수력 터빈 발전기 개발 역사 Ⅲ

지난 기사에서는 직류(DC)와 교류(AC)의 대결에 대해 살펴보았습니다. 이 "전쟁"은 교류의 승리로 끝났고, 교류는 시장 성장의 주도권을 잡게 되어 이전에 직류가 점유했던 시장을 차지하기 시작했습니다. 이 "전쟁" 이후, 직류와 교류는 나이아가라 폭포의 애덤스 수력 발전소를 놓고 경쟁하게 되었습니다.

1890년, 미국은 나이아가라 폭포에 애덤스 수력 발전소를 건설했습니다. 다양한 교류(AC) 및 직류(DC) 방식을 평가하기 위해 국내외 나이아가라 발전 위원회가 설립되었고, 웨스팅하우스와 GE가 경쟁에 참여했습니다. 결국, 교류/직류 논쟁에서 승리하며 높아진 명성과 테슬라와 같은 뛰어난 과학자들의 역량, 그리고 1886년 그레이트 배링턴에서의 교류 송전 시험 성공과 독일 라르펜 발전소에서의 교류 발전기 운전 성공에 힘입어 웨스팅하우스는 5000마력 교류 수력 발전기 10기의 제작 계약을 따냈습니다. 1894년, 웨스팅하우스에서 나이아가라 폭포 애덤스 발전소의 첫 번째 5000마력 수력 발전기가 탄생했고, 1895년 첫 번째 발전기가 가동되었습니다. 1896년 가을, 발전기에서 생성된 2상 교류는 스콧 변압기를 통해 3상으로 변환된 후, 3상 송전 시스템을 통해 40km 떨어진 바팔로로 송전되었다.

나이아가라 폭포의 애덤스 수력 발전소 수력 발전기는 웨스팅하우스의 수석 엔지니어였던 B.G. 람메(1884-1924)가 테슬라의 특허를 바탕으로 설계했으며, 그의 여동생인 B. 람메도 설계에 참여했습니다. 이 장치는 4넬론 터빈(이중 러너, 드래프트 튜브 없음)으로 구동되며, 발전기는 5000마력, 2000V, 25Hz, 250rpm의 수직형 2상 동기 발전기입니다. 이 발전기의 특징은 다음과 같습니다.
(1) 대용량 및 긴 길이. 그 이전에는 수력 발전기의 단일 단위 용량이 1000 HPA를 넘지 못했습니다. 나이아가라 폭포의 아다르 수력 발전소의 5000bp 수력 발전기는 당시 세계 단일 단위 용량 최대 수력 발전기였을 뿐만 아니라 소형에서 대형으로 발전하는 수력 발전기의 핵심적인 첫걸음이었다고 할 수 있습니다.
(2) 전기자 도체는 처음으로 운모로 절연됩니다.
(3) 오늘날 수력 발전기의 기본 구조 형태 중 일부, 예를 들어 수직 우산 폐쇄 구조가 채택되었습니다. 처음 8세트는 자기극이 외부에 고정된 구조(피벗형)이고, 마지막 2세트는 자기극이 내부에 회전하는 현재의 일반적인 구조(필드형)로 변경되었습니다.
(4) 독특한 여자 모드. 첫 번째 모드는 인근 DC 증기 터빈 발전기에서 생성된 DC 전력을 여자에 사용합니다. 2~3년 후에는 모든 장치가 소형 DC 수력 발전기를 여자 장치로 사용하게 될 것입니다.

(5) 25Hz의 주파수가 채택되었습니다. 당시 미국의 Ying 주파수는 16.67Hz에서 1000Hz까지 매우 다양했습니다. 분석과 절충 끝에 25Hz가 채택되었습니다. 이 주파수는 오랫동안 미국의 일부 지역에서 표준 주파수가 되었습니다.
(6) 과거에는 발전 설비에서 생산된 전기는 주로 조명용으로 사용되었고, 나이아가라 폭포 아담스 발전소에서 생산된 전기는 주로 산업용으로 사용되었습니다.
(7) 삼상 교류의 장거리 상업 전송이 최초로 실현되어 삼상 교류의 전송 및 광범위한 적용에 있어 모범적인 역할을 했습니다. 10년 운영 후, 아담스 수력 발전소의 10개 5000bp 수력 터빈 발전기가 전면적으로 개량 및 변형되었습니다. 10개 유닛 모두 1000HP 및 1200V의 신형 유닛으로 교체되었고, 5000P 신형 유닛이 추가로 설치되어 발전소의 총 설치 용량이 105000hp에 이르렀습니다.

수력 발전기의 직류 교류(AC) 방식 경쟁은 결국 AC 방식의 승리로 끝났습니다. 이후 직류 방식의 영향력은 크게 줄어들었고, AC 방식이 시장을 장악하기 시작하면서 향후 수력 발전기 발전의 방향을 제시하게 되었습니다. 하지만 초기에는 직류 수력 발전기가 널리 사용되었다는 점이 주목할 만합니다. 당시에는 두 종류의 직류 수력 발전기가 있었습니다. 하나는 저전압 발전기로, 두 개의 발전기가 직렬로 연결되어 하나의 터빈을 구동하는 방식입니다. 다른 하나는 고전압 발전기로, 하나의 축을 공유하는 이중 축 이중 극 발전기입니다. 자세한 내용은 다음 글에서 다루겠습니다.