양수발전소 단위 흡입 높이 선정에 대한 인식

양수발전소의 단위 흡입 높이는 발전소의 분기 시스템과 발전소 레이아웃에 직접적인 영향을 미치며, 얕은 굴착 깊이는 발전소의 해당 토목 공사 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 펌프 운전 중 캐비테이션 위험도 증가하므로 발전소 초기 설치 시 고도 추정의 정확성이 매우 중요합니다. 펌프 터빈의 초기 적용 과정에서 펌프 운전 조건에서 러너 캐비테이션이 터빈 운전 조건에서보다 더 심각한 것으로 나타났습니다. 설계에서는 일반적으로 펌프 운전 조건에서 캐비테이션을 충족할 수 있다면 터빈 운전 조건도 충족할 수 있다고 여겨집니다.

혼류 펌프 터빈의 흡입 높이 선택은 주로 두 가지 원칙을 참조합니다.
첫째, 수중펌프의 운전조건 하에 캐비테이션이 발생하지 않는 조건에서 실시한다. 둘째, 단위부하 배출의 전환과정에서 전체 수주체계에 수주분리가 발생해서는 안 된다.
일반적으로 비속도는 러너의 캐비테이션 계수에 비례합니다. 비속도가 증가하면 러너의 캐비테이션 계수도 증가하고 캐비테이션 성능은 감소합니다. 흡입 높이의 경험적 계산값과 가장 위험한 전이 공정 조건에서의 흡인관 진공도 계산값을 결합하고, 토목 굴착을 최대한 절감한다는 전제 하에, 유닛은 유닛의 안전하고 안정적인 작동을 보장하기에 충분한 침수 깊이를 확보해야 합니다.

고양정 펌프 터빈의 침수 깊이는 펌프 터빈의 캐비테이션 발생 여부와 다양한 과도기 동안 흡출관 내 수주 분리가 발생하지 않는지에 따라 결정됩니다. 양수 발전소에서 펌프 터빈의 침수 깊이는 매우 크기 때문에 장치의 설치 고도가 낮습니다. Xilong Pond와 같이 중국에서 가동 중인 발전소에 사용되는 고양정 장치의 흡입 높이는 –75m인 반면, 수두가 400~500m인 대부분의 발전소의 흡입 높이는 약 –70~–80m이고, 수두가 700m인 발전소의 흡입 높이는 약 –100m입니다.
펌프 터빈의 부하 제거 과정 동안 수격 현상으로 인해 드래프트 튜브 단면의 평균 압력이 크게 떨어집니다. 부하 제거 전이 과정 중 러너 속도가 빠르게 증가함에 따라 러너 출구 단면 외부에 강한 회전 수류가 나타나 단면의 중앙 압력이 외부 압력보다 낮아집니다. 단면의 평균 압력이 여전히 물의 증발 압력보다 크더라도 중앙의 국부 압력이 물의 증발 압력보다 낮아 수주 분리가 발생할 수 있습니다. 펌프 터빈 전이 과정의 수치 해석에서는 파이프의 각 단면의 평균 압력만 주어질 수 있습니다. 부하 제거 전이 과정의 전체 시뮬레이션 테스트를 통해서만 드래프트 튜브에서 수주 분리 현상을 방지하기 위한 국부 압력 강하를 결정할 수 있습니다.
고양정 펌프 터빈의 침수 깊이는 침식 방지 요건을 충족할 뿐만 아니라, 다양한 전환 과정에서 흡출관의 수주 분리가 발생하지 않도록 해야 합니다. 초고양정 펌프 터빈은 전환 과정에서 수주 분리를 방지하고 발전소의 배수 시스템과 장치의 안전을 보장하기 위해 큰 침수 깊이를 채택합니다. 예를 들어, 계천 양수 발전소의 최소 침수 깊이는 –98m이고, 선류천 양수 발전소의 최소 침수 깊이는 –104m입니다. 국내 지시 양수 발전소는 –85m, 둔화 양수 발전소는 –94m, 창룽산 양수 발전소는 –94m, 양강 양수 발전소는 –100m입니다.
동일한 펌프 터빈의 경우, 최적 작동 조건에서 벗어날수록 캐비테이션 강도가 커집니다. 고양정 및 저유량 작동 조건에서는 대부분의 유동 라인이 큰 양의 받음각을 가지며, 블레이드 흡입면의 부압 영역에서 캐비테이션이 발생하기 쉽습니다. 저양정 및 대유량 조건에서는 블레이드 압력면의 음의 받음각이 커 유동 박리가 발생하기 쉽고, 이로 인해 블레이드 압력면의 캐비테이션 침식이 발생합니다. 일반적으로 양정 변화 범위가 큰 발전소의 캐비테이션 계수는 비교적 크며, 설치 고도가 낮으면 저양정 및 고양정 조건에서 운전 중 캐비테이션이 발생하지 않는다는 요건을 충족할 수 있습니다. 따라서 수두 변동이 클 경우, 흡입 높이를 그에 따라 증가시켜 조건을 충족시킵니다. 예를 들어, QX의 침수 깊이는 -66m이고 MX는 -68m입니다. MX의 수두 변동이 크기 때문에 MX의 조정 및 보증을 실현하기가 더 어렵습니다.

일부 해외 양수발전소에서 수주 분리 현상이 발생한 것으로 보고되었습니다. 이에 따라 일본 고양정 펌프 터빈의 전이 과정에 대한 전체 시뮬레이션 모델 시험을 제조사에서 수행했으며, 수주 분리 현상을 심층적으로 분석하여 펌프 터빈의 설치 고도를 결정했습니다. 양수발전소의 가장 어려운 문제는 시스템 안전입니다. 극한 운전 조건에서 나선형 케이스 압력 상승과 배수 부압이 안전 범위 내에 있도록 보장하고, 수력 성능을 최고 수준에 도달하도록 해야 하며, 이는 침수 깊이 선정에 더 큰 영향을 미칩니다.