KR100695608B1 - 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에 관한 것으로, 통상 대용량 발전기(약 350MW급)이상부터는 전기자 권선(電氣子 捲線)을 냉각수로 수냉각(water cooling)하고 있으며, 일반적으로 냉각효율의 향상을 위하여 전기자 내부에 중공소선(hollow strand)들을 설계하고, 이러한 중공소선 내부에 냉각수를 흘려 냉각하고 있다.

여기서, 본 발명은 냉각수가 터빈엔드에서 전기자의 상부권선과 하부권선으로 각각 나뉘어 해당 냉각경로를 따라 개별적으로 흐르도록 하고, 콜렉트 엔드에서 냉각수가 서로 합쳐져 빠져나가는 새로운 타입의 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에 관한 것이다.

본 발명은, 터빈 엔드 'C' 및 'D'측에서부터 냉각수가 상부권선과 하부권선으로 나뉘어 각각 개별적으로 흐르도록 하여 콜렉트 엔드 'E'측에서 냉각수가 서로 모아져 빠져나가도록 또는 반대의 방향으로 냉각경로가 형성되더라도, 짧은 냉각경로로 인해 냉각효율을 높이면서 냉각수 입구와 출구 간에 압력손실을 감소시켜 펌프부하가 감소되도록 하는 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조가 제공된다.

발전기, 수냉각, 중공, 소선, 냉각, 압력, 저항, 전기자

Description

수냉각 발전기용 냉각수 순환구조{Water Circulation structure for Water cooling Generator}

도 1은 종래기술에 따른 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,20,22 : 냉각경로 A,E : 콜렉트 엔드

B,C,D : 터빈 엔드

본 발명은 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수가 터빈엔드에서 전기자의 상부권선과 하부권선으로 각각 나뉘어 해당 냉각경로를 따라 개별적으로 흐르도록 하고, 콜렉트 엔드에서 냉각수가 서로 합쳐져 빠져나가는 새로운 타입의 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에 관한 것이다.

일반적으로 대용량 발전기(약 350MW급)이상부터는 전기자 권선(電氣子 捲線)을 수냉각(water cooling)하고 있으며, 그에 따라 전기자의 내부에 첨부된 예시도면 도 1에서 보는 바와 같이 냉각경로(10)를 따라 중공구조로 이루어지는 중공소선들이 설계되어, 이러한 중공소선의 내부에 냉각수를 흘려 냉각하고 있다.
따라서, 종래의 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에서 냉각수의 냉각경로(10)는, 첨부된 도면에서 보는 바와 같이 콜렉터 엔드(Collector End)'A'측에서부터 시작되는 냉각수가 상부권선을 먼저 냉각시키고 터빈 엔드(Turbine End)'B'측을 경유하여 1차 데워진 냉각수가 다시 하부권선을 냉각시키면서 'A'측으로 되돌아 나오거나 또는 그 반대로 터빈 엔드(Turbine End)'B'측에서 시작하여 콜렉터 엔드(Collector End)'A'측을 경유하고 다시 'B'측으로 돌아오는 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조가 적용되어 왔다.(화살표는 냉각수의 이동방향이다)

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그러나, 위에서 설명된 바와 같이 종래의 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조를 살펴보면, 한번 냉각이 이루어진 냉각수가 냉각경로(10) 즉, 'A'측에서 시작하여 'B'측을 경유하고 다시 'A'측으로 되돌아 나오도록 흐르는 구조이므로, 냉각경로(10)의 길이가 길어지게 되고, 그에 따라 냉각효율이 낮아지게 된다.
이와 같이 상기 냉각경로(10)의 길이가 길어지게 되면, 냉각수 입구와 출구 간에 압력손실이 커지게 되고, 그에 따라 냉각수의 원활한 이동을 위하여 자연히 펌프부하가 증가하게 되는 문제가 있다.
참고로, 위와 같은 압력손실을 감소시키기 위하여 냉각수가 흐르는 중공소선을 더 크게 설계하게 되면, 전기자 권선의 동(copper) 유효 단면적이 감소하므로 전기적 저항손실이 야기되는 문제가 있다.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 냉각수가 해당 냉각경로를 따라 각각 개별적으로 흐르도록 하여, 냉각효율을 높이고, 또한 냉각경로의 길이가 짧아져 펌프부하를 감소시킬 수 있도록 하는 점에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터빈 엔드 'C' 및 'D'측에서부터 냉각수가 상부권선과 하부권선으로 나뉘어 각각 개별적으로 흐르도록 하여 콜렉트 엔드 'E'측에서 냉각수가 서로 모아져 빠져나가도록 또는 반대의 방향으로 냉각경로가 형성되더라도, 짧은 냉각경로로 인해 냉각효율을 높이면서 냉각수 입구와 출구 간에 압력손실을 감소시켜 펌프부하가 감소되도록 하는 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조에 기술적 특징이 있다.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

