Ⅰ. 개요 1. 목적 2. IEEE 권고안요약

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1 예비전원축전지관리를위한 성능진단기및활성화기도입제안서 Tel : , Fax : master@moreelec.com

2 Ⅰ. 개요 1. 목적 2. IEEE 권고안요약

3 Ⅰ. 개요 1. 목적 목표 - 축전지수요절감에따른예산절감 - 비상시차질없는지속적인시스템운영 - 안정적인예비전원신뢰성확보 축전지성능진단기와활성화기를통한셀 (Cell) 관리와활성화과정 용량및방전테스트실시하여불량셀검출 불량도미노현상예방으로기대수명단축방지 방전테스트와활성화기를통한축전지기대수명향상 직원들의유지보수능력향상및유지보수편리성

4 Ⅰ. 개요 2. IEEE 권고안 Std 요약 ( 밀폐용축전지유지보수, 테스팅, 교체에관한권고안 ) 유지보수점검에관한사항 - 매월 / 분기 / 반기 / 연간 / 특별점검으로분류하여권고 - 점검항목으로팩전압, 셀전압, 셀내부저항, 결선저항, 온도, 전해액누출등을제시 축전지테스트에관한사항 - 검수 / 연속성 / 성능 / 서비스테스트로분류하여권고 - 테스트항목으로용량테스트, 방전테스트등을제시 - 성능테스트는내부저항의큰변화 (20% 이상 ) 가감지될경우, 축전지의신뢰성을확인하기위하여실시하여야한다 교체에관한사항 - 교체기준에대한권고 - 메이커에서제시하는용량의 80% 이하이면교체를권고 유지보수를위한 정기점검 내부저항변화 성능테스트 축전지교체 - 월간 / 분기 / 반기 / 연간점검 - 팩 / 셀전압, 내부저항, 결선저항, 온도, 전해액누출등점검 내부저항 20% 이상변화했는지여부 축전지의신뢰성확인을위한용량 / 방전테스트 성능테스트후용량이 80% 이하일경우, 축전지교체권고

5 Ⅰ. 개요 참고 1. 용어정의 - 내부저항측정법 : 임피던스 / 레지스턴스 / 컨덕턴스측정법이있다 - 검수테스트 : 축전지입고시실시하는방전 ( 용량 ) 테스트 - 연속성테스트 : 축전지셀간연결을확인하기위하여실시하는단시간방전 ( 용량 ) 테스트 - 성능테스트 : 축전지의신뢰성확인을위하여실시하는방전 ( 용량 ) 테스트 - 서비스테스트 : DC 시스템이실제부하와적합한지여부를확인하기위하여실시하는테스트

6 참고 2. 비교표 ( 내부저항 / 모니터링 / 성능진단기 ) 항목내부저항측정기모니터링시스템축전지성능진단기비고 1. 기능 측정항목 용량테스트 방전테스트 셀전압, 온도, 내부저항 없음 없음 - 총전압, 셀전압, 내부저항, 온도등을지속적으로모니터링 없음 없음 총전압, 셀전압, 방전량, 방전시간, 충전량, 충전전압, 온도등모니터링 - 용량테스트 : 각축전지의잔존용량및내부저항측정 ( 측정시간은 20 분정도 ) - 방전테스트 : 방전조건설정하여각셀의부하전압을측정하면서사용자가지정한전류로방전. - IEEE 권고안참조 : 검수테스트, 성능테스트, 서비스테스트등실시가능 : 유지보수를위한점검및관리뿐만아니라테스트도겸할수있는장비임. - 예비전원축전지의사용가능시간을예측할수있음 2. 축전지수명향상및교체시기예측 - 내부저항으로불량셀을검출하여불량셀에의한수명단축을방지하는효과는있지만, 축전지의수명을늘려주는특별한효과는없음. - 교체시기예측불가 - 이상없는축전지의폐기 - 내부저항으로불량셀을검출하여불량셀에의한수명단축을방지하는효과는있지만, 축전지의수명을늘려주는특별한효과는없음. - 교체시기예측불가 - 이상없는축전지의폐기 - 연간 1~2 회실시하는방전테스트기능만으로도축전지수명이향상됨. - 불량셀검출은용량테스트로검출가능 - 용량및방전테스트로교체시기파악 방전테스트및용량테스트로축전지의교체시기를정확히판단가능 3. 장, 단점 장점 : - 한대의장비로여러축전지에사용가능 - 이동이간편 단점 : - 교체시기예측불가 - 충, 방전중인축전지의내부저항값의변동. 고정된값으로측정되지않음 - 전압측정시충전상태의전압은의미없음, 부하전압을측정하여야함. - 축전지하나씩일일이측정 장점 : - 한번설치 - 일괄적인전압측정 단점 : - 이동이어려움 (UPS 한시스템당한대필요 ) - 교체시기예측불가 - 충, 방전중인축전지의내부저항값의변동. 고정된값으로측정되지않음 - 전압측정시충전상태의전압은의미없음, 부하전압을측정하여야함. 장점 : - 정확한교체시기파악 ( 무조건교체로발생되는예산절감 ) - 충전전압이아닌, 부하전압측정하여정확히불량셀을검출 ( 불량도미노현상방지 ) - 예비전원신뢰성향상, 미동작방지 - 방전테스트만으로도수명향상 단점 : - 외주관리용역또는측정기구매비용외별도용역비용발생 - 측정을위한사전설치작업을통해단점을커버.

7 Ⅱ. 현황및 문제점 1. 현황 2. 축전지점검순서 3. 문제점도출

8 Ⅱ. 현황및문제점 1. 현황 다양한분야에서사용되는축전지 전기, 통신, 신호, 제어등다양한분야에서예비전원을사용 각예비전원의축전지는대체로 90 ~ 120 개의셀로이루어져있다. 축전지의관리 전체축전지의총전압, 셀전압, 내부저항등을측정, 관리 축전지관리를위해총전압 / 셀전압 / 내부저항등만을측정, 관리하고있다. 또한, 전해액유출등을확인하여야하나, 축전지배치상육안식별조차어려운경우가있다. UPS 유지보수에축전지유지보수까지의존 UPS 유지보수업체에서축전지유지보수 UPS 유지보수업체에게축전지의유지보수까지의뢰함으로써 축전지의전압만을체크하고때만되면축전지를교체하는일이반복

9 Ⅱ. 현황및문제점 1. 현황 축전지의교체 축전지메이커에서제시하는기대수명에도달하면축전지전체셀을교체한다. 축전지기대수명 (3~5 년 ) 경과후, 축전지를교체한다. 축전지의교체를위해서는용량 / 방전테스트등정확한진단후교체가바람직하나특정한테스트없이일괄교체한다. 8. Battery replacement criteria The recommended practice is to replace the battery if its capacity, as determined in 7.9, is below 80% of the manufacturer s rating. The timing of the replacement is a function of the sizing criteria utilized and the capacity margin available, as compared to the load requirements. A capacity of 80% shows that the battery rate of deterioration is increasing even if there is ample capacity to meet the load requirements of the dc system. Other factors, such as unsatisfactory service test results (see 7.5), 축전지의검수테스트와방전 축전지교체후검수테스트를하지않으며, 방전도하지않는다. 축전지구입후검수테스트를실시. 축전지구입직후의용량은정격용량의 90% ~ 95% 축전지구입직후 3~4 회의방전은용량을 100% 이상으로끌어올린다. 6.1 Acceptance An acceptance test of the battery capacity (see 7.4) should be made at the manufacturer s factory or upon initial installation, as determined by the user. The test should meet a specific discharge rate and duration relating to the manufacturer s rating or to the purchase specification s requirements. Batteries may have less than rated capacity when delivered. Unless 100% capacity upon delivery is specified, initial capacity can be in the range of 90 ~ 95% of rated capacity. This will rise to rated capacity after several charge-discharge cycles or after a period of float operation (see IEEE Std ).

of 20% should be considered significant. Such changes should be discussed with the battery manufacturer.

