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1 특별고압수전결선도 -. 1,000kVA 이하는간이수전가능 -. TC 전원은 DC 또는 CTD 66kV이상은 DC -. LA용 DS는생략가능 Disconnector 또는 Isolator 부 -. 공동주택등에는예비선 -. 지중선인경우 Y계통 : CN-CV 계통 : CV 침수 : 수밀형 CNCV-W 특별고압수전결선도 -. 1,000kVA 이하는간이수전가능 -. TC전원은 DC 또는 CTD 66kV이상은 DC -. LA용 DS는생략가능 Disconnector 또는 Isolator 부 -. 공동주택등에는예비선 -. 지중선인경우 Y계통 : CN-CV 계통 : CV 침수 : 수밀형 CNCV-W 특별고압수전결선도 -. CB 1차측 10kVA이하변압기설치 -. PF 대신자동고장구분개폐기가능 7,000kVA 초과시 Sectionalizer 66kv 이상의경우 LS -. 기타는동일 특별고압간이수전결선도 kVA 이하는자동고장구분개페기대신 Int. Sw 사용가능 kVA 이하는 PF 대신 COS 가능 ( 비대칭차단전류 10kA 이상 ) -. 간이수전설비는결상사고대책없음변압기 2차측차단기대책필요 전원설비강의 hwp 1 전원설비강의 hwp 2

2 수전방식의분류 1. 전용선수전방식 2. T분기수전방식 3. 평행 2회전수전방식 ( 동일계통수전, 다른계통수전 ) 4. π인입수전방식 5. 2회선상용, 예비수전방식 ( 동일계통상용, 예비수전, 다른계통본, 예비수전 ) 6. Loop 수전방식 7. Spot network 수전 1. 전용선수전방식 -. 배전용변전소 (2, 3차변전소 ) 에서전용의송전선으로수전 -. 타수용가로부터의부하변동에의한전압변동률도적고, 사고에따른다른수용가에영향을주지않거나, 받지않는다. -. 전용선시설이용이한배전용변전소가가까이있다면유리 -. 배전용변전소가멀리떨어져있으면전용선시설을위한공사비가증가 2. T분기수전방식 -. 가까운배전선에서분기하여수전 -. 가장일반적인수전방법 -. 다른수용가의부하변동이나사고때의영향을받는다 -. 배전선로의용량등에의해서수용가에공급제한이나부하증설때에계약전력등에도영향을받다. -. 경제적인설비 전원설비강의 hwp 3 3. 평행 2회전수전방식 -. 상시 2회선에의하여상시병렬로공급 -. 신뢰도가높은수전방식 -. 각각의회선마다전부하전류를흘릴수있는용량이필요 -. 상용회선 ( 본회선 ) 과예비회선의동일계통수전방식과다른계통수전방식으로분류동일계통수전 -. 본, 예비회선모두동일전원, 동일모선에서공급 -. 1회선수전방식보다신뢰도가높다 -. 중, 고층빌딩이나공장등에서많이채용다른계통수전 -. 신뢰도가높다 ( 각회선의전원 ( 송전계통 ) 이다름 ) -. 상용회선의모선이나송전계통등의사고등에대해서도예비회선에서의공급이가능하기때문에공급신뢰도더욱높다. 4. π인입수전방식 -. 동일계통 1회선을 loop 모양으로구성하여수전 -. 모선고장때에는수용가전부가전력공급이중단 -. 평상시는 loop 수전과같은방식으로있기때문에모선사고이외는무정전수전이가능 5. 2회선상용, 예비수전방식 ( 동일계통상용, 예비수전, 다른계통본, 예비수전 ) -. 수전선로를 2회선설치하여수전을행하는방식 -. 1회선수전에비하여설비비는고가 전원설비강의 hwp 4

3 -. 상용회선이사고나고장으로정전된경우에도예비회선으로절환정전시간의단축혹은무정전절체도가능한전원의신뢰도가높은수전방식 6. Loop 수전방식 -. 부하밀도가높은대도시의배전방식 -. 배전용변전소로부터 2회선을근접하는수개소의수용가를환상으로공급 -. 開 (open) loop 방식과閉 (closed) loop 방식의 2가지방식 -. 어느쪽도사고, 고장시에는고장개소를고속도계전기방식에의하여고장구간을제외할수있도록보호장치를설치하여수급 -. 개 Loop 방식처음부터 Loop 전로의일부를개방하고고장발생시에개방되어있던차단기를투입하여완전 Loop가구성수용가는일부에서잠깐정전되지만, 극히짧은시간내에공급이가능 -. 폐 Loop 방식상시완전 loop를형성하여항상 2회선수전하고, 무정전공급이가능 -. Loop 선로의수전용차단기는 (CB) 는사고, 고장시에수용가독자적으로조작할수없으며조작할때에는배전용변전소의지령을따르지않으면안된다. -. 고장구간의검출이나제거등을위해서보호방식이복잡수전용차단기와선로도 LOOP 전로의일부가되기때문에 LOOP를구성한전수용가의부하를전부공급할수있는용량이필요 -. 수급신뢰도는높지만보호장치가복잡하고, 설비가가고가이다. 1회선이정전되어도남은건전회선으로부터공급되어무정전이된다. 가장신뢰도가높은수전방식 -. 과부하에견디는 Network 변압기의용량설정이필요 -. 각변압기군이병렬로접속사고, 작업으로배전중지또는네트워크변압기의운전정시에도계속수전네트워크프로텍터의차전압투입특성 -. 고장의제거또는점검이완료된후에변전소의휘더차단기를투입하면네트워크변압기의 2차측에는전압이회복된다. -. 네트워크프로텍터의투입제어요소가변압기의 2차측전압과네트워크모선전압을비교하게되며전자가후자보다크고, 위상이진상임을검출하면자동적으로프로텍터차단기를투입배전선에접속되어있는변압기는자동적으로정상적인병렬운전 Spot Network 수전방식 1) Spot Network 수전은 3회선이상으로, 정전이발생하지않는다는가정하에수전하는방식가장신뢰성이높다. ( 중요시설물에채용 ) 1 Network Protector에의해전원, 배전선, 변압기등의고장시자동 Trip 및고장회복시재투입이자동으로이루어진다. 2 변압기 1대를제외해도나머지변압기로부하를처리하도록허용과부하율을선정하므로신뢰도가높은전원공급이가능. 7. Spot network 수전방식 -. 3회선이상회선으로 T분기수전 1차단로기또는부하개폐기 (LDS) 를설치 Network 변압기에접속 -. 변압기의 2차측은 Network ProTect Fuse(Pro.F) 에의해회로의단락보호 ~ 4회전수전을하기때문에배전선로의사고에대하여, 전원설비강의 hwp 5 전원설비강의 hwp 6

4 2) Spot-Network 구성및운전 -. 프로텍터차단기 -. 프로텍터퓨즈 -. 테이크오프차단기, 테이크오프퓨즈 -. 네트워크릴레이 프로텍터차단기 -. 사고회선을차단시키는역할 ( 고압 : VCB, 저압 : ACB) -. 고압에서는단락차단도되지만저압SNW의경우는프로텍터퓨즈와차단전류영역을분담하여변압기 1차측단락사고시전원측으로역류하는단락전류와지락전류를차단 <Spot Network 수전방식 > <Network Protector> 1차단로기 ( 부하개폐기 ) -. 네트워크변압기의 1차측에설치 -. LBS, SF6 개폐기를사용 -. 22~33[kV] 변압기의여자전류 1[A] 를개폐네트워크변압기 -. 몰드변압기나가스절연변압기를사용 -. 2회선정전시건전회선으로최대수요에견딜수있어야하고 130[%] 8[ 시간 ] 의과부하운전에사용할수있어야한다. 3) Network Protector 특성 -. 프로텍터차단기 (NWP) 와제어하는계전장치와프로텍트 SW로구성구성 : 전원설비강의 hwp 7 프로텍터퓨즈 -. 후비보호개념으로변압기 2차측이후에서단락사고발생시대전류를차단하는한류효과가높은전력퓨즈사용테이크오프차단기, 테이크오프퓨즈 -. 네트워크모선에서각부하로분기 -. 고압은 VCB, 저압은 ACB, MCCB가사용된다. 네트워크릴레이 -. 사고의발생및복구를검출하여프로텍터차단기를개폐한다. -. 네트워크프로텍터의심장부로신뢰도가요구된다. 네트워크릴레이 1 역전력차단 : -. 배전선로측고장시 67( 역전력계전기 )Relay에의해차단기 Trip 전원설비강의 hwp 8

5 2 차 ( 差 ) 전압투입 : -. 고장구간이정상화되면 78( 위상계전기 )Relay에의해전압위상을검출하여차단기자동투입 3 무전압투입 : -. 전회선이정전상태에서어느한회선이복전되면 84( 전압계전기 )Relay에의해자동투입 4) Network Protector 오동작원인 1 부하측에연결된병렬운전발전기역전력차단, 완벽한 Interlock. 2 진상용콘덴서의과보상에의한모선전압상승 3 전동기의회생전력 건축전기설비를분류최근빌딩 아파트 공장등의건축물이대규모화 고층화 인텔리젼트화됨에따라건물에대한쾌적성과기능성이추구되고있다. 건축설비는크게기계설비와전기설비로나눈다. 기계설비 : 항온항습, 공기조화, 급 배수및위생비전기설비 : 전력, 정보, 방재로구분. 건축물전기설비의분류 1 기능에의한분류 : 전력부하설비, 전원설비, 전력공급설비, 감시제어설비, 반송설비, 정보설비, 방재설비 2 전류에의한분류 : 강전류설비, 약전류설비 < 보호협조관계 > 건축전기설비 1) 전력부하설비 2) 전원설비 : 3) 전력공급설비 : 4) 감시제어설비 : 5) 반송설비 : 6) 정보설비 7) 방재설비 : 전력부하설비 1 조명설비 : 일반조명용전등, 외등, 비상조명 전원설비강의 hwp 9 전원설비강의 hwp 10

6 2 동력설비 : 공기조화, 급배수, 위생, 엘리베이터설비 3 전열설비 : 일반콘센트, 비상콘센트 4 비상동력 : 비상엘리베이터, 배연팬, 소화펌프등전원설비 : -. 수전설비, 변전설비, 예비발전설비, UPS등으로구성 -. 전원설비로부터의전력을부하설비로공급하는설비주로간선및분기설비가이에해당 ( 플로어덕트, 버스덕트, 케이블랙설비등 ) 감시제어설비 : -. 전원설비, 전력부하설비, 전력공급설비전반을감시하고제어하는설비 -. 중앙집중감시, 분산제어감시 System -. 최근에는 Computer를이용한감시제어 System이적용반송설비 : -. 엘리베이터, 에스컬레이터, 덤웨이터, 컨베이어및 Air Chute, 곤도라등의설비. 정보설비 1 확성설비 2 전화설비 3 표시설비 4 전기시계 5 TV 공청안테나설비 6 New Media 정보설비등 방재설비 : 건축물에서발생하는화재, 재난을예방또는방지하는설비로써 1 자동화재탐지설비 2 피뢰침설비 3 방범설비 4 항공장애등설비등. 건축전기설비의최근동향 -. 쾌적한환경조성 -. 정보통신기반서비스 (TC) 1 기본통신확충 : 2 고도통신확충 : -. 사무자동화 (OA) -. 빌딩자동화 (BAS) 쾌적한환경조성 -. 쾌적한시환경조성을위하여건축화조명의확대적용및눈부심, 조명환경및적정온도, 습도유지로쾌적한근무환경을추구정보통신기반서비스 (TC) 빌딩의수명은적어도 50년이상추후각종통신방식이나기기의도입설치가가능하도록, 배선방식을미리준비 1 기본통신확충 : 기본음성통신망 ( 전화, 공중서비스, 전용선, 고속디지털회선 ) 과데이터통신망구축 2 고도통신확충 : 고속디지털전송, 전자메일등시스템구축및 LAN, 위성통신망구축 전원설비강의 hwp 11 전원설비강의 hwp 12

7 사무자동화 (OA) 건축물내의사무용단말기등을활용할수있는근거리통신망을구축하여상호정보교환이원활하도록추구빌딩자동화 (BAS) 빌딩관리의전기, 위생, 공조설비의중앙제어와엘리베이터, 방화방재, 방범설비등을사무자동화기기와연결시키고통합운영하므로써인건비절약및생에너지화를추구 평행 2 회선수전방식 경제성 : 투자비가많다신뢰성 : 높다정전시간 : 단시간특징 한쪽배전선사고에대비할수있음 신뢰성이높으나투자비가많다. 보호계전방식이복잡 수전방식선정시검토사항 1) 건물의용도및부하의중요도 2) 예비전원설비 ( 자가발전설비, 무정전전원장치 ) 의유무 3) 전원의공급신뢰도 ( 정전실적 : 회수, 시간 ) 4) 경제성수전방식의종류 1회선수전방식, 평행 2회선수전방식, Loop 수전방식, 본선 + 예비회선수전방식, Spot Network 수전방식 Loop 수전방식 경제성 : 중간신뢰성 : 높다정전시간 : 순시특징 경제적이지만인근에 Loop수용가가없는경우채택곤란 전원설비강의 hwp 13 전원설비강의 hwp 14

8 본선 + 예비회선수전방식 경제성 : 투자비가많다. 신뢰성 : 높다정전시간 : 단시간특징 정전시예비선으로전원공급가능 신뢰성이높으나경상비가많이든다. 수변전설비란 -. 전력회사로부터특고압또는고압으로수전한전력 -. 부하설비의종류에적합한전압으로변성하기위한변압기, 배전반, 각종안전개폐장치, 계측장치등의수변전장치와이들을수납하기위한수변전실, Cubicle을말한다. 수변전설비계획방법 Flow Chart Spot Network 수전방식 경제성 : 투자비가가장많다. 신뢰성 : 가장높다정전시간 : 거의없다특징 신뢰성이가장높다. 정전시간이거의없다. 국내에서는아직적용된적이없다. 전원설비강의 hwp 15 안전성 ᄀ인간에대한안전 : 전원설비강의 hwp 16

9 환경성 실현가능한최상의안전장치채용 ᄂ재산에대한안전 : 경제성을감안한안정장치를채용하되간접적으로인간에미치는영향감안하여채택 ᄀ직접적으로인간에영향을주지않아도 제 2 차, 제 3 차파급이장 단기에걸쳐환경을해치지않는배려 ᄂ인간존중을위한환경영향평가계획수립 ( 소음, 진동, 공해등 ) 수전설비용량산출 1 부하군마다수용률부하율을감안하여수전설비용량산출 ᄀ최대수용전력 = Σ ( 부하설비용량 수용률 ) 최대수용전력ᄂ수전설비용량 = 역률 효율 2 장래증설을감안하여용량검토 3 부등률적용 Two Step 방식을채택하는경우 Main TR에만부등률적용 기기배치및배열 < 기기배치시고려사항 > 1 보수점검필요공간및방화상유효공간확보 2 부하증설에대비한공간확보 3 기기반출입통로확보 4 보수점검에필요한통로확보 설계도작성 1 단선 복선결선도 ( 주회로결선도 ) 2 기기배치도 전원설비강의 hwp 17 3 접지계통도 4 제어회로배선도 5 전력인입배선도 6 기타각종상세도공사발주 1 수량산출, 내역서작성 2 자재의관급 사급여부판단 3 특기시방서및설계개요서작성 Spot network 수전방식 -. 3회선이상회선으로 T분기수전하고, 1차단로기또는부하개폐기 (LDS) 를설치 Network 변압기에접속 -. 변압기의 2차측은 Network Pro-Tect Fuse(Pro.F) 에의해회로의단락보호 -. 1~4회전수전을하기때문에배전선로의사고에대하여, 1회선이정전되어도남은건전회선으로부터공급되어무정전수전이가능하므로가장신뢰도가높은수전방식 -. 나머지 network 변압기 (Nw.Tr) 에의하여전부하를공급하므로과부하에견디는 network 변압기의용량설정이필요 -. 변압기군이언제나 2차측에서병렬로접속되므로네트워크배전선의사고, 작업으로배전중지또는네트워크변압기의운전정지시에도이들정지, 사고와는관계없이나머지의네트워크배전선에의해계속수전할수있으며신뢰도가높은수전방식 -. 여러가지고장의제거또는점검이완료된후에변전소의휘더차단기를투입하면네트워크변압기의 2차측에는전압이회복되면 전원설비강의 hwp 18

10 네트워크프로텍터의투입제어요소가변압기의 2차측전압과네트워크모선전압을비교하며전자가후자보다크고위상이진상임을검출하면자동적으로프로텍터차단기를투입, 복구배전선에접속되어있는변압기는자동적으로정상적인병렬운전상태로복귀한다. 네트워크프로텍터의차전압투입특성이라한다. 스폿네트워크수전방식 1 차단로기 ( 부하개폐기 ) 네트워크프로텍트단선결선도 윗그림과 NWF( 프로텍트퓨즈 ) 와 NWP( 프로텍트차단기 ) 의위치가바뀜 전원설비강의 hwp 19 전원설비강의 hwp 20

11 1차단로기 ( 부하개폐기 ) -. 네트워크변압기의 1차측에서설치 -. 기중부하개폐기 (LBS), SF6개폐기가사용 22~33[kV] 변압기의여자전류 (3[A] 정도 ) 를개폐할수있을것네트워크변압기 -. 몰드변압기나 SF6 가스절연변압기를사용 -. 1회선정전시다른건전한회선만으로도최대수요에견딜수있어야하고 130[%] 8[ 시간 ] 의과부하운전에사용할수있어야한다. 네트워크프로텍터 -. 프로텍터차단기 (NWP) 와제어하는계전장치및프로텍터퓨즈로구성된다. 네트워크프로텍터 1 프로텍터차단기사고회선을차단시키는역할고압스폿네트워크의경우는 VCB, 저압의경우에는 ACB가사용고압의경우는단락차단도되지만저압 SNW( 스폿네트워크 ) 의경우는프로텍터퓨즈와차단전류영역을분담하여변압기 1차측단락사고발생시에전원측으로역류하는단락전류및지락전류를차단한다. 2 프로텍터퓨즈후비보호개념으로변압기 2차측이후에서단락사고가발생한경우대전류차단하는한류효과높은전력퓨즈사용 3 테이크오프차단기, 테이크오프퓨즈네트워크모선에서각방면의부하로분기되는것인데고압은 VCB, 저압은 ACB, MCCB가사용된다. 네트워크릴레이 -. 사고의발생및복구를검출하여프로텍터차단기를개폐 -. 네트워크프로텍터의심장부신뢰도높은네트워크운전을하기위해서는다음과같은특성이요구된다. ᄀ무전압투입ᄂ역전력차단특성ᄃ전압투입ᄀ무전압투입 : -. 네트워크모선이무전압일때 1회선이라도복전되면그회선의프로텍터차단기를자동적으로투입한다. ᄂ역전력차단특성 : -. 특별고압배전선가운데 1회선에단락사고가발생한경우변전소의차단기는차단되지만다른회선에서네트워크모선을경유하여전력이단락점으로우회하므로단락되고있는회로를프로텍터차단기로차단시켜야한다. -. 특고압측배전선에지락사고가발생한경우라든가 1회선이휴지상태인경우변전소의차단기는개방되지만네트워크모선으로부터우회에의해특별고압측의전압이인가되므로변압기의여자전류와 1차측케이블의충전전류를검출하여역전력을차단. ᄃ차전압투입 : 다른수용가의변압기사고에대해서사고구간을제거하기위해 1뱅크를차단시켜야한다. 차단후사고의복구등으로차단기를자동투입한다 ( 프로텍터차단기 ). 1회선이휴지되었기때문에다른회선변압기의부하분담이많아져네트워크모선측의전압이강하한다. 전원설비강의 hwp 21 전원설비강의 hwp 22

12 재송전된회선의변압기 2차측전압과네트워크모선측전압의차이를검출하여어떤값 ( 1[V] 정도 ) 이상이되었을때와변압기의 2차측과네트워크모선측의전압위상을비교하여변압기 2차전압의위상이앞섬이라는두가지조건을만족하였을때자동적으로프로텍터차단기를투입한다. 기본계획입안의고려사항 1 건물의용도 ( 부하의종류 ) 2 부하조사 3 수변전설비용량과계약전력 4 수전전압과수전방식 5 단선결선도작성 6 비상용발전설비의용량과절환방식 7 배전선압과주회로의결선방식 8 보호협조와보호방식 9 수변전설비의형식과기기의시방, 정격 10 감시제어방식 11 전기인입과인입방식 12 전기실의위치와크기및배치 조작, 취급 : 공급신뢰도와안전의유지전압변동 : 특수설비, 기기의전압변동에검토확장성 : 장래의증설을예측하여반영피뢰기 (Lighting Arrester) -. 전력설비의기기를이상전압 ( 개폐시발생하는이상전압또는낙뢰 ) 으로부터보호하는장치 -. 단자전압이이상전압의침입으로일정전압이상으로올라갔을때신속히동작하여일정전압이하로이상전압을억제하고방전후자동적으로회복시키는기능피뢰기의기능. 1 이상전압의침입시신속히방전특성을가질것 2 방전후이상전류통전시의단자전압이일정값이상으로올라가면전압상승을억제한다. 3 이상전압이없어져서단자전압이일정값이하가되면즉시방전을정지하고자동회복하는능력을가질것 4 반복동작에대하여특성이변화하지않을것 수변전설비계획수립에필요한조건계획의이면성 : 투지조건과최대한의안전을확보지역성 : 공급조건및지리적기상족조건의확인법적제약 : 전기와직접적, 간접적인관련법규의확인안전성 : 인간을위한최상의안전방식고려 / 설비의경제적인관계설정환경대책 : 장, 단기에걸쳐서제3자의생활환경을배려신뢰성 : 부하가요구하는최소로필요로하는전기품질의만족경제성 : 투자비, 장래의비용까지를고려하여검토 전원설비강의 hwp 23 피뢰기의설치위치전기설비기술기준에정하는장소 ( 고시제46조, 제 47조 ) 1 고압 ( 특별고압 ) 가공전선으로부터수전하는경우에는수용장소의인입구 2 가공전선로에접속하는배전용변압기의고압측및특별고압측 3 가공전선과지중전선이접속되는곳 ( 최근에신설 ) 4 발 변전소또는이에준하는장소의가공전선인입구및인출구등. 전원설비강의 hwp 24

13 피뢰기와피보호기기의위치 -. 피뢰기와기기가같은곳에있으면기기에걸리는전압은피뢰기의단자전압과같지만거리가떨어져있으면침입파형, 기기및선의배치등에따라피뢰기로억제되는전압 Vp보다큰값이된다. -. 서지침입측에서보아피뢰기보다앞쪽에있는기기에걸리는전압을 Vt라하면일반적인피뢰기의위치는피보호기기로부터 20[m] 이내로설치되어야한다. 2 구조 : 직렬갭 + 특성요소 (Sic) 3 갭레스형 (Gapless) : 비직선저항특성의산화아연소자 (ZnO) 를적용한피뢰기 ( 산화아연형피뢰기 ) 의특징 -, 구조가간단하고소형경량 -. 급준파제한전압특성이우수 -. 전압 - 전류의비직성 -. 다중뢰처리능력을보유 -. 수명이길다. 피뢰기로억제되는전압 침입측에서볼때앞쪽에걸리는전압 침입파의파두전압차폐선로 케이블 거리 서지의전파속도가공선 케이블 특성요소별 V-I 곡선 1회선수전의경우피뢰기와피보호기기와의최대유효이격거리 선로전압 [kv] 유효이격거리 [m] 피뢰기의종류와구조 1 구조에따른종류 : 변저항형, 지형, 방출형, 산화아연형 전원설비강의 hwp 25 피뢰기의정격전압 1 비유효접지계통 : 피뢰기정격전압 = 공칭전압 2 유효접지계통 : 피뢰기정격전압 여기서, α: 접지계수 β : 여유도 k:α β ( 보통 115%) Vm: 최고허용전압 [kv] 3 공칭전압을 V 라할때 : ( 직접접지계 ) 정격전압 =0.8V 1.0V 전원설비강의 hwp 26

14 ( 소호리액터, 저항접지계 ) 정격전압 =1.4V 1.6V 4 내선규정에의한방법 : 22.9[kV] 18[kV], 21[kV], 3.3/6.6[kV] 7.5[kV] 공칭방전전류 :10[kA], 5[kA], 2.5[kA] 1) 10[kA]: 발전소, 154[kV] 이상전력계통, 66[kV] 이상변전소, 장거리송전선 2) 5[kA]: 변전소 (66kV이하계통, 3,000kVA 이하뱅크 ) 3) 2.5[kA]: 배전선로, 일반수용가 이상전압발생시방전하여대지로속류시키는특성을가진다. 2 특성요소큰방전전류에서는저항값이적어져속류하여제한전압을낮게억제하고, 낮은방전전류에대해서는저항값이높아져서직렬갭의속류차단을돕는다. 피뢰기단로장치 (Disconnector 또는 Isolator) -. 피뢰기의자체고장이계통의지속사고로파급되는것을방지하기위하여피뢰기의접지측에몸통과별도로단로장치를설치피뢰기의자체불량에의한누설전류등은 Carbon - Element로흘러이를기화 ( 폭발 ) 함으로서피뢰기를분리시킨다. 동작이되면접지측단자가분체에서완전히분리되므로육안식별이용이하다 단로장치 : 피뢰기열화시지락전류가단로장치파괴 대지로부터분리 22.9[kV] 용피뢰기는반드시취부되어야함 접지선굵기 : 구조 [ mm2 ] 여기서, S: 접지선굵기 [mm2] t: 고장계속시간 (22kV, 1.1적용 ) IS: 고장전류 [A] -. 피뢰기는직렬갭과특성요소로되어있는단위소자를필요개수만큼포개서애자속에밀봉한구조필요에실드링을부착한다. 1 직렬갭계통의정상전압에서는절연상태를유지하여방전을억제하고 전원설비강의 hwp 27 피뢰기의정격전압 전력계통 피뢰기의정격전압 [kv] 전압 [kv] 중성점접지방식 변전소 배전선로 345 유효접지 유효접지 PC접지또는비접지 PC접지또는비접지 상4선다중접지 비접지 비접지 (4.2) * 전압 22.9kV 이하의배전선로에서수전하는설비의피뢰기전압은배전선로용을적용 전원설비강의 hwp 28

15 공칭방전전류 -. 피뢰기보호성능및회복성능을표현하기위해사용하는방전전류의규정치 공칭방전전류설치장소적용조건 10,000 A 변전소 [kV] 이상계통 2. 66[kV] 및그이하계통에서 Bank 용량이 3,000[kVA] 를초과하거나특히중요한것 3. 장거리송전선케이블 ( 배전 휘다 인출용단거리케이블은제외 ) 및정전축전지 Bank를개폐하는곳 5,000 A 변전소 66[kV] 및그이하계통에서 Bank 용량이 3,000[kVA] 이하인곳 2,500 A 선로 배전선로 변전소 배전선 휘다 인출측 * 전압 22.9kV 이하 (22[kV] 비접지제외 ) 의배전선로에서수전하는설비의피뢰기공칭방전전류는일반적으로 2,500[A] 적용 피뢰기의주요특성 1. 방전내량 : 피뢰기가방전시, 방전전류가대전류이면피뢰기는파괴되며, 일정한도이상의전류가반복하여흐르면열화손상을초래하는데이한도 2. 보호레벨 : 피뢰기에의하여어느정도의절연기기까지보호할수있느냐하는정도방전특성과제한전압으로결정 3. 방전특성 : 뇌서지나개폐서지등의이상전압이피뢰기에인가된경우방전을개시하는전압방전전압파고값은정격전압의 1.6 ~ 3.6배범위이다. 4. 제한전압 : 피뢰기에방전전류가흐르는경우에피뢰기의단자전압이며 Surge의방전전압중이값이하로제한하는전압 전원설비강의 hwp 29 피뢰기의용어해설 1. 방전전류 (Discharge Current) : 피뢰기가방전중에흐르는충격전류. 2. 속류 (Follow Current) : 방전현상이실질적으로끝난후계속하여전력계통에서공급되어피뢰기에흐르는전류를말한다. 3. 상용주파방전개시전압 : 피뢰기에전류가흐르기시작한최저의상용주파전압을말하며실효치를표시한다. 4. 충격방전개시전압 : 방전하는경우단자간전압강하가시작하기이전에도달하는단자전압의최고전압피뢰기의양단자간에소정파두준도의충격파를인가하여그파두에서방전이시작되었을때의충격파두방전개시전압이라한다. 5. 충격전압 : 급속히최대까지상승하고영치까지하강하는 ( 상승시보다좀천천히 ) 이상적비주기과도전압을전파충격전압이라한다. 전파충격전압으로부터얻은과도전압을절단파충격전압 (chopped impulse voltage) 이라한다. 6. 표준충격전압 : 파두시간 ( 파두장 ) 이 1.2[ ] 이고반파고시간이 50[ ] 인전파충격전압을말하며 1.2 * 50 [ ] 로표시한다. 피뢰기개요 1) 피뢰기는전력설비의기기를이상전압으로부터보호하는장치. 2) 피뢰기의기능으로는 1 이상전압침입에대하여신속한방전특성 2 이상전류통전시의단자전압을일정전압이하로억제 3 이상전압처리후속류를차단하여자동회복하는능력 4 반복동작에대하여특성이변화하지않을것있다. 전원설비강의 hwp 30

16 3) 피뢰기는내부구조에따라크게갭형과갭레스형으로구분된다. 피뢰기의동작특성 1) 상용주파전압에뇌전압이겹쳐파고값이뇌임펄스방전전압에도달 피뢰기방전 2) 동시에방전전류가흐르며 제한전압발생 3) Surge 전압소멸 피뢰기도통상태 속류 전류영점속류차단 4) 이러한제반동작이반 Cycle 내의짧은시간에이루어진다. GAP 형피뢰기 GAPLESS 피뢰기 피뢰기의동작책무시의파형 피뢰기의전압 - 전류동작특성 갭형 갭레스형 1) 갭레스형피뢰기 : 금속산화물 (ZnO) 특성요소의뛰어난비직선저항곡선을이용 전원설비강의 hwp 31 전원설비강의 hwp 32

17 특성요소만으로제작한피뢰기 2) 갭레스피뢰기의특징 1 방전갭 ( 직렬갭 ) 이없으므로구조간단. 2 소형경량이며가격이가장싸다. 3 소손위험이적고뛰어난성능기대 4 속류가없어빈번한작동에잘견디며특성요소변화가적다. 5 특성요소만으로절연 특성요소사고시단락사고유발가능. [ mm2 ] 여기서, S: 접지선굵기 [mm2] t: 고장계속시간 (22kV, 1.1적용 ) IS: 고장전류 [A] 뇌 Surge 방지대책 1 외부대책 : 가공지선, 피뢰설비 2 내부대책 : 피뢰기설치, 접지, 건축물내등전위화, 이격, 차폐, 절연협조 피뢰기의정격전압 1 비유효접지계통 : 피뢰기정격전압 = 공칭전압 1.4/1.1 2 유효접지계통 : 피뢰기정격전압 여기서, α: 접지계수 β : 여유도 k:α β ( 보통 115%) Vm: 최고허용전압 [kv] 3 공칭전압을 V라할때 : ( 직접접지계 ) 정격전압 =0.8V 1.0V ( 소호리액터, 저항접지계 ) 정격전압 =1.4V 1.6V 4 내선규정에의한방법 : 22.9[kV] 18[kV], 21[kV], 3.3/6.6[kV] 7.5[kV] 뇌 Surge의종류 1 직격뢰 : 일반적인낙뢰, 뇌방전전류가대부분건물통과, 큰피해 2 측격뢰 : 뇌의주방전로에서분기한낙뢰가부근건물에재방전하는뢰 3 유도뢰 : 낙뢰가건물에떨어질때, 건물의접지가잘되어있지않으면순간적으로건물의전위가상승하여대지간에방전이생기는것 4 침입뢰 : 송전선등에낙뢰가침입하여뇌전류가건물에도달하여건물내부에서대지로방전하는것 단로장치 : 피뢰기열화시지락전류가단로장치파괴 대지로부터분리 22.9[kV] 용피뢰기는반드시취부되어야함 접지선굵기 : 전원설비강의 hwp 33 전원설비강의 hwp 34

18 서지흡수기 (SA : Surge Absorber) -. 선로상에서발생한뇌전압, 개폐서지등의원인으로 -. 이상전압이내습하면 -. 변압기의저압측에서도고전압이발생하여위험이발생하므로 -. SA를차단기 (VCB, VS) 에별도로설치하여서지를흡수한다. 서지흡수기의적용 Lightning Mechanism & Ground Current VS [kv] VCB 3 6 3[kV] 6[kV] 10[kV] 20[kV] 30[kV] 발전기불필요 유입식 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요 변압기 몰드식 불필요 반드시적용 반드시적용 반드시적용 반드시적용 반드시적용 건식 불필요 반드시적용 반드시적용 반드시적용 반드시적용 반드시적용 콘덴서 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요 변압기와유도기기의혼합사용시 불필요 반드시적용 반드시적용 서지흡수기의설치 보호하고자하는기기의전단및개폐서지를발생하는차단기 (VCB) 2차에각상의전로와대지간에설치하며사용목적에따라 1차에도설치한다 Lightning Mechanism & Ground Current 전원설비강의 hwp 35 전원설비강의 hwp 36

19 변압기 전동기부하 3), 4) 는파고값도작고절연협조상문제가적다. 1) 무부하선로의개폐 Surge 투입 Surge 와차단시재점호 Surge 로구분됨 1 투입 Surge 서지흡수기의설치 -. 특별고압과고압이혼촉된경우고압측의전위상승을방지하기위하여 3배이하의전압에서방전하는장치를각상마다시설하여야한다. 투입 Surge 의모의회로 차단기투입시발생하는투입 Surge 는교류전압의최대값 (Em) 의 2 배값 -. 설치위치는해당변압기의고압측에가능한가장가까운위치에설치변압기와방전장치사이에변성기류등의기기가있을경우그기기는사고발생시보호가되지않기때문이다. 2 재점호 Surge 개폐 Surge의종류로는 1) 무부하선로의개폐 Surge 2) 유도성소전류개폐 Surge 3) 고장전류개폐 Surge 4) 3상의비동기투입 Surge 등이있으며 1), 2) 는개폐 Surge의대표적인것으로계통에서자주관측되며 Surge Absorber의보호대상이되는 Surge이나 전원설비강의 hwp 37 재점호 Surge 의크기 -. 교류전압최대값 (Em) 의 3배에이르는 Surge가발생하고 -. 충전전류는전압보다 90 정도위상이앞선다. -. 계속 Surge 전압배수가증가하여재점호하며 Surge가발생한다. 2) 유도성소전류차단 Surge 전원설비강의 hwp 38

20 -. 전류절단 Surge, 반복재점호 Surge, 유도절단 Surge로구분되며차단성능이좋은공기차단기, 진공차단기, 소유량차단기를사용해서변압기의무부하여자전류, 소용량전동기의지연소전류를차단할때발생 1 전류절단 Surge 여기서 전류전달값 3 유도절단 Surge -. 한상이전류 0 점에서차단되면 -. 거의동시에나머지 2상도차단되어큰전류를절단하는현상 -. 최대상전압의 6 7배나되나실제회로에서는거의발생하지않음 Surge Absorber의설치 -. 선로에서발생할수있는개폐 Surge와순시과도현상으로인한 2차기기의악영향을막기위해설치 -. 전동기나변압기가소용량인경우대용량보다 Surge Impedance가커서 Surge가더가혹해짐 설치위치 -. 보호하고자하는기기의전단에설치하며 -. 대부분개폐 Surge 를발생하는차단기후단에설치 2 반복재점호 Surge -. 전류절단으로 Surge 발생시 -. 차단기의극간절연이충분히회복되지않으면재발호하고 -. 조건에따라서다시소호된다. -. 발호와소호가짧은시간에여러번반복될때이를반복재발호 -. 반복재발호 Surge는최대상전압의 5 6배나됨. 설치대상 -. 건식용기기 (VCB, ACB, Mold TR, 발전기등 ) 의후단에설치 SA 설치위치예 반복재발호에의한전압증폭 (Voltage Build Up) 파형 개폐기 D.S( 단로기 : Disconnecting Switch), L.S( 선로개폐기 : Line Switch, D.S 기능과동일 ), L.B.S( 부하개폐기 : Load Break Switch), 전원설비강의 hwp 39 전원설비강의 hwp 40

21 A.S.S( 자동고장구분개폐기 : Automatic Section Switch) 적합한정격전류의단로기를선정 -. 개폐능력이적을수록싸고, 많고안전할수록고가 -. 이용확률, 관리자의능력, 목적, 경제성을검토하여선정하며, 일반적으로는부하전류개폐가가능한 LBS가널리선택 -. 대형은전동조작형도있고, LS 를 CB 와연동시켜개폐하기도한다. 개폐기의설치목적 -. 전력회사의전원으로부터전기사용시설을분리하여보수, 점검시의조작목적으로사용된다. 단로기설치목적 -. 특별고압이나고압차단기, 변압기, 콘덴서등의고압기기 1차측에취부점검, 수리할때에회로를분리할목적 -. 전류를차단할능력이없기때문에부하전류가흐르고있는상태에서단로기를열었을때에는엄청난아크 (ARC) 가흘러큰사고가발생하므로전류가흐르고있을때는절대로개폐할수없다. ( 우선차단기를열고나서단로기를개폐한다.) 단로기의조작장치 -. 조작방식으로훅봉조작, 원격수동조작, 전동조작, 공기조작, 스프링조작방식이있다. 단로기의정격 1. 정격전압 : -. 공칭전압의 배로한다. 2. 정격전류 -. 정격전류가작아도정격단시간전류가큰경우에는 충전전류 -. 배전계통에서케이블의길이가길어지면충전전류가단로기선정에문제. -. 무부하시에도케이블의대지정전용량에의한충전전류를고려해야한다. f : 주파수 [Hz], C : 정전용량 [F/km], E : 선간전압 [V] 자동고장구분개폐기 : ASS(Automatic Section Switch) -. 국내의배전전압은 13,200 [V]/22,900[V] 의 3 상 4 선식다중접지방식 -. 지락시에지락전류가매우커서한국전력공사의공급변전소에설치된차단기가동작 1개의수용가가많은수용가에피해를유발시키는결과를가져올수있다. -. 수용가사고를가능한 1개의수용가에국한다른건전수용가에피해를최소화하기위한방안으로 -. 내선규정의수전방식중 22.9[kV-Y] 의경우 1,000 [kva] 이하특별고압간이수 변전설비에대하여수전용량이 300[kVA] 를초과하는경우인입개폐기로서자동고장구분개폐기를설치하도록의무화하였다. 자동고장구분개폐기공칭전압정격전압정격전류정격주파수최대과전류 Lock 전류값개폐기본체의차단시간 22.9[kV] 25.8[kV] 200[A] 60[Hz] 800[A] 5[Hz] 전원설비강의 hwp 41 전원설비강의 hwp 42

22 ASS 부하개폐기성능 -. 정격전압, 정격전류에서 200회개폐가보장되며, 정격전류이하의부하전류개폐성능에대해서는개폐기의정격전류개폐허용회수 = 200 이며부하전류 정격전류이하에서의개폐회수특징가. 고장구간의자동분리 : 변전소의차단기나선로 RECLOSER와협조하여 1회순간정전후고장구간을자동분리한다. 나. 과부하보호 : 900 [A] 의차단능력을가지고있으며 800[A] 미만의과부하및이상전류에대해서는자동차단하여과부하보호기능다. 방식 : 개방은자동및수동개방이며, 투입은수동투입방식최근에는개방투입모두수동및자동방식이제작되고있다. 라. 개폐조작스프링축력에의한구조이므로작동이확실하고신속하다. 마. 안전성설치취급이간편하고 900[A] 이상의고장전류발생시는무전압상태에서개방하므로안전도가높다. L.B.S(Load Break Switch) -. 수 변전설비의인입구개폐기로많이사용 -. 전력퓨즈의용단시결상을방지하는목적으로채용 -. 3극부하개폐기와조합한전력퓨즈를사용하는것이바람직하다. -. 통상상태에있어서소정의전류를투입, 차단및통전하고그전로의단락상태에서의이상전류까지투입할수있어수변전설비의인입구개폐기로많이사용되며 -. 고장전류는차단할수없어전력퓨즈를사용하며퓨즈의용단시결상을방지하는목적부하전류의차단을할수있는동시에차단기의기능. -. 3상에연결된어느전력퓨즈라도하나만끊어지더라도자동트립 -. 결상을방지하게된다. 전원설비강의 hwp 43 전원설비강의 hwp 44

23 가스절연부하개폐기의형식과정격 LBS 외형기중부하개폐기 (Interrupter Switch : I.S) -. 더블 (Double) 과싱글 (Single) 타입의 2종류로대별 /22.9 [kv-y] 선로에서많이사용하고있으며내선규정에서는수전용량 300[kVA] 이하시인입개폐기로사용토록하고있다 기중부하개폐기의외형 가스절연부하개폐기 -. 수동형과자동형 2종류로대별되며최근에 13.2/22.9 [kv-y] 선로에서사용 -. 주회로개폐용고정및가동전극과아크소호용 Buffer 등을스테인레스외함안에장치하고 SF 6 가스로봉입 -. 내부압력이상시폭발방지방압변과가스누설시규정압력이하에서개페기동작을압력록크등으로구성 전원설비강의 hwp 45 형식수동형자동형 정격전압 정격전류 정격단락투입전류 정격단시간전류 (1 초 ) 25.8 kv 400 A 25 ka Peak 10 ka rms 제어회로정격전압 직류 - 24V 교류 - 단상220V 60Hz 허용전압변동범위 - 85% ~ 115% 전력퓨즈 (Power Fuse : PF) -. 3,300[V] 이상의회로에서단락보호용으로서이용차단할때단락전류를강제적으로작게억제하는것을고압한류퓨즈특징은소형으로, 큰차단용량을갖고있으며, 차단시간이짧아서기중개폐기나진공개폐기등과조합시켜서사용 -. 고압및특별고압기기의단락보호용퓨즈 -. 소호방식에따라한류형과비한류형이있으며, 한류형퓨즈는높은아크저항을발생하여사고전류를강제적으로한류억제해서차단밀폐절연통안에퓨즈엘레멘트와규소등의소호제를충전, 밀폐한구조이며, -. 전력퓨즈는차단기와릴레이, 변성기의 3 개기기역할을하는편리한특성 -. 경제적인기기이면서도확실한동작특성 전원설비강의 hwp 46

24 전력용퓨즈의외형전력퓨즈의기능 1. 부하전류를안전하게통전시킨다 ( 과도전류나순간과부하전류에용단되지않는다 ). 2. 동작대상의일정값이상과전류에서는오동작없이차단전로나기기를보호한다. 퓨즈의장점과단점장점단점소형, 경량과전류에서용단가격이저렴동작시간-전류특성을조정불가릴레이와변성기가불필요최소차단전류영역이있다차단시무방출, 무소음 ( 한류형 ) 비보호영역이있으며사용중열화우려고속도차단한류형의경우차단시과전압발생보수가용이재투입이불가한류효과가우수고임피던스접지계통의지락보호불가장치전체가소형후비보호가완벽 과전류의종류 -. 전력퓨즈는주로단락전류의차단을목적으로사용. 1. 단락전류정상시전류보다매우큰전류를한류퓨즈는고속차단. 2. 과부하전류전력퓨즈는이를보호하도록하며, 수명이짧아지거나, 동작시간의오차에의해결상을발생전력퓨즈는이보호를기대하지않는다. 3. 과도전류전동기의시동전류, 변압기의투입전류등아주짧은시간만존재하고서서히감쇄해서정상값으로돌아가는전류이며, 전력퓨즈는이때문에용단되지않는정격전류의것을사용해야한다. 전력퓨즈의종류 1. 한류형퓨즈 ( 전압 0에서차단한다 ) 높은아크저항을발생하여사고전류를강제적으로한류차단하는퓨즈밀폐퓨즈통안에엘레멘트와규소등소호제를충전한규소퓨즈로대표되고있다. 2. 비한류형퓨즈 ( 전류 0에서차단한다 ) 소호가스를뿜어내어전류 0점인극간이절연내력을재기전압이상으로높여서차단하는퓨즈붕산혹은파이버에서의발생가스를이용하는퓨즈가실용되고있다 전원설비강의 hwp 47 전원설비강의 hwp 48

25 한류형, 비한류형의장, 단점 한류형 비한류형 장점 -. 소형으로차단용량이크다 -. 한류효과가크다 ( 백업용으로적당 ) -. 과전압을발생하지않는다. (2중회로용으로가장적당 ) -. 녹으면반드시차단 ( 과부하보호가능 ) 단점 -. 과전압을발생 -. 최소차단전류가있다. -. 대형 -. 한류효과가적다. -. 전력퓨즈는차단기와달라서선정할때장 단점을잘비교검토하여선정 -. 과부하를차단할필요가있는선로나퓨즈동작후재투입을요구하는것에는전력퓨즈사용을피하는것이좋다. 전력퓨즈와각종개폐기와의기능비교 회로분리 사고차단 무부하부하과부하단락 전력퓨즈가능가능 차단기가능가능가능가능 개폐기가능가능가능 단로기 가능 전자접촉기가능가능가능 나타내지않고교류분만의실효값만을나타낸다. 3. 대칭값과비대칭값의비율은선로역률이나쁠수록크지만퓨즈는일반적으로비대칭값 / 대칭값 = 1.6 정도로적용하고있다. 퓨즈의용어설명 1. 최소차단전류 -. 주어진조건하에서전력퓨즈가차단할수있는최소의차단전류 ( 교류분실효치 ) 로, 제조업자가명시한값으로하고그에대응하는시간을명시하도록되어있다. 2. 반복과전류특성규정의조건하에서전력퓨즈가반복하여견딜수있는전류가시간과회수와조합시켜적합하여야한다고규정되어있다. 3. 용단특성규정의조건하에서시험하였을때, 제조업자가명시하는특성곡선에대하여전류좌표에서 ±20[%] 의범위를넘지않고반복과전류특성을만족하여야한다고규정되어있다. 차단성능은규정의조건하에서시험하였을때, -. 퓨즈링이폭발하거나, 동작후계속하여재사용하는용착, 파손등이없을것. 단, 재사용하지않는부분의실용상지장이없는파손, 균열등은허용된다. -. 한류치, 동작 I2t 및용단 I2t는제조업자가명시하는값이하일것 전력퓨즈의정격차단용량 1. 퓨즈가차단할수있는단락전류의최대전류값 [ka] 으로표시한다. 2. 퓨즈는고속도차단을하여차단전류에는과도현상에서발생하는직류분이포함되는데, 차단용량을표시하는경우이러한직류분을포함시킨비대칭실효값으로 전원설비강의 hwp 49 전원설비강의 hwp 50

26 반복과전류특성 퓨즈의종류 G( 일반형 ) T( 변압기용 ) M( 전동기용 ) C( 콘덴서용 ) PF 의선정조건 1 사용장소 반복과전류특성 -. 정격전류의 10 배전류를 0.1 초간통전하여 100 회반복하여도용단하지않을것 -. 정격전류의 5 배전류를 10 초간통전하여 10,000 회반복하여도용단하지않을것 -. 정격전류의 70 배전류를 초간통전하여 100 회반복하여도용단하지않을것 -. 퓨즈는옥내용과옥외용으로옥내용을옥외에사용하지못한다 -. 염분이나부식성가스가심한환경에서는표준의퓨즈를사용할수없으므로주의해야한다. 2 한류퓨즈는차단시에과전압을내므로회로의절연강도가퓨즈의동작과전압보다높은것을확인할필요가있다. 3 극수 -. 퓨즈는삼상회로에서는 3극각각에단상회로에서는 2극각각에사용하는것을전제로하여제작. 4 차단용량 -. 퓨즈는단락전류에대하여충분히차단할수있는차단용량을가지고있어야한다. 퓨즈의차단용량부족은퓨즈가폭발을일으킬위험 5 회로의단락전류 -. 회로의대칭단락전류는퓨즈의전원측에들어있는발전기 변압기및전동기의용량과 -. 기기로부터퓨즈까지의케이블의치수와길이에따라정해지며 전원설비강의 hwp 51 퓨즈이후의기기용량에는관계없다. 6 소요차단용량 -. 회로의대칭단락용량을구해그것이상의대칭차단용량을가지는퓨즈로한다. 대부분의경우회로의단락용량을계산하지않고사용할수있다. 7 최소차단전류 -. 한류퓨즈에는차단가능한소전류에한계가있다. 이영역에있어서는최소차단전류이하에서퓨즈가동작하지않도록큰정격전류의퓨즈를사용해야한다. 8 정격전압 -. 3상회로에서사용가능한전압한도를표시하는것 정격전압=공칭전압 [kv] -. 전력퓨즈의정격전압은선로의계통이접지, 비접지에무관하고계통최대선간전압에의해선정. 9 정격전류 -. 전력퓨즈가온도상승한도를넘지않고연속으로흘려보낼수있는실효치 [A] -. 선정에주의사항. 전부하전류, 과부하, 과도전류반복부하에대한검토 기기, 회로와의보호협조 회로또는기기의전부하전류보다큰정격전류치의퓨즈를선정 회로또는기기에빈번하게일어날수있는허용과부하전류이내의과부하전류보다퓨즈의단시간전류치가클것 전력퓨즈의차단시간 - 전류특성이전원측보호기기의동작특성보다빠르고 전력퓨즈의단시간허용전류 - 시간특성이부하측보호기기의차단시간-전류특성보다늦어지도록선정한다. 전원설비강의 hwp 52

27 10 전력퓨즈의정격차단용량 -. 퓨즈가차단할수있는단락전류의최대전류값 [A]. -. 대칭값과비대칭값의비율은선로역률이나쁠수록크지만퓨즈는일반적으로비대칭값 / 대칭값=1.6 정도로적용 기능, 성능 용도 심벌 평상시부하전류혹은과부하전류 부하의조작, 정도까지는안전하게개폐 부하의개폐제어를주목적개폐빈도가많음 제어용스위치로사용 전력 Fuse와의조합에의해 Combination Switch로사용 전기조작이주체임 단로기 기능, 성능 용도 심벌 전로의접속을바꾸거나접속을끊는목적으로사용 무전류또는가까운상태에서전로개폐 전류의차단능력은없음 변압기 차단기등의보수점검을위해설치하는회로분리용 전력계통변환을위한회로분리용 차단기 기능, 성능 용도 심벌 평상시의전류는물론단락전류와같은사고시의대전류도지장없이개폐 회로보호를주목적기구, 제어회로가모두 Tripping 우선으로되어있음 주로회로보호용차단기로사용 부하개폐기기능, 성능 용도 심벌 평상부하전류의개폐는가능이상시 ( 과부하, 단락 ) 의보호기능은없음 개폐빈도가적은부하개폐용스위치로사용 전력Fuse 기능, 성능 용도 심벌 어느정도의과부하전류에서단락전류까지대전류차단 전로의개폐기능은없다 고압개폐기와조합하여사용 전자접촉기 전원설비강의 hwp 53 전원설비강의 hwp 54

28 개폐장치를설치한수배전설비의예 ( 고압의경우 ) 단로기 (Disconnecting Switch:DS) 1) 충전전류만개폐가능하며부하전류는개폐하지않는다. 1 충전전류 : 2 충전전류이상의개폐가요구될때부하단로기 (LDS) 사용 정격전압 [kv] 상간중심거리 [mm] 여자전류 [A] 충전전류 [A] 이상 이상 이상 2 2 2) 정격전압 = 공칭전압 전자개폐기와차단기와의비교 구분 전자개폐기 차단기 용도 Motor, Condenser, 변압기부하개폐조작용으로사용 회로보호용 사고시단락전류를투입, 차단 기능 성능정격전류차단용량개폐빈도전기적수명 조작에주안점을두었기때문에 Tripping Free 방식은갖추어져있지않지만수명이길다. 작다 (25 600A) 작다많다 500,000 회 치수, 용량작다크다 가격저렴고가 회로보호에중점을두어기계적, 전기적으로 Tripping 동작이우선되도록 Tripping Free 방식이갖추어져있음. 크다 (200 3,000A) 크다적다 10,000 회 전원설비강의 hwp 55 Power Fuse 보호협조 1 PF의차단시간 - 전류특성이전원측보호기기의동작특성보다빠르고부하측보호기기의동작특성보다늦도록선정. 2 보호기기의 Back-Up 용으로사용할경우, 보호기기의차단시간-전류특성이 PF의단시간허용전류특성보다빨라지도록선정부하개폐기 (Load Breake Switch:LBS) 1) 정상상태의부하전류를개폐하며수변전설비의인입구개폐기로사용. 2) 3상부하의경우트립장치가붙은 PF와조합된 LBS 사용시결상이방지 3) LBS 종류 : 기중부하개폐기, 유부하개폐기, 진공부하개폐기, 가스부하개폐기, 공기부하개폐기 전원설비강의 hwp 56

29 6) 개폐용량 : 부하용량에따라개폐용량이다르다 7) 차단성능 : 차단성능이상의과전류는다른보호장치로먼저차단 8) 정격단시간전류, 정격투입전류 : 고압차단기나 PF가단락전류를차단하기전까지부하개폐기가손상되지않도록선정자동고장구분개폐기 (Automatic Section Switch:ASS) 1) 22.9[kV] 특고수용가의인입구개폐기로사용 2) 간이수전설비 (22.9kV, 1,000kVA이하 300kVA이상 ) 의인입구개폐기로 ASS 사용이의무화됨 ( 내선규정 ) 3) 정격 :25.8[kV] 200[A] 4) 성능 1 부하개폐 : 정격부하 200회, 무부하 1,100회 2 고장구간자동분리 3 과부하및지락보호 :800[A] 이하과전류차단 5) Tap정정 1 최소동작전류정정 : 최대부하전류의 150[%] 2 돌입전류정정 :0.5초또는 1초 Power Fuse 5가지특성 1) 허용특성 : 가용체에열화를일으키지않는전류의한계와시간과의관계. 회로부하에대한퓨즈의정격전류선정때필요. 2) 용단특성 : 과전류가흐르기시작하여가용체가용단, 아크를발생하기까지의시간과전류와의관계를나타낸것. 3) 차단특성 : 전원설비강의 hwp 57 과전류가흐르기시작하여아크가소멸하기까지의시간과전류와의관계 ( 용단특성 + 아크시간 ). 퓨즈를다른개폐기나차단기와조합해서사용할경우보호협조를검토할때사용. 4) 한류특성 : Fuse에단락전류가흐를때어느정도까지억제하는가를나타내는것 1 차단기의경우 : 단락전류가한류하지않고전차단시간이 10[cycle] 2 한류형 Fuse: 처음반파에서차단전류파고값도대단히낮다. 1: 용단시간 (0.1 cycle) 2: 아아크시간 (0.4 cycle) 3: 전차단시간 (0.5cycle) Ip: 통과전류파고치 < 그림 > 전력 Fuse의한류특성곡선 5) 특성 Fuse에전류가흐르고있는기간중전류의순시치의 2승적분치를지시하는것작동 는 Condenser 보호또는개폐기, 차단기후비보호에 Fuse 사용할때열적응력을검토할때사용최소차단전류 1) 한류형퓨즈는큰전류는바로차단하나용단시간이긴소전류차단은쉽지않다. 2) 최소용단전류근방에서는어느정도전류값이커야차단하게되는데이와같이차단할수있는최소한도의전류를말한다. 정격전압공칭전압 1.2/1.1( 계통선간최대전압적용 ) 전원설비강의 hwp 58

30 정격전류 내선규정에명시됨. 보통전부하전류 2 ( 자가용설비에서는 1.5 배추천 ) 성능을규정하는 3가지특성 -. Fuse 성능을규정하는특성은시간-전류특성을말하는것으로 Fuse에전류를통했을때얼마동안의시간에어떻게되는가를표시하는것보통그래프로표시하며용단특성, 단시간허용특성, 전차단특성이있다. 고압차단기 (8 사이클 ) 특성곡선 1) 용단특성 -. Fuse에일정한전류를보내어용단시킨경우전류와시간과의관계를표시최대용단특성, 평균용단특성, 최소용단특성이있다. 전력 Fuse의비한류형특성곡선퓨즈성능을규정하는 3가지특성. 개요 -. 전로나기기의단락보호목적으로사용 -. 한류형과비한류형으로대별 -. 소형변압기고압전동기 1차측에주로설치하고있으며 -. 차단기, MCB등과의조합으로후비보호목적으로사용되고있다. -. 전력 Fuse는차단기와달라서그특성을잘살릴수있도록선정하여야한다. -. 예를들면과부하를자주차단할필요가있는부분이나동작후재투입이필요한곳에는사용하지않는것이바람직하다. 2) 단시간허용특성 -. Fuse가열화하지않는한계시간을나타내는특성 -. 용단특성을왼쪽으로 20 50[%] 평행이동시킨것으로 Fuse 선정의기초가되는중요한특성 3) 전차단특성 -. Fuse가고장발생하여용단, 발호하여차단을완료하기까지의최대소요시간 - 전류특성을표시한것 -. 최대용단시간에서아아크시간을더한것으로대전류영역에서는아아크시간특성으로수렴하고소전류영역에서는최대용단특성으로수렴한다. 전원설비강의 hwp 59 전원설비강의 hwp 60

31 1 시간당개폐빈도및최고개폐빈도 2 투입전류, 차단전류값 3 인칭운전, 역상제동여부 4 교환기간수명 고압전자접촉기 -. 부하전류의개폐를목적으로 -. 개폐빈도가많은것에적용이가능한개폐기 -. 전자접촉기의종류로는소호방식에의하여기중형, 진공형, 유입형으로 -. 여자방식에따라상시여자방식과순시여자방식고압전자접촉기의선정기준 1) 정격용량의선정 1 적용전원, 전압, 전류, 부하의종류, 역률, 용량의검토 2 전자접촉기의사양, 기능, 특성검토 2) 사용조건에대한고려 전원설비강의 hwp 61 3) 기중식과진공식의비교기중식과진공식각각의특징을비교하여적절한기종선정 4) 특수부하에대한적용 : 콘덴서부하에사용하는경우 1 콘덴서의돌입전류에견딜것 2 콘덴서개방시이상과전압에견디고재발호, 재점호를하지않는지에대한검토 5) 외부기기에의영향전자접촉기투입, 차단시발생하는 Surge에의하여전동기, 변압기권선의층간절연손상사고방지대책검토필요 6) 설치장소, 주변분위기에대한고려 ( 특수환경에대한대책고려 ) ᄀ화학공장 : 염분부식성가스가많으므로방식형채용검토ᄂ사용분위기에따라배전함보호구조검토 7) 최소아아크간섭에대한고려 1 기중전자접촉기를배전함에수납시타기기와 100[mm] 이상이격 2 진공전자접촉기사용할때는이상없음 8) 배전함의구조 1 설치시배선, 조립의여유감안 2 운전시 ( 사용중 ) 보수, 점검, 교환등이쉬운구조 ALTS (automatic load transfer switch: 자동부하절체개폐기 ) -. 이중전원을확보하여주전원정전시또는전압이기준치이하로떨어질경우예비전원으로자동절환수용가가항상일정한전원공급을받을수있도록한다. 전원설비강의 hwp 62

32 조작은자동또는수동전환이가능하여배전반내에서원방조작도가능하며 3상일괄조작방식으로옥내외설치가능하다. 변압기용량의계산 -. 전등부하및동력부하등설비용량에수용률을곱하여, 개개의최대수용전력을구한다. 최대수용전력 [kw] = 총설비용량 [kw] X 수용률 수용률, 부등률, 부하률의적용 1). 수용률 (Demend Factor) -. 최대수용전력과총부하설비용량의비를 % 로표시한것을수용률최대수용전력수용률 = X 100[%] 총부하설비용량 수급지점 -. 전기의인도장소임과동시에수급자재산한계이며, 전기설비의안전및유지관리책임한계점부하설비용량추정 -. 수전설비용량은건물내에설치되는전기부하의종류, 용량, 전압, 사용목적, 사용시간에따라각전력부하에변압기용량을산출, 합계하고고압전력부하가있으면그용량을합하여산출한다. -. 기획이나기본설계에서는일반적으로설치부하의상세를알수없으므로건물의용도, 규모등에따라과거의실적을참고하여각부하마다의부하밀도 [VA/ ] 를추정하고이에건물의연면적을곱하여산출한다부하설비용량 = 부하밀도 [VA/ ] X 연면적 [ ] [VA] 부등률 (Diversity Factor) -. 어느전력계통에각수용가, 배전, 간선등각개의최대수용전력의합과그계통에발생한합성최대전력의비를말하며항상 1보다큰값이다. 각개별최대수용전력의합부등률 = 합성최대수용전력 -. 한계통내에각각의부하특성에따라변동하므로최대수용전력이생기는시간이다르므로부등률을적용하여변압기용량을적정용량으로낮추는효과를가져온다. 변압기용량의결정 -. 부하설비용량이추정되어그값을그대로수전설비용량으로하면너무과다하므로수용률, 부등률, 부하률등을적용시켜변압기용량을산정하여야한다. 전원설비강의 hwp 63 전원설비강의 hwp 64

33 부등률의예 대상부등률대상부등률 하나또는둘이상의회로로부터교류전력을받아전자유도작용에의하여전압및전류를변성하여다른하나또는둘이상의회로에동일주파수의교류전력을공급하는것 전등 / 동력변압기 1.057~1.293 평균 동력변압기상호간 1.215~1.485 평균 1.35 변압기 ( 교육부 ) 1.1~1.5 평균 1.35 변압기선정 ( 주택공사 ) 1.125~1.375 평균 1.25 수용가전등부하간 1.022~1.25 평균 수용가상호 ( 동력부하 ) 1.422~1.74 평균 1.58 배전변압기동력부하간 1.224~1.496 평균 1.36 배전용변압기 ( 전등, 동력 ) 0.99~1.21 평균 1.1 배전간선상호 0.977~1.195 평균 차변전소상호간 0.923~1.12 평균 전등수용가변전소간 ( 주거지역 ) 3). 부하율 (Load Factor) 1.303~1.593 평균 1.44 동력수용가변전소간 ( 공간지역 ) 2.10~2.566 평균 어느기간중의평균전력과그기간사이의최대전력과의비를 [%] 로표시한것어느기간중의평균수용전력부하율 = 같은기간중의최대수용전력 -. 일부하율, 월부하율및연부하율이있으며, -. 보통기간이길어질수록부하율의값은작아진다. 부하율의값을표시할때에는범위, 기간등을분명히해놓아야한다. -. 공급설비는부하율이높을수록유효하게사용됨을의미한다. 4). 수용률, 부등률, 부하율과의관계및변압기산정시적용 -. 수용률, 부등률, 부하율은상호관계를가지며변압기적용시부등률은반드시주변압기에만적용시키고직강식의경우각변압기에수용률만을적용시킨다. 변압기의정의 -. 수전전압을부하설비의운전에적합한전압으로변환 -. 철심과두개또는세개이상의권선을갖고, 전원설비강의 hwp 65 여자전류파형의이그러짐과철손의영향 -. 변압기의 1차단자에가하는전압이정현파라고하면 -. 평형을유지하는 1차유도기전력도정현파가되어야한다. -. 유도하는자속 Ф도정현파가되어야한다. -. 변압기철심에는자기포화현상과히스테리시스현상이있으므로자속 Ф를만드는전류는정현파도될수없으므로고조파를포함하는왜형파가됨을알수있고히스테리시스에기인하는손실은히스테리시스손 (hysteresis loss) 이라한다. -. 철심에는자속의변화에와전류가흐르고손실이일어난다. -. 이것을와전류손 (eddy current loss) 이라한다. -. 히스테리시스손과와전류손의합을철손 (iron loss, core loss) 이라한다. 정격 -. 제조자에의하여보장되는사용한도, 피상전력으로나타내고이것을정격용량 (rated capacity) 이라한다. -. 지정된조건이란정격용량에대한전압, 전류, 주파수그리고역률을말하며각각정격전압, 정격전류, 정격주파수그리고정격역률이라한다. -. 사용한도와지정조건은변압기의명판에표시되어있다. 정격용량 -. 변압기의피상전력은직류기의출력과같이온도상승에의하여제한되는데온도상승의원인이되는변압기의손실은철손과동손뿐이고철손은전압에의하여정해지고, 동손은전류에의해정해지는결과가된다. 전원설비강의 hwp 66

34 -. 변압기의정격용량은정격2차전압, 정격2차전류, 정격주파수그리고정격역률에서 2차단자간에서얻어지는피상전력으로표시하고볼트암페어 [VA], 킬로볼트암페어 [kva], 메가볼트암페어 [MVA] 로표시된다. -. 정격역률은그역률에서사용되게변압기가설계된역률을말한다. 정격전압 -. 변압기의정격 2차전압이란명판에기록된그권선의단자전압실효치이고, 정격출력이얻어지는전압을말한다. -. 3상변압기에서는정격전압은선간전압으로표시된다. 탭전압, 전용량탭전압, 저강용량탭전압 -. 1차나 2차또는양쪽의권선에 2개이상의전압을갖는경우에는각권선의지정된전압만을정격전압이라하고다른전압은탭전압이라한다. -. 탭전압중변압기가지정된온도상승을넘지않고정격용량과같은피상전력으로사용될수있는것을전용량탭전압이라고하고, -. 사용될수없는것을저감용량탭전압이라한다. % 임피던스와전압변동률 -. 변압기의 2차측 ( 보통전압측 ) 을단락하여 1차측에정격주파수의저압으로인가하여 1차측, 2차측에정격전류를보냈을때의 1차전압 -. 임피던스전압의크기는변압기의특성상중요한수치가된다. -. 변압기의병렬운전 -. 단락시권선에작용하는전자기계력등임피던스전압의크기는 -. 1턴당의전압, 권선의사양등에의해결정된다. -. 임피던스전압이작은변압기는철머신부하손은적지만중량 ( 철재 + 동재 ) 이무거워지는경향이있고, -. 임피던스전압이큰변압기는동머신부하손은많아지지만중량 ( 철재 + 동재 ) 이가벼워지는경향이있다. -. 임피던스전압은전압변동률을적게하기위해서는낮은편이좋지만계통의단락용량면에서는높은편이좋다. 변압기의설계상의제한도있고전압계급에따라경제적인범위가있다. 전압변동율 -. 변압기에부하가걸려있을때와무부하가되었을때전압의변화를알아본다. -. 송 배전선로에서는부하의변동에대하여 2차단자전압의변동이작을수록좋다. 전압변동률 (voltage regulation) -. 전부하시와무부하시의 2차단자전압의차이의정도를나타내는것 -. 비율이큰변압기에서는부하의증감에따라 2차전압의변동이크다. -. 전압변동률은전등의광도, 수명, 전동기의출력등에영향을준다. % 임피던스의영향 -. 전압변동률 -. 무부하손과부하손의손실비 -. 계통의단락용량 전원설비강의 hwp 67 효율의종류 -. 전기기계의효율에는출력과입력을측정하여계산한실측효율규약에따라손실을결정하여산출하는규약효율이있다. -. 변압기의효율의표준으로서는규약효율을적용. 전원설비강의 hwp 68

35 규약효율 -. 정격2차전압과정격주파수에서의킬로와트출력또는입력 -. 손실은각권선의부하손의합과무부하손의합계 -. 특별한지정이없을때의역률은 100[%], 파형은정현파를기준으로하고부하손은 75 [ ] 로한값을사용한다. 최대효율 -. 철손과동손이같게되는부하에서효율이최대가된다. -. 실제의변압기에서는사용상태에따라적절한부하에서최대효율로설계된다. 전일효율 -. 변압기의부하는 1일중일정하지않고변동 -. 동손은부하에따라변화하며, 무부하동손은대단히작고, 철손은부하에관계없이일정하므로 1일중의종합효율을고려한다. -. 종합효율을전일효율 (all day efficiency) 이라한다. 변압기의구조 -. 규소강판이발명되고나서철손이대단히감소되고효율이개선 -. 철심의구조, 권선법등에대한연구와재료의진보에따라, 효율이나전압변동률등이개선. 유입변압기 -. 절연과냉각의목적으로절연유를사용 -. 변압기의용량, 절연계급등광범위하게사용 -. 용량에서도주상변압기로부터발전소, 변전소등의대용량변압기까지제작 -. 최근에는철심구조를종래의적철심구조로부터권철심구조로하고, 고자속밀도방향성규소강판을채택함으로써무부하손실을 20 ~ 50[%] 저감시키고있다. 건식변압기 -. H종절연건식변압기라부르기도하며, -. 절연유를사용하지않아난연성, 비폭발성이며, 절연매체가공기를이용하므로방열기가필요없다. 유지보수도정기점검시의청소만으로충분하다. -. H종절연재료는내열성, 내약품성이우수하여병원, 지하철의구내등에사용된다. H종건식변압기잇점 1. 온도상승에잘견딘다. 2. 난연성, 비폭발성 3. 소형 경량으로설치면적이적다. 4. 내약품성, 내열성이우수하고내구성이좋다. 변압기의절연방식따른분류유입변압기건식변압기가스절연변압기몰드변압기 전원설비강의 hwp 69 가스절연변압기 -. 코일과코아를밀폐탱크안에넣고불활성가스인 SF 6 가스를대기압이상의상태에서절연시킨변압기 -. 방폭성, 절연성능이우수하고, 내습, 내진성, 저소음, 소형화, 경량화가가능하며오일리스화, 보수의간편화, 방제화등에장점이크다. 전원설비강의 hwp 70

36 몰드변압기의시초 -. 고압및저압권선모두를에폭시수지로몰드방식을채택몰드방식에따라주형몰드와함침몰드로나눌수있으며몰드변압기의특징 1. 난연성 : 가연의위험이적고권선몰드가자기소화성및난연성이있다. 2. 저소음 : 몰드된코일은차폐효과가있으며소음이적다. 3. 고효율, 저손실 : 권선내의발생열량감소로온도상승이낮다. 4. 소형, 경량화 : 권선의점적율이높고, 절연간격이대폭축소 5. 절연신뢰성 : 도체간의부담전압을최소한으로억제시켜절연신뢰성이우수 6. 내습성 : 권선이에폭시수지로몰드되어있으므로흡습의염려가없다. 7. 단시간과부하내량이크다. 몰드변압기의분류 -. 몰드변압기권선몰딩방법에는금형에의한주형방식과금형없이함침하는무금형방식이있다. -. 금형에의한주형방식은권선표면이평활하게되므로먼지의부착이나흡습이어려우며, 몰딩수지가구석구석까지침투하여보이드가존재하지않아절연성능이우수설계에있어서금형의제약을받는다는단점 -. 금형없이함침하는방식은금형에제약을받지않아비교적자유로운설계가가능하지만, 절연층의두께확보, 권선표면을평활하게하는것이곤란하다. -. 금형에의한주형방식에는권선을금형내에지지한상태에서충진제를배합한에폭시수지를주입하여가열경화하는주형법과 전원설비강의 hwp 71 권선과금형사이에유리섬유등을충진한상태에서에폭시수지를주입하고가열하는방식의금형합침법이있다. 아몰퍼스변압기비교자구미세화 -. 최근고유가와지구온난화에대한전세계적인관심이높아짐에따라일상생활과밀접한관계를맺고있는변압기에도변화가촉구되고있다. -. 지구온난화현상의주요원인인 CO 2 의발생량을줄이는데초점이모아지면서, 이와관련하여석유소비를줄이기위한정부의강력한에너지절약정책에도비상이걸린상황이다. -. 정부가직접세금감면정책을지양하고고효율화정책으로장기적체질개선에나서면서 -. 기업들역시에너지절약형고효율변압기연구개발과생산에박차를가하고있다고효율화를위한설계개선 -. 고효율화를실현시키려면철심과권선의무부하손실 (No-Load Loss) 과부하손실 (Load Loss) 을줄여총손실을절감해야한다. 철심에서발생하는무부하손실은 -. 변압기 1차측에전원이인가된상태에서항상발생하는일종의대기전력손실로, 부하율이낮을수록총손실에미치는영향이커진다권선에서발생하는부하손실은 -. 변압기부하율에따라변동되는손실로대략부하율의제곱에비례하여발생하며부하율이높을수록총손실에미치는영향이커진다. -. 변압기손실은 100% 부하기준에서 전원설비강의 hwp 72

37 부하손실과무부하손실의비율이 8 : 2로구성평균부하율이낮으면효율은무부하손실에의해좌우되며, 평균부하율이높으면부하손실이효율에큰영향을미치게된다. 무부하손실을줄이는방법으로 -. 철심의자속밀도를낮추는방법, 철심재료를개량하는방법, 가공방법을개선하는방법과두께를얇게하여 Eddy Loss를줄이는방법부하손실을개선하는방법으로는 -. 변압기소형화를통해코일의크기를작게하고도체의길이를짧게하거나단면이얇은도체를채택하는방법. 고효율화를위한소재개선철손 (W.kg 60Hz) 포화구분두께 (mm) 점적율 (%) 철심보호 1.7 T 1.5T 1.3T 자속밀도방향성일반 규소고배향성 불필요강판자구제어 아몰퍼스 필요 철심소재개선을통해무부하손실을줄이는방법 -. 규소강판에열처리및추가공정개선으로인한자구미세화, 규소합금 ( 아몰퍼스 ) 의생산방법변경을통한자구미세화. 아몰퍼스메탈, 방향성규소강판, 아몰퍼스코어의성형 ( 왼쪽부터 ) 평균부하율에따른부하손실 전원설비강의 hwp 73 전원설비강의 hwp 74

38 철심개선에있어레이저와아몰퍼스메탈의비교 자구미세화, HGO( 레이저 ) 아몰퍼스 비고 철손 (W/kg) 무부하손실 ( 비정질유리 ) 포화자속밀도 (Tesla) 비정질변압기소형화곤란 변압기가격 상대적저가 고가 소재두께 내외 소재가격 유리 불리 소음 유리 불리 총손실 고부하에서유리 저부하에서유리 제작가능용량 대용량제작가능 대용량기술적한계 열처리 500 이상에서열화 결정화온도 : 550 기존전기강판대비 ( 열처리곤란 ) 공급사 다수 일본히타치금속 아몰퍼스변압기대량생산곤란 아몰퍼스코어의특징 -. 아몰퍼스메탈은 철 (Fe), 붕소 (B) 및규소 (Si) 등의혼합물을이용하여 용융, 금속냉각등으로만들어진비정질자성재료로써, 원자가규칙적으로배열되기전에고체화되어불규칙한배열상태를가진 0.025[mm] 의합금박판으로무결정의비정질성에의한 히스테리시스손을절감시킬수있으며 두께가얇기때문에와류손절감을기대할수있다. 아몰퍼스고효율몰드변압기 -. 변압기의기본구성요소인철심재료를 일반적인방향성규소강판대신아몰퍼스메탈을사용하여 무부하손을기존변압기의 75% 이상절감한절전형고효율변압기로, 대기전력절감효과가탁월하다. 전원설비강의 hwp 평균부하율이낮고낮과밤의부하사용편차가큰경부하수용가에유리하다. -. 최대 1,250kVA까지제작가능하며주로학교, 도서관, 관공서에적용된다. -. 아몰포스메탈변압기는 Low Loss 개념의인지로설계능력을증가시켰으며신소재개발기술에대한관심을높인데다 KS규격대비전력절감효과가탁월했다. 아몰퍼스단점 : -. 부하율이클수록에너지절감효과가낮아져대다수현장에서실제로사용하는부하율 (40~50%) 에서효과가적고절감효과에비해투자회수기간이장기화된다 -. 아몰퍼스코어의가공한계성때문에 1,250kVA 이상제작시철손절감효과가급속히떨어지고 -. 소재의기술적한계로인해소음이 KS기준보다더커졌다는문제도생겼다. 레이저저소음고효율변압기자구미세화코어는 -. 자구 ( 磁區, Domain) 를강제적으로분할시켜철손을개선한것으로레이저 (Laser) 처리, 기어드롤 (Geared Roll) 에의한기계적방법, 화학적방법등이사용된다. -. 레이저처리의경우 500 이상에서열처리했을때철손이열화된다. -. 변압기의기본구성요소인철심의재료를방향성규소강판 (CGO) 또는아몰퍼스코어대신레이저코어 ( 자구미세화강판, HGO) 를사용한차세대형레이저저소음고효율변압기를개발. 자구미세화강판의특징 -. 방향성규소강판을레이저빔으로가공, 전원설비강의 hwp 76

39 분자구조인자구를미세하게분할함으로써손실을개선한전기강판이다. -. 소재의특성상소음이적고가공이용이하여 1,250kVA 이상의변압기제작이가능하며, 10MVA 레이져저소음고효율변압기를 3대공급함으로써용량한계를극복. 각변압기비교표 ( 예 ) 3ph 1,000 kv A 사용조건 : 부하율 70% 16 시간 + 부하율 40% 8 시간 ) 레이저저소음아몰퍼스규소강판구분고효율변압기고효율변압기일반변압기총손실철손 (W) 1,370 44% % 3, % 비고 동손 (W) 7,690 69% 10,400 94% 11, % 100% 부하조건 총손실 (W) 9,060 64% 11,160 79% 14, % (%: 상대평가 ) 효율 (100% 부하시 ) 99.10% 98.90% 98.60% 총손실일일 (kwh/ 일 ) 부하율 =1.0 전력량연간 (kwh/ 일 ) 37,600 41,277 64,106 24HR/ 일 365일 / 년총손실전력비용 ( 천원 / 년 ) 4,136 1,540 7, 원 /kwh 유리한부하율 30% 이상 30% 미만 100% 고조파부하 K Factor 7 상시운전가능 불가 불가 소음 (db) KS규격 :70dB 가격비교 과부하운전 115% 연속운전가능 100% 100% 제작용량 최대 20MVA 최대 1.25MVA 최대 30MVA 제품별철손비교 레이저저소음고효율몰드변압기 -. 철심의재료로방향성규소강판을레이저가공처리한자구미세화강판을사용부하손실을 30%, 무부하손실을 60~70% 절감한고효율몰드변압기 -. 무부하손 60% 와부하손 30% 를동시에절감하여총손실을최소화. -. 아몰퍼스대비실질투자회수기간을단축시킬수있으며아몰퍼스및 KSC 규격일반변압기대비 30% 이상의저소음을실현한다. -. 최대 20MVA까지의대용량변압기제작이가능하며평균부하율이높고 (30% 이상 ) 낮과밤, 계절별부하사용의편차가크지않은수용가에유리하다. -. 아파트, 빌딩, 제조공장, 병원, 방송국, 사무용빌딩등에적용가능하다. -. 과부하내량증가로 UPS, DC, 정류기, 전산기기등에서발생하는고조파대비용변압기로도사용가능하다. 전원설비강의 hwp 77 아몰퍼스변압기의특징 전원설비강의 hwp 78

40 -. 포화자속밀도가높다 -. 철손이작다 -. 자화하기위한여자전류가작다 -. 규소강판과비교하면포화자속밀도는작지만철손및여자전류가 1/3 1/4로작아상당히양호한성질 -. 변압기의철손은철심을자화하기위해소비되는에너지로서히스테리시스손과와전류손으로대별 -. 히스테리시스손은철심내의자속이방향및크기가변화할때철심을구성하는자기분자가방향및배열을바꾸어분자상호간에마찰손이발생하는데기인하는것히스테리시스루프가포위하는면적에비례한다. 주파수에비례하며자속밀도의 1.6 2승에비례한다. -. 히스테리시스루프의면적이현용규소강판과비교해서상당히작다. -. 와전류손은자속의변화에의해철심내에기전력이발생, 전류가흐른결과저항손실을발생시키는것 -. 강판의두께, 주파수및자속밀도의각각 2승에비례한다. -. 아몰퍼스자성재로는 -. 고속회전하는냉각롤에분사되어만들어지기때문에두께가 0.03mm로현용규소강판에비해약 1/10 정도얇으며저항률도높기때문에와전류손도낮게억제된다. -. 아몰퍼스변압기는아몰퍼스자성재료의포화자속밀도가비교적낮기때문에현용의변압기에비해부피가약간크다. 아몰퍼스자성재료의두께가얇기때문에가공처리에필요한작업이증대 고도화하고철심의점적률도저하한다. -. 아몰퍼스금속은철, 실리콘, 보론을주성분으로하는원료를노에넣어약 1,260 [ ] 로가열, 용융하여냉각속도로냉각하여박대상으로제조 -. 아몰퍼스박대를종래부터전력용변압기에사용되고있는규소강판대신, 철심의자성재료로적용한변압기이다. -. 아몰퍼스자성재료는철손과여자전류가매우적다. 그이유는통상의합금과는달리결정구조를갖추지않았다, 차단기의정의 -. 차단기는화로의사고시에고장전류를개방하는능력을주목적 -. 회로를선택하여개폐하는것이주목적이므로동작횟수등이한정 -. 차단기는보통의부하전류를개폐함과동시에이상상태발생시에신속히회로를오픈 (Open) 시켜주는기능을겸비회로에접속된전기기기, 전선류를보호하고안전하게유지하는것이다. 차단기의종류유입차단기 (Oil Circuit Breaker : OCB) 1) 대전류차단시 2) 소전류차단시 아몰퍼스 (Amorphous) 변압기의정의 -. 아몰퍼스란장거리의주기적원자배열이저지된고체상태 전원설비강의 hwp 79 진공차단기 (Vacuum Circuit Breaker : VCB) 1. 고진공밸브안에서차단이이루어진다. 전원설비강의 hwp 80

41 2. 기체의압력을내리면 Mean Path free time( 평균자유행정 ) 이늘어나면서분자의충돌횟수가감소 3. [Torr] 에서는절연내력이급속히증가, [Torr] 진공도유지 4. [Torr] 전극개방 Arc에의한금속증기 진공중으로급속확산 전류영점 Arc 소호 재고진공 단위길이당아크전압상승 아크전류감소 소호 2. 아크를구동확대하는방법으로불어끄기코일방식 Loop 아크방식이있다. 공기차단기 (Air Blast Circuit Breaker : ABCB) -. 개방할때접촉자가떨어지면서발생하는아크를강력한압축공기 10 ~ 30 [kg/cm2 g] 로불어소호. 일정한소호능력을갖고있다. -. 별도의공기압축기가필요하며대용량의차단기에쓰인다. 파센의법칙에의한방전전압과기압과의관계가스차단기 (Gas Circuit Breaker : GCB) 1. SF6 가스는소호능력이공기의 100배, 매우안정도가높은불활성가스로써무독, 무취공기보다무겁다. 2. 열화학작용에의한소호 3 전기적부특성에의한소호 기중차단기 (Air Circuit Breaker : ACB) -. 자연공기내에서개방할때접촉자가떨어지면서소호하는방식 -. 차단기는회로의사용전압이 600[V] 이하에사용되고개폐에의한아크를자력에의하여소호하는방식으로직류차단기에많이사용된다. 배선용차단기 (Moulded Case Circuit Breaker : MCCB) -. 개폐기구, 트립핑장치등을절연물의용기내에합계조립한것 -. 정상상태의전로를수동또는전기동작에의해개폐할수가있고 -. 과부하및단락사고시에자동적으로전로를차단하는기구 -. 회로의사용전압이직류 250 [V] 이하, 교류 600[V] 이하의저압옥내전로에사용된다. 자기차단기 (Magnetic Blast Circuit Breaker : MCB) 1. 아크를자계구동 소호실로밀어넣고 아크를확대, 폐쇄 냉각 전원설비강의 hwp 81 일반배선용차단기의동작특성 전력퓨즈와 MCCB 의협조 전원설비강의 hwp 82

42 누전차단기 전선로에지락사고가일어났을때위험을방지할목적으로누전차단장치를시설하도록규정하고있다. ( 내선규정제 151절 ) [ 비고 ] 누전차단기의최소동작전류는일반적으로정격감도전류의 50[%] 이상이므로선정에주의 누전차단기의용어설명 정격전류 : 규정된온도상승한도를초과함이없이연속해서통전가능한전류로누전차단기에표시된값 감도전류 : 누전차단기를폐로한상태로주회로의 1극에전류를통하고전류를서서히증가시켜서누전차단기가트립동작한때의전류치 정격감도전류 : 소정의조건에서영상변류기의 1차측의지락전류에의하여누전차단기가반드시트립동작을하는 1차측의전류이며누전차단기에표시된값 정격부동작전류 : 소정의조건에서영상변류기의 1차측지락전류가있어도누전차단기가트립동작을하지않는 1차측지락전류로누전차단기에표시된값 누전차단기의종류 (KSC 4613) 구분 정격감도전류 (ma) 동작시간 고속형 정격감도전류에서 0.1 초이내인체감전보호용은 0.03 초이내 누전차단기의시설방법 누전차단기설치 -. 주택의옥내전로에는반드시접지극이있는콘센트설치 -. 욕실등물에젖어있는상태에서사용하는장소에설치하는콘센트에는인체감지보호용누전차단기 ( 정격감도전류 15[mA] 이하동작시간 0.03[ 초 ] 이하전류동작형 ) 에보호된전로에접속하거나인체감전보호용누전차단기가부착된콘센트를반드시설치콘센트는접지극이있는방적형콘센트를사용하여접지하여야함 고감도형 시연형 반한시형 중감 고속형 도형 시연형 5, 10, 15, 30 50, 100, 200, 500, 1000 정격감도전류에서 0.1 초를초과하고 2 초이내 정격감도전류에서 0.2 초를초과하고 1 초이내정격감도전류에서 1.4 배의전류에서 0.1 초를초과하고 0.5 초이내정격감도전류 4.4 배의전류에서 0.05 초이내 정격감도전류에서 0.1 초이내 정격감도전류에서 0.1 초를초과하고 2 초이내 전원설비강의 hwp 83 전원설비강의 hwp 84

43 각종차단기의특성비교 구분 OCB ABCB MBCB VCB GCB 소호방식 오일분사 압축공기를불어서 아크의자계작용진공중의아크확산 SF 6 가스확산 정격전압 [kv] 12~ ~ ~ ~ 550 차단시간 [Hz] 단락전류 대전류차단 대전류차단 대전류차단 소전류차단 중전류차단 이상전압 있음 있음 있음 있음 ( 보호장치필요 ) 없음 연소성 가연성 난연성 난연성 불연성 불연성 보수 / 점검 간단 간단 ( 공기압축기간단 ( 소호실의보수 ) 흡습에유의 ) 극히간단 간단 Surge 전압 약간높다 낮다 낮다 매우높다 ( 보호장치필요 ) 낮다 기계적수명 10,000회 10,000회 10,000회 50,000회 50,000회 경제성 염가 중간 중간 고가 고가 1. 정격전압차단기에가할수있는사용회로의최대공급전압 정격전압 = 공칭전압 (7.2, 25.8, 72.5, 170, 362 [kv]) 2. 정격전류정격전압, 정격주파수에서규정한온도상승치 (40 ) 를초과하지않는상태에서연속적으로통할수있는전류의한도를말한다. (600, 1200, 2000, 4000[A]) 3. 정격차단전류차단기의정격전류에해당하는회복전압및재기전압등의규정조건에서규정동작책무및동작상태를수행할수있는지역률차단전류의한도를말한다 (7.2 [kv] ~ 12.5 [ka], 25.8[kV] ~ 12.5[kA], 25[kA], 72.5[kV] ~ 20[kA], 170[kV] ~ 40[kA]) 4. 정격차단시간정격차단전류를모든정격및규정조건에서표준동작책무및동작상태에따라차단할때걸리는차단시간의한도를말한다. 5. 동작책무차단기의목적은전력의송 수선, 절체및정지등을계획적으로하는외에전력계통에어떤고장이발생하였을때신속히자동차단하는책무를가지는주요한보호장치로서차단기의동작기능의보증이필요하다. 차단기의동작책무란 1~2회이상의투입, 차단또는투입, 차단을일정한시간간격으로행하여지는일련의동작을말하고이것을기준으로하여, 그차단기의차단성능, 투입성능등을정한동작책무를표준동작책무 (standard duty cycle) 라한다. 차단기의동작과정 전원설비강의 hwp 차단기차단용량의산정 전원설비강의 hwp 86

44 대부분차단기의차단용량이란그차단기를적용할수있는계통의 3상단락용량한도를말한다. 차단용량 [MVA] = 정격전압 정격차단전류 차단기용량을기준으로하는경우 차단기용량 [kva] = 기준용량 [kva] * 수동스프링투입조작 : 인력으로스프링을축전조작전원의불필요, 원방조작이가능하다. 전동스프링투입조작 : 전동기로스프링을축전조작전원의필요, 수동조작이가능하다. 변압기용량을기준으로하는경우 차단기용량 [kva] = 변압기용량 [kva] SF 6 GAS 의특징 1. 무색, 무취, 무해한가스로소형경량화할수있다. 2. 소호능력은공기의약 100 ~ 200 배정도 3. 불연, 불활성가스 4. 지극히안전도가높은화합물 5. 저전압소용량에서초고압대용량까지사용 6. 절연내력이크다. ( 공기의 2~3 배정도 ) 3. 전기투입조작방식 : 차단기투입조작에직접필요한기계력이전자솔레노이드의전기에너지로주어지는조작방식을말한다. 구동원의조작전원에따라구분하면다음과같다. 구동원리에따라 : 전동기구동, 전자솔레노이드구동으로구분조작전원에따라 : 직류조작, 교류조작으로구분 4. 공기투입조작방식 : 압축공기로투입조작 차단기투입방식 1. 수동조작식 : 투입에직접필요한기계력이인력에의한방식으로정격투입전류가 16[kA] 이하에적용된다. 2. 스프링투입조작방식 : 차단기투입조작에직접필요한기계력이스프링으로저장된에너지에따라주어진방식을말하며, 전원설비강의 hwp 87 차단기트립방식 1. 전압트립방식 : 2. 과전류트립방식 : 3. 부족전압트릭방식 : 4. 콘덴서트립방식전압트립방식 : -. 직류또는교류제어전원을사용 전원설비강의 hwp 88

45 -. 보호계전기또는제어스위치로차단기의조작장치를제어하고차단기를트립하는방식이다. 직류전압트립방식 상시여자방식 부족전압트립방식 과전류트립방식 : -. 차단기의주회로에접속된변류기 2차전원에따라차단기가트립되는방식 -. 변류기 2차전원에따라상시여자해두는것을상시여자방식, 보호계전기를통해서작동시만순시여자되는것을순시여자방식이라고한다. 콘덴서트립방식 : -. 충전된콘덴서의에너지로차단기가트립되는방식이라고한다. 콘덴서트립방식 과전류트립방식 부족전압트릭방식 : -. 부족전압개폐장치에인가되어있는전압의저하에따라차단기가개폐되는방식이다. -. 트립코일이직접제어전원에접속되어있는것을직접식, 보호계전기를통해서제어전원에접속되는것을간접식이라고한다. 주요차단기간단한특성 (1) 유입차단기 (OCB: Oil Circuit Breaker) -. 전로의차단이절연유를소호매질로하여동작하는차단기 Tank형 OCB와소유량형 OCB(MOCB: Minimum Oil Breaker) 의두종류 -. Tank형이라함은철재의 Tank 내부의절연유중에서소호를시키는것 -. 소유량형은 Tank 대신에자기의애관을사용한것이다. (2) 자기차단기 (MBB: Magnetic Blast Circuit Breaker) 전원설비강의 hwp 아크를아크 Shoot 와같은 Ion 장치중에구동시킬자기회로를가지고있어 전원설비강의 hwp 90

46 대기중에서전로의차단을하는차단기 -. 대기중에서전자력에의해소호장치내에아크를구동하는것을말한다. (3) 공기차단기 (ABB: Air Blast Circuit Breaker) -. 전로의차단이압축공기를소호매질로하여동작하는차단기 -. 압축공기의절연내력은압력이높아짐에따라증가하고약 7kg/cm 2 에서는새절연유와동등이상으로된다. (4) 진공차단기 (VCB: Vacuum Circuit Breaker) -. 전로의차단이높은진공중에서동작하는차단기높은진공중의절연내력은상당히높고금속증기나전하입자의확산에의한소호작용이현저하기때문에이러한특징을살려서진공용기내에서전류의개폐, 차단을행하도록한것 -. 진공차단기의특성은소형으로서무게가가볍고불연성, 무소음으로서수명이길어서차단기로서고속도, 고빈도개폐기의기능및차단성능이우수하다. (5) 가스차단기 (GCB: Gas Circuit Breaker) -. 전로의차단이 6불화유황 (SF 6 : Sulfar Hexafloride) 과같은특수한기체, 불황성가스를소호매질로하여동작하는차단기 -. 특징 SF 6 가스의물리적, 화학적, 전기적성질이매우우수하여절연내역이우수하고소호능력이뛰어나며아크가안정되고절연회복이빨라고전압, 대전류차단에적합하다. 차단시에외부로가스를흡출하지않아공기차단기와같은폭발음이없어소음공해가없으며변압기의여자전류차단과같은소전류차단에도안정된차단이가능하다. 과전압의발생이적고아크소호후절연회복이매우우수하여근거리선로고장, 탈조차단, 이상지락등의가혹한조건에서도강하다. 차단기설치목적통상적인전류를개폐하고이상상태발생시신속히회로를차단하여사고점으로부터계통을분리하여전기기기를보호하고안전성을유지차단기의종류 1) 유입차단기 (OCB:Oil Circuit Breaker) 2) 공기차단기 (ABB:Air Blast Circuit Breaker) 3) 자기차단기 (MBB:Magnetic Blast Circuit Breaker) 4) 진공차단기 (VCB:Vacuum Circuit Breaker) 5) 가스차단기 (GCB:Gas Circuit Breaker) 참고 ) 600[V] 급용으로기중차단기 (ACB:Air Circuit Breaker) 가있음. 특고압차단기의종류별특징을비교하면아래표와같다. 구분 OCB ABB MBB VCB GCB 소호방식 오일분사 압축공기로아크의진공중의불어서소호자계작용이용아크확산 SF 6 가스확산 정격전압 [kv] [kV] 이상 [kV] 이상 차단시간대 [Hz] 8, 5 5, 3 8, 5 5, 3 5, 3 단락전류 대전류차단 대전류차단 대전류차단 소전류차단 중전류차단 연소성 가연성 난연성 난연성 불연성 불연성 보수 점검 간단 간단 ( 컴플레서간단 ( 소호실의보수필요 ) 흡습에주의 ) 극히간단 간단 Surge 전압 약간높다 낮다 낮다 매우높다 ( 보호장치필요 ) 낮다 기계적수명 10,000회 10,000회 10,000회 10,000회 10,000회 경제성 염가 중간 중간 고가 고가 전원설비강의 hwp 91 전원설비강의 hwp 92

47 차단기차단용량산정 차단용량 [MVA] = 정격차단전류 [ka] 정격전압 [kv] * 변압기용량을기준으로하는경우 1 정격투입전류 : 차단전류의 2.5배 2 정격투입조작전압 :DC 100, 200[V], AC 100[V] 저압배선보호개념 변압기의용량 차단용량 [kva]= 차단기설치목적 : 통상의전류개폐, 사고발생시신속히회로차단, 계통분리 전기설비보호및안전성확보 차단기종류 1 OCB 2 VCB 3 ABB4 ACB 5 MBB 6 GCB 차단기조작장치 : 투입 투입유지 트립 개로유지등의조작을반복차단기투입방식수동투입조작 : 스프링투입조작 : 스프링의기계력으로투입 1 수동스프링투입조작 : 조작전원불필요, 원방조작을하지않을경우적합. 2 전동스프링투입조작 : 조작전원필요, 수동조작가능전기투입조작 1 구동원에따라 : 전동기구동, 전자솔레노이드구동으로구분 2 조작전원에따라 : 직류조작, 교류조작방식으로구분공기투입조작 : 압축공기로투입조작투입방식선정시고려사항 전원설비강의 hwp 93 저압사고전류의종류과부하전류 : 부하변동에의해발생, 정격전류의 6 7배정도가상한과도전류 : 변압기의투입전류전동기의시동전류등매우짧은시간만존재하고자연감쇄하여정상값으로돌아가는전류단락전류 : 전로의단락, 혼촉에의한전류보통정격전류의 20 30배정도ᄀ대칭단락전류ᄂ비대칭단락전류지락전류 : 도체가기기의 Flame이나대지에접촉되어흐르는전류, 인체보호시 15 30[mA] 정도. 때에따라서는수10[A] 100[A] 정도 전원설비강의 hwp 94

48 저압배선용차단기 (MCB:Molded Case Circuit Breaker) 1) 구성및일반특성 -. 소호장치, 트립장치, 개폐장치가절연물용기내에수납되어있으며수동조작방식, 전로의단락보호목적으로사용 -. 차단용량 [ka]:ks C 8321에서각극마다 0-2분-CO동작책무로 1회또는 3상교류에서 1회차단가능한값으로규정 -. 트립기구ᄀ과부하보호용 : 열동식, 전자식시연트립, 열동전자식시연트립ᄂ단락보호용 : 전자식트립장치 -. 한류형배선용차단기ᄀ사고전류통과시고정자와가동접촉자간의전자반발력으로한류효과ᄂ사고전류의파고값이억제되고한류효과가커서큰차단용량을갖는다. ᄃ 380[V], 440[V] 전로에적용하면큰효과 ᄀ전동기용 MCB, 전동기용 ELB에의한보호 : 전동기손상특성과전동기전류사이에 MCB동작특성이존재ᄂ전자개폐기와 MCB, ELB에의한보호 : 열동릴레이의최대정정치 10배이하에서 MCB, ELB 동작특성이교차하도록한다. 변압기보호여자돌입전류에오동작하지않도록그것보다우측에 MCB 동작특성곡선을설정 MCB 보호협조 1 전선보호 전동기보호 ᄀ과부하, 연속영역 : 전선의허용전류특성보다도 MCB의동작특성이좌측에있도록선정ᄂ단락영역 :MCB의 가전선의 이하일것 누전차단기설치 -. 주택의옥내전로에는반드시접지극이있는콘센트설치 -. 욕실등물에젖어있는상태에서사용하는장소에설치하는콘센트에는인체감지보호용누전차단기 ( 정격감도전류 15[mA] 이하동작시간 0.03[ 초 ] 이하전류동작형 ) 에보호된전로에접속하거나인체감전보호용누전차단기가부착된콘센트를반드시설치 전원설비강의 hwp 95 전원설비강의 hwp 96

49 -. 콘센트는접지극이있는방적형콘센트를사용하여접지하여야함 장 단점비교 시공방법 누전차단기 ( 정격감도전류 15[mA], 동작시간 0.03[ 초 ]) 부착형콘센트를사용 -. 욕실, 주방, 세탁실등에누전차단기부착형으로시공 장점 : 누전등누전차단기동작시기기를개별적으로보호 ( 정전범위최소 ) 단점 : 고가의제품을여러개사용하여야하므로공사원가상승 시공방법 욕실, 주방, 세탁실등물을사용하는장소에공급하는별도전열회로에누전차단기 ( 정격감도전류 15[mA], 동작시간 0.03[ 초 ]) 를사용 [ 시공예시 2, 3] 전로에누전차단기를시설하는경우 장점 : 전로에누전차단기를시설함으로공사원가상승부담이적음 단점 : 누전차단기동작시전로전체가차단됨 ( 정전범위가크다.) 시공방법 2. - 분전함 Main에주전차단기 ( 정격감도전류 15[mA], 동작시간 0.03[ 초 ]) 를설치 누전차단기의개요 1 누전에의한감전사고로부터사람과가축의생명및재산을보호하기위한접지시공시접지저항의저감은허용인체통과전류이하로저하시키기에는한계가있으므로이에대한대책으로누전시전로를신속하게차단 ( 인체보호용누전차단기의경우 : 30mA, 0.03초이내 ) 하여전위상승을억제하도록누전차단기를설치하고있다. 2 적용기준 : 전기설비기술기준, 내선규정, 산업안전보건법, 노동부기술지침누전차단기의설치목적교류 600V 이하의전로 ( 電路 ) 에서인체에대한감전사고및누전에의한화재나아크에의한기계기구의손상을방지하기위함임. 전원설비강의 hwp 97 전원설비강의 hwp 98

50 내선규정에서는전력수급용변성기라한다. -. 전압별형식 전압별형식 1 동작시간에따라고속형, 시연형, 반한시형으로나뉜다. 2 감도에따라다음과같이나뉜다. 고감도형 : 정격감도전류가 30mA 이하. 중감도형 : 정격감도전류가 30mA를넘고 1A 이하 (50, 100, 200, 300, 500, 1,000). 저감도형 : 정격감도전류가 1A를넘고 20A 이하 (3, 5, 10, 20). 계기용변성기 -. 정상시의중요한계기, 계전기를고전압 대전류의주회로로부터절연하는것과적당한전압 전류로변성함으로써측정 보호범위를확대하여계기, 계전기의표준화를가능하게하고측정 보호의집중화를용이하게하기위함. -. 수전전력계약용량과계기등급 전기계기의정밀등급 -. 전기설비기기가운데고전압 대전류등의경우는전압이나전류를직접측정할수없으며변류기와변압기를이용하여측정한다. 이용되는기구를계기용변성기라한다. 계기용변성기에는계기용변압변류기 (PCT, VCT, MOF), 계기용변압기 (VT, PT), 계기용변류기 (CT) 등이사용 계기용변압변류기 (MOF : Metering Outfitting) -. 전력회사로부터 3[kV] 이상의고압으로전기의공급을받는일반전기수용가가전력량계용으로사용하는것으로수용가의변전설비에취부되는기구이다. 기기는계기용변압기 (VT, PT) 와계기용변류기 (CT) 를하나의상자에넣은것으로 전원설비강의 hwp 99 MOF 선정기준 -. 공급전압을결정하여 PT를선정하고, 부하전류를산정하여 CT를결정한다. 계기용변압기 (P.T : Potential Transformer) 전원설비강의 hwp 100

51 -. 전압측정에사용되는계기는 200[V] 이하의전압이요구되므로회로의전압이 200[V] 보다높은경우에는전압을 110[V] 로낮추어서측정한다. 변압에필요한기기를계기용변압기라한다. -. 어떤전압값에비례하는전압값으로변성하는계기용변성기를말한다. 보호계전기용의계기용변압기는사용목적에따라비접지형과접지형으로상수에따라단상과 3상으로분류된다. -. 계기용변압기는재료에따라서와니스 (vanish) 로절연한것을건식 PT, 에폭시레진으로몰드 (epoxy resin ould) 한것을에폭시몰드 PT, 부틸고무로몰드절연한것을전몰드 PT라하고있다. 5. 사용장소별 : 옥내형, 옥외형권선형태에다른분류 1. 권선형 PT : 1차및 2차모두가권선으로제작되어권수비에변압비가결정된다. 2. C.C.P.D(Coupling Capacitance Potential Device) : -. 고압측을권선대신 Capacitance을이용하여 1차전압을분압시킨후전압 TAP를만들어이전압을권선형 PT로필요한 2차전압을얻는방식이다. 전압별계기용변압기의형식 권선형태에따른분류 PT의종류 1. 접지별 : 접지형, 비접지형 2. 용도별 : 계전기용 ( 방향성, 계기용 ) 3. 동작원리별 : 권선형, 콘덴서형 4. 절연구조별 : 유입형, 건식형, 몰드형 전원설비강의 hwp 101 정격부담 -. 계기용변압기의 2차측부담의정의는변류기의경우와같이정격주파수의 2차전류하에서소비되는 [VA] 로나타낸다. 변류기의부하는직렬로접속하지만계기용변압기의부하는병렬로접속하여야한다계기용변압기의용어설명 1. 비오차 : 실제의 1차전압과 2차전압또는 2차전압의비가명판에기재된 전원설비강의 hwp 102

52 공칭변성비에대해얼마나틀리는가를나타내는것. 2. 위상각 : 1차전압벡터에대해 180 회전시킨 2차전압또는 3차전압의벡터가이루는각을분으로나타낸다 계기용변류기 (CT: Current Transformer) -. 1차전류값을이에비례하는 2차전류값으로변성하는계기용변성기 -. 회로에흐르는전류가큰경우접속하는전선이나케이블이굵게되므로전류계, 전력량계및계전기등에연결시키는작업이곤란하므로계기용변류기의취부에있어서는보수, 관리하는사람에위험성이없도록접속전선이나케이블의접속충전부를충분히고려하여야한다. CT의종류용도별 : 계전기용 ( 영상변류기, 3차권선변류기등 ), 계기용권선구조별 : 권선형, 봉형, 관통형, 부싱형 절연구조별 : 건식, 유입식, 몰드식 에폭시몰드 CT 윈도우형 CT 사각 CT 사용장소별 : 옥내용, 옥외용 부스바 CT 링형 CT 계기용변류기의정격정격전류 : -. 변류기의정격 1 차전류와정격 2 차전류는표준값으로한다. CT 선정순서 3 구용 CT Double Ratio CT 정격 1차전류 : -. 수용가의인입회로나전력용변압기의 1차측에설치하는것은최대부하전류의 120~150[%] 정도로선정하고 -. 전동기부하등기동전류가큰부하는정격입력값의 200~250[%] 정도로선정한다. 전원설비강의 hwp 103 전원설비강의 hwp 104

53 정격 2차전류 : -. 정격입력전류는 5[A] 의것이많으나, 디지털용계전기등의정격입력전류는 1[A] 의것으로제작되는경향이있다. -. 변류기의 2차권선에여러개의부하가연결된경우모두직렬로연결부하의정격입력전류와변류기의정격 2차전류를일치시켜야한다. -. 변류기의설치장소에서멀리떨어진곳을원방계측하는경우변류기 2차배선의부담을줄이기위하여 0.1[A] 또는 1[A] 로하여사용 정격내전류 : -. 전력회로에단락사고가발생하면회로에접속된변류기의 1차권선에도큰고장전류가흐르게되어그과전류에의하여권선의온도가상승하여권선이용단되거나, 강력한전자력에의하여권선이변형될경우가있다. -. 고장전류가변류기 1차권선에흐를경우변류기의정격 1차전류값의몇배의고장전류까지견딜수있는가를정한것변류기의정격과전류강도 정격부담 : -. 규정의조건하에서정해진특성을보증할수있는변류기의권선당부담 -. 변류기의정격부담보다변류기의부하사용부담이클경우에는변류기의오차가증가하고과전류특성도나빠진다. -. 변류기의 2차배선의길이가길경우 Z = Z는변류기 2차권선의임피던스 [Ω], VA는변류기의 2차권선의정격부담 [VA], I는변류기 2차권선의정격전류 [A] 이다. 변류기의정격부담 (VA) 열적과전류강도 : -. KS 규격상으로표준지속시간이 1.0초로되어있으나실제로과전류가흐르는시간은경우에따라다르게된다. -. 임의의지속시간에대한열적과전류강도는다음식으로계산한다. S = [ka] S는통전시 t초에대한열적과전류강도, Sn은정격과전류강도 [ka], t는통전시간 [sec] 이다. 기계적과전류강도 : -. 고장전류의최대진폭에견디어야하고최악의경우에는고장전류 ( 교류실효치 ) 의 배의진폭에견디어야하지만 KS규격상으로직류분의감쇠를고려하여정격과전류강도에해당하는 1차전류 ( 교류실효치 ) 의 2.5배에상당하는초기최대순시값의 전원설비강의 hwp 105 전원설비강의 hwp 106

54 과전류에견디면충분한것으로이루어져있다. -. 회로의최대고장전류의실효값과변류기의정격 1차전류값으로비교되는데전력회로의최대고장전류변류기의기계적강도 로표시된다. 변류기의 차정격전류 과전류정수 : -. 변류기의정격부담, 정격주파수에서의변성비오차가 -10[%] 가될때의 1차고장전류값과정격1차전류값의비인 n으로표시하는데 n>5, n>10, n>20을표준으로한다. -. 변류기의 1차권선에흐르는전류를점점증가시킬경우어떤한도를초과하면변류기의자속밀도가포화되어여자전류가급격하게증가하게되는데, 이때에는비오차가마이너스쪽으로증가하고결국에는변류기의 2차전류는흐르지않게된다. 이러한경향은 2차부담이커질수록심하게나타난다. -. 변류기의과전류영역에서의특징을나타내는것이므로이값이크다고해서변류기의정격전류영역에서도특성이좋다는것은아니다. 따라서전력계통에고장전류가흘렀을때보호할수있는범위에서정격과전류정수의값이가급적작은것을선택하는것이변류기의 1차권선에큰고장전류가흐를때변류기의 2차권선에연결되는계기, 보호계전기등으로유입전류가적어져서유리하다. -. 전력용변압기, 발전기등을차동보호하는변류기인경우에는그 2조의변류기가과전류영역에서의오차가다르게되면보호하고자하는기기가과부하로될경우오차전류의차에의하여차동계전기가필요없이동작하게되므로주의하여야한다. -. 사용하는 2차부담을적당히조절함으로써사용에필요한과전류정수를조절하여과전류정수 n' 은다음과같이표현된다. 변류기의정격부담 변류기의정격내부손실 변류기의사용부담 변류기의내부손실 -. 계전기에필요한영상전류를얻는방법으로서는변류기 3대를사용한 Y접속의잔류회로혹은 3차영상분로접속이있으나배전계통에많은비접지계또는고저항접지계의미소지락전류를대상으로할때는변류기의특성오차에따른잔류전류가커서사용에견디지못한다. 이런계통의지락전류를검출하는데영상전류가사용된다. 영상변류기의종류 -. 형상에는변류기와마찬가지로권선형과관통형이있다. 권선형 : -. 1개의철심에 3조의 1차권선및 1조의 2차권선이감겨져있다. -. 1차권선에 3상각상의전류를흐르게했을때 2차권선에각상영상전류의 3배인영상전류에대응한전류가흐른다관통형 : -. 관통형 CT와비슷한구조인 2차권선을감은철심에 1차도체로서 3심케이블또는 1심케이블 3줄을관통하여사용한다영상변류기원리 n은변류기의정격과전류정수이며, 변류기의내부손실은 1차전류의값과사용부담에따라서도달라진다. 영상변류기 전원설비강의 hwp 107 전원설비강의 hwp 108

55 1 1차전류에영상전류가포함되지않을때 계급 정격여자임피던스 (Ω) 영상 2차전류 H 급 Z 0 >40 Z 0 >20 1.2[mA] 1.8[mA] L 급 Z 0 >10 Z 0 >5 1.0[mA] 2.0[mA] H급 : 정밀계측용 L급 : 과전류배수가클때 2 1 차전류에영상전류가포함될때 영상전류검출방법 -. CT 잔류회로이용 -. 3권선 CT이용 -. 중성선 CT 이용 -. 영상변류기이용영상변류기의정격 1) 정격전류 -. 주회로전류에포함된정격영상 1차전류와대응하는정격영상 2차전류 [mA] / 1.5[mA] 2) 허용오차 -. 영상 2차전류의오차를적게하려면여자임피던스가커야함 -. 철심이커지면여자임피던스도증가하나가격상승 -. 정격여자임피던스 전원설비강의 hwp 109 정격과전류배수 -. 영상변류기가포화하지않는영상 1차전류의범위를나타낸다. -. 지락전류가정격 1차전류를크게상회하거나, 영상과전류가흘러과전류보호를고려할때이값이문제가된다. -. 정격과전류배수 : -n0, n0>100, n0>200 -n0: 계전기를정격영상전류이하에서동작시킬때 n0 >100: 영상 1차전류가 20[A] 정도일때 n0 >200: 이상지락시과전류보호를할때잔류전류 -. 철심을개재시킨 1차도체와 2차권선사이의전자적결합의불균일로발생 -. 잔류전류한도정격 1차전류잔류전류의한도 400[A] 이상영상 1차전류 100[mA] 에서영상 2차전류치 400[A] 이하영상 1차전류 100[mA] 에서영상 2차전류 80[%] -. 1차도체, 철심, 2차권선을기하학적대칭으로상호배치. 정격 1차전류가큰영상변류기사용. 잔류전류감소영상변류기설치시유의사항 -. CT와마찬가지로감극성이며, 단자부호도 CT와같다. -. 원칙적으로 1회로에 1대사용, 2차측은서로접속하지않는다. 전원설비강의 hwp 110

56 -. ZCT 2차측은 CT처럼배전반내에서접지 -. ZCT 1차측 ( 전원측 ) 에서 Cable 시이즈접지시 :ZCT 관통하여접지 ZCT 2차측 ( 부하측 ) 에서 Cable 시이즈접지시 :ZCT 관통하지않고접지 -. 선로길이가길경우 (300m 이상 ) 양단접지를하고짧은경우편단접지를한다. 영상전류검출법영상전류검출법에는비접지계통과저항접지 직접접지 다중접지계통의영상전류검출법이다르다. -. 1개소에서접지 ( 배전반측에서계전기 1차측에접지 ) -. 저항접지계통에서는 CT비 300/5 이하에서사용 3권선 CT이용법 1) 비접지계통의영상전류검출법 ZCT 를통하여검출하며, ZCT 의정격은 200/1.5 로정해져있다. -. CT 비가 400/5 이상인계통 ( 저항접지 ) 에서사용 -. 2 차권선은 Y 결선으로하되잔류회로를만들지않음 (1 개소접지 ) -. 3 차권선은 Δ 결선 ZCT에흐르는전류 : 2) 저항접지 직접접지 다중접지계통의영상전류검출법 Y 결선의 CT 잔류회로이용법 -. 1차와 2차의변류비는 n:5인데비하여 1차와 3차의변류비는정격전류에관계없이 100:5(n=20) 로일정 -. 2 차권선은정상분, 역상분을검출하고, 3 차권선은영상분을검출 -. 3차회로의영상전류 보통 1 차는 1 Turn 3 차는 30 Turn 이므로 1 차정격전류의 1/60 이 3 차에나타남 중성선 CT 에의한검출방법, 전원설비강의 hwp 111 전원설비강의 hwp 112

57 : 전류제한저항기 (CLR) -. 보조 CT를이용한검출방법이있다. 영상전압검출방법 -. 3상접지형계기용변압기 (GPT) 이용 -. 단상 PT 이용 -단상 PT 3대를 1차 Y, 2차 Open - 접속 -. 중성점접지변압기이용- 발전기중성점에서영상전압검출 -. 보조 PT 이용- 3상 PT에 3차권선이없을때보조 PT를이용비접지배전계통에서유효지락전류검출방법 -. GPT 접지방식 -. 접지콘덴서방식 GPT( 접지형계기용변압기 ) 와 CLR GPT(Ground Potential Transformer) 구조및정격전압 -. 1차권선 Y 결선, 2차권선 Y결선 3차전선 Open Delta결선, -. 정격 2차전압 110[V] 정격 3차전압 110/3[V] 또는 190/3[V] -. 지락발생시 3차전압 :110[V] 또는 190[V] GPT 결선도 :1차영상유효분전류 :CLR 전류 :1차상전압 :3차상전압전류제한저항기 (CLR) -. 비접지방식에서 GPT를사용하여 SGR를동작시키는데필요한유효전류를발생시키며 -. Open Delta 결선의제3고조파전압발생을방지하여중성점이상전위진동중성점불인정현상등의이상현상을제거 -. GPT의 Open Delta 측에접속한다 [kV] 계통 50[Ω] 1[kW], 6.6[kV] 계통 25[Ω] 2[kW], 22.9[kV] 계통에서는 8[Ω] 을적용한다 (3차영상전압 190V 일때 ) GPT의적용 1 지락상 Lamp - 1선지락시지락상 Lamp는꺼지고건전상은밝아짐 2 GPT+OVGR: 영상전압에의한경보또는차단기 Trip 3 GPT+OVGR+ZCT SGR, DGR에의한선택차단 전원설비강의 hwp 113 전원설비강의 hwp 114

58 4 비접지계통의 GPT 접지콘덴서형계기용변압기 (CPT) CPT 원리 66[kV] 이상고전압을권선형 PT로측정할경우대형이되며고가가된다. 콘덴서를조합하여고전압을분압하고, 분압된전압을 PT를이용하여 2차, 3차전압을얻는다. L과 C1+C2을공진시켜오차를최소화한다. 접지형계기용변압기 (G.P.T : Ground Potential Transformer) -. 고압의가공선계통및소규모의케이블계통에는비접지방식이사용되며, 고압의대규모케이블계통에는 10 ~ 30[A] 의고저형접지방식이, 특별고압계통에는 50 ~ 100[A] 의지지형접지방식이많이채용된다. -. 비접지방식은접지형변압기에의한접지이외에는따로계통의중성점을접지하지않는방식이다. -. 영상전압의검출계통의영상전압을검출하는데는 3상접지형계기용변압기또는단상의계기용변압기 3대를사용. 3상접지형계기용변압기 -. 그림과와같이 1차권선은 Y 결선으로접속하고그중성점을접지한다. -. 2차측은 Y로접속되어정상전압을빼내고, -. 3차권선은오픈델타 ( 블로우큰델타 ) 로접속되어영상전압을빼낸다. -. 정격 3차전압은 110/3[V] 또는 190/3[V] 이고, -. 완전 1선지락시에오픈델타의개방단자에나타나는정격영상 3차전압은 110[V] 또는 190[V] 이다. CPT 종류결합콘덴서형 : 주콘덴서에결합콘덴서를사용한것. 변성특성이뛰어난다. 부싱형 : 큰 2차전압을얻을수있으나특성이좋지못하고비경제적이다. 공진리액터접속위치에따라 -. 1차리액터형 -. 2차리액터형 -. 누설변압기형이있다. 전원설비강의 hwp 115 단상의계기용변압기 접지형계기용변압기에의한영상전압 전원설비강의 hwp 116

59 -. 3대를 1차측으로 Y접속으로해서그중성점을접지하고, 2차측을오픈델타접속한다. 얻어지는영상 3차전압은 190[V] 이다. -. 보통접지용변압기의 3차측에는영상출력단자에보호계전기, 영상전압계, 전류제한저항기를접속하는외에각상단자에지락상램프를접속할수있다. CLR 의설치방법 ; -. GPT 의오픈델타 (open delta) 측에접속한다. 전류제한저항기 단상계기용변압기에의한영상전압 접지형계기용변압기와전류제한저항기의설치방법 전류제한저항기의용량산출 : R = E 는 1 차선간전압, 는고장전류, n 은 GPT 의턴비율, R 은제한저항값 -. 영상전압은 접지형계기용변압기 3 차측접속예 전류제한저항기 (CLR : Current Limit Resister) CLR의사용목적 : -. 비접지방식에서 GPT를사용하여 SGR를작동시키는데필요한유효전류를발생시키고오픈델타결선의각상전압중의제 3고조파전압의발생을방지하여중성점이상전위진동, 중성점불안정현상등의이상현상을제거하는데사용한다. 전원설비강의 hwp 117 은영상전압, 즉, 전류제한저항기를 50[Ω] 을사용해야만고장전류를 380[mA] 으로사용할수있다. 지락상표시전구 : -. 정격영상 3차전압이 190[V] 일때에는 110[V] 정격의투명전구를 3개사용한다. 전원설비강의 hwp 118

60 -. 평상시상태에서는전구에 63.5[V] 의전압이가해져있으므로필라멘트만이빛을낸다. -. 1선지락시에는지락상의전압이낮아져전구는꺼진다. -. 다른건전상의전압은높아져전구는밝아지므로지락상을쉽게구분할수있다. 표시전구의접속방법수 변전설비의보호계전시스템보호계전시스템이란 -. 전력계통, 전기기기의이상상태를조속히제거함으로써 -. 사람의안전, 설비의손상방지, 2차재해의방지를꾀하는동시에다른전력계통의이상의파급을막고전력공급의안전과신뢰도의향상을도모하기위해서설치된보호계전기를중심으로한시스템이다. 신속성 : -. 정해진조건에만족할경우신속하게동작하는기능이있어야한다. 선택성 : -. 고장구간의선택차단및복구로정전구간을최소화할수있는기능이있어야한다. 기타 : -. 취급이간단하고보수가용이할것, -. 주위환경변화에대하여동작성능의영향을적게받는기능일것, -. 정전변경및계통의변경에대해서도신속하게대처할수있는기능일것, -. 가격이저렴하고경제적일것등이있다. -. 상호간에공통점과비공통점을아울러지니고있어실제적용에있어서는보호목적인기능의밸런스가중요하게된다. 보호계전시스템의구성 필요성 - 계통에사고가발생할경우보호대상물을완벽하게보호하고각종기기에주는손상을최소가되도록한다. - 사고구간을선택하여고속도로차단하여파급을최소화한다. - 불필요한정전사고를미연에방지하여전력계통의안정도를향상보호계전시스템의기능정확성 : -. 신뢰도가정확한동작상태로오작동이발생하지않아야한다. 전원설비강의 hwp 119 보호시스템의구성검출부 : -. 변류기 (CT, ZCT) 나계기용변압기 (PT, GPT) 등이있으며주회로의전압, 전류를검출하여판정부의계전기가적당한값으로변성한다. 판정부 : -. 보호계전기가주로사용되며검출부에서의전압, 전류등의신호를받아그크기, 시간적변화, 상호간의위치관계등으로써사고의유무와동작의유무를판정하여동작부에신호를보낸다. 전원설비강의 hwp 120

61 동작부 : -. 차단기 (circuit breaker) 가주로사용되며, 판정부의신호를받아서전로를차단하고사고부분을분리시킨다. 기중차단기 (ACB), 배선용차단기 (MCCB), 전력용퓨즈 (PF) 등은검출부, 판정부, 동작부기능을겸하고있다고할수있다. 수 변전설비보호계전기사용기준 보호계전기의사용개소 보호계전기의계전방식을적용고려사항 1. 대상설비의중요도 2. 설비의위치 3. 계통적인관계를고려하여상호협조전체적인시스템의보호협조체제가조화를이루어져야한다. 적용의원칙사고범위의국한과공급의확보 ( 선택성 ) : -. 사고발생시설비의손상도를줄이고계통의안정도를해치지않도록그영향을최소한으로막기위해사고구간을신속하게선택, 차단하고다른건전한부분의운전유지를확보할수있어야한다. 보호의협조와중첩 ( 신뢰성 ) : -. 전기설비의인접구간의보호방식과협조하여무보호구간이없도록하고보호구간의사고에대하여서는오동작하지않도록충분한신뢰성을가져야한다. 후비보호기능의구비 ( 후비성 ) : -. 주보호기능과후비보호기능을구비하고사고구간의계전기, 차단기등이불량하여만일부동작할경우는타보호장치또는타구간의계전기를사고를제거할수있어야한다. 재폐로에의한계통및공급의안정화 ( 안정성 ) : -. 주계통의안정도향상을도모하기위하여고속도, 재폐로를행하고일반부하선정은정전시간의감소와자동복구를위해저속도재폐로를필요에따라실시할수있어야한다. 전원설비강의 hwp 121 디지털계전기동작원리 : - 입력되는전기량을디지털량으로변환시켜설정된규정값과비교하여 CPU의프로그램에의해동작여부를판정하여외부에출력한다. 구성 : - 연산형디지털릴레이의기본적인하드웨어구성은전압, 전류등아날로그량을샘플링해서디지털치로변환하는입력부, 보호동작을실행하는연산처리부, 차단기등외부에신호를전달하는출력부, 보호계전기의정정치를정정하는정정부등으로구성 전원설비강의 hwp 122

62 디지털보호계전기의종류 : - 연산형, - 간이구성형, - 계수형, - scanner 형 종류 연산형 간이구성형 계수형 SCANNER 형 - 입력량을주기적으로샘플링하여양자화된디지털량으로변환후프로그램에의거연산처리 - 기본적으로는연산형과동일구성이나회로간소화또는 bit수의삭감등으로비교적간단한계전기를적용대상으로 - 입력량을디지털량으로변환계수처리 - 마이크로프로세서에의해계전기입력과정정치를동기시켜절체하고입력치와설정치를아날로그량으로비교, 판정하여동작 연산형디지털계전기의기본 디지털보호계전기의종류 회로구성 개요 A/D 마이크로 변환기프로세서 통상 통상 12BIT 16비트 통상 8 BIT 통상 8 BIT 적용계전기형 - 송전선또는기기보호용의주계전기로사용 ( 차동계전기또는거리계전기등 ) 감시용으로사용되는계전기 ( 과전류또는거리계전기 ) 주파수계전기 감시용으로사용되는과전류계전기또는부족전압계전기 디지털보호계전기의특징상장 단점 : 장점 고성능, 고기능의특성실현및신기능창출이가능 배치의소형화, 축소화 고신뢰도 융통성 ( 보호방식변경가능 ) 하드웨어의표준화기능 변성기에저부담 경제성 장래성단점 서지및노이즈대책이필요 부품의진부화에따른사용기간의단축 하드웨어의단일축소화및종합구성에따른보호기능상실확대우려 유지보수상의문제점정지형보호계전기동작원리 : - 반도체소자, 저항기, 콘덴서등을사용한전자회로로구성되며 - PT, CT의 2차전류 전압을입력으로그것의크기, 위상차를검출하는회로로검출 판정 출력을하게된다. 전원설비강의 hwp 123 전원설비강의 hwp 124

63 정지형계전기의회로종류가 ). 정류형계전기 : - 입력대소를판정하는계전기나 ). 정류형단입력계전기 : - 전압이나전류만의입력으로판정, 과전압, 과전류, 부족전압계전기에적용한다. 다 ). 정류형복입력계전기 : - 전압과전류의상호연관으로판정, 판정회로는단입력계전기와같다. 라 ). 위상검출형계전기 : - 둘또는그이상되는전기량의위상차를검출해서작동판정하여방향계전기, 거리계전기에적용한다. -. 설정된최소동작전류이상의전류가흐르면즉시동작하는것으로서한도를넘은양과는아무관계가없다. 정한시계전기 : -. 설정된값이상의전류가흘렀을때동작전류의크기와는아무관계없이항상정해진일정한시간에서동작하는것을말한다. 반한시계전기 : -. 동작시간이가령전류값에반비례한다든가해서전류값이클수록빨리동작하고반대로전류값이작을수록느리게동작하는것을말한다. 반한정시 ( 반한시 + 정한시 ) : -. 입력치의어느범위까지는반한시특성을가지고그이상이되면정한시가되는특성을가지는것을말한다. 단한시계전기 : -. 송전선의주보호구간에고장이발생했을때는순시동작을하고외부의고장에대한후비보호에는어떤시한을가지고동작되는특성을가지는것을말한다. 보호계전기의동작시한별분류 특징 - switching이고속이다. - 고장전류에의한고조파의영향, surge에대한별도의대책이필요하다. - 온도의영향을받기쉽다. - 반한시성을가진계전기로는사용이불가능하다 ( 조합하여사용 ). 동작시간에의한분류순한시계전기 : 전원설비강의 hwp 125 전원설비강의 hwp 126

64 1) 한시 ( 고속도 ) 2) 정한시 3) 반한시 4) 반정한시 5) 단한시 -. 단락및지락보호에있어서가장확실한선택성을얻는방식 -. 보호구간의양단에차단기와변류기를설치하고양변류기의전류를직접또는표본량으로검출하여보호구간내부의사고를확실하고고속도로검출제거하는보호협조방식 - 차동계전방식 ( 변압기내부보호등 ) - 거리계전방식 : 장거리송전선로의구간보호에채용 - pilot 계전방식 : 중 단거리송전선로, 배전선로에채용 한시차보호방식 ( 선택계전방식 ) -. 계전기의시간차로사고구간을구별하는방식 주보호와후비보호 1. 주보호 -. 주보호는보호의제1선이고전력계통의구분별로설치되어사고발생시에사고지점에서가장가까운위치에서가장빨리동작해서사고부분을필요최소한으로분리한다. -. 전원으로부터부하에이르기까지의사이에직결로설치된보호장치상호간에적당한동작시간을주어, 각보호장치의동작시간을전원측으로부터부하측으로향하여단계적으로조금씩짧게설정하여사고회로만을선택차단하는방식 -. 일반적으로한시차보호방식을행할경우인접하는과전류계전기의동작시간차 T는 5사이클차단기를사용하면 0.2 ~ 0.3초정도로하는것이바람직하다. 2. 후비보호 -. 후비보호는주보호가오동작, 부동작했을때백업하여사고의파급과손실을최대한막는역할을한다. 구간보호방식 정지형보호계전기의종류 -. 트랜지스터형, 전자빔형, 자기증폭기형, 홀효과형이있으며트랜지스터형이많이사용되고있다. 전원설비강의 hwp 127 전원설비강의 hwp 128

65 NPN 트랜지스터형계전기 -. 비접지선로에서 OCR과조합하여지락에의한고장전류를 GPT와 ZCT 등을이용, 검출하여한방향으로만 ( 선로 대지 ) 동작하도록한접지계전기 7. 비율차동계전기 (Differential Relay:Diff. R) -. 변압기나조상기의내부고장시 1차와 2차의전류비차이로동작하는계전기로 7,000[kVA] 이상의대용량변압기에채용 정지형보호계전기의특징ᄀ Switching이고속이다. ᄂ고장전류에의한고조파의영향, Surge에대한별도의대책필요ᄃ온도의영향을받기쉽다. ᄅ반한시성을가진계전기로는사용불가 ( 조합하여사용 ) a) 접속도 보호계전기의종류 1. 과전류계전기 (OCR) -. 수전단에가장많이채용하는계전기로 CT에서검출된과전류에의하여동작 2. 과전압계전기 (OVR) -. 배전선로에서이상전압이나과전압내습시 PT에서검출된과전압에의하여동작 3. 부족전압계전기 (UVR) -. 배전선로에서순간정전이나단락사고등에의하여전압강하시 PT에서이상저전압을검출하여동작 4. 전력계전기 (PR) -. 전력무효전력, 역전력을검출하여동작 5. 접지계전기 (GR) -. 배전선로에서접지고장에대하여보호동작을하는것으로영상전압과대지충전전류에의하여동작 6. 방향성선택접지계전기 (SGR) 전원설비강의 hwp 129 보호계전기발전과정 1 전자 ( 電磁 ) 형계전기 b) 동작도비율차동계전기의동작특성 -. 차단기가개발된초기에는선로에전자석코일을직렬로연결하여고장전류가흐를때끌어올려차단기를트립시키는방식에서전자기계형 ( 電磁형 ) 으로발전된다. 2 정지형계전기 (Static Type) -. 산업의발전과고도화, 전력기기의대형화, 계통의복잡화등으로전자형계전기적용에는한계도달 전원설비강의 hwp 130

66 년대이후다양한소자및 IC개발로다양한계전기가개발되어왔고, 현재는정지형계전기가많이사용되고있다. 3 디지털계전기 (Digital Type) 년대까지는대체로전자형계전기와정지형계전기로대별되어사용 년대들어서계통의보호, 제어, 계측의기능이복합화되면서아날로그형과디지털형으로대별되어사용된다. 6 소형 Compact하여 Rack에설치가가능하다. 기본구성및동작원리 1 입력되는전기량을디지털량으로변환시켜, 설정된규정값과비교하여 CPU의프로그램에의해동작여부를판정하여외부에출력한다. 2 디지털계전기회로구성 정지형계전기 (Static Type) 기본구성및동작원리 1 정지형계전기는반도체소자, 저항기, 콘덴서등을사용한전자회로로구성되며, PT, CT의 2차전로, 전압을입력으로그것의크기, 위상차를검출회로로검출 판정 출력을하게된다. 2 정지형계전기의회로구성정지형계전기특성 1 소비전력이매우적다 2 스위칭이고속도이다. 3 온도의영향을받는다. 4 고조파, 서지, 노이즈에대한대책이필요하다. 5 진동, 충격에강하므로내진설계에적당하다. 디지털계전기종류 1 연산형계전기 : 입력량을주기적으로샘플링하여양자화된디지털량으로변환후프로그램에의해연산처리 ( 차동, 거리계전기 ) 2 간이구성연산형 : 연산형과동일, 회로를간소화 ( 과전류, 부족전압계전기 ) 3 계수형 : 입력량을디지털화하여계수처리 ( 주파수계전기 ) 4 Scanner형 : CPU로입력과정정치를동기절체하여아날로그량으로비교판정 ( 과전류, 부족전압계전기 ) 디지털계전기특성 1 Software에따라다양한보호방식을구성할수있다.( 고기능다기능화 ) 전원설비강의 hwp 131 전원설비강의 hwp 132

67 2 소형 Compact 하고신뢰성이높다. 3 자기진단기능, Computer 연결기능등이있어융통성이크다. 4 소비전력이적고 CT, PT 의부담도줄일수있다. 5 고조파, 서지, 노이즈에대한대책이필요하다. 보호계전기의특성 OCR OVR GR SGR RDR 원리 특성 적용 기타유의사항 CT2 차측에접속 반한시 과부하보호 CT, Relay 결선 전류가정정치를초과할 정한시 단락보호 Relay Type 확인 때동작 순시요소부반한시 PT2차전압에의한 반한정시 과전압보호 - 정정치이상동작 콘덴서보호 영상전류가정격 정격감도전류 선로지락보호 전원측지락사고시 감도전류이상동작 -시간특성 오동작 GPT 와 ZCT 에의한 전압- 전류특성 지락사고선로 소세력으로동작 방향과위상을판별동작 동작시간- 전류특성 선택차단 진동충격에유의 위상전류특성 구간보호 유입, 유출전류차로서 최소동작전류 변압기보호 CT접속, 극성, 정정치이상일때동작 고조파억제특성 모선보호 상회전, 접지확인 동작시간특성 구간보호 전류의크기 비율차동계전기 (Ratio Differential Relay:RDR) 에대하여 보호구간에유입하는전류와유출하는전류의벡터차와출입하는전류와의관계비로동작하며, 변압기보호, 모선보호등에사용된다. ( 발전기보호 : 차동계전기 ) 원리 구성 : 1 차동계전기 : 그림에서차전류 내부사고시 이되며많은차전류가동작 내부고장이아니더라도 CT특성차및과도돌입전류에의한차전류로계전기오동작 2 비율차동계전기 2권선용, 3권선용비율차동계전기로구분 내부고장이아니더라도 CT특성차및과도돌입전류에의한차전류로계전기오동작 -. 전류차동요소, 고조파억제요소, 과전류트립순시요소, 보조접속기, 동작표시기, 보상탭 특성 1 최초동작전류 : 일반적으로전류탭값의 30[%] 에서동작토록설정 2 고조파억제특성 : 고조파, 여자돌입전류에의한오동작억제 3 동작시간특성 : 주요소동작시간은주로검출회로에서지연되므로거의일정. 순시요소는탭전류치의 1,000[%] 에서 1,500[%] 이면순간적동작 비율차동계전기의적용과설계시주의사항 1 변압기의접속과 CT, 계전기의접속 Y-Y -, - Y-Y, -Y Y-, Y- -Y 2 전류의크기를같게한다. 정합용 Tap, 정합용보조 CT사용 3 CT 회로의접지확인 전원설비강의 hwp 133 전원설비강의 hwp 134

68 비율차동계전기의 CT 회로는반드시 1점에접지되어있어야한다.( 오동작방지목적 ) 4 CT의극성확인극성연결이잘못되면오동작지락사고검출지락사고를검출하는방법에는전류검출 ( 영상전류 ) 전압검출 ( 영상전압 ) 방법이있다. 영상전류검출방법 1 CT Y결선의잔류회로이용 2 3차영상분로접속 3 영상변류기 (ZCT) 이용 4 중성점 CT 이용영상전압검출방법 1 3상 GPT 이용 2 단상 GPT 이용 3 중성점접지변압기이용 ( 발전기중성점 ) 4 보조 PT 이용 DGR( 영상전압, 영상전류에의해위상판별동작 ) SGR( 영상전압, 영상전류에의해위상판별동작 ) 방향성지락계전기는소세력으로작동하므로충격, 진동에의해오동작가능성이많아차단기의 Trip시에는 OVGR을병용하면차단기오동작트립을막을수있다. 수변전설비의지락차단 1) 고압수용가의지락계전장치에는지락계전기시한협조와지락전류협조가필요하다. 2) 지락계전장치의감도전류는 200[mA], 400[mA], 600[mA] 의 3점절체가규정되어있고 (JIS C4601) 감도가적은쪽이광범위하게보호되지만오동작의가능성은커진다.( 일반적으로고압수용가설비에서는 200mA가타당 ) 3) 동작시간은정격감도전류 130[%] [sec] 정격감도전류 400[%] [sec] 이며 5 Cycle 차단시간의차단기와결합시 [sec] 가된다. 한편배전용변전소의동작시간은 0.5 4초이므로보호협조상문제는없다. 고압수용가지락차단장치의대지간정전용량에의한오동작수용가구내의고압 Cable이길고대지간정전용량이크면전원측의사고에서도 GR이오동작을하게된다. 따라서오동작발생시에는 200[mA] Tap에서 400[mA] Tap으로변경하거나방향성지락계전기를적용하면된다. 지락계전기의종류비방향성지락계전기와방향성지락계전기로구분된다. 비방향성지락계전기 : OCGR(Y회로잔류회로이용, 3차영상분로접속이용 ) OVGR( 영상전압이용 ) GR(ZCT, PT이용 ) 방향성지락계전기 : 전원설비강의 hwp 135 지락보호협조지락보호협조는감도전류와동작시한요소에의해동작협조를취하고보호협조를가능케한다. 고압수전설비지락보호협조는과전류보호협조와마찬가지로한전의배전용차단기와시한협조및전류협조가필요하다. 보호방식분류 1) 주보호와후비보호 1 주보호는보호의제1선이고전력계통의구분별로설치되어사고발생시에사고지점에서가장가까운위치에서가장빨리동작해서사고부분을필요 전원설비강의 hwp 136

69 최소한으로분리한다. 2 후비보호는주보호가오동작, 부동작했을때백업하여사고의파급과손실을최대한막는작용을한다. 2) 구간보호방식 1 단락및지락보호에있어서가장확실한선택성을얻는방식 2 보호구간의양단에차단기와변류기를설치하고양변류기의전류를직접또는표본량으로검출하여보호구간내부의사고를확실하고고속도로검출제거하는보호협조방식이다. ᄀ차동계전방식 ( 변압내부보호등 ) ᄂ거리계전방식 : 장거리송전선로의구간보호에채용ᄃ Pilot계전방식 : 중, 단거리송전선로배전선로에채용 3) 한시차보호방식 ( 선택계전방식 ) 1 계전기의시간차로사고구간을구별하는방식 2 전원으로부터부하에이르기까지의사이에설치된보호장치상호간에적당한동작시간을주어, 각보호장치의동작시간을전원측으로부터부하측으로향하여단계적으로조금씩짧게시간을설정하여사고회로만을선택차단하는방식 3 일반적으로한시차보호방식을행할경우인접하는과전류계전기의동작시간차t는 5 Cycle 차단기를사용하면 초정도로하는것이바람직하다. 특별고압변압기의보호장치 용량냉각방식 보호장치 자동차단 경보 비고 뱅크용량 과전류 5,000[kVA] 이상 내부고장 10,000[kVA] 미만 온도이상상승 상시감시를하지않는변전소에있어서는 3,000[kVA] 를초과하는것에설치한다 다이얼온도계등에의함 뱅크용량 과전류 10,000[kVA] 이상 내부고장 온도이상상승 다이얼온도계등에의함 송유풍냉식, 송유자냉식 오일펌프정지송유기정지 수냉식냉각수단수 온도이상상승보호가있는경우는생략할수있다. 주 ) 표시는의무규정이다. 변압기차동보호 : -. 변압기내부고장의전기적보호방식으로비율차동계전기를사용변압기 1차 2차측에설치된 CT를차동접속하여사고시의차동전류를검출하여보호 변압기의과전류보호 전원설비강의 hwp 137 전원설비강의 hwp 138

70 1 일반적으로 3,000[kVA] 미만의변압기보호및비율차동보호의후비보호로써변압기 1차측에순시요소가붙은반한시특성의과전류계전기설치 2 내부단락사고에는순시요소가신속하게동작하나부하측단락전류또는여자돌입전류에는순시요소가동작하지않도록정정한다. ( 변압기 2차측단락전류의 1차측값에대해 1.5배또는정격 1차전류의 10배값으로정정 ) 3 변압기과부하보호는변압기권선의과열을방지하는것으로다이얼온도계, 접점등의보호장치에의존하는것이가장좋으며, 과전류계전기는부하전류의크기에의한권선의온도상승을상정하는것으로변압기의열특성과일치하지않으므로좋은방법은아니나일반적으로이방식이많이쓰이고있다. ᄀ과전류검출방식ᄂ콘덴서내압검출방식ᄃ차전압검출방식ᄅ중성점전위검출방식 } 고압회로용콘덴서보호 } 특별고압회로용콘덴서보호 변압기의지락보호 1 수전변압기의지락보호는수전점의지락과전류계전기가맡게된다. 2 뱅크가많을땐뱅크마다지락과전류계전기를설치할수있지만수전점과의보호협조때문에한전과협의가필요 기계적보호계전기 1 가스검출계전기 2 부흐홀츠계전기 3 충격가스압계전기 4 충격유압계전기 5 방압장치접점 (d) 중성점검출방식 2 콘덴서과부하보호 ( 계통이상시콘덴서개방 ) 콘덴서보호방식 -. 내부고장시또는계통이상시콘덴서개방 ᄀ콘덴서자체허용전압 { 고압용 :110[%](24 시간평균 ) 특고용 :110[%] 115[%]( 단시간최고 ) 1 내부고장에대한보호방식 전원설비강의 hwp 139 ᄂ 5조파용직렬리액터설치시 : 콘덴서단자전압 106[%] 3조파용직렬리액터설치시 : 콘덴서단자전압 115[%] ᄃ따라서콘덴서설치한계통의부하가야간에경부하가되어진상역률이되면 전원설비강의 hwp 140

71 변압기의리액턴스분의전압이상승하므로콘덴서를개방해야함. ᄅ모선의 PT에유도원판형과전압계전기접속, 계통정격전압의 [%] 일때콘덴서회로개방저압회로의단락보호 1 최근공장설비, 건축전기설비의규모증대에따라, 저압계통의용량도증가하여, 전압도 380/220[V], 440[V] 로높아지고있다. 2 저압회로의단락사고는 3상단락, 2상단락이많은데, 2상단락전류는 3상단락전류의 86.6[%] ( 3/2) 이다. 3 과거에비하여계통용량이커진현재에는충분한차단용량을가진차단기를선정하여야한다. 저압회로의단락보호기 -. 검출부, 판정부, 동작부가별도로되어있는고압회로보호와는달리, 보호기능이일체화되어있는저압보호기로는기중차단기 (ACB), 배선용차단기 (MCB), 저압Fuse, 전자개폐기등이있다. 기중차단기 (Air Circuit Breaker:ACB) ᄀ교류저압, 직류차단기로사용되며, 공기중의자연소호를이용ᄂ설치방법에따라, 고정형, 인출형, 수동또는전동기조작방식ᄃ정격차단용량 [ka]: 단락발생후 1/2 사이클동안의단락전류를기준으로한정격차단전류 ( 대칭전류실효값 )[ka] 로표시ᄅ과부하트립장치 : 순시, 단한시, 장한시의 3가지동작시한을가지며보호대상에따라이것을조합하여사용ᄆ순시트립장치 ( 단락보호 ): 주회로에직렬로접속된과전류트립코일에의한전자식트립장치로되어있으며, 정격차단시간은 초로써 MCB보다길다. 전원설비강의 hwp 141 배선용차단기 (Molded Case Circuit Breaker:MCB) ᄀ소호장치, 트립기구등이전부절연물용기내에수납되며, 수동조작방식이고, 전로의단락보호용으로주로사용ᄂ차단용량 [ka]:ks C 8321에서각극마다 0-2분-CO 동작책무로 1회또는 3상교류에서 1회차단가능한값으로규정ᄃ트립기구 -. 과부하보호용 : 열동식, 전자식시연트립, 열동전지식시연트립장치사용 -. 단락보호용 : 전자식트립장치사용ᄅ한류형배선용차단기 -. 사고전류통과시고정접촉자와가동접촉자간의전자반발력으로한류효과크다. -. 사고전류의파고값이억제되고한류효과가커서큰차단용량을갖는다. 저압용 Fuse ᄀ Fuse의한류특성과용단특성을이용하여전로의단락보호ᄂ차단용량이작은보호기의후비보호및말단부하보호에적합ᄃ Fuse 적용상주의점 결상의가능성 조정불가 반복사용불가 과전압발생위험 온도의영향 고속도차단전자개폐기 (Magnetic Contactor:MC) ᄀ차단접촉기와열동계전기또는 EOCR를조합하여사용ᄂ용량 [kw]: 적용하는전동기용량 [kw], 부하용량 [kw] 로표시 전원설비강의 hwp 142

72 ᄃ부하의빈번한개폐및과부하보호용이며단락사고시후비보호로는 MCB 또는 Fuse에의해보호되어야한다. 과부하보호의조정배전선 : 회로의합계부하전류의 [%], 전동기부하포함시동시기동하는최대전동기군을뺀부하전류합계의 125[%] 에기동최대전동기의전류를더한값전동기 : 기동전류를피해서전동기정격전류의 [%] 에조정발전기 : 과부하내량이전부하전류의 150[%] 에서 1분간따라서전부하전류의 [%] 로조정변압기 : 정격전류의 [%] 저항부하 : 정격전류의 [%] 저압회로보호기의선정원칙 1 위험한과전류에대하여보호 2 분기회로마다보호 3 소전류도빨리차단 4 부하의과전류에의한오동작방지 5 보호기의온도특성고려 6 직렬보호기기와협조 7 후비보호를구비 8 변압기 1차퓨즈와협조할것 지락보호방식보호접지방식 : -. 감전방지를주목적, 기계기구외함, 배선용금속관, 금속덕트등을저저항으로접지함으로서전로에지락이발생하였을때발생되는접촉전압을허용값이하로억제하는방식 과전류차단방식 : E: 저압전로의사용전압 [V] R2: 제 2 종접지저항 [Ω] V: 지락점의대지전압 [V] i : 지락전류 [A] r : 보호접지저항 [Ω] 옆그림에서 -. 전로의손상방지를주목적, 지락과전류보호기에의해지락보호, 저압간선, 발변전소소내회로에채용 저압회로의지락보호 -. 지락보호의목적은감전방지, 화재방지, 전로기기의손상방지에있다. -. 지락전류의크기는회로의영상임피던스가접지방식의구성에따라상이하므로수 [ma] 수[kA] 범위로분포. -. 감전방지는수 [ma] 이상, 화재방지는 100[mA] 이상에기준을설정한다. 전원설비강의 hwp 143 누전검출방식 : -. 전로에지락이생겼을때발생하는영상전압또는영상전류를검출하여차단ᄀ전류동작형 : 영상변류기 (ZCT) 와지락과전류계전기 (OCGR) 를사용하여지락을검출 ( 가장많이사용 ) ᄂ전압동작형 : 전원설비강의 hwp 144

73 지락사고시기기의외함과같이전로에속하지않은도전부와기존대지간에발생하는고장전압을검출ᄃ전압전류동작형 : PT와 CT, GPT와 ZCT 등으로과전압계전기와과전류계전기, 지락과전압계전기와지락방향계전기등을사용하여검출하는방법 누전경보방식 : -. 지락발생시회로를차단하는것이적당치않은회로의보호및화재경보에많이사용. -. 전압동작형 ( 보조접지필요 ), 전류동작형이있으며전류동작형이많이사용 3 2 차측을 결선하여접지콘덴서와 ELB 를설치하는방법 ( 영상전류검출방식 ) 절연변압기방식 : -. 절연변압기를사용하여보호대상전로를비접지식또는단독의중성점접지식으로하여접촉전압을억제하는것 ( 수중조명용절연변압기, 병원수술실접지 ) 저압회로의지락차단장치에대하여실제사용할수있는방법 1 2 차측을 Y 결선하여중성점접지하고 ELB 를설치하는방법 주의 ) 접지콘덴서는반드시 ELB 전단에설치해야한다. 2 2 차측을 결선하여 GPT 와 OVGR 을설치하는방법 ( 영상전압검출방식 ) 전자화배전반보호, 계측, 제어, 표시, 통신기능이일체화된 DIGITAL형집중표시감시제어장치를사용, 주회로를제외한모든부분이전자화됨으로설비의간소화및통합감시제어시스템의신뢰성을대폭향상시킨배전반 특징 전원설비강의 hwp 145 전원설비강의 hwp 146

74 설비의간소화 1. 기존의배전반의각종 Panel Meter, 보호계전기류, 조작및절환Switch, 상태및고장표시 Lamp 등을 1대의장치에집중화 2. 기존배전반의각기기간외부배산이필요없이유지보수다양한표시기능 1. 전기계측 (V, A, W, VAR, WH, VARH, PF, F) 의표시 2. LED 또는 LCD를이용, TRIP 요인의상세표시 3. 차단기의 ON/OFF 횟수, 운전시간등의표시유연성계통전원의상수와선식, CT비, PT비의자체설정이가능하여모든전원계통에적용가능 DATA 통신기능 DIGITAL형집중표시감시제어장치에표시되는모든 data와내부설정 data를별도의통신장치없이전송가능하며경제적으로고기능, 고신뢰성의감시제어시스템구성가능 시스템구성도전자화배전반의시스템구성도집중제어표시장치의기능및비교집중표시제어장치의종류 계측기능 통신구성도 전원설비강의 hwp 147 전원설비강의 hwp 148

75 표시및제어기능 전자화배전반 -. 기존의수배전반이각종보호계전기, Meter 류, Switch 류, 보조계전기등을이용하여보호, 계측, 제어등을행하였으나전자화배전반은 CPU( 마이크로프로세서 ) 를이용하여모든기능을집약화하였고아울러고기능화, 고신뢰성, 다양화를실현한제품입니다. 보호기능 통신기능 기능보호기능 OCR(Over Current Relay : 과전류보호계전기 ) - 순시, 반한시, 강반한시, 초반한시, 정한시의 5 개기능 OCGR(Over Current Ground Relay : 지락과전류보호계전기 ) - 순시, 정한시기능 OVR(Over Voltage Relay : 과전압보호계전기 ) - 정한시기능 UVR(Under Voltage Relay : 저전압보호계전기 ) - 정한시기능 OVGR(Over Voltage Ground Relay : 지락과전압보호계전기 ) - 정한시기능 SGR(Selective Ground Relay : 선택지락계전기 ) 전원설비강의 hwp 149 전원설비강의 hwp 150

76 계측기능 -. 전압계측 : 3 상및영상전압 -. 전류계측 : 3 상및중성선전류 -. 주파수계측 -. 역률계측 -. 유효전력및유효전력량계측 -. 무효전력및무효전력량계측 -. 최대치계측 3 상전압, 전류및영상전압, 중성선전류 Transducer 기능 ) -. Analog 출력 (4-2OmA) : 최대 4 점 - 3 상전압, 3 상전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력 -. Pulse 출력 : 최대 3 점 - 유효전력량, 무효전력량 DIO(Digital Input & Output) 기능 -. CB 상태표시및운전제어, Remote-Local 제어, 각종고장출력통신기능 -. Rs232, Rs422, Rs485 중 System 에맞게공급가능특징 -. 그래픽 LCD 를적용하여다양한정보를보기쉽게표현 -. 기능의한글표시로사용에편리성확보 -. 대화식화면제어및메뉴방식의채용으로설정및확인이용이 -. 설정치변경시 Guidance 기능채용으로잘못된 Data 입력방지 -. 전면에부착된자체 Key 로별도의프로그램수정장치없이모든기능제어가능 전원설비강의 hwp 151 풍부한입출력접점 -. 최대 Dl(Digital Input) 5점, DO(Digital output) 8점, AO(Analog Outpur) 4점, PO(Pulse Output) 3점을자체내장 -. 별도의보조계전기및 Transducer 를사용치않고도중앙장치와연결가능 -. 통신기능사용할때별도의기기나배선이필요없음 - Option : 통신기능 /Transducer 기능유지보수의편리성 -. 각기능별로기판을제작하므로외함을분해하지않고필요부분만인출가능 -. 입출력접점의기능을고정하지않고자체 Key 에의해기능변경이가능하므로다양한요구에대응가능 -. 고신뢰도의자기진단기능감시제어의목적 -. 설비의상태 ( 운전, 정지, 고장경부하, 과부하, 가동기간, 에너지량 ) 와빌딩내의상황 ( 조명, 온도 습도, 환기 ) 등의정보를받아들여 ( 감시 ) 판단하고적정한운전조작을하는것 -. 종래에감시, 판단, 제어의대부분, 특히판단에대해서는인간이하고있었으나최근빌딩에서는설비의고기능화, 고밀도화, 대규모화의경향과함께에너지절약화를비롯한각종기능도상호간의설비와깊이관련되어복잡화되어있으며, 전기설비에서는높은신뢰성과안전성이필요하며유지관리의범위도확대되고있다. -. 최소의인원으로관리하는성력화가필요하며이를위해자동화, 일상운전에서의감시, 고장의조기검출사고발생시신속한대응, 데이터처리, 예방보전등의유지관리업무의질적향상을목표로한감시제어시스템이필요하며중앙에서일괄관리하는집중제어시스템을채택하고있다. 감시제어목적관리의합리화, 전원설비강의 hwp 152

77 에너지절약화, 안전성과쾌적성향상감시제어의기능과점수 1. 감시제어의기본기능 1 감시기능 2 제어기능 3 계측기능 4 기록기능이러한기본기능은건물의규모나용도, 도입목적에따라다르다. 감시제어기본기능 -. 그점수에따라감시제어시스템의규모나방식이결정 -. 합계입출력관리점수는경제성, 안전성, 유지관리, 장래성등을종합적으로판단하여결정해야한다. 감시제어시스템 1. 1대1 감시제어시스템 -. 종래에채택되고있는가장일반적인방식으로피제어기기마다신호전송로를설치하여감시제어하는방식 -. 신호전송로가독립되어있기때문에다른기기와는관계없이감시제어가가능 -. 전력설비, 공조설비등의피제어기기가비교적집중하고이들기기와중앙감시실이근거리인경우나, 피제어기기가분산되어있더라도감시제어점수가적을경우에채택된다. 2. 컴퓨터응용감시제어시스템 중앙감시시스템의구성 2. 감시제어의점수 -. 감시제어장치로다루는기기의제어, 상태감시, 전압, 전류등의계측, 온 습도설정등의입 출력을관리점수라하며 전원설비강의 hwp 고도화와분산화에의한감시제어대상의확대와함께전력, 공조, 열원등의설비를유기적으로연계한복잡한운용의필요성이증가하고있다. -. 유지관리에도고도의지식이나기술, 경험이요구되므로 전원설비강의 hwp 154

78 -. 설비의복잡한연계시스템의감시제어나유지관리업무의경감의필요성으로컴퓨터를이용한중앙감시제어시스템이채택되고있다. -. 이예는 1:N의집중감시제어인데 CPU(Central Processing Unit) 를이중화한방식이나마이크로컴퓨터를대상설비마다설치하는 N : N 분산감시제어시스템이있다. 각종제어감시기능컴퓨터응용감시제어시스템의특징 -. 다량정보처리 ( 입 출력, 연산 ) 가가능하다. -. 예측, 기억할수있다. -. 판단, 분류, 조회가가능하다. -. 인터럽터처리가가능하다. 1. 공통기능상태감시 : -. 전기기기, 공조, 열원기기의운전상태변화를항상조정하고조작원의지시에따라상태를 CRT 등에표시한다. 기기의동작이상고장감시 : -. 전력설비의각종계전기의동작, 공조, 위생설비의고장발생시버저등으로통보함과동시에 CRT에표시하고동시에알람프린터에표시한다. 상하한감시 : -. 전력, 공조설비의상하한설정값을초과했을경우, 경보및표시한다. 일보작성 : -. 미리등록되어있는계측점을매정시의계측값을일보용지에자동인쇄한다. 월보작성 : -. 등록필의적산포인트를매일 0시에데이터집산을하여 1일의사용량을계산하고매월 1일에 1개월간의사용량을집계하여월보용지에인쇄한다. 2. 전력감시조명스케줄제어 : -. 요일, 자가발전시, 실의사용시간대, 점멸간격을사전에정해두고점멸한다. 전력디멘드감시제어 : -. 계약전력을초과하지않도록설정전력량과예측전력량을비교하여감시제어한다. 설정전력량을초과했을경우 20분까지는 1차경보를하고그다음에초과했을경우는경미한부하로부터 ON OFF 제어를한다. 자동역률제어 : -. 전력설비에있어서역률을고역률로유지하도록무효전력을계산하고진상용콘덴서를 ON OFF 제어를한다. 정전, 복전처리 : -. 정전이발생하면배전용자동제어프로그램을정지하고발전기회로를철제조작및부하의순서투입을한다. 복전이재개되면복전지령을내어각차단기를복귀하고이어서말단부하를차례로투입한다. 3. 공조설비냉동기대수제어 : 냉동기의효율을고려하여그시점의열부하에대응한냉동능력이되는대수를결정하고냉동기의운전정지를제어한다. 펌프대수제어 : 냉 온수의송수량에대응하여적절한운전대수를결정하여운전정지를제어한다. VAN 실내온도제어 : 일반공조계통, VAN 공조계통에있어서벨브를제어하고에너지손실이작고최단기간에설정온도로한다. 공조기기스케줄제어 : 계절조건, 요일조건, 시동간격, 자가발전운전시조건및운전시간대를사전에정해두고공조기기를정해진시간에시동정지시킨다. 실내온 습도설정 : 인간이쾌적하닫고느끼는실내조건가운데온도와습도모두소비에너지가최소가되는점을설정하여온 습도를조정한다. 전원설비강의 hwp 155 전원설비강의 hwp 156

79 4. 방재설비방재설비의동작, 부동작감시 : -. 화재시에스프링클러, 방재셔터, 방화문, 배연댐퍼의동작을 CRT에자동표시한다. 공조기기정지제어 : -. 하론방출이나배연기기의기동시에관련공조기기나급배기팬을자동정지시킨다. 진상콘덴서 (SC : Static Condenser) 병렬콘덴서 : 역률개선, 선로전압강하경감, 설비용량증가를위해설치한다. ACB 분압용, 방전가공장치용이다. 역률개선콘덴서 -. 사용되는전력중전등회로는역률이높아큰문제가없으나 -. 동력설비중에는역률이 60~80[%] 되는부하가많으므로전력의역률이낮아진다. -. 낮은역률을높이는목적으로이용 -. 전력회사의기본공급약관에서는수용가의역률개선을요금계산에적용시키고있으므로고려해야할필요가있다. 고압콘덴서 -. 고압콘덴서는 3[kV] 또는 6[kV] 의고압 직렬콘덴서 : 전압강하보장, 전압변동경감, 송전용량증대, 선로안정도향상및전력조류를제어할수있다. 결합콘덴서 : 전력선반송전화에이용 (carrier-coupling 콘덴서 ) 한다. 필터용콘덴서 : 직류변환회로의필터용이다. 고조파방지용콘덴서 : 발진회로, 유도로등으로이용한다. 기타콘덴서 : 전원설비강의 hwp 157 저압콘덴서 -. 용량은 10[kVA] 에서 600[kVA] 정도 -. 수 변전설비에는고압콘덴서 ( 특고압콘덴서 ) 를사용하고, 저압콘덴서는동력제어반또는전동기측에취부하는일이많다. 역률개선의필요성 -. 역률이나쁘면, 전력손실도많아진다. -. 콘덴서에서는앞선전류가흘러서역률이개선되므로이것을역률개선용으로사용 -. 역률이나쁜부하는동력이며, 전전력부하의약 2/3 정도이므로역률개선은동력부하를대상으로한다 -. 전기설비에는지연역률의부하가대부분이고전기에너지에서필요한것은유효전력뿐이고지연역률의부하는무효전류를여분으로계통에흐른다. 지연역률의장해 -. 전력손실은크다. 전원설비강의 hwp 158

80 -. 전압강하가크다. -. 설비용량이증가한다. 상쇄되어겉보기전류 이 로감소한다. -. 역률 cos 로되어, 진상용콘덴서를설치하기전보다역률이 1 에가까워진다. 전력요금의관계 -. 전력회사와수급계약할때, 원칙적으로수용가에게기기역률을 90[%] 이상으로유지하도록요구 -. 역률이 90[%] 를초과하는경우 95[%] 까지는매 1[%] 에대하여기본요금을감하여주고, -. 90[%] 에미달할때는매 1[%] 에대하여추가징수하고있다. ( 한전기본공급약관제 43조, 제 44조 ). 따라서역률이 90[%] 미만일때는전기요금이비싸게된다. 역률개선의원리 역류개선의원리 ( 벡터 ) 역률개선용콘덴서의용량계산 역률개선용콘덴서용량계산 -. 유효전력을 P[kW], 역률 cos 으로하면무효전력 Q[kVA] 라는콘덴서를부하와병렬로접속하면무효전력 Q 는 Q -, 개선후의역률 cos 는 유효전력 피상전력 로주어진다. 단상등가회로 -. 전력부하는일반적으로저항 R과유도성리액턴스 의조합전압과전류는그임피던스에의해 cosθ만큼의위상차를나타내며이를역률이라한다. -. 저항 R에흐르는 ( 유효전류 ) 는전압 E와같은상이고, 유도성리액턴스 에흐르는전류 ( 무효전류 ) 는전압 E보다 90 뒤진위상차를갖는데벡터합의전류는 가된다. -. 부하와병렬로진상용콘덴서에의한용량성리액턴스 를접속하면, 진상용콘덴서에흐르는전류 는전압 E보다 90 앞선위상이되어 은 만큼 전원설비강의 hwp 개선전의역률 cos 과부하P가주어진경우역률을 cos 로개선하고자할때설비해야할콘덴서의용량은 는콘덴서의용량 [kva], Q 는부하의무효전력 [kvar], P 는부하의유효전력 [kw], cos 는개선전의역률, cos 는개선후의역률이다. 전원설비강의 hwp 160

81 콘덴서설치장소와효과 -. 콘덴서를접속할적합한장소의선정방법은수용가의구내계통, 부하조건에따라검토가개별적으로요구되며효과, 보수, 점검, 경제적인선정요소가다양하여각각장 단점이있다. 각각의부하에개별적으로설치하는방식이가장효과가크고콘덴서제어가간편하나부하에각각부설해야경제적인부담이크다. 역률제어 -. 높은역률을유지하고전기설비를효율적으로이용하려면 -. 부하의변동에맞춰필용한진상용량만공급하도록콘덴서를개폐제어해야한다. -. 전원측과보상으로인한손실증대를막기위해콘덴서자동제어방식이많이채용되고있으며, -. 건축전기설비의경우도건물의용도와규모에따라적절한제어방식이적용되고있다. -. 수동조작과자동조작이있으며, 수동조작에는직접조작과원방조작두가지가있다. 모선에중앙집중으로설치부하와중앙에분산배치부하말단에분산하여설치 1. 수전선모선에중앙집중으로설치하는방법 -. 관리가용이하고무효전력에신속대처할수있다전력요금등에대한절감효과를가져올수있으나선로의개선효과는기대할수없으므로부하분산설치와병행하여설치하는것이바람직하다. 2. 부하와중앙에분산배치하여설치하는방법 -. 수전단모선중앙과부하와병행하여설치하는방법중앙집중설치방법보다개선효과가크다. 3. 부하말단에분산하여설치하는방법 -. 콘덴서설치에따른효과가배전선을포함한전원측의경로를통해나타나므로 전원설비강의 hwp 161 자동조작방식에는제어요소별구분 -. 무효전력에의한제어, -. 전압에의한제어, -. 역률에의한제어, -. 전류에의한제어, -. 시간에의한제어 1. 무효전력에의한제어 -. 무효전력에의해콘덴서를투입, 개방하며 -. 무효전력검출을위해무효전력계전기를써서무효전력정정치보다도커졌을때개방하는방식이다. 2. 전압에의한제어 -. 모선전압이정정치보다내려갔을때콘덴서를투입하고정정값이상이되면차단하는방법 -. 1차변전소처럼그목적이모선전압의조정에있는경우에쓰이며역률개선용으로는 전원설비강의 hwp 162

82 보통쓰이지않는다. 3. 역률에의한제어 -. 무효전력제어와마찬가지로역률계전기를써서제어 -. 조정폭이부하감소와더불어작아지고그폭이 1군의용량보다작아지는곳에서반드시헌팅을일으킨다. -. 회로전력이기준이하가되면자동제어기능을정지시켜서헌팅을방지하도록하고있다. 1. 방전장치 (Discharge Device) -. 콘덴서를회로로부터개방하였을때전하가잔류함으로써일어나는위험을방지하고투입시걸리는고전압을방지하기위해서방전장치가사용 -. 콘덴서회로에직접접속, 또는콘덴서회로를개방하였을경우, 자동적으로접속 -. 저압용의경우, 개로후 3분이내에콘덴서의잔류전하를 75[V] 이하로저하시킬수있는능력을가지는것이어야한다 ( 내선규정 340-2) 4. 전류에의한제어 -. 부하상태에따라역률이일정한경우등에쓰이는것 -. 전류계전기로검출하여제어한다. -. 미리무효전력과부하전류의관계를조사하여정정할필요가있다. 5. 시간에의한제어 -. 상점, 백화점처럼업무시간에는일정한부하가되고종료시에는거의무부하가되는경우에쓰이는수가있다. -. 타임스위치의조합에의해연간을통한제어도사용되고있다. -. 고압용의경우 5초이내로 50[V] 이하로방전시킬수있는능력을갖추어야한다 ( 내선규정 715-6) 1 방전코일 (discharge coil) : 대용량에사용 2 방전저항 : 소용량에사용 2. 직렬리액터 -. 콘덴서회로에직렬로삽입하여계통전압파형의변형증대를제어함과동시에파형을더욱개선하는것이목적 -. 콘덴서투입시의돌입전류억제, 차단시재점호발생시에모선의서지전압을억제하는효과도있다. 부속기기 -. Static Condenser, -. 개폐기, -. 조작반, -. 방전장치, -. 직렬리액터 (SR : Series Reactor) 전원설비강의 hwp 163 파형왜곡과원인과대책 -. 콘덴서를사용하면회로의전압이나전류파형의왜곡을확대하는수가있고때로는기본파이상의고조파를발생하는수가있다. -. 고조파전압은변압기의이상소음을증대시키고, 콘덴서회로에이상전류를발생시켜콘덴서의운전에지장을주기도하고고조파전류에의한계전기류의오동작을일으키게하는수도있다. -. 3상회로에포함돼있는고조파차수는제 5고조파가가장많고다음이제 7고조파, 제 11고조파로되어있다. 전원설비강의 hwp 164

83 고조파의발생원인 1. 변압기의철심에의한자기포화특성에기인하는것 2. 정류기부하에기인하는것 고조파에의한영향 -. 회로투입에의해전원측리액턴스와콘덴서리액턴스 LC 공진에확대되는데기인한다. 이공진주파수 은 로표시되고 -. 와같은주파수의전류가계통에흐르고있으면 -. 콘덴서의단자전압은이전류때문에과대해져서계전기의오동작이나전동기의이상소음등원인이된다. -. 회로의고조파전압은콘덴서를삽입하면콘덴서의용량성때문에확대된다. -. 콘덴서에유입하는고조파전류는기본파에겹쳐서흐르게되므로고조파를줄이는방법은일반 3상회로에서는제 5고조파이상을생각하면되고제 5고조파에대해회로를유도성으로하면되기때문에직렬리액터를삽입한다. -. 제 5고조파에대해유도성으로하기위해서는직렬리액터의인덕턴스를 L, 콘덴서의커패시턴스를 C라고하면 -. 콘덴서리액턴스의 4[%] 이상되는리액터의리액턴스가필요하게된다. -. 주파수의변동이나경제성의면에서 6[%] 를표준으로하고있다. -. 제 3 고조파가존재할때에는 13[%] 가량의직렬리액터를넣는수도있다. 직렬리액터결선도 ( 콘덴서용량 300[kVA] 직렬리액터결선도 ( 콘덴서용량 300[kVA] 이상이상 [ 주 ] 콘덴서의용량이 100[kVA] 이상의경우에는 CB 대신에 OS나 VC 또는 Int S/W를 50[kVA] 미만인경우에는 COS를직렬로하여사용할수있다. 직렬리액터사용시의주의사항 1. 콘덴서단자전압의상승 : -. 6[%] 리액터삽입에의해콘덴서단자전압은약 6[%] 상승하고콘덴서전류도약 6[%] 증가 -. 콘덴서는약 13[%] 의용량이증가하는셈이되므로큐비클내에발열을검토할때는주의할필요가있다. 2. 콘덴서와용량을합치는일 : -. 직렬리액터는직렬기기이므로동일용량의콘덴서와조합해야만성능을발휘한다. 3. 콘덴서의최대사용전류 -. 충전전류에고조파가포함되어있는경우, 그합성전류의실효값이정격전류의 135[%] 이내라고규정되어있다. -. 콘덴서전류가정격전류의 120[%] 이상흐르는경우에는 전원설비강의 hwp 165 전원설비강의 hwp 166

84 고조파의영향을받고있다고믿어지므로이런경우에는다른기기에악영향을줄것도고려하여직렬리액터를사용할필요가있다. 4. 모선의단락전류가큰계통또는병렬콘덴서군이있는경우 -. 콘덴서에직렬리액터가부속되어있지않으면콘덴서투입시에돌입전류가과대해지기때문에 CT 2차측회로에서플래시오버 (flash over) 하는수가있다. -. 콘덴서를접속할때는직렬리액터가부착된것을사용하도록한다. 부하용콘덴서의경우일반적으로부하말단에부하량이약30% 를개별설치하고 MG( 마크네트 ) 및 I/O UNIT를취부하여디지털 RS-422통신으로최대 256개까지간편하게배선하여원방감시및제어한다. 고압콘덴서설비의내부고장보호장치 -. 콘덴서에고장이발생할경우사고의확대와파급을방지하기위하여콘덴서를회로로부터신속히제거하여야한다. 콘덴서개폐장치의요구성능 1. 투입시에과대한돌입전류에견딜것 2. 개방시의회복전압에견디어재점호현상이없을것 3. 전기적기계적으로다빈도개폐에견딜것 4. 보수점검의주기가길고수명이길것 5. 보수하기간편하고종합적으로경제적일것콘덴서개폐장치 -. 개폐성능, 개폐수명, 보수점검, 소요면적, 경제성등을고려하여 -. 고압의경우진공개폐기와가스개폐기가많이사용되며또한 COS를직결하여사용하는경우도있다. -. 저압의경우는보통 MCCB 또는전자개폐기가사용되고있다. (1) 중성점간전류검출방식 (Neutral Current Sensing) -. Y로결선된콘덴서를 2조로하여콘덴서고장시중성점간에흐르는전류를검출하는방식이다. 중성점간전류검출방식의특징 -. 검출속도가빠르고동작이확실하다. -. 회로전압의변동, 직렬리액터의유무, 고조파의영향을받지않는다. -. 콘덴서회로투입시과도현상 ( 돌입전류 ) 에의한오동작이없다. 6) 변압기개선용콘덴서부설용량기준 ( 수전변압기용량의경우 ) 변압기용량 (KVA) 500KVA 이하 콘덴서용량 (KVA) 변압기용량 5% 로콘덴서용량결정 500 ~ 2000KVA 이하 변압기용량 4% 로콘덴서용량결정 2000KVA 초과시 변압기용량 3% 로콘덴서용량결정 전원설비강의 hwp 167 (2) 중성점전압검출방식 (Neutral Voltage Sensing) -. NVS(Neutral Voltage Sensing) 를결선하여보호하는방식으로 6.6kV, 3.3kV 계통에 전원설비강의 hwp 168

85 널리사용하고있으며콘덴서 Bank 의구성은단상콘덴서 3 대를 Y 연결하여사용한다. (3) 정지형무효전력보상장치 (SCR 을이용하여콘덴서를투입하면 ) 충격전압없이무효전력을공급할수있다. (3) Open Delta 보호방식 -. 각상의방전 Coil 2차측을 Open Delta로결선한것으로 22.9kV 계통에적용한다. 무효전력보상방법무효전력은전압변동에영향을주는요소로무효전력보상방법으로는 -. Static Condenser -. 동기조상기 -. 정지형무효전력보상장치등이있으며 리액터위상제어방식 단상등가회로 2. 무효전력보상방법 (1) Static Condenser의설치 -. 수전단모선에집합설치하는방법, 부하측에분산설치, 수전단및부하측에분산설치하는방식이있다. (2) 동기조상기 -. 발전기를동기조상기와같이생각하여운전역률을부하에따라변화시켜발전기에서무효전력공급 -. 동기전동기가여러대있을때전동기를진상운전시켜무효전력보상 전원설비강의 hwp 169 리액터위상제어방식진상용부하가많은경우리액터로위상제어하여진상용을제어무효전력을저감 설치효과 1) 변압기 배전선의손실감소 1 변압기의손실감소 -. 변압기에전류가흐르면 의손실이발생하는데진상용콘덴서를설치하면 전원설비강의 hwp 170

86 무효전류를감소하므로변압기손실이감소된다. 변압기손실중에서동손이차지하는비율을 75[%] 라고하면 손실감소량 은 가된다 여기서, η : 변압기효율, Pt: 변압기용량, P: 부하용량 cos θ 1: 개선전역률, cos : 개선후역률 -. 배전선에흐르는무효전류가감소하므로배전선손실이감소됨손실감소량은 Wt2라하면 가된다 2 배전선의손실감소 여기서, E: 회로전압, Pr: 부하의유효전력 R: 선로 1 상분의저항 2) 설비용량의여유도증가 -. 진상용콘덴서를설치하면무효전력이감소되어 Vector도에의해설비용량의여유도가증가한다. 1 콘덴서설치전 -. 부하역률 cos, 설비용량 T[kVA] 라하면유효전력 P1, 무효전력 Q1은각각 P1 = Tcos, Q1 = Tsin 으로표시되며 2 콘덴서설치후 -. Qc [kva] 의콘덴서를설치하여역률을개선하였을때개선된역률을 cos, 전원설비강의 hwp 171 유효전력 P2, 무효전력 Q2라하면 P2 = T cos, Q2=T sin 이므로 로표시되며 이때증가된용량 P=P2-P1 이되며이를 Vector 도로나타내면아래그림과같다. 3) 전압강하율의감소 -. 콘덴서를설치하면개선전류에의해삽입모선의전압을상승시키는효과가있어그상승값 ( V ) 만큼전압강하를막을수있다. 여기서, : 삽입하는콘덴서용량 [kva] : 콘덴서가삽입된모선의단락용량 [kva] 4) 전력요금의경감한전의전기공급규정에의하여역률 90[%] 이하가되면매 1[%] 가떨어질때마다추가전기요금을납부하여야하므로콘덴서설치에따라추가전력요금을경감전력요금 = 기본요금 + 전력량요금 기본요금 = 계약전력 역률 전력량요금 = 전력사용량 전력단가 전력단가 전원설비강의 hwp 172

87 4. 자동제어방식 -. 진상용콘덴서를설치하여부하의이용도에따라 100[%] 조정하는것은불가능하므로설치효과를높이고전원의과보상으로인한손실증대를방지하기위하여역률자동제어방식을채택하고있다. 1) 회로도 자동제어 적용 특징 - 모든변동부하 - 부하변동의종류에관계없이적용가능하며순간적인 부하변동에만주의 1 수전점무효전력에의한제어 2 수전점역률에의한제어 3 모선전압제어에의한제어 4 프로그램에의한제어 5 부하전류에의한제어 6 특정부하개폐에의한제어 - 모든변동부하 - 같은역률이라도부하의크기에따라무효전력이다르므로일반적인수용가에서는적용안함 - 전원임피던스가크고전압변동이큰계통 - 하루의부하변동이거의일정한곳 - 전류의크기와무효전력의관계가일정한곳 - 변동하는특정부하이외에무효전력이거의일정한곳 - 역률개선의목적보다도전압강하를억제할목적으로적용하는것이며전력회사에서많이채용 - Timer 의조정과조합으로기능변동이가능하며경제적인제어방식임 - CT 의 2차측전류만으로적용이가능하며경제적인제어방식임 - 개폐기의접점만으로간단히제어할수있어가장경제적인제어방식임 2) 자동제어방식 역률자동제어회로도 ( 예 ) 콘덴서회로의차단과투입시발생하는현상 콘덴서의개폐는일반유도회로개폐에비하여다음과같은특이성이있다. 1) 콘덴서투입시돌입전류가대단히크다. 2) 콘덴서개방시개폐기극간의회복전압이크고, 재점호하면이상전압발생 콘덴서투입시현상및대책 1. 콘덴서돌입전류에의한 CT 2 차과전압 1 XL XC 인경우, 돌입전류는수 배가되는데 ᄀ직렬리액터가설치되어있지않을때 전원설비강의 hwp 173 전원설비강의 hwp 174

88 ᄂ전원단락용량이클때ᄃ병렬뱅크에직렬리액터가없는것이있을때ᄅ콘덴서에잔류전하가있을때발생하기쉽다. 2 과도돌입전류에의해 CT 2차에과전압이발생하며, 접속된계기, 계전기소손및 CT비가적을때는과전류정수가문제 3 대책 : 직렬리액터설치 (6% 리액터설치시 IC max는 5배, f1은 4배 ) 1) 재점호에의한과전압 -. 콘덴서개방시, 개폐기의극간전압상승률이높아서개폐기접촉자간의절연이 1/2 사이클후에파괴 재점호 -. 전류영점에서재점호가발생하면콘덴서단자간에약3배의전압이걸리고다음의회복전압에서재점호가반복하면 5, 7, 9배의과전압이나타나게되어콘덴서나모선에접속된기기의절연파괴가발생하게된다. 2. 콘덴서투입시의모선전압강하 1 모선의전압강하 V 3. 콘덴서개방시현상과대책 2 투입시 Xc는거의 Zero, X L X S이면 V가크게되어 Thyristor 변환기의전류 ( 轉流 ) 실패가능 3 대책 : 직렬리액터의리액턴스 (XL) 를수전측리액턴스에대해문제가되지않을만큼크게한다. -. 대책 : 차단속도와접촉자간의절연회복성능이빠른개폐기를선정고압회로 : 진공개폐기, 가스개폐기저압회로 :MCB, 전자개폐기 2) 유도전동기의자기여자현상 1 유도전동기에콘덴서설치시별도의콘덴서용개폐기는설치하지않음 2 CB를개방하면콘덴서단자전압이즉시 Zero가되지않고이상상승하거나장시간감쇄하지않는경우, 이를자기여자현상이라함 ( 과전압으로전동기소손가능성 ) 3 콘덴서용량이전동기의여자용량보다클때발생, 콘덴서용량을전동기의여자용량보다작게하면해소됨 ( 전동기여자용량은전동기정격출력의 25 50% 정도 ) Ic는 S개방후전류영점에서차단. 차단직후 S극간의회복전압은잔류전압과전원전압의차이로 1/2 사이클후에는약 2배의전압이된다. 3상회로는제1상차단후 2.5 배전압 직렬리액터사용할때주의사항 1. 콘덴서단자전압의상승 6[%] 의직렬리액터삽입시콘덴서단자전압도 6[%] 상승하고콘덴서전류도 6[%] 증가하며콘덴서용량이약 13[%] 증가하기때문에큐비클내의발열에주의 전원설비강의 hwp 175 전원설비강의 hwp 176

89 2. 콘덴서와용량을합치는일 6[kVA] Reactor를콘덴서 100[kVA] 에접속시리액턴스가 6[%] 가되어제5고조파에는유효하나 6[kVA] Reactor를콘덴서 50[kVA] 에접속한경우 가되어 콘덴서 50[kVA] 에는 3[%] 리액턴스가되어제 5 고조파에대한효과가없다. 3. 콘덴서의최대사용전류 Condenser 전류가정격전류의 120[%] 이상흐르는경우에는고조파의영향을받고있는것으로타기기에영향을줄수있으므로직렬리액터사용 4. 모선의단락전류모선의단락전류가큰계통또는병렬콘덴서군이있는경우에콘덴서에직렬리액터가부속되어있지않으면콘덴서투입시돌입전류가과대해지기때문에 CT 2차측회로에 Flushover하는수가있으므로직렬리액터를접속하여야한다. CPD : Custom Power Device( 전력품질향상장치 ) CPD(Custom Power Devices) : 전력품질향상장치 APF(Active Power Filter) : 고조파전류보상 DVR(Dynamic Voltage Restorer) : 순간전압강하및상승을보상 SVC(Static Var Compensator) : 무효전력보상및전압안정화 고조파가기기에미치는영향 전원설비강의 hwp 177 전원설비강의 hwp 178

90 수변전설비 변압기, 콘덴서, 차단기등 과부하, 과열, 이상음, 측정오차, 오동작 절연열화, 수명단축, 코일소손, 용단 산업용기기 전동기, 유도로, 인버터등 2차측과열, 진동, 이상음, 효율저하, 운전불능, 부품과열 수명저하, 회전수변동, 오동작 가전용기기 형광등, 라디오, TV, 전기시계등 과열, 잡음, 화상일그러짐성능저하, 수명저하 FA, OA용컴퓨터, 과열, 오동작, 화상잡음, 특정부품전자기기수명저하, 오동작무선기기, PLC 등과열 전기설비기기별영향 10~20% 이상의전압강하가 0.003~0.02sec FA, OA 프로세서제어로봇, 오피스용계속되면메모리의손실, 프로그램오동작, 기기류컴퓨터, AX, 의료용기기오제어, 송수신의정지를초래하기쉽다. 50% 정도이상의전압저하가 0.005~0.02sec 전자개폐기 공장의대부분모터 계속되면전자개폐기가동작하여전동기가정지한다. 순간전압강하에대한보상대책 (DVR : Dynamic Voltage Restorer) -. 순간전압강하 (Voltage Sag) 는낙뢰와같은자연재해발생에의한보호설비의재폐로동작시나대형모터의기동등에의해가장빈번하게발생하는전압의외란사고. -. 순간전압강하 (Voltage Sag) 에대한보상은전압원인버터형태를취하고있는 DVR을선로에직렬로연결하여부족분의전압을부하에공급함으로써보상. 가변속전동기 일반산업용모터, 엘리베이터, 펌프용모터 20% 이상의전압저하가 0.05~0.02sec 계속되면전동기가정지한다. 고압방전등 점포, 홀의조명, 스포츠시설, 도로, 20%~30% 이상의전압저하가 0.05~1sec 이상터널조명계속되면소등된다. 부족전압계전기 공장등의수전설비 부족전압계전기 (UVR) 의동작정정시간이짧은경우생산 Line이정지한다. 무효전력 (Reactive Power) 에대한대책 -. 무효전력의보상은 TCR(Thyristor Controlled Reactor) 또는 TSC(Thyristor Switched Reactor) 구조를 취하고있는 SVC 를 선로에병렬로연결하여사이리스터스위치를통해무효전력을제어함으로써역률및 전압을보상합니다. 전원설비강의 hwp 179 전원설비강의 hwp 180

91 APF( 능동전력필터 ) : (Active Power Filter) -. 비선형부하로인해선로에발생하는고조파전류와크기는같고극성이반대인전류를선로에주입함으로써전원전류의고조파를제거하는전력품질향상장치입니다. APF( 능동전력필터 ) 특징 1. 고기능무효전력및고조파전류보상 2. 저손실최첨단 IGBT 스위칭소자의사용으로손실을절감 3. 조작 보수성불필요한조작및조정을간소화하여보수가용이 4. 소형 경량합리적인실장기술로소형, 경량화를꾀하고공간절약을실현 5. 고성능 PWM 제어기법을적용해 2차 ~50차까지의고조파전류를일시에제거 회로구성 -. 고속스위칭소자로고성능, 저손실의 IGBT를사용한전압형인버터로구성고조파발생부하와병렬로접속하여선로의부하전류를검출 -. 보상전류를연산하게되고, 순시크기에비례해 Pulse 폭을변화시키는 PWM 제어를수행 -. 부하전류와역위상의보상전류를선로에주입함으로써고조파전류는상쇄되어전원측전류에는정현파전류가흐르게됩니다. 전원설비강의 hwp 181 전원설비강의 hwp 182

92 수동필터 -. 수동필터는교류필터, L-C 필터, Passive필터라고불리며동조필터와고차수필터가있다. -. L-C 필터의기본적인회로는 L과 C의공진현상을이용하는것으로 n차고조파에서 으로함으로써 n차고조파전류는대부분여기에흡수되고, 유출전류를저감시킬수있다. -. LC 필터는부하와병렬로접속하는데, 직렬리액터와전력용콘덴서를접속한분로를여러분로로조합해서구성하고있다. -. 각분로는고조파차수에직렬공진시키는인덕턴스 (L) 와커패시턴스 (C) 를선정하고있으므로각고조파차수에대해저임피던스가된다. -. 부하에서발생한고조파전류는임피던스비에의해분류하므로전원측의분류는적어지고 LC 필터에많이분류 ( 흡수 ) 하여고조파를억제하는것이다. -. 일반진상컨덴서설비는 LC 필터와동일한구성이지만직렬리액터는 L=6% 를접속하고있다. -. LC 필터와진상컨덴서설비의상위점은공진점과고조파과부하내량에있다. 능동필터 (Active Filter) -. 수동필터와같이공진특성을사용하지않고, 인버터응용기술에의해역위상의고조파를발생시켜고조파를소거하는이상적인필터이다. -. 능동필터는고조파발생부하와병렬로접속한것으로, 부하전류 을 CT에서검출하고, 부하전류에포함된고조파전류성분 를끄집어낸다. 를전류제어의기준신호로이용하여인버터에흐르는전류를제어하며, 와역위상의전류 를능동필터로흐르게하여전원전류에포함된고조파전류성분을상쇄하기때문에전원전류 는정현파가된다. 능동필터접속도동작파형 능동필터와 LC 필터의비교 구분 능동필터 LC필터 임의의고조파를동시에억제가능분로를설치한차수만억제고조파저차고조파의확대는없다. 저차고조파를확대하는일이있다. 억제효전원임피던스의영향에의한효과의전원임피던스의영향을크게과변화가적다. 받는다. 과부하 과부하가되지않는다. 부하의증가나계통전원전압왜곡이커지면과부하가된다. 역률개선 있다 ( 가변제어가능 ) 고정적으로있다. 증설 용이 필터간의협조필요 손실 장치용량에대해서 5~10% 장치용량에대해서 1~2% 가격 300~600% 100% -. 능동필터와 LC필터의접속계통의전압, 상수, 주파수는동일하게표현 -. 능동필터의정격용량 [kva]= 계통전압 보상전류실효치 -. 보상전류실효치는능동필터의설치목적에의해고조파전류만의경우와기본파 전류를포함하는경우가있다 -. LC필터의정격용량 [kvar] 은각분로마다기본파용량 ( 진상무효전력용량 ) 으로 표시하고일반적으로고조파용량으로는표현하지않으며, 고조파의정격으로는각 전원설비강의 hwp 183 전원설비강의 hwp 184