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첨부된 예시도면 도 2는 본 발명에 따른 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

첨부된 예시도면을 참조하면, 본 발명의 냉각수의 냉각경로(20,22)는 터빈 엔드 'C' 및 'D'측에서 냉각수가 전기자의 상부권선과 하부권선으로 각각 나뉘어 중공소선을 통해 개별적으로 흐르도록 시작하여 콜렉트 엔드 'E'측에서 상기 'C' 및 'D'측에서 흐르는 냉각수가 서로 합쳐져 흐르도록 하는 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조가 적용된다.(화살표는 냉각수 이동방향이다.)

그러나, 반드시 위의 냉각경로(20,22)로 한정되거나 국한되지 아니하고, 그 반대의 방향으로 배치하여, 냉각수가 콜렉트 엔드에서 터빈 엔드로 흐르도록 하여도 무방할 것이다.

따라서, 위에서 언급된 바와 같은 본 발명의 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조는, 상기 냉각경로(20,22)의 길이와 중공소선이 종래와 동일한 조건이라 가정할 때, 한번 냉각된 냉각수가 냉각경로(20,22) 즉, 'C' 및 'D'측에서 흐르도록 시작하되, 상부권선과 하부권선으로 나뉘어 각각 개별적으로 흐르게 됨으로써, 종래에 비해 자연히 냉각경로(20,22)가 짧아지게 되므로 냉각수의 열교환에 따른 온도상승이 완만하여 냉각효율이 높아지게 된다.

또한, 상기와 같이 개별적으로 적용되는 냉각경로(20,22)에 의해 냉각길이가 짧아지게 되면, 냉각수 입구와 출구간에 압력손실을 감소시킬 수 있어 펌프부하가 감소하게 된다.
또한, 종래와 같은 압력손실을 감소시키기 위하여 냉각수가 흐르는 중공소선을 더 크게 설계하여야 할 필요가 없으므로 해서 전기자 권선의 단면을 형성하는 동(copper)의 유효 단면적에 대한 감소가 없으므로 전기적 저항손실도 방지할 수 있을 것이다.

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위와 같이 본 발명은 대용량 발전기의 전기자에 냉각효율을 향상시키기 위하여 냉각수가 해당하는 냉각경로를 따라 각각 개별적으로 흐르도록 하여, 냉각수의 열교환에 따른 온도상승이 완만함으로써, 냉각효율이 높아지게 되는 효과를 얻을 수 있으며, 그에 따라 발전기의 성능을 극대화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 냉각경로의 길이가 짧아지게 되면, 냉각수 입구와 출구간에 압력손실을 감소시킬 수 있어 펌프부하를 감소시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

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Claims (1)

1. 터빈 엔드 'C' 및 'D'측에서부터 냉각수가 상부권선과 하부권선으로 나뉘어 각각 개별적으로 흐르도록 하여 콜렉트 엔드 'E'측에서 냉각수가 서로 모아져 빠져나가도록 또는 반대의 방향으로 냉각경로가 형성되더라도, 짧은 냉각경로로 인해 냉각효율을 높이면서 냉각수 입구와 출구 간에 압력손실을 감소시켜 펌프부하가 감소 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수냉각 발전기용 냉각수 순환구조.

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