전기기사 발전소 설비 관련 공식 모음

🔹 1. 발전소 설비 용량 관련 공식

🔸 개념 설명

발전소의 설비 용량과 부하 특성은 효율적인 전력 공급을 위한 중요한 요소입니다.

1. 설비 이용률 (Utilization Factor, UF)

설비 이용률 공식

• 설치된 설비 용량 중 최대 수요 전력이 차지하는 비율
• 발전소가 설치된 설비 용량을 얼마나 효율적으로 사용하는지 나타냄

 

2. 부하율 (Load Factor, LF)

부하율 공식

• 일정 기간 동안 평균적으로 소비되는 전력의 비율.
• 하루, 한 달, 혹은 1년 동안 평균적으로 얼마나 부하를 사용하는지를 나타냄.

 

3. 수용률 (Demand Factor, DF)

수용률 공식

• 전체 부하 대비 최대 수요 전력이 차지하는 비율.
• 총 부하에 대해 실제로 얼마나 수요가 발생했는지를 의미.

 

4. 설비 이용률과 부하율의 관계

설비 이용률과 부하율의 관계 공식

• 설비 이용률은 부하율과 수용률의 곱으로 표현할 수 있음.

 

🔸 관련 문제 

1. 설비 용량이 100MW이고, 최대 수요 전력이 75MW일 때 설비 이용률을 구하시오.
2. 하루 동안 평균 부하가 50MW, 최대 부하가 80MW라면 부하율을 구하시오.
3. 총 설비 부하가 120MW, 최대 수요 전력이 90MW일 때 수용률을 구하시오.

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🔹 2. 전력 및 발전소 경제성 관련 공식

🔸 개념 설명

발전소의 경제성을 평가하기 위해서는 전력 계산과 효율 분석이 필요합니다.

• 유효전력 (P): 실제로 유용한 전력.
• 피상전력 (S): 유효전력과 무효전력을 합한 값.
• 무효전력 (Q): 전력망 내에서 교환되는 전력.
• 발전소 효율: 연료 대비 발전 출력 비율.

 

🔸 공식

1. 전력(Power) 계산 공식

• 교류(AC) 전력 (V: 전압, I: 전류, cos: 역률)

전력 공식

• 3상 전력

3상 전력 공식

• 피상전력 

피상전력 공식

• 무효전력

무효전력 공식

 

2. 발전소 효율 (Plant Efficiency, η)

발전소 효율 공식

• 화력 발전소의 경우, 보일러 효율, 터빈 효율, 발전기 효율 등을 곱한 값이 발전소 전체 효율이 됨.

 

3. 발전 비용 관련 공식

• 단위 발전 비용 (C)

단위 발전 비용 공식

• 연료 소비량 (F) 과 발전량 (E)의 관계

연료 소비량과 발전량 관계

• 발전 원가 분석 시, 고정비와 가변비를 나누어서 계산함.

 

🔸 관련 문제

1. 3상 교류에서 전압 220V, 전류 30A, 역률 0.8일 때 유효전력을 구하시오.
2. 발전소 출력이 500MW, 입력 연료 에너지가 1250MW일 때 발전소 효율을 구하시오.
3. 한 달 동안 총 발전량이 10만 kWh, 총 발전 비용이 500만 원이라면 단위 발전 비용을 구하시오.

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🔹 3. 수력 발전소 관련 공식

🔸 개념 설명

수력 발전소는 물의 위치 에너지를 이용해 전력을 생산합니다.

 

• 유량 (QQQ): 초당 흐르는 물의 양.
• 유효 낙차 (HHH): 물이 떨어지는 높이.
• 발전 효율 (η\etaη): 실제 발전량과 이론적 발전량의 비율.

 

1. 수력 발전 출력 (Hydroelectric Power Output)

수력 발전 출력 공식

 

2. 저수량과 발전 가능 전력

저수량과 발전 가능 전력

 

🔸 관련 문제

1. 수력 발전소의 유량이 50m³/s, 유효 낙차가 100m, 발전 효율이 90%일 때 발전 출력을 구하시오.
2. 10만 m³의 저수량이 있을 때, 유효 낙차 50m, 효율 85%일 때 총 발전 가능 에너지를 구하시오.
3. 발전소 출력이 80MW이고, 입력 수력 에너지가 100MW일 때 발전소 효율을 구하시오.

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🔹 4. 화력 발전소 관련 공식

🔸 개념 설명

화력 발전소는 연료를 연소시켜 전력을 생산합니다.

 

• 열효율: 연료의 총 에너지 대비 실제 전력 생산 비율.
• 급수가열기 효율: 보일러에 공급되는 물을 예열하는 장치의 효율.

