조속기 개념 설명

조속기란

조속기는 수차 회전속도를 일정하게 유지하는 장치다.

회전속도 변화를 검출해 물의 입력을 조절하고, 출력을 부하에 맞춘다.

쉽게 말해 발전기가 너무 빨라지거나 느려지지 않도록 물의 양을 자동으로 조절한다.

구성과 원리

기계식 조속기는 스피더, 배압밸브, 서보모터, 복원기구로 구성된다.

스피더는 원심력으로 회전속도를 검출하고, 배압밸브는 압유의 방향을 바꾼다.

서보모터는 압유로 수구를 움직이고, 복원기구는 난조를 억제한다.

복원기구가 없으면 수구가 과도하게 닫혔다 열리는 난조가 생긴다.

부하 감소 동작

부하가 줄면 발전기 회전속도가 올라간다.

원심추가 올라가고 배압밸브가 폐쇄 방향으로 움직인다.

압유가 서보모터를 움직여 안내날개를 닫고, 유량이 줄어든다.

회전속도가 정격 쪽으로 돌아오면 복원기구가 배압밸브를 정지 위치로 되돌린다.

기계식과 전기식

기계식과 전기식 조속기는 검출 방법과 속도 조정 능력에서 차이가 크다.

기계식은 구조가 단순하지만 부동대가 커서 주파수 제어에 불리하다.

전기식은 조정 폭이 넓고 응답이 빨라 현재 주류가 되었다.

운전 중 조정이 가능한지가 두 방식을 가르는 중요한 기준이다.

속도조정률 계산

속도조정률은 주파수 변화에 대한 출력 변화 비율을 정하는 설정값이다.

정격 100MW, R 4%, 정격 60Hz인 발전기가 주파수 0.1Hz 떨어지는 가상의 예를 보자.

출력 변화율은 주파수 변화율에 1/R을 곱한 값이다. 부호에 주의해 대입한다.

계산하면 출력 변화율은 0.0417, 즉 4.17MW 증가한다.

헷갈리는 두 용어

앞 문제의 정답은 커진다. R이 작으면 1/R이 커져 출력 분담이 커진다.

시험에서 자주 틀리는 것은 속도조정률과 속도변동률을 같은 개념으로 쓰는 것이다.

속도조정률은 설정값, 속도변동률은 무부하와 전부하 회전속도 차이의 비율이다.