 결합하는 방식이며, 다른 하나는 강성 연결로, 고강도 볼트를 사용하여 강판으로 된 발전기와 디젤 엔진의 플라이휠 디스크를 연결합니다. 현재 시중에서 사용되는 디젤 발전기는 대부분 강성 연결 방식을 채택하고 있으며, 일부 디젤 엔진과 발전기는 설치 후 선반의 공개된 끝 부분에 연결된 뒤, 온도 센서 등 다양한 센서의 보호 기능을 통해 이 센서들은 운영자에게 엔진 작동 상태를 시각적으로 표시해 주며, 이를 통해 상한치를 설정할 수 있습니다. 상한치에 도달하거나 초과하면 제어 시스템이 사전 경보를 발령하고, 이때 운영자가 조치를 취하지 않으면 제어 시스템이 자동으로 장치를 정지시킵니다. 이러한 방식으로 디젤 발전기 세트는 자체 보호 기능을 발휘합니다. 다양한 센서로부터 수신된 피드백과 정보의 역할을 통해 데이터를 표시하고 실질적인 보호 기능을 수행하는 것이 바로 디젤 발전기 제어 시스템입니다. 제어 패널은 일반적으로 유닛에 설치되며, 이를 ‘백팩형 제어 패널’이라고 합니다. 또한 운영실에 별도로 설치된 독립형 화면이 있는 경우도 있는데, 이를 ‘분리형 제어 패널’이라고 합니다. 제어 패널은 케이블과 센서를 통해 발전기 세트, 디젤 엔진 및 전기 파라미터와 연결되어 작동 매개변수를 표시합니다. 또한, 발전기에는 섀시, 커플링, 라디에이터, 연료 탱크가 있으며, 일부에는 머플러와 하우징이 장착되어 있습니다.