10 Ⅱ. 현황및문제점 2. 문제점도출 축전지잔존용량 축전지의잔존용량을알수없다 축전지테스트를위해사용되는항목은전압, 내부저항뿐이다 축전지의양, 부를판단하는용량을알수없다 In the absence of specific guidelines from the instrument manufacturer, changes in ohmic values in excess of 20% should be considered significant. Such changes should be discussed with the battery manufacturer. In the absence of consultation with the battery manufacturer, a performance test should be run to determine the reliability of the battery system. ( 에서는내부저항 30% ~ 50% 이상으로변경 : 축전지메이커와의분쟁이원인 ) 예비전원의예상가동시간 예비전원의가동시간을예측할수없다 비상시 ( 정전등 ) 전원을공급해주는예비전원의예상가동시간을알수없다. 예비전원의가동시간을알수없으므로예비전원의신뢰성또한없다. 불량셀 / 불량도미노현상 불량도미노현상으로전체축전지가불량화할수있다 예비전원은일반적으로 90 ~ 120 개의셀로구성되어있다. 그중불량셀이하나라도존재하면나머지셀에영향을주어전체축전지가불량화되는불량도미노현상이일어난다. 그러나현재의측정방법으로는불량셀검출이쉽지않다

11 Ⅱ. 현황및문제점 2. 문제점도출 방전테스트 축전지를최적의상태로유지하기위한방전테스트를실시하지못하고있다 축전지를정확한진단과최적의상태로유지하기위해서는반드시연간 1~2 회의방전테스트가필요하다. 그러나, 방전테스트를실시하지않고있다. 6.3 Performance A performance test of the battery capacity should be given at one year intervals until it shows signs of degradation, at which time semiannual performance tests should be given. Degradation is indicated when the battery capacity drops more than 10% from its capacity on the previous performance test, or is below 90% of the manufacturer s published ratings. It is desirable, for comparison purposes, that the performance test be similar in duration and discharge rate to the battery acceptance test. 메이커의기대수명에의존하는축전지의교체 축전지의교체시기를메이커의기대수명또는셀전압과내부저항에의존한다 축전지의양, 부판정의기준은용량테스트와방전테스트를실시하여판단하는것이최선임. 양, 부판정에의해불량판별시활성화노력이필요 축전지수요최소화및최적의상태유지가필요

12 Ⅱ. 현황및문제점 2. 문제점도출 축전지활성화 ( 재생 ) 재고 축전지도활성화 ( 재생 ) 시킬수있다 불량셀을검출하여활성화 ( 재생 ) 노력이필요하다 축전지의활성화만으로도축전지수명이연장된다.

13 Ⅲ. 개선방향 1. 개선목표 2. 개선방향 3. 축전지관리의 3 요소

14 Ⅲ. 개선방향 1. 개선목표 개선방향 전압, 내부저항, 용량테스트, 방전테스트실시 불량셀검출 축전지활성화 개선목표 불량도미노현상방지 : 축전지수명단축방지 축전지수요절감 : 예산절감 폐축전지발생경감 : 친환경운영 안정적인예비전원신뢰성확보및지속적인시스템운영

15 Ⅲ. 개선방향 2. 개선방향 전압 / 내부저항점검 개선전 개선후 전압 / 내부저항 / 용량점검 간이부하시험 전압이기준치이상인가? Y 재사용 - 축전지정비를위해현장요원에게축전지진단장비를지급 - 축전지의전압, 내부저항, 용량을테스트 불량셀이존재하는가? Y 비중점검 1 st. N 2 nd. N 교체및폐기 - 불량셀발견시, 즉시교체하여불량도미노현상방지 활성화 ( 재생 ) 방전테스트 ( 연 1~2 회 ) 비중점검 충전 - 활성화 ( 재생 ) 기를지급하여축전지수명연장 교체및폐기 N 활성화상태가양호한가? Y 재사용

