전기공사기사 수력설비 — 조압수조와 조속기 · 발전방식의 구분

수력발전소에서는 물이 갑자기 멈추거나 급하게 흐르면 관로에 큰 압력 변화가 생긴다. 조압수조는 이때 생기는 충격에너지를 받아 주어 충격을 줄이는 설비다. 그 가운데 차동조압수조는 내부 구조를 이용해 같은 역할을 하면서 탱크의 크기를 줄일 수 있다. 물의 흐름이 급변할 때 설비를 지키는 것이 목적이므로, 압력 변화와 충격이라는 말이 나오면 조압수조를 먼저 떠올린다.

조속기는 수차의 회전속도를 조절하는 장치다. 조속기의 작동을 민감하게 하면 속도를 더 잘 잡아 속도 변화가 작아지는 대신, 밸브나 유로가 급하게 반응해 물의 압력이 더 크게 변한다. 그래서 수압상승률은 커지고 속도상승률은 작아진다. 폐쇄시간이 짧을수록 제어가 빨라져 속도 변동이 줄어든다는 것도 같은 방향의 성질이다.

낙차를 얻는 방법에는 강의 흐름을 그대로 따르는 방법, 댐을 만들어 수위를 높이는 방법, 유역을 바꾸어 높이를 확보하는 방법이 있다. 발전방식은 이 방법과 저수 능력에 따라 갈린다. 댐수로식은 댐의 수위조절과 수로의 낙차확보를 겸한 방식으로 대용량 발전에 적합하다. 순양수발전은 자연유하량이 전혀 없고 오직 펌프로 물을 올려 발전하는 방식이다. 수로식은 유량 변동이 크고, 조력발전은 물이 드나드는 양방향으로도 발전할 수 있다.

화력발전이 전력계통에서 차지하는 비중이 매우 큰 경우, 수력발전은 빠르게 출력을 바꿀 수 있는 장점을 살려 전력 사용량이 최고가 되는 시간대에 출력을 높이는 역할을 맡는 것이 적절하다. 흡출관은 수차를 지난 물의 속도에너지를 압력으로 바꾸어 수차가 더 큰 일을 하게 하고, 발전에 쓸 수 있는 낙차를 크게 만든다.

특유속도는 수차의 회전수와 출력과 낙차를 조합해 계산하는 값으로, 수차의 형식과 운전 범주를 나타내는 지표다. 같은 낙차와 출력에서 회전수가 높은 수차인지 낮은 수차인지를 가르는 데 쓰인다.