15. 화력발전기초- 발전기 구조 2

4. 냉각 

가. 개요 

 

발전기에 있어서 중요한 것은 온도 상승으로 인한 절연물의 열화를 방지하는 것으로, 터빈 발전기의 대용량화는 냉각 기술의 진보에 따라 이루어졌다. 일반적으로 발전기의 출력은 회전자 지름의 제곱 회전자의 철심의 길이, 회전수의 곱에 비례하여 다음식으로 표시된다. 그러나 회전자 직경을 크게 하거나, 길이를 길게 하여 발전기 출력을 증대시키기에는 한계가 잇다. 즉 기계적 전기적 열적인 여러 가지 요소에 제약을 받게 된다. 
그러므로 정해진 회전자의 직경과 길이의 범위 내에서 발전기 출력을 증대하려면 출력 계수가 크게 되도록 냉각방법이 개선되어야한다. 발전기 용량이 증대됨에 따라 냉각방식은 냉각 매체에 따라 공기 냉 각 방식, 수소 냉각 방식, 수냉각 방식으로 개선되고 있다. 그리고 또 냉각 매체가 도체에 직접 접촉하지 않는 간접냉각 방식에서 용량이 증대됨에 따라 냉각 매체가 도체에 직접 접촉하여 더 효과적으로 냉각시키는 직접 냉각방식으로 개선되었다. 

나. 냉각방식 

(1) 고정자 냉각 

 

(가) 수소 냉각
발전기의 철심 및 도체에서 발생하는 열을 흡수하기 위해 냉각 매체로써 수소를 사용한다. 수소는 위험한 가스이지만 공기에 비해 밀도가 1/14정도이기 때문에 풍선이 작고 열전달률이 공기의 1.5배로서 냉각 효과가 크며 또 불활성이기 때문에 절연물의 수명상 유리하다. 그래서 다른 기체보다 냉각 매체로서 널리 사용되고 있다. 고정자 철심과 권선의 냉각은 발전기 회전자 축의 양단에 달려 있는 팬에 의해서 냉각용 수소가스를 철심 내외 방사상 통로 통해 내부 혹은 외부로 흐르게 하여 발전기를 냉각시키고 있다. 

제4절 보조설비

 

1.밀봉유 계통

 

가.개요 
수소 냉각 발전기는 수소가스가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위하여 축 밀봉장치를 설치하고 있다. 이 밀봉장치에는 저널 직경보다 큰 내경을 가진 2조로 분할된 밀봉 링이 취부 되어 축 상에 부동의 상태로 설치ㅚ어 있어 축과 같이 회전하지 않도록 되어 있다. 밀봉유 압력은 수소가스 압력보다 항상 높게 유지함으로써 수소가스의 누설을 막고 있다. 
나. 축밀봉방식
(1) 단류식 
단류식 밀봉방식은 밀봉유 공급 통로가 하나로 되어 있으며, 공급된 밀봉유는 공기 측과 수소가스 측으로 나누어져 흐른다. 따라서 밀봉유 중에 용해된 공기나 수분이 발전기내로 확산되어 수소가스 순도가 저하되므로 진공 탈기 장치나 기타 방법으로 처리하여 불순물을 제거하도록 되어 있다. 또한 발전기내 수소가스 압력에 비례하여 밀봉유의 양이 증가하고 밀봉유에 흡수되어 발전기 밖으로 빠지는 수소가스의 양도 증가하여 수소가스의 소비량이 증대하게 된다. 
(2) 복류식 
복류식 밀봉방식은 밀봉 우 공급 통로가 공기 측과 수소 가스 측으로 분리된 2개의 통로로 되어 있으며 수소 가스 측의 밀봉유는 수소가스와 접촉하면서 수소를 용해하지만 일단 포화상태에 도달하면 더 이상은 용해되지 않기 때문에 수소가스의 소비량이 매우 적게 된다. 양측의 밀봉유 순호나 계통은 밀봉부 입구에 설치된 균압 밸브로 유압을 일정하게 유지하여 양 순환계 통간의 밀봉유 교환이 없도록 한다. 
(3) 삼중식 
삼중식 밀봉방식은 밀봉 링에 3개의 유로가 있으며 가스 측과 공기 측 사이에 진공 처리된 밀봉유를 공급하는 방식으로 이것은 밀봉유의 혼합 및 순환을 차단하는 역할을 하도록 되어있다. 

다. 밀봉유 제어장치 

 

(1) 연속 소기법
소용량의 수소냉각 발전기에서 사용하는 방법으로 밀봉 유가 베어링 윤활유의 역할을 함께 담당하므로 밀봉 유중에 용해된 공기가 발전기내로 확산되어 수소가스의 순도를 점차로 저하시킨다. 이것을 방지하기 위하여 밀봉 링과 발전기 내측의 밀봉유 디플렉터 사이에 소기실을 설치하여 수소가스를 연속적으로 방출하고 그 양만큼 수소를 보충하는 방식이다. 
(2) 진공처리법 
밀봉유에 함유된 불순 가스를 진공으로 제거하는 방식으로 밀봉유 압력은 압력 조절밸브로 수소가스 압력보다 높게 유지된다. 밀봉부에서 공기측으로 흐른 밀봉유는 베어링 윤호 라유와 합쳐져 공기 추출 조로 들어간다. 그리고 수소가스 측으로 흐른 밀봉유는 확대 조로 들어가 밀봉유 증 큰 기포를 일차로 분리하고 프로트 트랩을 거쳐 진공조 홉은 공기 추출 조로 들어간다