전기설비기술기준›분산형전원설비

풍력발전설비 기준 (공사)

Wind Power Installation Standards

풍력발전 = 바람 → 회전 → 전기

💨 풍력발전의 핵심 구성

① 블레이드(날개): 풍에너지를 회전력으로 변환

② 나셀: 발전기+증속기+요(Yaw)시스템 수납

③ 타워: 나셀을 높이 지지 (60~120m)

④ 전력변환: DFIG(이중여자유도기) 또는 PMSG(영구자석동기기)

풍속에 따른 운전 상태

풍속10 m/s

풍속에 따른 풍력발전기 운전 상태 및 전력계통 구성

🔑 풍속별 운전 구간

① 0~3 m/s: 정지 (컷인 풍속 미달)

② 3~12 m/s: 부분 출력 (P ∝ v³)

③ 12~25 m/s: 정격 출력 (피치 제어로 일정 유지)

④ 25 m/s↑: 컷아웃 → 블레이드 페더링, 비상 정지

풍력 설치 핵심 기준

풍력 에너지

P = ½ρAv³Cp [W]

ρ: 공기밀도, A: 수풍면적, v: 풍속, Cp: 출력계수(최대 0.593=Betz한계)

이격거리

블레이드 직경(D)의 5배↑ (전후방)

후류(wake) 영향 최소화, 풍차 상호 간격

접지

타워 기초: A종 접지(10Ω↓) + 피뢰시스템

낙뢰 피해 빈발 → 블레이드~기초 피뢰 경로 확보

소음 기준

주거지역 경계: 45dB(A) 이하

이격거리·야간 운전 제한으로 소음 규제 대응

발전기와 전력변환

풍력 발전기 종류 비교 DFIG vs PMSG

📊DFIG vs PMSG 비교

항목	DFIG (이중여자유도기)	PMSG (영구자석동기기)
증속기	필요	불요 (직결)
전력변환	부분변환 (30%)	전체변환 (100%)
효율	중간	높음
가격	저렴	고가 (희토류)
유지보수	증속기 마모	간단

⚡ 전력변환 경로

①발전기 출력: AC 690V (저압)

②전력변환: AC-DC-AC (Back-to-Back 컨버터)

③승압 변압기: 690V → 22.9kV 계통 연계

피치 제어

블레이드 각도 조절 → 과출력 방지

정격 풍속↑에서 피치각 증가 → 양력 감소 → 출력 일정 유지

시험 포인트 총정리

풍력 출력

P = ½ρAv³Cp

Betz 한계 0.593

컷인/컷아웃

3m/s ~ 25m/s

운전 풍속 범위

🎯 시험 포인트

① P = ½ρAv³Cp, Betz 한계 Cp_max = 0.593 (16/27)

② 컷인 3m/s, 정격 12m/s, 컷아웃 25m/s

③ DFIG(부분변환) vs PMSG(전체변환) 비교

④ 피치 제어: 정격↑에서 블레이드 각도 조절

⑤ 접지: A종(10Ω↓) + 블레이드~기초 피뢰 경로

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 풍력 에너지 공식과 Betz 한계를 쓰시오. (답: P=½ρAv³Cp, Cp 최대=0.593)

②[기출유형] 컷인·정격·컷아웃 풍속을 쓰시오. (답: 컷인 3m/s, 정격 12m/s, 컷아웃 25m/s)

③[기출유형] DFIG와 PMSG의 차이를 설명하시오. (답: DFIG-증속기 필요·부분변환, PMSG-직결·전체변환·고효율)