16 Ⅲ. 개선방향 3. 축전지관리 3 요소 점검 축전지모니터링 ( 평상시 ) 과정 : 축전지전압이상시경보기능 축전지관리의 3 요소 활성화 ( 교체 ) 진단 ( 테스트 ) 축전지재생 ( 활성화 ) 과정 : 검출된불량 Cell 활성화 ( 재생 ) 불량 Cell 검출과정 : 축전지간접속불량및부식검출 : 불량셀검출 ( 용량테스트 ) : 방전테스트기능

17 Ⅳ. 제안 1. 사전설치 2. 필요장치

18 Ⅳ. 제안 1. 사전설치 A 역사 B 역사 C 역사 D 역사 축전지의측정의편리성과효율성을위해사전설치필요 각지점을이동하면서점검및측정 사전설치된케이블과진단기를연결만하면축전지전체셀의전압모니터 내부저항및용량테스트는약 20 분소요

19 Ⅳ. 제안 2. 필요장치 축전지성능진단기 축전지성능진단기 각지역의예비전원을이동하면서판정 ( 총전압 / 셀전압, 내부저항, 용량테스트 ) 본측정기는한대로전압, 전류, 내부저항, 용량테스트, 방전테스트를겸할수있음 활성화 ( 재생 ) 기 활성화 ( 재생 ) 기 ( 사용빈도 / 횟수에따라수량결정 ) 활성화기 1 세트는하나의셀만활성화할수있음 활성화소요시간 : 축전지상태에따라 1 ~2 일소요 활성화기는한번의활성화로 1 년 ~ 1 년 6 개월사용 ( 총 2 회활성화가능 : 2~3 년수명연장 ) 활성화기사용조건 : 잔존용량이 60% 이상남아있어야하며, Sulphate 진행되어경화되지않은것. 즉, 신품축전지사용 2 년경과후또는불량셀검출시활성화권장

20 1. 예비전원의효과적관리 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 3. 환경오염감소 4. 예비전원의신뢰성향상 5. 유지보수능률향상 6. 보고서작성기능

21 Ⅴ. 기대효과 1. 예비전원의효과적관리 예비전원의미작동을사전에방지 불량셀등을검출하므로불량셀에의한예비전원의미작동을방지 항상최적의축전지상태유지 사례 - 모전자 : 반도체공장정전으로 500 억손실. 예비전원이작동했다면손실없음 - 모자동차 : 3 분정전으로 1 시간이상생산중단 ( 내부저항테스트시결선불량및부식검출예 )

22 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 -1 축전지성능진단기에의한축전지수요절감 사례 : 서울메트로 연간 6 억원이상의비용절감 연간 추가사용연 사용연수 6 억 7 천만원 33 억 6 천만원 33 억 6 천만원 절감 전체셀 1 회교체비용 3,369,600,000 = 11,232 셀 ( 전체셀수 ) x 300,000( 셀당가격 ) : 연간비용 - 673,920,000 = (1 회교체비용 ) 3,369,600,000/5 년 ( 기대수명 ) 1년추가사용시 : 연 6억원이상의절감효과 ( 데이콤의경우 1~2년차이가있다고함 ) 일반사용시 진단사용시

