터빈발전기

터빈발전기

터빈발전기

개요

터빈발전기는 증기발생기 이차측에서 생성된 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸고 다시 전기에너지로 변환시키는 역할을 한다.

증기발생기에서 생성된 수증기는 주증기배관으로 공급되어 터빈정지밸브와 터빈제어밸브를 통과한 후 고압터빈으로 유입된다. 유입된 증기는 고압터빈을 통과하여 팽창된 후, 습분분리재열기를 거쳐 저압터빈으로 유입되며 저압터빈을 통과하여 팽창이 완료된 증기는 복수기로 방출된다.

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  한울 원전 3호기 터빈발전기.

계통 기능

터빈발전기는 증기의 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸고 다시 전기적 에너지로 변환하는 기능을 수행한다.

터빈발전기는 기저부하운전이나 부하추종운전이 가능하도록 운전된다.

정상상태, 과도상태, 비상상태 및 기능장애조건 하에서 터빈발전기가 안전하게 작동될 수 있도록 터빈제어계통에 의해 감시되고 보호된다. 제어계통은 터빈발전기의 과도한 과속을 방지하기 위해 다중의 기계적, 전기적 트립장치를 포함하며, 터빈발전기의 손상방지를 위해 추가적인 수동 트립장치가 있다.

계통 구성

터빈발전기는 한 축으로 연결된 1대의 고압터빈과 3대의 저압터빈 그리고 이로 인해 구동되는 발전기로 구성된다. 터빈과 발전기로 연결된 축의 양 옆에는 습분분리재열기 (Moisture Separator)가 설치되어 있으며 고압터빈 배기증기를 저압터빈으로 전달한다.

터빈발전기의 보조계통으로는 터빈발전기제어계통(Turbine Generator Control System), 베어링윤활유계통, 터빈제어유계통, 발전기 수소계통, 발전기 축밀봉유계통, 그리고 발전기 고정자냉각수계통 등으로 구성되어 있다.

주요 기기

터빈정지밸브와 터빈제어밸브

증기발생기로부터 주증기배관에 유입된 증기는 각각 직렬로 연결된 4개의 터빈정지밸브와 4개의 터빈제어밸브를 통과하여 고압터빈으로 배기된다.

터빈정지밸브는 비상상태 시 고압터빈으로 유입되는 증기를 급속히 차단하며, 이는 터빈트립 신호 시 터빈과속보호계통에 의해 작동된다. 터빈제어밸브는 터빈 속도 제어를 위해 증기유량을 적절히 제어하거나 차단한다.

고압터빈

고압터빈은 4개의 주증기배관으로부터 증기가 공급된다. 증기는 고정날개와 회전날개를 통과하면서 축방향으로 팽창한다. 고압터빈에서 추출된 일부의 증기는 급수가열기로 공급되며, 팽창된 증기는 습분분리재열기를 통과한다.

습분분리재열기

습분분리재열기는 터빈발전기 양 옆 외부에 각각 1대씩 설치되어 있으며, 고압터빈으로부터 배출된 증기의 습분을 분리하고 재가열하는 기능을 한다. 고압터빈으로부터 유입된 증기는 각각의 재가열기의 튜브다발로 공급되어 재가열되며, 습분은 습분분리기에 의해 제거된다.

저압터빈

각각의 저압터빈은 습분분리재열기를 통과한 증기가 공급된다. 고압터빈과 마찬가지로 유입된 증기는 고정날개와 회전날개를 통과하면서 축방향으로 팽창한다. 저압터빈에서 추출된 일부의 증기는 급수가열기로 공급되며, 팽창된 증기는 복수기로 방출된다.

발전기

발전기는 3상으로서 주파수가 60Hz, 그리고 회전수가 1800rpm인 4극 동기 형식의 발전기이다. 발전기 회전자는 하나의 강철 단조품으로 제작된다. 자장은 직류 전원에 의해 생성된다. 발전기에서 발생하는 열을 제거하기 위한 발전기냉각계통은 발전기 수소냉각계통, 발전기 축밀봉유계통, 그리고 발전기 고정자 냉각수계통으로 구성되어 있다.

참고문헌

이 자료의 최초 작성 : 노 태선(GINIS) tsro1005@naver.com, 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr