전력 공학

Power engineering
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전력을 공급하는 데 사용되는 증기 터빈입니다.
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전력 시스템 공학이라고도 불리는 전력 공학은 전력의 생성, 전송, 분배 및 이용과 이러한 시스템에 연결된 전기 기기를 다루는 전기 공학 하위 분야입니다.대부분의 분야가 3상 AC 전력의 문제(현대 세계 전반의 대규모 전력 전송 및 분배 표준)와 관련이 있지만, 필드의 상당 부분은 AC와 DC 전력 간의 변환 및 항공기에 사용되는 것과 같은 특수 전력 시스템의 개발과 관련이 있습니다.r은 전기 철도 네트워크의 경우입니다.전력 공학은 이론적인 기초의 대부분을 전기 공학에서 얻습니다.

역사

뉴욕 최초의 증기 발전소 펄 스트리트 스테이션 스케치
주요 기사:전기공학 » 이력

개척기

전기는 17세기 후반에 과학적인 관심의 대상이 되었다.다음 2세기 동안 백열전구와 볼타틱 [1][2]더미를 포함한 많은 중요한 발견들이 이루어졌다.아마도 전력 공학과 관련하여 가장 위대한 발견은 1831년에 자속의 변화가 와이어의 루프에서 기전력을 유도한다는 것을 발견한 Michael Faraday로부터 나왔을 것입니다. 이 원리는 발전기와 변압기의 [3]작동 방식을 설명하는 데 도움이 되는 전자기 유도라고 알려져 있습니다.

1881년 두 명의 전기 기술자가 영국의 고달밍에 세계 최초의 발전소를 지었다.이 발전소는 250볼트에서 7개의 지멘스 아크 램프와 40볼트에서 [4]34개의 백열등을 공급하기 위해 두 개의 물레방아를 사용하여 교류 전류를 생성했다.그러나 공급은 간헐적이었고 1882년 토마스 에디슨과 그의 회사 에디슨은 뉴욕시의 펄 스트리트에 최초의 증기 동력 발전소를 개발했다.Pearl Street Station은 여러 발전기로 구성되었으며 처음에는 59명의 고객을 [5][6]위해 약 3,000개의 램프를 가동했습니다.발전소는 직류를 사용하며 단일 전압으로 작동했습니다.직류 전력은 전송 중 전력 손실을 최소화하기 위해 필요한 높은 전압으로 쉽게 변환될 수 없었기 때문에, 발전기와 부하 사이의 가능한 거리는 약 반 마일(800 m)[7]로 제한되었다.

같은 해 런던에서 Lucien Galard와 John Dixon Gibbs는 실제 전력 시스템에서 사용하기에 적합한 최초의 변압기를 시연했습니다.Galaard와 Gibbs의 변압기는 1884년 Turin에서 단일 교류 발전기에서 40킬로미터(25마일)[8]의 철도를 밝히는 데 사용되었습니다.이 시스템의 성공에도 불구하고, 이 두 사람은 몇 가지 근본적인 실수를 저질렀다.아마도 가장 심각한 것은 변압기의 기본을 직렬로 연결하여 한 램프를 켜거나 끄는 것이 더 멀리 있는 다른 램프에 영향을 미칠 수 있도록 하는 것이었습니다.시연 후, 미국인 기업가 조지 웨스팅하우스는 Siemens 발전기와 함께 다수의 변압기를 수입하여 상용 전력 시스템에서 사용하기 위해 개선하고자 그의 엔지니어들이 변압기를 실험하도록 하였다.

Westinghouse의 엔지니어 중 한 명인 William Stanley는 병렬이 아닌 직렬로 변압기를 연결하는 문제를 인식하고 변압기의 철심을 완전히 밀폐된 루프로 만들면 2차 권선의 전압 조절을 개선할 수 있다는 것을 깨달았습니다.이 지식을 이용하여 [9][10]그는 1886년 매사추세츠의 그레이트 배링턴에서 세계 최초의 실용적인 변압기 기반의 교류 전력 시스템을 만들었다.1885년 이탈리아 물리학자이자 전기 기술자인 갈릴레오 페라리스는 유도 모터를 시연했고 1887년과 1888년 세르비아계 미국인 엔지니어 니콜라 테슬라는 웨스팅하우스가 그의 AC 시스템에 대해 라이센스를 부여한 실용적인 2상 유도[11][12] 모터에 대한 특허를 포함한 동력 시스템과 관련된 다양한 특허를 출원했다.

1890년까지 전력 산업은 번창했고 전력 회사는 미국과 유럽에서 수천 개의 전력 시스템(직류 및 교류 모두)을 구축했습니다.이러한 네트워크는 효과적으로 전등 공급에 전념했습니다.이 기간 동안 미국에서 "대류의 전쟁"으로 알려진 치열한 경쟁이 에디슨과 웨스팅하우스 사이에 어떤 형태의 송전(직류 또는 교류)이 더 나은지를 놓고 일어났다.1891년, 웨스팅하우스는 단지 전기 조명을 제공하는 것이 아니라 전기 모터를 구동하도록 설계된 최초의 주요 동력 시스템을 설치했다.콜로라도주 텔루라이드에 있는 100마력(75kW) 동기식 모터에 동력을 공급했으며 모터는 테슬라 유도 [13]모터에 의해 시동되었습니다.대서양 반대편에는 Oskar [14]von Miller가 프랑크푸르트에서 열리는 전기 공학 박람회를 위해 라우펜 암 네카르에서 프랑크푸르트 암 메인까지 20kV 176km의 3상 송전선로를 건설했습니다.1895년, 오랜 의사결정 과정 후에, 나이아가라 폭포에 있는 애덤스 제 1 발전소는 11kV의 3상 교류 전력을 버팔로에 전송하기 시작했습니다.나이아가라 폭포 프로젝트가 완료된 후, 새로운 전력 시스템은 전기 [15]전송에 직류 대신 교류 전류를 점점 더 많이 선택했습니다.