 

1. 열효율 (Thermal Efficiency)

열효율 공식

 

2. 급수가열기 효율

급수가열기 효율

3. 발전 비용

발전 비용 공식

 

🔸 관련 문제

1. 입력 연료 에너지가 1500MW이고, 발전소 출력이 600MW일 때 발전소 열효율을 구하시오.
2. 급수가열기로 200MW의 터빈 배기 증기를 이용하여 250MW의 급수 가열을 수행할 때 급수가열기 효율을 구하시오.
3. 한 달 동안 총 발전량이 500,000kWh이고, 총 발전 비용이 2억 원일 때 단위 발전 비용을 구하시오.

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🔹 5. 원자력 발전소 관련 공식

🔸 개념 설명

원자력 발전소는 핵분열을 이용해 에너지를 생산한다.

• 중성자 증배율 (kkk): 연쇄반응의 지속 여부를 결정하는 요소.
• 열중성자 이용률 (fff): 연료에서 흡수된 중성자의 비율.
• 발전소 효율: 원자로의 총 에너지 대비 실제 전력 생산 비율.

1. 중성자 증배율 (Neutron Multiplication Factor, k)

중성자 중배열 공식

• k>1: 연쇄반응 지속 (임계)
• k=1: 정상 운전 상태
• k<1: 반응 멈춤

2. 열중성자 이용률  (Thermal Utilization Factor, f)

열중성자 이용률 공식

3. 발전소 열효율

발전소 열효율 공식

 

🔸 관련 문제

1. 다음 세대 중성자 수가 105개, 이전 세대 중성자 수가 100개일 때 중성자 증배율을 구하시오.
2. 연료에서 흡수된 중성자 수가 80개, 전체 흡수된 중성자 수가 100개일 때 열중성자 이용률을 구하시오.
3. 원자로에서 발생한 총 에너지가 2000MW이고, 발전소 출력이 800MW일 때 발전소 열효율을 구하시오.

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관련 문제 정답

🔹 1. 발전소 설비 용량 관련 문제 풀이

1. 설비 용량이 100MW이고, 최대 수요 전력이 75MW일 때 설비 이용률을 구하시오.  

2. 하루 동안 평균 부하가 50MW, 최대 부하가 80MW라면 부하율을 구하시오.

3. 총 설비 부하가 120MW, 최대 수요 전력이 90MW일 때 수용률을 구하시오.

 

🔹 2. 전력 및 발전소 경제성 문제 풀이

1. 3상 교류에서 전압 220V, 전류 30A, 역률 0.8일 때 유효전력을 구하시오.

2. 발전소 출력이 500MW, 입력 연료 에너지가 1250MW일 때 발전소 효율을 구하시오.

3. 한 달 동안 총 발전량이 10만 kWh, 총 발전 비용이 500만 원이라면 단위 발전 비용을 구하시오.

🔹 3. 수력 발전소 문제 풀이

1. 수력 발전소의 유량이 50m³/s, 유효 낙차가 100m, 발전 효율이 90%일 때 발전 출력을 구하시오.

2. 10만 m³의 저수량이 있을 때, 유효 낙차 50m, 효율 85%일 때 총 발전 가능 에너지를 구하시오.

3. 발전소 출력이 80MW이고, 입력 수력 에너지가 100MW일 때 발전소 효율을 구하시오.

🔹 4. 화력 발전소 문제 풀이

1. 입력 연료 에너지가 1500MW이고, 발전소 출력이 600MW일 때 발전소 열효율을 구하시오.

2. 급수가열기로 200MW의 터빈 배기 증기를 이용하여 250MW의 급수 가열을 수행할 때 급수가열기 효율을 구하시오.

3. 한 달 동안 총 발전량이 500,000kWh이고, 총 발전 비용이 2억 원일 때 단위 발전 비용을 구하시오.

 

🔹 5. 원자력 발전소 문제 풀이

1. 다음 세대 중성자 수가 105개, 이전 세대 중성자 수가 100개일 때 중성자 증배율을 구하시오.

2. 연료에서 흡수된 중성자 수가 80개, 전체 흡수된 중성자 수가 100개일 때 열중성자 이용률을 구하시오.

 

3. 원자로에서 발생한 총 에너지가 2000MW이고, 발전소 출력이 800MW일 때 발전소 열효율을 구하시오.

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발전소 설비에 사용되는 공식에 대해서 자세하게 다루어 보았습니다. 수력 발전소, 화력 발전소, 원자력 발전소에 사용되는 공식과 문제 풀이가 전기기사 시험, ncs, 발전소 관련 문제를 풀이하는 데 도움이 되기를 바랍니다! 좋은 결과 얻으시길 응원하겠습니다  😊

 

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