23 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 -1 근거 -1 인하대병원 (2V, 240cell, 300AH, 3 조, 총 720 Cell) 기대수명 5 년, 사용기간 5 년, 진단일자 2009 년 5 월 20 일결과 : 총 720 셀중기준치 80% 미만 260 여셀교체, 나머지 460 여셀계속사용교체예산 1 억 3 천만원중짜깁기비용과 260 여셀교체비용으로 5 천만원사용 8 천만원절감 근거 -2 해군복지단 (2V, 120cell, 500AH, 1 조 ) 기대수명 5 년, 사용기간 5 년, 진단일자 2008 년 10 월 15 일결과 : 총 120 셀중기준치 80% 미만없음, 나머지 120 셀계속사용교체예산 6 천만원중 6 천만원절감 근거 -3 군산 CC (6V, 8cell, 250AH, 1 조 ) 기대수명 3 년, 사용기간 3 년, 17 홀운영진단일자 2009 년 01 월 13 일결과 : 8 셀중불량셀 2 셀검출교체, 현재 47 홀운영중교체예산 400,000 x 8 셀 = 3 백 2 십만원중교체비용 8 십만원사용 2 백 4 십만원절감

24 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 -2 축전지활성화시축전지수요절감 사례 : KTX ( 부산차량용 ) 연간 4 억원이상의비용절감 수명연장기간사용연수 9 억원 13 억 9 천만원 13 억 9 천만원 연장 전체셀 1 회교체비용 1,391,040,000 = 6,624 셀 ( 전체셀수 ) x 210,000( 셀당가격 ) : 연간교체비용 - 463,680,000 = 1 회교체비용 /3 년 : 기대수명 1 년연장시연 4 억원이상절감 일반사용시 활성화시

25 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 -2 근거강촌 CC (12V, 6cell, 60AH, 1 조 ) 기대수명 3 년, 사용기간 3 년, 14 홀운영, 활성화일자 2008 년 08 월 8 일결과 : 현재 36 홀운영중교체예산 300,000 x 6 셀 = 1 백 8 십만원중교체비용 1 백 8 십만원절감 < 강촌 CC 활성화데이터 PANASONIC 12V/60AH>

26 Ⅴ. 기대효과 2. 경제성 -3 불량셀검출에의한경제성 불량셀검출로불량도미노현상방지 : 축전지수명단축방지 돈으로따질수없는비상시시스템운행중단등에따른경제적손실예방 3. 환경오염감소 폐축전지에의한환경오염감소 교체주기를늘려폐축전지경감 환경오염을감소시켜주는친환경제품임 - 폐축전지의내용물인폐황산 (H2SO4) 이환경에끼치는영향 : 기관지염, 천식, 폐기종, 급성기관지수축등호흡기질환 : 불면증, 식욕부진, 맥박증가 : 호흡기점막분비증가로사망초래 폐황산처리비용절감 - 처리비용 : 1,000 원 /L

27 Ⅴ. 기대효과 4. 예비전원의신뢰성향상 방전테스트기능으로예비전원의가동가능시간예측 사용자가전압및전류, 방전시간설정하여방전테스트실시 : 설정값에의한방전시방전전압, 전류, 용량의변화등 사례 -1 ( 해군본부 ) : 축전지설치 5 년경과후전면교체계획이었으나, 방전테스트결과 90% 용량확인. 교체계획취소 교체예산 : 약 50,000,000 원절감 사례 -2 ( 서울메트로약수 ) : 축전지설치 2 년경과후전해액누출확인되어진단실시 방전테스트결과 99% 용량확인.

28 Ⅴ. 기대효과 5. 구입입고 ( 검수 ) 테스트실시로불량셀검출 신품축전지설치시테스트를통해용량및불량축전지확인 < 방전테스트시불량셀검출예 > 6. 유지보수능률향상 측정을위한사전설치로현장직원들의편리성도모 현장직원들은축전지를일일이확인할필요없이진단기와케이블을연결하면끝. 단순반복적인작업에서탈출 그동안실시하지않았던측정항목으로불량셀즉시발견

29 Ⅴ. 기대효과 7. 보고서작성기능 결재권자의축전지교체판단에도움 보고서에의해축전지적기에교체가능 현장직원들의전압기록등불편최소화 < 보고서작성예 >

