취수방식에 따른 1000 MW급 화력발전소 순환수계통의 과도현상 분석

Abstract

국내전력시장 변화로 인해 서해 및 동해안 일대에 집중적으로 계획, 건설 및 운영되었던 석탄화력발전사업이 밀집화 됨에 따라 신규 화력발전소의 원활한 해수 취수의 필요성이 부각되었다. 일반적으로 발전소의 정상운전 시 계통의 유동은 정상유동이다. 그러나 계통의 기동 또는 정지시나 계통에 사고가 발생하였을 경우에 유발되는 비정상 유동은 큰 모멘텀의 변화(Large momentum change)를 초래한다. 보통 Hammering Sound를 동반하는 이러한 비정상 유동은 계통에 심각한 과도하중(Transient loads)을 초래한다. 또한 압력의 변화로 인하여 포화증기압(Vapor pressure)보다 낮아진 곳에서 공극(Vapor Cavity)를 형성하여 수주분리 및 재합성을 유발하며, 이로 인해 계통내의 Pressure Spike가 발생하고 계통의 안전성에 심각한 영향을 주게 된다. 유체 과도현상이란, 펌프 또는 밸브와 같은 계통 구성기기의 작동으로 인하여 계통에 발생하는 비정상 유동을 말한다. 비정상 유동을 유발하는 계통 구성기기의 작동은 계통내의 유동과 압력의 변화를 초래하며, 이러한 변화는 압력파(Pressure wave)에 의해 전 계통에 전달된다. 본 연구에서는 국내 1000 MW급 화력 발전 순환수 시스템을 모델링하여 1단 취수와 2단 취수 방식에 따른 과도현상을 분석용 프로그램을 이용하여 비교 분석하였다. 오늘날, 순환수계통의 과도현상을 분석하기 위하여 유체 과도현상 분석용 프로그램인 LIQT, AFT Impulse, AWHAM, FLOW-NET, HSTA, HYN41 및 WATHAM이 주로 사용되지만. 본 연구에서는 특성 곡선법(Method of Characteristics)에 기반을 둔 유체 과도현상용 프로그램인 LIQT 7.0(Inroduced from Stoner Associates, Inc. in U.S.A)를 사용하였다. 순환수 계통 내 발생된 수격현상은 2단 취수 방식 보다 1단 취수 방식에서 발생 가능성이 크고 빈번하였으며, 1단 취수에서 발생된 수충격을 흡수하기 위해서는 수격현상 발생 위치에 따라 서지 디바이스를 적합한 위치에 설치해야한다. 또한, 2단 취수 방식에서는 취수로에서의 해수 수위와 SEAL WELL간의 정수두차가 펌프의 유입 압력 조건을 항상 유지해 줌으로써 펌프 모터의 역회전 발생 가능성은 극미하게 낮은 반면, 1단 취수 방식에서는 펌프 모터의 역회전이 발생되었으므로 펌프 고유진동수와의 공진을 피할 수 있도록 계통 설계 시 유의하여야한다.