20세기

전력공학과 볼셰비즘

1929년 구스타프 클루시스의 포스터

볼셰비키의 권력 장악 이후 전력 생산은 특히 중요한 것으로 여겨졌다.레닌은 "공산주의는 소련의 권력에 [16]국가 전체의 전화화를 더한 것"이라고 말했다.그 후 그는 많은 소련 포스터, 우표 등에 등장하여 이러한 견해를 제시하였다.GOELRO 계획은 1920년 산업 계획에서 볼셰비키 실험의 첫 번째로서 레닌이 개인적으로 관여하게 되면서 시작되었다.Gleb Krzzhanovsky는 1910년 모스크바의 발전소 건설에 관여한 또 다른 핵심 인물이었다.그는 또한 레닌과 그들이 둘 다 세인트루이스에 있었을 때인 1897년부터 알고 있었다.노동자 계급 해방을 위한 투쟁 연합의 피터스버그 지부.

미국의 전력 엔지니어링

1936년에 수은 아크 밸브를 사용하는 최초의 상업용 고전압 직류(HVDC) 라인이 뉴욕의 Scheectady와 Mechanicville 사이에 건설되었습니다.HVDC는 이전에 직류 발전기(Tury 시스템이라고 알려진 시스템)를 직렬로 설치함으로써 달성되었지만 심각한 신뢰성 문제로 어려움을 겪었다.[17]1957년 Siemens는 최초의 고체 정류기(고체 정류기가 현재 HVDC 시스템의 표준)를 시연했지만, 1970년대 초가 되어서야 이 기술이 상용 전력 [18]시스템에 사용되었습니다.1959년 웨스팅하우스는 SF를 중단 매체로 [19]사용한6 최초의 회로 차단기를 시연했다.SF는 공기에 대한 유전체로서, 최근에는 훨씬 더 콤팩트한 스위칭 기기(스위치 기어로 알려져 있음)[20][21]와 변압기를 생산하기 위해 사용이 확대되고6 있습니다.많은 중요한 발전은 ICT 분야의 혁신을 전력 엔지니어링 분야로 확장하는 것에서 비롯되었다.예를 들어, 컴퓨터의 개발은 부하 흐름 연구를 보다 효율적으로 실행할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 전력 시스템의 훨씬 더 나은 계획을 가능하게 합니다.정보기술과 통신의 발달은 또한 전력 시스템의 개폐 장치와 발전기를 훨씬 더 잘 원격 제어할 수 있게 했다.

힘

송전선은 그리드를 통해 전력을 전송합니다.

전력 엔지니어링은 다양한 관련 장치의 설계뿐만 아니라 전기의 생성, 전송, 분배 및 이용에 대해서도 다룹니다.여기에는 변압기, 발전기, 전기 모터 및 전력 전자 장치가 포함됩니다.

전력 엔지니어는 그리드에 연결되지 않은 시스템에서 작업할 수도 있습니다.이러한 시스템을 오프 그리드 전원 시스템이라고 하며, 다양한 이유로 온 그리드 시스템보다 우선적으로 사용할 수 있습니다.예를 들어, 원격지에서는 광산이 그리드 연결에 비용을 지불하는 것보다 자체 전력을 생산하는 것이 더 저렴할 수 있으며, 대부분의 모바일 애플리케이션에서는 그리드에 연결하는 것이 실용적이지 않습니다.

필드

전력생산은 에너지를 1차 형태에서 전력으로 변환하는 설비의 선정, 설계 및 건설을 포함한다.

송전에는 발전 및 배전 시스템에 접속하기 위한 고전압 송전선로 및 변전소 설비의 엔지니어링이 필요합니다.고전압 직류 시스템은 전력 그리드의 요소 중 하나입니다.

배전 엔지니어링은 변전소에서 최종 고객에 이르는 전력 시스템의 요소를 포괄합니다.

전력 시스템 보호는 전력 시스템이 고장날 수 있는 방법과 그러한 고장을 감지하고 완화하기 위한 방법에 대한 연구입니다.

대부분의 프로젝트에서 전력 엔지니어는 토목 및 기계 엔지니어, 환경 전문가, 법률 및 재무 담당자와 같은 다른 많은 분야와 협력해야 합니다.대규모 발전소와 같은 주요 전력 시스템 프로젝트에는 전력 시스템 엔지니어 외에 설계 전문가도 다수 필요합니다.대부분의 전문 전력 시스템 엔지니어링 실무에서 엔지니어는 전기 엔지니어링 지식만큼 관리 및 조직적 스킬을 필요로 합니다.

전문학회 및 국제표준기구

영국과 미국에서는 토목 및 기계 기술자를 위한 전문 사회가 오랫동안 존재해 왔다.IEE는 1871년 영국에서, AIEE는 1884년 미국에서 설립되었습니다.이러한 사회는 전기 지식의 교환과 전기 공학 교육의 발전에 기여하였다.국제적으로는 1906년 설립된 국제전기기술위원회가 172개국 2만여 명의 전기기술 전문가가 합의 하에 글로벌 사양을 개발하는 등 전력공학 표준을 마련하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  8. ^ Katz, Evgeny (2007-04-08). "Lucien Gaulard". Archived from the original on 2008-04-22. Retrieved 2008-05-25.
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  10. ^ Blalock, Thomas (2004-10-02). "Alternating Current Electrification, 1886". IEEE. Retrieved 2008-05-25.
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외부 링크

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