30 1. 축전지성능진단기의기능 Ⅵ. 기능 2. 모니터링기능 3. 용량테스트기능 4. 방전테스트기능 5. 보고서작성기능 6. 테스트방법 < 한국전기전자시험연구원 진단기 Test Report>

31 Ⅵ. 기능 1. 축전지성능진단기의기능 온도 습도 모니터링기능 : 총전압 / 셀전압, 방전시간, 방전량, 충전시간, 충전량등모니터링 방전테스트기능 : 총전압 / 셀전압, 방전시간, 방전량등조건설정후방전시험실시기능 : 조건에도달시자동정지 용량테스트기능 : 5~20 분소요 : 축전지의개별용량및내부저항측정

32 Ⅵ. 기능 2. 모니터링기능 < 모니터링 Summery 화면 > < 모니터링세부 Cell 화면 >

33 Ⅵ. 기능 3. 용량테스트기능 < 용량테스트설정화면 > < 용량테스트결과화면 >

34 Ⅵ. 기능 4. 방전테스트기능 < 방전테스트시 Summery 화면 > < 방전테스트조건설정화면 > < 방전테스트시세부화면 >

35 Ⅵ. 기 능 5. 보고서 작성 기능 <모니터링 보고서> <용량테스트 보고서> <방전테스트 보고서>

36 Ⅴ. 기대효과 6. 테스트방법 1) 성능진단기 ( 전압 / 전류 / 내부저항 / 용량 / 방전테스트 ) 각셀별전압모니터링을위한셀연결 - 용량테스트를위한팩의양끝단자연결 - 내부저항테스트 방전테스트시사용자가설정한방전조건에의해하나의셀이라도종지전압도달시테스트중단됨.

37 Ⅴ. 기대효과 6. 테스트방법 2) 활성화 ( 재생 ) 기 - 셀별활성화임 - 충 / 방전을위한연결과전압모니터링을위한연결 ( 종지전압 / 최고전압도달시장비를멈추게하기위한안전장치임 ) - 내부저항측정 ( 별도장비로 ) 하여내부저항향상확인

SWOT 분석 Strength - 축전지수요감소 : 예산절감 - 정확한측정에의한축전지교체

축전지에한하여적용 - 활성화는 2회로제한적 - 활성화는 1셀씩적용, 활성화시간이오래걸림

38 SWOT 분석 Strength - 축전지수요감소 : 예산절감 - 정확한측정에의한축전지교체 : 예비전원의미작동방지 - 예비전원신뢰성향상 - 환경오염감소 Opportunity - 기타전원에관련된전기적유지보수강화 - 전사적적용땐막대한예산절감 ( 신호, 통신, 제어, 전기등 ) 축전지 진단 / 활성화 Weakness - 활성화는납 ( 연 ) 축전지에한하여적용 - 활성화는 2회로제한적 - 활성화는 1셀씩적용, 활성화시간이오래걸림 (1~2일) Threat - 무조건적인활성화의존 ( 활성화는용량 60% 이상시에만적용 ) - 축전지관리규정변경에따른혼란

39 귀사의축전지관리상태는어떻습니까? 결선점검 : 1점총전압측정 : 2점셀전압측정 : 3점내부저항측정 : 4점 진단상태 5 셀전압 ( 부하 ) 측정 : 1점간이부하시험 : 2점용량테스트 : 3점방전테스트실시 : 4점 KTX 경우 강촌 CC 점검상태 활성화 ( 비용절감노력 ) 비중점검 ( 밀폐형 ) : 2점약품에의한활성화 : 3점기타활성화기이용 : 5점 정기점검 : 2 점 용량테스트 : 3 점 방전테스트 : 5 점 예비 ( 보조 ) 전원신뢰성 항만청

감사합니다. Tel : 02-525-8393, Fax : 02-525-8395 Http://www.

40 감사합니다. Tel : , Fax : master@more-inst.com 축전지진단용역실시 ~4

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