수력 발전 전반에 대한 이론적 개요

1 이론 수력과 발전소 출력
수력 발전에 의한 전력은 높은 곳에 있는 물이 가진 위치 에너지를 수차로써 기계 에너지로 전환하여 이것으로 발전기를 운전하여 전력을 발생한다.

지금 유량 Q(m3/sec)의 물이 유효 낙차 H(m)를 낙하할 때 이 물이 1초 간에 하는 일(work), 즉 공률(power)을 P라 하면
P=1.000QH (kg·m/sec)
1(kg·m)=9.8(J)이고 1,000(J/sec)=1(kW) 이므로 위 식은
P=9.8QH(kW)
이 P를 이론 수력이라 하며, 이 수력에 의하여 발전기에서 나오는 전력 P0는 수차의 효율을 ηt,발전기의 효율을 ηg라 하면 다음과 같이 된다.
P0=9.8ηt·ηgQH(kW)

수차 및 발전기의 각각의 효율 ηt, ηg는 수차 및 발전기의 형식, 용량, 회전수, 부하 상태의 대소 등에 의하여 다르나 보통 용량이 클수록 크며, 또 부하가 가벼울 때는 작으나 정격 사용시의 대체적인 값은 ηg=80~90(%), ηt=90~97(%)이다. 위의 두번째 식에서 명백한 바와 같이 수력을 유용하게 사용하는 데는 어떻게 하여 큰 낙차(H)와 유량(Q)을 경제적으로 얻는가가 문제가 된다. 하천의 하류부를 이용할 때는 유량은 비교적 작으나 큰 낙차를 취할 수 있는 경우가 많다.