무효전력보상장치 설치가 900 MW 복합화력발전소의 성능향상에 미치는 효과

Abstract

가스복합발전 1177 MVA급의 경우 발전단 출력 900 MW 기준 약 12 MW를 소내 부하전력으로 사용하고 있으며 부하의 대부분은 회전기기로 77∼78%의 저역률로 운전되고 있다. 역률저하는 회전기기의 무효전력을 증가시켜 기기의 열손실 발생 및 기기수명 저하를 일으키고 불필요한 소내 전력을 소비하는 원인이 된다. 또한 발전소 내 가장 큰 무효전력을 생산하는 발전기의 열효율 및 발전출력 성능을 저하시키게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안인 무효전력을 흡수 및 제거하는 무효전력보상장치를 6.9 kV 소내 모선에 설치하여 운전함으로써 그에 대한 결과를 제시하고자 한다. 본 시스템의 적용 결과 우선 회전기기의 역률이 0.22로 개선되었으며 개선된 역률은 소내 부하 총소비전력량의 1.4%를 감소시키는데 기여하였음이 확인되었다 다음으로 무효전력보상장치가 발전기의 무효전력을 흡수 및 제거함으로써 계자전류 및 발전기 권선온도를 감소시켜 발전기 열효율 상승에 기여하였고 이는 810 kW 발전출력이 향상됨을 확인하였다. 마지막으로 투자비 1.5억 원 대비 소내 전력손실비용 2억 원/년 감소 및 매출액 10억 원/년 증가로 경제성 있음으로 분석되었고 향후 건설 및 운영 시 비용절감이 가능함을 확인하였다. 본 연구의 현장 실증으로 얻어진 몇 가지 결과를 통하여 무효전력보상장치의 적용이 확대된다면 복합화력발전소의 성능향상에 기여할 것으로 판단된다.