가변속 양수발전

가변속 양수발전이란

가변속 양수발전은 전력변환장치로 회전자 속도를 조절하는 양수발전이다.

기존 정속 양수발전은 펌프와 발전기가 같은 속도로 돌아 출력이 거의 고정된다.

가변속은 속도를 바꿔 같은 설비로 출력과 양수량을 폭넓게 조절한다.

구성과 원리

가변속 양수발전의 구성은 상부 저수지부터 전력계통까지 이어진다.

수차·펌프와 가변속 발전전동기는 기계축으로 연결되고, 전력변환장치가 이를 조정한다.

회전자 전력은 전력변환장치를 거쳐 계통으로 흐르고, 고정자 전력은 계통으로 직접 흐른다.

따라서 컨버터 용량은 전체 전력보다 작아진다.

속도 범위 계산

동기속도가 주어지면 속도 조정 범위를 계산할 수 있다.

예로 동기속도 600 min⁻¹인 기기에서 조정 범위가 ±10% 이내라고 가정한다.

최댓값은 동기속도에 1.10을, 최솟값은 0.90을 곱해 구한다.

그 결과 속도 범위는 540~660 min⁻¹이다.

DFIM과 CFSM 비교

두 방식은 회전자 제어 방식에 따라 나뉘며, 둘 다 회전속도를 바꿀 수 있다.

DFIM은 권선형 유도기를, CFSM은 동기기를 쓴다.

DFIM은 컨버터가 회전자 전력의 일부만 처리해 컨버터 비용이 낮다.

CFSM은 전 출력을 컨버터로 통과시켜 설비 용량과 손실 관리가 중요해진다.

그래서 DFIM은 고전력 양수에, CFSM은 넓은 속도 범위가 필요할 때 적합하다.

시험에서 틀리는 점

첫째, 가변속을 속도만 바꾸는 양수발전으로 정의하면 부족하다.

답안에는 주파수 변환기로 속도를 조절한다는 원리까지 써야 한다.

둘째, DFIM의 속도 가변 범위를 임의로 넓게 쓰는 것은 실수다.

셋째, 정속 양수의 출력 일정과 수요 대응 한계를 대비해 설명해야 한다.

핵심 정리

지금까지 가변속 양수발전을 정리한다.

가변속 양수발전은 주파수 변환기로 발전과 양수의 속도를 조절하는 양수발전이다.

대표 방식은 DFIM과 CFSM이다. DFIM은 고출력 양수에 적합하다.

정속과 비교해 출력조정 범위를 넓히지만, 부지와 비용이 큰 제약이다.