93 분로마다각고조파차수의정격고조파전류 [A] 로규정하고있다. -. 용량의단위표기방법을보면, 능동필터는피상전력의용량표현을위해 kva 로하고, LC필터는무효전력의용량표현을위해 kvar 로한다. DVR 순간전압보상기 (DVR : Dynamic Voltage Restorer) -. DVR은전원측과부하측사이에직렬로연결 -. 대용량부하의투입이나인접선로의사고로발생하는전압의순간적인급강하 (Voltage Sag) 또는급상승 (Voltage Swell) 으로부터민감한부하를보호하여수용가의전력품질을향상시키는장치. 구성 -. 선로의정상구간운전에서는 By-pass 스위치가 Turn-on 되어보상기는동작하지않게되고, -. 순간전압강하또는순간전압상승발생구간에서는 By-pass 스위치가 Turn-off 되고보상기의출력전압이전원전압과더해져부하에전달. 특징 -. 순간전압강하보상 -. 서지흡수 -. 전압불평형개선 -. Phase shifts 방지 -. Battery나발전기가불필요 -. 빠른응답속도 개념도 전자환경성의개요 -. 전력기기나전자통신장비는접속되는전력선이나신호선에서의전도, 공간을통하는전자방사에의하여상호방해나간섭을받을가능성이있다. 이와같은문제를전자환경성이라한다. 회로구성 -. DC-Link 커패시터, IGBT인버터, 인버터출력필터, 주입변압기, By-pass 스위치로 전원설비강의 hwp 185 전자환경은여러가지구성요소. 1 장치의설치장소 -. 실드나접지조건 -. 인접기기의종류, 이격거리등 전원설비강의 hwp 186

94 2 전원계통에관계되는환경 -. 전원의종별, 전압의등급 -. 접지점에서본내부임피던스 3 장치에의신호선로 -. 신호선로의종별, 부설상황, 필터의유무등전자방해작용의개요전력기기나장치가받는장해의원인을말하며, 전자방해작용의침입경로. 1 전원노선에서의침입 -. 전원고조파, 전원전압변동, 순간정전, 과도서지등 2 신호선로에서의침입 -. 유도뇌서지, 전원선으로부터의유도전압등 3 주위공간 -. 외부로부터의전자방사, 정전기에의한방사등전자방해작용에대응한고려사항 1 접지선 -. 별도의접지선을사용한다. -. 접지선은굵고짧게하고, 접지저항은 10Ω 이하로한다. 2 전원회로 -. 절연변압기를사용하고, 전원선은가능한굵은것을사용한다. -. 노이즈필터서지프로텍터가내장된것을사용한다. -. 잡음이적은조명기구를사용한다. 3 신호선 -. 트위스트케이블을사용하고, 전원선과가능한이격시킨다. -. 일반케이블의경우금속관을통해배선한다. -. 케이블외장강대를접지한다. 전원설비강의 hwp 187 설계단계에서의정전대책 1 수전방식 : 2회선수전방식을채택하고, 가장신뢰도가높은스포트네트워크수전방식의채택도검토한다. 2 수배전계통의이중화 : 전기수용설비의중요도에따라변전및간선계통의완전이중화를검토한다. 3 모선의이중화 : 모선은 2계통으로하고, 모선연락차단기를 2대직렬로한다. 4 무정전전원시스템의구축 : 순간정전도허용하지않는부하기기에대해서병렬방식의 UPS 시스템을구축한다. 5 비상전원설비의구축 : 소방법과건축법에규정하고있는부하에대해서비상전원설비를구성하고, 비상용발전기는 2대이상으로하여분할된모선각각에분담하도록한다. 6 공급신뢰성향상대책 -. 전기기기의불연화 : 변압기, 차단기, 전력용콘덴서등의오일리스화 -. 전선의불연화 : 내화, 내열케이블및난연케이블의사용 -. 기기의밀폐화, 컴팩트화 : 몰드화, GIS화 -. 전자화 : 디지털계전기채택및마이크로컴퓨터응용제어장치의채택 -. 소형화운용단계에서의정전대책 (1) 공급신뢰성유지대책 1 메인터넌스프리 : 가스절연기기, 몰드화, 진동차단기의채용 2 오조작방지 : 인터로크회로, 페일세이프회로 3 보수관리업무의기계화 : 전원설비강의 hwp 188

95 마이크로컴퓨터응용감시제어장치의도입 4 예방보전시스템도입 : 사전고장사고방지를위한시스템도입 5 소형화 2) 사고확대방지대책 1 중앙감시화 : -. 고장기기의확인, 고장지점의판별 2 정전시의백업 : -. 무정전전원장치및자가발전설비, 축전지설비 3 화재대책 : -. 방재설비구축, 불연화기기의채택, 전기실의구획 4 증설, 개수대책 : -. 기기의배치, 증설용이 전압변동 (VOLTAGE FLUCTUATION) -. 전압이정격에서 5% 이내에있어야하나실제의경우는 10% 내외로변하는때가많다. -. 심하게변동되는전압에그대로기기가연결되면, 기기의수명이크게단축되고오동작으로인하여신뢰성을잃게됩니다. -. Computer를이용한정밀분석기기등의경우에는 AVR, POWER CONDITIONER, UPS등을통해 2% 이내의안정된전원을기기에공급 -. 전압이크게변동되는주원인변압기나송배전선로의공급능력을초과하는전력을불규칙하게사용고주파함유율, 파형일그러짐 (DISTORTION) -. 파형이정현파 (Sine wave) 가되지않고일그러지거나찌그러지는정도를고조파함유율 (Total Harmonic Distortion : THD) 이라고하는데대용량의전기로가동시, SCR등을사용하여위상을제어할때 (SCR AVR)Inverter, 정류기, 가포화 Reactor등을사용할때발생. 전원교란 POWER DISTURBANCE -. 순간전압변동은주로변압기나송배전선로의능력을초과해서사용함으로써발생되며순간적으로과다한전류를요구하는모터, 콤퓨레샤혹은반도체 Tryristor를이용한장비들의사용이점차가속화되면서증가하고있다. 전원의교란 (Power Disturbance) 분류 -. 전압변동 (Voltage Fluctuation) -. 파형의찌그러짐 (Distortion) -. 노이즈 (Noise) -. 전압강하 (Voltage Dip, Sag) -. 정전 (Power outage) 고조파장애 -. 전력계통측에는 Condenser 등전력계통소자의손실증가와과열현상 -. 제어기기의성능불안정및부정확 -. 보호계전기의오동작및계기의오지시 -. 약전계통측에는전화회선의음성잡음 -. 전신, 신호회선의오동작, 오표시 -. Data Process장치에의 Noise를발생시킴으로써 Error를유발하여 System운용에큰장애요인을가져옵니다. 대책으로는 Filter하는방법 : 전원설비강의 hwp 189 전원설비강의 hwp 190

96 -. 보편적인방법은 Filter를사용하여고조파를걸러내는것이나, Filter로 3, 5, 7, 9차등의저차고조파를통째로 Filter하는것은매우어려운한편, 수반되는부작용이더커서바람직스럽지못함. Filter의양이커짐에따른부작용 -. 부피, 무게및소음의증대, 효율의감소 -. Dip, Sag 및 Surge의발생. (Filter를구성하고있는 Reactor에있는 "L;Inductance" 가급격한부하전류의변동에대해역기전력을만들어내기때문임 ) 노이즈 (NOISE) -. 신호에간섭해서정보의전달을저해하거나교란하는것 Normal Mode Noise -. 전원선을타고들어오는것으로서, Transients, Impulse 혹은 Surge등으로표현되고있는데대부분매우짧은시간에높은전압을주고사라지는데, 이러한 Noise가갑자기기기에들어오게되면예고없이 Error를내게되며, 특히전송중에있는 Data에치명적이됩니다. 스윗칭파워회로에는위협적인것이되고있습니다. -. 에어콘, 엘리베이타, Motor, 콤퓨레샤, 용접기, 전기로, 전철, 기타전동기구가기동할때 -. 형광등, 수은등, 백열등의 On, Off시 Common Mode Noise -. Hot Line이나 Neutral Line을타고들어온뒤 Ground Line을타고나가거나혹은그반대가되는등의 Noise로서이들은적절히 Filter되지않으면 Ground를기준전위로채택해야하는 Logic회로가내장된전자기기는혼란에빠지게되어 Momory계통의 Error를유발시킬수있습니다. 이러한메모리는많은전기기기가사용됨에따라필연적으로증가되지만특히 SCR로위상을제어하는조광기, 항온항습기, 온도조절기, Free Volt TV등과같이고조파를심하게발생시키는제품의경우특히심한 Noise를발생시킵니다. NOISE의기본적인대책 -. Noise원으로부터기기를분리에어콘, 엘리베이터, 모타, 펌프, 폼푸레샤, 용접기, 프레스등으로부터별도의단독변압기를쓰는등전원을분리시켜야됩니다. 또한많은기기들을같이사용할때그들기기끼리도상호간섭하여 Noise원으로작용하므로가급적별도의전원을마련 -. 1종접지 (Ground) 를가급적기기마다. 별도로설치해야합니다. * 전기적충격방지 * 기준전위마련 * Noise의배출구등의역할이있고 * 정전기의발생억제대책을세울것. * 껌뻑거리는형광등의기기부근사용금지 * 전자장의간섭배제고려할것. Noise에대한보호기로서의 Noise Cut Isolation Transformer 단순복권변압기 : -. 1,2차간전기적인 Isolation이되나, Noise 특히높은주파수의 Noise에는전혀대책이안됨. 전원설비강의 hwp 191 전원설비강의 hwp 192

97 복권쉴드변압기 : -. 1,2차간전기적 Isolation이되며또한정전결합의 Isolation이됨. 따라서 Noise중 Common mode noise의저주파 Noise는 Isolationgy과가있으마, Common mode의고주파 Noise 및 Normal mode noised에는효과가없음. 노이즈차폐변압기 : -. 1,2차간전기적 Isolation과정전결합 Isolation 그리고자기결합 Isolation까지됨. 따라서모든종류의 Noise에대해효과있음. 태양광에너지특징무한에너지태양빛을이용한무한한에너지원. 청정에너지태양에너지를직접전기에너지로변환시키므로기계적, 화학적작용이없고환경오염과소음공해가없는에너지. 차세대에너지높은신뢰성으로반영구적인사용이가능한규격화된 system으로향후용량의확장이용이. 편리성소규모주택용부터대규모발전용까지다양하게적용가능. Web Monitoring을이용한실시간시스템으로관리. 유지비용의최소화설치가간단하며기계적장치가필요하지않아유지 보수가거의필요없습니다. 태양광산업의현황 -. '70년대오일쇼크를계기로대체에너지로서태양광기술이주목받게됨 -. 환경에대한인식이높아짐에따라태양광발전기술의개발과보급에대한투자가확대됨 전원설비강의 hwp 태양광발전기술은청정에너지측면을넘어고용효과및기술적파급효과가큰신산업으로발전 -. 태양광주택설치보조금지원, 발전차액보전제도, 공공건물설치의무화제도등의보급촉진제도와 Solar City, Green Village사업등국가의적극적인홍보와정책적인지원이뒷받침되고있습니다. 태양전지 Solar Cell -. 태양전지는광전효과를이용하여빛에너지를직접전기에너지로변환시키는반도체소자로서각각 +, -의극성을띄는 2장의반도체박막으로구성됩니다. -. 생산방식에따라단결정, 다결정그리고비정질태양전지로구분됩니다. -. 발전되는전압 전류크기는빛의강도에의하여결정되며, 태양전지를직 병렬연결하여일정한출력이발전되도록만든제품을태양전지모듈 (Solar Module) 이라합니다. 광전효과 (Photoelectric Effect) -. 전자를자유로이하는데요하는최소의에너지를 Eo, 빛의진동수를 v, 플랑크상수를 h라하면 hv-eo 이광전자의에너지이며, hvo - Eo 으로정해지는한계진동수 V보다진동수가높은빛의흡수에의해서광전효과가일어납니다. -. 흡수체및방출된전자의상태에의해서광이온화, 외부광전효과, 내부광전효과 ( 광전도 ) 및광기전력효과등으로분류됩니다. 광기전력효과 -. 태양전지에빛을비추면내부에서전자와정공이발생합니다. -. 발생된전하들은 P, N극으로이동하며 -. 이현상에의해 P극과 N극사이에전위차 ( 광기전력 ) 가발생하며 -. 이때, 태양전지에부하를연결하면전류가흐르게됩니다. 전원설비강의 hwp 194

98 Monitoring System 태양광발전시스템의자체감시및원격감시를수행합니다. Solar Module 구조 독립형태양광발전시스템 (Stand-Alone Photovoltaic System) -. 도서지역, 산간벽지등계통전원공급이어려운지역에전력을공급하기위한 계통연계형태양광발전시스템 (On-Gird Photovoltaic System) -. 태양전지모듈로부터발전된직류전력을인버터를통하여교류전력으로변환하여계통과연계하는시스템으로축전지 (Battery) 가필요없습니다. 또한, Monitoring System을구축하면원거리에서도실시간으로태양광발전량을감시할수있습니다. 태양전지모듈태양에너지를전기에너지로변환시키는역할을하며, 태양전지판과설치틀로구성되어있습니다. 계통연계형 Inverter 태양전지에서나오는직류전력을교류전력으로변환시켜부하및계통에역류가능하며일반적으로변류제어형전압원인버터방식이많이채용됩니다. 전원설비강의 hwp 195 시스템으로태양전지모듈, 충전조절기, 인버터, 축전지, 발전기로구성되어있습니다. 또한, Monitoring System을구축하면원거리에서도실시간으로태양광발전량을감시할수있다. 태양전지모듈 -. 태양에너지를전기에너지로변환시키는역할을하며, 태양전지판과설치틀로구성되어있습니다. 충전조절기 -. 태양전지판에서발전된직류전력을축전지에공급하거나인버터에공급합니다. 독립형 Inverter -. 직류전력을교류전력으로변환시켜부하에공급합니다. 전원설비강의 hwp 196

99 축전지 -. 태양전지판에서발생되는전력이부족하거나야간에전력을인버터 (Inverter) 를통하여부하에공급합니다. 2 단점 -. 에너지밀도가낮다. -. 기상조건의영향을심하게받게되며발전능력이저하한다. -. 설치비가고가이다. 서지 (Surge) 의개념 -. IEC의정의에의하면, Line 또는회로를따라서전달되며, 급속히증가하고서서히감소하는특성을지닌전기적전류, 전압, 또는전력의과도파형이다. (IEC IEV ) 태양광발전의원리, 특징, 적용효과 (1) 원리와구성 1 원리 -. 태양광발전시스템은태양으로부터지상에내리쪼이는방사에너지를태양전지를이용해직접전기로변환해서출력을얻는발전방식이다. 2 구성 -. 태양전지집합체와직류-교류변환장치 ( 직류출력을교류로변환하는변환장치 ), 제어장치, 축전지설비로구성된다. (2) 특징 1 장점 -. 태양에너지원이무한정이고깨끗하다. -. 시스템이단순하고보수가용이하다. -. 수용가에설치하여분산형전원으로의적용이기대된다. 전원설비강의 hwp 197 서지 (Surge) 의발생원인 1. 자연현상에의한 Surge 직격뢰 (Direct Strike) -. 낙뢰가구조물, 장비, 전력선등에직접뇌격하는것 -. 약 20kV 이상의전압과수 ka~300ka 이상의과전류가발생한다. 간접뢰 (Indirect Lightning) -. 송전, 통신선로에뇌격하여선로를통하여 Surge가전도되는것 -. 발생빈도가가장많으며, -. 6,000V 이상의매우큰에너지를갖고있어이에의한피해가가장많고크다. 유도뢰 (Inducement Lightning) -. 낙뢰지점인근대지에매설된전원선, 통신선, 금속파이프등도체를통하여유도되는고전압고전류의유입으로인하여접지전위의급상승으로 Surge가발생한다. 방전 (Bound Change) -. 지상과구름, 구름내, 구름과구름사이의방전으로유도된전하가전력선, 금속체또는지표로흘러장비를손상시킨다. 2. 개폐및기동에의한 Surge 전원설비강의 hwp 198

100 -. 변전소에서고압전력공급선을스위칭할때최고 6,000V, 분전함주전원스위치를작동할때는최고 3,000V의개폐서지가유입될수있다. -. 중장비시동때도최고 3,000V의전압임펄스가발생된다. 이외에주위에서아크용접기, 컴프레셔, 진공청소기, 사무기기등을사용할때도 400~1,000V의임펄스와노이즈가발생한다. -. 8/20μs Surge Current Wave form 전류파형은상승곡선 10% 에서최대전류치 (1pk) 의 90% 까지소요시간은 8μs, 하강곡선의 50% 까지떨어지기까지는 20μs가소요된다. 서지 (Surge) 에의한피해 -. 최근들어건물의인텔리전트화, 각종제어시스템도입의증대, 유비쿼터스도입등으로급속히늘어나는추세이다. -. 국내의경우아직 Surge로인한피해에관하여정확한연구가없지만, 미국의경우고압과과전류로인하여전자화한 System의장애가발생하여시간과경비의피해규모가산업계에서만매년 260억달러에이르는것으로추정하고있다. 아래표에서보는바와같이전자장비의경우원인불명의고장중 88.3% 는 Surge에의한것이다. SPD(Surge Protective Device, 서지보호기 ) 란? -. Surge로부터각종장비들을보호하는장치 -. 과도전압과노이즈를감쇄시키는장치로써 SPD 또는 TVSS (Transient Voltage Surge Suppressor) -. SPD와 TVSS는상호호환되어사용 -. SPD는전력선이나전화선, 데이터네트웍, CCTV회로, 케이블 TV회로및전자장비에연결된전력선과제어선에나타나는매우짧은순간의위험한과도전압을감쇄시키도록설계된장비입니다. 서지 (Surge) 테스트파형 (IEC 규격 ) Surge 전압파형 /50μs Surge Voltage Wave form 전압파형의경우유도된 Impulse가상승하기시작부터그당시유도된최고치의 10~90% 까지올라가는데 1.2μs (IEC 60-1) 시간이걸리고, 하강할때 50%(IEC 469-1) 까지도달되는시간 50μs가소요된다. 전압파형은전류파형에비해상승시간은짧은편이나지속되는시간은전류에비해두배이상지속된다. 일반적인서지차단후의파형 Surge 전류파형 전원설비강의 hwp 199 전원설비강의 hwp 200

101 서지보호기의동작원리 -. SPD( 서지보호기 ) 를설치하는목적계통에서지전류가들어올때, 그전류가부하를통해흐르지않고서지보호기자신을통해흐르도록하여부하에서발생하는전압강하가과다하게상승하는것을막아서부하를보호하려는것계통에서지가들어올경우에, 임피던스가낮은통로 ( 즉 SPD) 를통해서지전류를흘려줌으로써달성할수있다. MOV는정상상태에서매우큰임피던스를가지는부품이다. 여기에전압서지가걸리면 MOV의임피던스가급격히낮아지면서서지를부하가아닌다른통로로흘려보내는저임피던스통로가된다. 서지보호기에는막대한전류가흘러도전압이크게상승하지않는다. SPD 의전압, 전류특성곡선 -. 인가전압이상간 380V 이지만, 서지보호기는접지를시키기때문에대지전위차에의해 220V가됨. 서지보호기는최대연속동작전압 (MCOV) 와전압보호수준 (Up) 를고려하여선정 / 설치해야함. SPD의서지억제개념도 MOV는서지전압을감쇄시키는기술가운데가장믿을만한기술이다. MOV의클램핑특성이믿을만하기때문에전원용으로는 95% 이상의 SPD가 MOV를채택하고있다. -. SAD(Silicon Avalanche Diode) 는데이터선이나통신선용 SPD로자주쓰인다. MOV의대표적인특성은다음과같다. 정상전압에서는전류를거의흘리지않는다. 전압이올라가면전류를많이흘린다. 전류가많이흘러도전압강하가높아지지않는다. 전원설비강의 hwp 201 전원용설비보호 1차보호 -. 주변압기의 2차측 Main Panel에 Main Surge Protector를설치하여외부로부터침투하는 Surge를 1단계억제한다. 2차보호 -. 각건물의분전반또는 UPS, AVR 입력단에 Surge Protector를설치하여 Main Surge Protector를통하여잔여 Surge 및내부발생 Surge를억제한다. 3차보호 -. 정밀제어장비의전원입력단에 Surge 및 Noise를제거할수있는 Surge 전원설비강의 hwp 202

102 Protector 를직렬로설치하여야한다. 서지흡수기 {S A(Application Guide of Surge Absorber)} 설치목적 -. 급격한충격침입파에대하여기기를보호할목적으로피보호기기의단자와대지간에접속하는보호콘텐서또는이와피뢰기를조합한것이다. -. 보호콘덴서는충격파의파두준도를완만하게하고, 또파마장이짧은경우는파고치를저감함으로서발전기코일의층간대지절연을보호하는데효과가있다. 또파미장이길경우에는피뢰기에의해파고치를떨어뜨린다.( 차단기의투입, 차단시에는서지가발생되며경우에따라서는선로에중대한영향을미치므로전동기, 변압기등을서지로부터보호할수있는서지흡수기의설치가권장되고있으며특히몰드변압기및전동기에 VCB를설치하는경우에는변압기의보호를위해최근에는반드시설치하고있다.) SPD 의선정 전원선, 뇌방전및대지전원상승에의한과전압과과전류에대한위험도를분석하여경제적인조건을고려하여 SPD를선정 요구되는기능 -. 피뢰기와동일한기능이요구됨. 서지흡수기의정격 계통공칭전압 3.3 kv 6.6 kv 22.9 kv 정격전압 4.5 kv 7.5 kv 18 kv 공칭방전전류 5 ka 5 ka 5 ka 설치대상의선정 전원설비강의 hwp 203 전원설비강의 hwp 204

103 계통의전압 대상기기 3.3kv 6.6kv 22kv 유입변압기,,, 건식변압기,,, 몰드변압기,,, 전동기 [ 별표 ] : BIL(Basic Impulse Level) 의검토후설치여부반드시검토. : BIL(Basic Impulse Level) 의검토후설치여부검토. : 변압기2차측에반도체장비를설치하고 VCB를사용하는경우설치검토. 에해당하는경우에는제조업체와협의하여그설치목적에적합한기능을다할수 있도록하여야한다. 설치장소는되도록피보호기기에가깝게두고접지선은짧게 한다. 바. 설계및시공시주의사항 1. C-R Surge Suppressor( 서지억제 ) -. 과전류내량이낮은전동기나발전기에대하여는 C-R 서지업서버를사용한다. -. 계통의대지정전용량이증가하는것으로필요에따라지락방향계전기를병용하여야한다. -. 계통의고주파영향으로소손하는위험이있으므로유의할필요가있다. 2. ZnO형서지업서버 ( 서지흡수 ) -. 모터보호에적합하다. -. 외뢰등이직접침입이예상되는회로에는적용하지않는다. -. 내전압시험시에는분리하여시험한다. -. 차단기 CT의부히측에설치한다. 3. 저서지형 -. 차단기의개폐서지흡수에적합하다. 라. 설치위치 -. 보호대상기기의전단에설치하며대부분개폐서지를발생하는차단기의후단에설치하고 2차측은접지한다. 절연설계의기본적방향 -. 변전설비등전력계통의각종기기 ( 애자포함 ) 등의절연내력을모든이상전압에견디도록설계한다는것은경제적으로곤란하다. 이상전압은외부이상전압 ( 직접뢰, 유도뢰 ) 과내부이상전압 ( 과도이상전압, 지속성이상전압 ) 으로구분되며, 따라서전력설비절연설계의기본대책은외부이상전압에대한방호장치를설치하여이상전압에대한파고치를저감 ( 피뢰기제한전압 ) 시키고, 그것에대하여어느정도여유를가진절연강도를정하고피뢰기의원, 근에따라합리적인격차를두어계통전체로서정연한하나의절연체계를갖도록하고있으며, 이것을전력계통의절연협조라고한다. 마. 적용범위 -. 발전기, 변압기, 전동기, 콘덴서, 반도체장비계통 이상전압의종류별대책외부뢰에대한대책 직격뢰 전원설비강의 hwp 205 전원설비강의 hwp 206

104 -. 직격뢰를받을수있는전력설비에대하여가공지선등피뢰설비를시설하고이를다중접지하여접지저항을극력저하시킨후직격뢰의전력설비로의침입을방지한다. 유도뢰 -. 전력설비에유입될수있는가공선로의인입점등에는피뢰기를적정하게설치하여내습하는유도뢰의파고치를일정레벨 ( 피뢰기의제한전압 ) 이하로떨어뜨려전력설비의이상전압의파고치를일정하게제한한다. 전력설비시설물에대한대책 -. 외부뢰에대한대책이강구되어외부이상전압이일정하게되므로계통전압에대하여정해진기준충격절연강도 (BIL) 에적합하게설계하는것으로절연설계에임할수있다. 개폐서지, 상용주파과전압 -. 계통의절연 (BIL) 에의해보호. 절연협조 -. 피뢰기의제한전압을기본으로하여이것에어떤여유를준기준충격절연강도 (BIL) 를설정하여각기기의절연강도를그이상으로유지함과동시에기기상호간의관계를가장경제적이고합리적으로결정하는것. -. 기준충격절연강도와각기기의절연내력은계통의이상전압의파고값, 보호장치의보호능력, 기기의중요도, 보수, 실험등을충분히고려하여정해진다. 전력설비의종류별절연대책옥외애자, 애관류 -. 오손성능에대해 1선지락시의건전상전압에견딜것. -. 습도, 습윤을고려하여동일 BIL에서시험조건을바꿔서절연격차를둔다. 전위변성기결합콘덴서 -. 정격 BIL의 120% 정도로한다. 변압기중성점의절연내력 -. 계통의공칭전압별기준 BIL을적용하고 -. 비유효접지계통의경우에는중성점에피뢰기를설치한다. 모선의절연 -. 대지간도체와대지간의섬락특성을상회하는정격기준 BIL -. 상간정격 BIL의 150% 정도로한다. 전자력에의한횡진을고려하여최소절연간격유지제어, 통신회로, 소내전등회로등 -. 차폐또는피뢰기설치기기의절연강도기준충격절연강도 BIL(Basic Impulse Insulation Level) -. 기기절연을표준화하고통일된절연체계를구성한다는목적으로절연계급을설정하고각절연계급에대응해서제정한기준충격절연강도를말하며, 일반적으로피뢰기제한전압의 20~50% 증가로설치한다.( 변압기절연의 BIL과동일하게된다 ) 전원설비강의 hwp 207 전원설비강의 hwp 208

105 즉, 기기의충격절연강도의보증치로서이의 80% 이하의전압이라면반복해서인가해도오랜세월을견딜수있다는보증치. 충격파표준형은 μs, μs ( 한국에서적용 ) 등이있다. [ 표 ] 전력기기의종류별절연강도 (BIL) 정격전압kV 유입변압기 절연계급 B 절연계급 A 건식변압기 고압전동기 A 레벨 : 표준레벨 상용주파내전압 충격파내전압 B 레벨 : 저레벨, 뇌서지침입빈도가적을때 Noise 일반사항개요 -. 모든기기에전류가급격히변화하면이에따른전자노이즈가발생하게되며, 재래식조명기기의경우에는주로기동시과도현상에의한장해였으나최근의전자식기기는반도체스위칭소자를사용하여고주파를이용하게된다. 그러나이러한종류의전원은많은장점을가지지만동작하는동안중대한전자노이즈의발생원인이되고또한노이즈의전자적인작용은전자적인환경과밀접한관계를가진다. 노이즈란전자파장해 (EMI : Electromagnetic Interference) 라고하며, 희망하는수신신호에간섭을일으켜손상을주는현상이다 1) 전자환경성 (EMC) 의개요 -. 전력기기나전자통신장비는그접속되는전력선이나신호선에서의전도그리고공간을통하는전자방사에의하여상호방해나간섭을받을가능성이있다. 이와같은 문제를전자환경성이라한다. 전자환경은여러가지복잡한요소로구성되며, 다음과같다. 1 장치의설치장소 -. 쉴드또는접지조건 -. 인접기기의종류, 이격거리등 2 전원계통에관계되는환경 -. 전원의종별, 전압의등급 -. 접지점에서본내부임피던스 3 장치에의신호선로 -. 신호선로의종별, 부설상황, 필터의유무등노이즈의장해현상 1. 유도장해 -. 전기설비는주변환경으로부터전압, 전류의왜곡전계, 자계등전자기현상으로방해또는전자왜란을받게된다. 이러한장해는전원선이나통신선을통해침입하는전도적장해와전자파의형태로장해를주는방사적장해로구분한다. 정전유도 : 전력선의전압에기인한다. 특히고전압일수록그영향이커진다.( 전력선과통신선의상호커패시턴스에서기인 ) 전자유도 : 전력선의전류에기인한다. 특히, 지락시 ( 상호인덕턴스에서기인 ) 1-2. 전도적장해 1. 전원선 전원설비강의 hwp 209 전원설비강의 hwp 210

106 전압변동 -. 부하운전상태의변화에의해수전점의전압이변화하는것으로서, -. 전원주파수에대해변동주파수가낮으면영향이적으나 10Hz정도이면조명,TV등에는떨림현상이생긴다. 순시전압강하 -. 낙뢰, 단락, 재폐로동작등에의해크게전압이저하하는현상. -. 전자장치의전원회로에영향을주며, 특히컴퓨터등에대책을요한다. 고조파 -. 전력변환부하장치등비선형부하에서발생되는고조파전류에의해계통의공진등전압왜곡을일으킨다. -. 공진을일으키기쉬운병렬콘덴서와역상전류를일으키는유도기기에서는특히주의를요한다. -. 통신선과전원선이공동접지되지아니한경우에는피뢰기의동작에의해기기내부에이상전압이발생할가능성이있다. 유도전압 -. 교류전원선과통신선이전자기적으로결합되어있는경우에교류전류에의해통신선에유도전압이나타나며, 크기는주파수에따라달라진다. 타기기의잡음 -. 통신기기가다른기기와직접접속되어있는경우다른기기의동작에따라다른기기의신호가잡음으로되는경우가있다. 방사적장해 -. 전자방사로인한설비에의영향을말하며, 방사전자파는전자회로나기기의내부부품과쇄교하여전압또는전류를유도하고전기설비의동작에방해를준다. 과도현상 -. 개폐서지등모든전기기기에서발생하는과도현상에대한영향은설비의접지상태에따라달라진다. -. 전자화된전력기기의영향을미치며, 서지업서버등으로보호하고있다 2. 통신선순시정전 -. 계통전환조작등으로인한전압의순시저하현상. -. 전자기기와방전등등에영향을미친다. 유도뢰서지 -. 장거리선로의경우유도뢰에의한서지전압이통신선에침입한다. 전원설비강의 hwp 211 외부방송의전자방사 -. 주파수의영역과강도가일정하나, 최근의이동통신과트랜시버등은그사용상태에의해상당히큰방해를발생한다. 타기기의전자방사 -. 전자기기의동작으로인한전자방사를말하며특히고주파기기의경우동일설비내에서기기간에상호방해가발생되고있다. 정전기에의한방전 -. 정전기의방전시발생되는방사성전계를말하며, 전자기기에영향을초래한다. 과도현상에의한방사 전원설비강의 hwp 212

107 -. 모든전기기기의동작시발생되며, 전자기기에영향을초래한다. 방전에따른전자방사 -. 용접기등방전을이용한장치를사용할때의방사성장해를말하며, 전기설비에영향을초래한다. 전원의노이즈대책 1. 수전설비피뢰기 -. 낙뢰, 지락, 단락, 스위치의개폐등에의해발생하는피크값이큰전원노이즈를제한한다. -. 고조파발생기기, 방전등용안정기는고주파발생율이적은것을사용. -. 고조파발생율이큰부하는별도의간선으로분리. -. 일반적인고조파기기의고조파발생율은 35% 이하로되어있다. 정보기기전원용분기회로 -. 시그날선에 Twist pair선을사용한다. 차단기 -. 개폐서지가적은것으로선정. -. 서지업서버설치. -. Common Mode Choke( 막대모양이나고리모양의철심에전원의왕복 2선을충분히절연하여동일방향동일권수로감은것 ) 를설치하여왕복전류에의해생기는자속을서로상쇄시킨다. 3. 전력용변압기 -. 정보기기전원용변압기를별도로설치한다. -. 용량을여유있게선정한다. 4. 정보기기전원용간선 -. 별도회로로구성한다. -. 굵기는여유있게선정. -. 케이블의경우가급적다심케이블을사용한다. -. 부스덕트의경우저임피던스형으로한다. -. 차폐 ( 금속관로로배선하고접지 ) 및접지. -. 다른전선과충분히이격한다. 전원설비강의 hwp 노이즈컷트랜스를설치하여변압기의상호임피던스및권선간의분포용량에의한정전유도효과방지. -. 필터를설치하여노이즈를흡수하여제거한다. -. 과전압보호소자의설치시그날선 : 직렬소자사용 (Inductor, 저항기 ( 수십Ω), Posistor) 전원회로 : 병렬소자또는직, 병렬소자사용 (Varistor, Zenner Diode, Arrester, Trasob Sp Diode) -. 차폐시킨다. 유도전압경감대책 전원설비강의 hwp 214

108 1. 상호인덕턴스를감소시킨다 -. 송전선과통신선간격을이격하고, 송전선과통신선과의교차를가급적직각으로한다. 2. 차폐계수를감소시킨다 -. 통신케이블에강대외장케이블을사용 -. 통신케이블을금속관에넣는다. -. 통신케이블에알루미늄피유도차폐케이블사용 -. 차폐선을시설한다. 3. 회선의대지에대한임피던스를높여평형도를개선한다 -. 억압선륜을삽입. 4. 차폐선과통신선간상호임피던스를증대시켜전자차폐효과를증가시킨다. 5. 가공지선의저항을감소시킨다 -. 도전성이좋은가공지선을사용 -. 가공지선을굵은것이나 2조로한다. 6. 통신선에적절한피뢰기를설치한다전자유도장해의방지대책 1. 근본대책 -. 유도전류를줄인다 -. 송전선과통신선간상호인덕턴스를줄인다. -. 양선로의평행길이를줄인다. -. 유도장해를받게되는시간을줄인다 2. 전력선측대책 -. 이격시킨다 ( 가능한통신선로에서멀리떨어지게한다 ) -. 비접지화 - 중성점을저항접지시저항값을가능한한크게한다. -. 고장지속시간의억제 - 고속도지락차단보호한다. -. 차폐선을가설한다 ( 송전선과통신선사이를차폐한다 ) 전원설비강의 hwp 통신선로측대책 -. 통신선의도중에중계코일 ( 절연변압기 ) 를넣어서구간을분할한다. -. 연피통신케이블을사용한다. -. 통신선에우수한피뢰기를설치한다. -. 배류코일, 중화코일등으로통신선을접지해서저주파수의유도전류를대지로흘리도록한다. 번개 ( 雷 ) 의발생과벼락 ( 落雷 ) 뇌운의발생 -. 번개가전기현상에의한것이라는것은 240여년전벤자민프랭크린에의하여밝혀졌으나본격적인해명이시작된것은 1928년 Boys Camera에의하여번개가사진으로찍히기시작하고부터다. -. 번개를발생시키는뇌운은주로적란운 ( 積亂雲 ) 이며, 상층과하층의대기가불안정할때발생하게된다. -. 뇌운의발생은여러가지설이있지만크게 3종류로분류해보면 C.TR Wilson의선택접촉설, Schal fer의빙정대전설, G.C Simpson의수적분열설이있다. C.T.R Wilson의선택접촉설 -. 물방울이무거워낙하하면서분극현상이일어난다. + 이온을만나면밀어내고 - 이온만당겨흡입하므로물방울은아래에서 - 이온을가지고있다. 전원설비강의 hwp 216

109 G.C. Simpson 의수적분열설 -. 물방울이낙하하면서공기와마찰하고물방울은 ( 수적 ) + 이온 - 이온으로대전된다. 공기는가벼우므로위로, 물방울은아래로모이게된다. Schal fer의빙정대전설 -. 빙정의밖온도가내부온도보다낮아지면빙정이팽창되어파괴가일어난다. 뇌의종류열뢰 : 한여름의벼락상승기류 마찰 전하분리 ( 마른벼락 ) -. 뇌는한줄기빛으로보이지만미크론적으로보면뇌가실린구름에서공기절연이파괴되어선행방전 ( 先行放電 : Step Leader) 이구름을출발하여진전과휴지를반복하게된다. -. 대지나지상의물체에접근할때대지나물체에서상향의스트리머가생기고이양자가결합할때뇌운에서대지또는물체에이르는방전로가형성된다. 이러한방전로에대지측에서많은전하가유입되어주방전로가생기고뇌운안의전하가중화되지만눈으로볼수있는휘도는주방전 (Return Stroke) 때생긴다. -. 최초낙뢰후 75% 이상에서 30~200ms 후에재낙뢰가발생하고있다. 연속낙뢰는평균 3회이며, 20회까지연속낙뢰가발생한기록 (AS Table A1.) 도있다 계뢰 : 한냉전선뢰 : 찬공기가밑으로, 더운공기는위로온냉전선뢰 : 더운공기는밑으로와뢰 : 태풍저기압뇌방전의매커니즘 전원설비강의 hwp 217 환경조건에따른낙뢰의빈도및강도 ( 지형 ) 1) 해변 : 바다를거쳐온바람과구름은육지를만나면상승기류를형성하게되며, 이때구름도이상승기류에따라상승을하지만수분을많이포함하고있는관계로기류보다상승속도가느려땅과의간격이좁아지므로인해낙뢰가많이발생한다. 2) 강변 : 비가오면습기의증발로인하여일반적으로기온이떨어지게된다. 그러나, 강의경우상류에서흘러내려오는강물의영향으로주변기온보다수온이높다. 전원설비강의 hwp 218

110 상대적으로높은수온은주변보다더많은습기를띄게되며, 이습기가낙뢰의통로역할을한다. 3) 댐및저수지 : 많은물을저장하는관계로기온의변화보다훨씬느린수온의변화는주변에다량의습기를배출하게되고, 이습기가바람의영향으로주변으로밀려올라가면낮게깔린뇌운과상호영향을미쳐낙뢰의통로구실을한다. 4) 평야 : 평야지역의경우는돌출된작은둔덕이라든지구축물등도낙뢰의가능성이크며, 특히평야가끝나는산밑의경우가특히낙뢰의가능성이큰곳이다. 해변과같은이유로낙뢰의빈도와강도가크다. 5) 산 : 산꼭대기가낙뢰의빈도와강도가강할것이라는것은맞다. 그러나산골짜기가산등성이보다낮기때문에안전할것이라고흔히생각하지만이것은맞지않다. 등산을좋아하시는분들은높은산에올라갔을때구름이골짜기를타고낮게깔려올라오는것을보았을것이다. 골짜기의밑에서올라오는바람은골짜기가좁아지고위로올라갈수록상층부기류의압력이강해져구름의밀도가높아진상태로밑으로깔리게된다. 그로인하여골짜기의돌출부는산중턱보다도훨씬높은강도의낙뢰를맞을가능성이크다. 환경조건에따른낙뢰의빈도및강도 ( 지질적인영향 ) -. 동일한조건이라면지하에광맥이있는경우낙뢰가많다. 고효율이며가벼운게장점입니다. 일단정류를한전압을고주파의교류로변환한다음다시직류로만드는관계로 NOISE가큰것이단점 1. 돌입전류 -. 입력전압을인가하는순간에흐르는전류의최고치 2차측의 CONDENSER INPUT 정류회로의흐르는전류와 0위상에서투입할때 TRANS가포화해서흐르는전류이며, 정격전류의 5배에서 10배의전류가흐릅니다. AC-DC의 SWITCHING의경우입력전압을직접 CONDENSER INPUT 정류를함으로수십배내지수백배의대전류가흐릅니다. 돌입전류억제 a. 저항제한방식 -. 입력 Line에저항을삽입하는것과 LINE FILTER의저항을이용하는방법으로상시손실이생김으로소전력에서사용. SMPS(Switching Mode Power Supply) 정전압전원의방식 -. 전자기기를작동시키기위해서는, 안정된직류전원이필요 -. 정전압을만드는방식으로서는상용의교류전원으로부터만드는 (AC-DC) 방법과 BATTERY 등의직류전원으로만드는 (DC-DC) 방법이있다. -. 입력 (1차) 과출력 (2차) 이절연된것과절연이안된것이있다. -. 정전압의방식으로는 Switching 방식이주류를이루고 전원설비강의 hwp 219 b. THERMISTOR 방식 -. 입력 LINE에 THERMISTOR를삽입하는방식입니다. 전원투입초기에는저항치가높아돌입전류를억제하고통전후에는온도가상승하여저항치가낮아져서손실이적어지는특성을이용 전원설비강의 hwp 220

111 c. SCR 방식 SCR과저항을병렬로연결한회로 -. 최초에는저항으로돌입전류를억제하고평활 Condenser의충전이완료되면 SCR을 ON해서저항의손실을없애는방식입니다. 최초의투입시와 SCR이 ON할때와두번의돌입전류가흐른다 폭발및화재의 3 요소 -. 지역내에가연성가스나증기가존재해야한다. ( 가연물질 ), -. 가연성가스나증기가연소또는점화가가능한정도의산소또는공기와혼합되어있어야하고이혼합물의양은설비주위의공기를충분히점화시킬수있는양이어야한다. ( 산소공급원, 산화제 ) -. 혼합물이점화되어야한다. ( 점화원 ) 가. 위험장소의분류 - 인화성물질의증기또는가연성가스가쉽게존재할가능성이있는지역 - 인화점 40 C 이하의액체가저장, 취급되고있는지역 - 인화점 65 C 이하의액체가인화점이상으로저장취급될수있는지역 - 분진등이발생하거나분진이기기의표면또는바닥등에퇴적되는지역 -. DC-DC CONVERTER의경우입력측에대용량의 CONDENSER를사용하고있지않아대부분돌입전류방지회로를사용안하고있다. 급격한 RISING 전압을인가하거나기계적 SWITCH로 ON-OFF할때는단시간이지만돌입전류가흐르므로주의가필요하다특수장소의전기설비 -. 폭연성, 가연성증기및폭연성, 가연성분진이지속적발생또는집적되는장소로서전기설비로인한발화, 사고파급되는것을방지하기위해전기설비의안정성확보를위하여기술기준에서별도로규정하고있다.( 내선규정에서정하는특수장소 : 가스증기위험장소 / 분진위험장소 / 불연성먼지가많은장소 / 위험물등이존재하는장소 / 화약고등의위험장소 / 부식성가스등이있는장소로서분진위험장소를가연성과불연성으로세분화하였다 ) 전원설비강의 hwp 가스, 증기위험장소 -. 가연성가스또는인화점 40 이하의인화성액체의증기가공기중에존재하여위험한농도로된장소또는그러한우려가있는장소를말한다. 0 종장소 -. 위험분위기가통상상태에서장시간지속해서존재하는장소및지속적으로위험분위기생성우려장소 ( 폭연성가스의연속적, 장시간지속장소 ) -. 설비의내부 -. 인화성또는가연성액체가존재하는 Pit의내부 -. 인화성물질의증기또는가연성가스가지속적또는장기간체류하는곳 1 종장소 -. 통상상태에서위험분위기를생성할우려가있는장소 [ 폭발성가스의집적우려장소, 전원설비강의 hwp 222

112 간혹집적장소 ( 수리, 보수, 누설등 ) ] -. 통상의상태에서위험분위기가쉽게생성되는곳 -. 운전, 유지보수또는누설에의하여자주위험분위기가생성되는곳 -. 설비일부의고장시가연성물질의방출과전기계통의고장이동시에발생되기쉬운곳 -. 환기가불충분한장소에서설치된배관계통으로배관이쉽게누설되는구조의것 -. 주변지역보다지대가낮아가스나증기가체류될수있는곳 -. 상용의상태에서위험분위기가주기적또는간헐적으로존재하는곳 2 종장소 -. 이상상태에서위험분위기생성우려장소로서옥내가 1종장소가되기쉬운장소라할지라도옥외로하면 2종장소로볼수있는경우가많다. -. 환기가불충분한장소에서설치된배관계통으로배관이쉽게누설되지않는구조의것 -. Gasket, Packing 등의고장과같이이상상태에서만누설될수있는공정설비또는배관의환기가충분한곳에설치될경우 -. 1종장소와직접접하고개방되어있는곳또는 1종장소와 Duct, Trench, Pipe 등으로연결되어이들을통해가스나증기의유입이가능한곳 -. 강제환기방식이채용되는곳으로환기설비의고장이나이상시에위험분위기가생성될수있는곳 -. 전열기 -. 접속기류 -. 배선용기구및부속품 -. 전자변용전자식 -. 차량용축전기 -. 신호기 -. 기타불꽃또는고열을수반하는전기기계, 기구내압 ( 耐壓 ) 방폭구조 -. 전기기기의용기속에폭연성가스가들어가기어려운전폐구조로되어있고용기내부에서점화, 폭발하여도파괴되지않는구조.( 용기가그압력에견디고또한외부의폭발성가스에인화될우려가없는구조 ) 내압 ( 內壓 ) 방폭구조 -. 전기기기의용기속에청정한공기또는불활성가스를압입하여내압을유지시켜외부로부터의폭발성가스의침입방지하는구조로서, 통풍식, 봉입식, 밀봉식이있다. 안전증방폭구조 -. 상시운전중에불꽃, 아크또는과열이생기면아니되는부분에이들이발생되는것을방지하도록구조적, 전기적온도상승에대하여특히안전도를증가시킨구조. 방폭기기의종류 -. 전동기 -. 제어기 -. 차단기및개폐기류 -. 조명기구류 -. 계측기류 전원설비강의 hwp 223 유입 ( 油入 ) 방폭구조 -. 전기기기의불꽃, 아크, 고온또는발화원이될수있는부분을油中에둠으로서폭발성가스와격리한구조. 본질안전방폭구조 -. 상시운전중이나사고시에발생되는불꽃, 아크, 열에의해폭연성가스에점화되지 전원설비강의 hwp 224

113 않는것을기타의방법에의해확인된구조. 비점화방폭구조 -. 정상동적중주변의폭발성위험분위기에점화되지않고점화시킬수있는고장이유발되지않도록한구조몰드방폭구조 -. 점화원의구성부분을밀폐시킨구조충전방폭구조 -. 점화가능부위는분말등으로충전하여점화에너지를소호하는구조분진방폭구조보통방진방폭구조 -. 분진이용기내부로침입하기어렵게한구조특수방진방폭구조 -. 분진이용기내부로침입하지않도록한구조분진방폭특수방진구조 -. 폭연성분진이존재하는장소에서도사용할수있도록특히방폭성을높인구조. 특수방폭구조 -. 상기이외의구조로서폭발성가스의인화를방지할수있다는것이시험기관에의해확인된구조. 방폭전기설비의전기적보호 -. 방폭전기설비에서전기회로가과전류, 단락, 지락, 온도상승등에의해이상이발생할우려가있는경우에는이것을조기에검출하여제거함으로써전기설비가화재의점화원이되는것을방지할필요가있다. 1, 과전류보호 -. 전로에과전류가흐를경우즉시그전로를자동적으로차단하는보호시스템을설치한다. 단, 2종장소의저압회로로서점화원이될가능성이극히적은경우에는자동경보방식의것으로할수있으며이경우관리자가조기에그원인을파악하여제거할수있어야한다. 2. 단락전류보호 -. 전로에단락전류가흐를경우이를즉시검출하는장치를시설하고, 또한사고전로를계통에서자동으로분리할수있는보호시스템을설치하여야한다. 3. 지락보호 3-1. 접지식저압전로 -. 1선에지락이발생한경우에원칙적으로즉시전로를자동적으로차단하도록지락차단기 ( 감도전류는 30mA이하의것 ) 를설치하여야한다. 단, 2종장소의전자회로에서 1선에발생한지락이점화원으로될가능성이극히적은경우에한하여지락자동경보장치에의할수있다 비접지식저압전로 -. 1선에지락이발생한경우에원칙적으로즉시전로를자동적으로차단하도록지락차단기 ( 감도전류는 30mA이하의것 ) 를설치하여야한다. 단, 2종장소에는극히경미한지락도감지할수있는지락자동경보장치를설치하는경우에는자동차단하지아니할수있다. 또한 1선에발생한지락이점화원으로될가능성이극히적은경우에한하여지락자동경보장치를생략할수있으며, 이경우지락점을검출하고가능한한그부분의전로를차단하여지락을제거하여야한다. 4. 고압전로에서의지락보호 -. 특수장소내에설치된고압전로는지락이발생한경우즉시전로를차단하도록지락차단장치를설치하여야한다. 전원설비강의 hwp 225 전원설비강의 hwp 226

114 5. 보호접지 -. 특수장소에설치되는기기및배선의노출도전성부분은제1종 ~ 제3종접지공사를한다. -. 접지선의굵기는예상최대지락저류를안전하게흘릴수있어야한다. -. 내압방폭, 안전증방폭금속관배선에있어서접지선은전선관내를통과하여단자함내의내부접속단자에접속하여야한다. 단전선관이예상최대지락전류를안전하게흐르게할경우에는전선관을접지선으로이용할수있다. 이경우나사결합부에는원칙적으로본딩을할필요가없다. -. 다심형케이블에있어서는선심의 1개를접지선으로사용하고단자함의내부접지단자에접속하여야한다. 단, 케이블의금속외피로예상최대지락전류를안전하게흘릴수있는경우에는이것을접지선으로할수있다. -. 별도의접지선을이용하여배선할경우이접지선은보호관등에의해충분히외상에대한볼호조치를하여야한다. -. 이동전기기기의배선에있어서는이동전선 1개의심선을접지선으로사용하고그단자를각각단자함또는차입접속기의플러그내부접속단자에접속하여야한다. -. 접지선과접지단자와의접속은풀림, 단선등이없도록특히주의한다. -. 접지선으로사용하는전선또는심선은그절연피복이녹색과황색의줄무늬모양을사용하여야한다. 이것이곤란한경우에는녹색의전선또는그접속부분에같은색의테이프를감아서사용한다. 1) 수요전력 (DEMAND) 의정의 -. 수요시한동안측정된전력의평균값을말하며다음식으로표현된다. -. 수요전력 (Kw) = 수요시한내사용전력량 (Kwh)/ 수요시한 (h) -. 여기서수요시한은평균전력을구하기위하여정해진시간의길이로국내의경우 15분으로설정되어있으며, 최대수요전력제어기가사용전력을연산하고부하를제어하는데기본이되는시간으로정의된다. 2) 최대수요전력제어 (DEMAND CONTROL) 의필요성 -. 근래에들어설비의고급화, 대형화등으로전력소비가급격히증가하면서전력예비율의절대부족현상이발생하고있어최대수요전력의효율적인관리의필요성이증가하였다. 또한전기사용수용가측에서는생산활동과, 사업활동등을원활하게추진하면서합리적인전력사용을통해전력요금을절감하기위한방법으로전력사용량의절감, 피크전력의억제, 부하평준화등을도모하고있다. -. 최대전력을절감할수있는방법으로는디맨드콘트롤러에의해최대수요전력을억제하는방법과조업방식, 공정의변경, 전력소비가적은생산시스템으로의이행등이있다. -. 현재한국전력공사의전력요금은시간대별, 계절별차등요금을적용하고있으며요금수준의차등폭을확대하여최대수요의절감효과를제고하기위하여기본요금산정시최대수요전력을기준으로부과하므로전력요금의절감을위해서는최대수요전력제어방식의도입이고려되고있다. 6. 등전위접지 -. 도전성부분간의전위차에의한스파크발생및발생된정전기의신속한방전을위해방폭지역내의모든도전성부분은 Bonding 등에의하여전위가동일해질수있도록하여야한다. 단, 전선관이예상최대지락전류를안전하게흐릴수있는경우에는본딩을생략할수있다. 3) 최대수요전력제어방식가. 피크컷트 (Peak - Cut) 제어방식 -. 어느시간대에집중하는부하가동을다른시간대로옮기는것이생산공정상곤란한경우, 목표전력을초과하지않도록일시적으로차단할수있는일부부하를차단하는방식. 수요전력 (DEMAND) 의기본이론 전원설비강의 hwp 227 나. 피크쉬프트 (Peak - Shift) 제어방식 전원설비강의 hwp 228

115 -. 최대수요전력을구성하고있는부하중피크시간대에서다른시간대로옮길수있는부하를검토하여피크부하를다른시간대로이행시키는방법이며, 심야전력을이용하는빙축열냉방시스템이적용되고있다. -. 빙축열냉방시스템은심야전력을이용하여야간에얼음또는냉수를생산, 저장하였다가낮시간대의냉방에이용하는냉방방식으로최근정책적으로자금지원및기술지원을통하여보급을촉진하고있다. -. 일반업무용시설의경우냉방설비및관련기기와조명설비, 공조설비를주대상으로하고있으나, 공장의경우에는생산활동에영향을주지않아야제어대상기기선정시신중한주의가요망된다. 다. 부하제어방법 -. 제어대상부하설비, 조업의형태에따라자동부하제어방식과수동부하제어방식으로나눌수있다. 다. 설비부하의프로그램제어방식 -. 디맨드콘트롤러 (Demand Controller) 가이용되고있으며, 디맨드제어에의한피크전력을억제하기위하여마이크로프로세서를내장시킨고도의감시제어기능을가진최대수요전력감시제어장치이다. -. 항시전력부하의상태를감시하고있다가우리나라의수요시한인 15분내에미리설정된목표전력의초과가예상되면경보신호를발생시킴과동시에일시적으로차단가능한부하를프로그램된순서에의해최대 8회로까지차단시켜최대수요전력의상승을억제하고, 부하가감소하면다시미리입력된프로그램에의하여순차적으로부하를투입시키는방식이다. 라. 자가용발전설비의가동에의한피크제어방식 -. 목표전력을초과하는최대수요전력에해당하는부하를자가용발전설비로분담하게하는방식이다. 부하특성을면밀히검토하여자가용발전설비의전원공급에의하여최대수요전력의상승을억제한다. 가 ). 수동부하제어 -. 공장등의생산설비등과같이자동부하제어가곤란한설치환경인경우디맨드콘트롤러의예비경보기능및차단경보신호발생시부하설비의가동상태에따라선별적으로부하를선별적으로차단하는방식이다. 이러한수동부하제어방법은부하제어를위한연락방법, 부하를제어하는데소요되는예상시간, 대상부하를제어하는담당자등을결정하여야한다. 나 ). 자동부하제어 -. 피크전력을억제하기위하여마이크로프로세서를내장시킨고도의감시제어기능을가진디맨드콘트롤러에서항시전력부하의상태를감시하고있다가미리설정된목표전력의초과가예상되면경보신호를발생시킴과동시에일시적으로차단가능한부하를프로그램된순서에의해최대 8회로까지차단시켜최대수요전력의상승을억제하고, 부하가감소하면다시미리입력된프로그램에의하여순차적으로부하를투입시키는방식이다. 4) DEMAND CONTROLLER의적용시고려사항가. 제어대상 -. 최대수요전력제어를목적으로하는제어대상기기는일반적으로수용가의업종에따라달라지나주로냉방설비, 콤프레셔, 조명, 기타단시간정지가가능한부하설비가고려되고있다. 나. 제어부하의선택 전원설비강의 hwp 229 충전은초기충전과일상충전으로나눌수있다. 1. 초기충전초기충전이란축전지에아직전해액을넣지않은미충전상태의축전지에전해액을주입하여처음으로행하는충전을말한다. 2. 일상충전 ( 또는유지충전 ) 전원설비강의 hwp 230

116 사용과정에서의충전을말하며다음과같은종류가있다. 가. 보통충전 : 필요할때마다표준시간율로소정의충전을하는방식. 나. 급속충전 : 비교적단시간에보통충전전류의 2 ~ 3배의전류로충전하는방식다. 부동충전 : 축전지의자기방전을보충함과동시에상용부하에대한전력공급은충전기가부담하도록하되부담하기어려운일시적인대전류부하는축전지로하여금부담케하는방식이다. 일반적으로거치용축전지설비에서가장많이채용하는방식이다. 라. 균등충전 : 장기간에걸친충전으로인하여각축전지간에전압이불균일하게된다. 이것을시정하기위해과충전을하는방식이다. 즉, 각전해조에서일어나는전위차를보정하기위하여사용된다. 1 정전류균등충전 : 축전지용량의 1/20 정도의전류로전압과비중이일정할때까지충전한다. 2 정전압균등충전 : 통신용, 발전소, 변전소의고정형축전지에사용하는방법축전지대상부하 -. 소방법및보안유지 : 유도등, 비상등, 최소조도확보용비상전원 -. 전력설비원격제어전원 : 조작용전원, 감시반전원 -. 비상제어용조작전원 : 전화교환장치, 전기시계, 비상방송, 통신, 신호전원, 화재경보장치전원등 -. 비상용무정전전원장치 부동충전방식 1. 축전지가항상완전충전상태에있다. 2. 정류기의용량이적어도된다. 3. 축전지수명에좋은영향을준다. 축전지의균등충전 -. 단전지사이에비중이일정치않거나전압이일정치못할때축전지에충전해주는특수한방법이다. (1) 실시시기 1 3개월에한번씩 2 만충전시비중값이 0.01상떨어졌을때 3 축전지평균전압이 0.05V 이상떨어졌을때 4 급방전후짧은시간에재충전할때 (2) 방법 전원설비강의 hwp 231 축전지의종류 -. 내부구조에따라연축전지, 알카리축전지로구분되며태양전지, 연료전지등이개발되고있다. -. 제조방법에따라건식축전지와습식축전지로대별되며양쪽모두구조상의차이는없으며건식축전지는초충전없이바로사용이가능하다. 1. 연축전지 -. 묽은황산속에과산화연 (PBO2) 과연 (Pb) 을침적하면과산화연과연과의사이에 2.2~2.8V 정도의기전력이발생되며공칭전압은셀당 2V 정도이다. 개로전압은전해액비중및온도에따라약간의차이가있기는하지만대략비슷하다 클레드식 (CS형) : 완만한방전형 1-2. 페이스트식 (HS형) : 급방전형 -. OPEN TYPE : 가스제거장치가없는것으로종래의개방형에해당 -. VENTILATE TYPE : 배기전에필터를설치하여산수방출을방지한구조. 충전중에발생하는가스로인하여올라오는환산무를걸러황산분은축전지로되돌려 전원설비강의 hwp 232

117 보내고가스만배기공을통하여배기기키는구조. -. SEALED TYPE : 산, 알카리가스가나오지못하게한구조로서증류수의보충이필요치않은구조. ( 무보수밀폐형 ) 환수촉매장치가있어축전지충전중내부에서발생되는가스를특수촉매에의해수증기로변환시켜촉매장치외기내벽에의하여냉각시켜물로환원하여다시전지내로되돌려보내는구조로되어있다.(HS-E형과 PS-E형이있다 ) 화학반응식 Pbo₂+ 2H₂So₄ + Pb 양극 ( 과산화연판 ) 충전방식 전해질 ( 묽은황산 ) 음극 ( 연판 ) 방전 충전 PbSo₄ +2H₂O +PbSo₄ 양극판전해액음극판 -. 충전방식에는트리클 ( 유지 ) 방식과플로트 ( 부동 ) 방식이있으며최근에는건축전기설비에서는부동충전방식을거의사용하고있다. 1. 보통충전방식 -. 필요할때표준시간율로소정의충전전류를충전하는방식. 2. 급속충전방식 -. 단시간에충전전류의 2~3 배로충전하는방식. 3. 균등충전방식 -. 부동충전을유지하면완전충전상태로유지되지만축전지개개의특성에따라자기방전량에차이가생기고개개의부동충전전압은상이하므로장기간부동충전시충전부족상태의것이나온다. 이불균형시정을위하여일종의과충전인균등충전을할필요가있다. 즉, 균등충전이란각전지간의전압을균등하게하기위해 3주에 전원설비강의 hwp 233 1회정도축전지공칭전압의 120~125% 의정전압으로 10~12시간충전하는방식. 4. 부동충전방식 -. 상시부하전류는정류기가부담하고순시대전류는충전기와축전지가분담하며, 정전시에는축전지가전부하를부담하고, 정전회복후에는정류기가충전과부하전류를부담하게된다. 따라서정류기출력전류 = 충전전류 + 상시부하최대전류가필요하다. -. 부동충전시과중천으로인해축전지수명이단축될수있고부족충전으로전해액비중이저하되어용량부족현상이발생하므로실험결과아래표와같이규정전압으로충전한다. 5. 세류충전방식 ( 트리클충전방식 ) -. 축전지의자기방전을보충하기위해부하를제거한상태로늘미소전류로충전하는방식자기방전 : Self Discharge -. 충전된 2차전지가방치해둔시간과함께용량이감소되어저장된전기에너지가전지內에서소모되는현상으로, Zn 보다단극전위가높고수소과전압이낮은불순물 Cu등이존재하면국부전지가형성되어순환전류가흘러 Zn이소모되면서생긴 H2가양극으로이동하여양극의활성물질과반응한다. 또한누설전류에의한방전이발생한다. 전원설비강의 hwp 234

118 6. 전자동충전방식 -. 정전압충전의결점 ( 충전초기대전류 ) 을보완하여일정전류로자동전류제한하는장치를부착한충전방식으로보수유지에유리하다. ( 정전압장치와자동회복충전장치가필요하다 ) 7. 초충전 -. Dry-uncharged type 은전해액을주입하여도축전지는방전상태에있으므로사용전에충전하여야한다. 축전지는전해액주입전대기중의산소, 탄산개스와반응하여산화연, 탄산연으로변화된다. 주입시전해액과결합하여 PbSO4로되므로장시간충전하여 Pb 로활성화할필요가있으며다음과같이실시한다. -. 주위온도 30 이하에서실시 -. 주입후 1~2 시간후재보충 -. 초충전은규정용량의약 400% 에달할때까지계속한다. 즉 10시간율공칭용량의 1/20의전류로 80시간이상, 1/10의전류로 40시간이상충전한다. 연축전지와알카리축전지의비교 구분 연 알카리 종류 - 클레드식 - 포켓식 - 페이스트식 - 소결식 공칭전압 (V/CELL) CELL 수 - 52~55개 - 80~85개 최대방전전류 - 1.5C - 2C( 포켓 ), 10C( 소결 ) 전기적강도 - 과충전, 과방전에약하다. - 과충전, 과방전에강하다. 충전시간 - 길다 - 짧다 온도특성 - 열등 - 우수 수명 - CS 형 : 10~15년 - HS 형 : 5~7년 - 20~30년 공칭용량 - 10시간율 - 5시간율 가격 - 유리 - 고가 용도 - 장시간일정전류부하 - 단시간대전류부하 - 부식가스를발생 - 부식가스없음 기타 - 전해액의비중에의해충, 방전을알 - 저온특성이좋다. 수있다. - 보존이용이하다. - 충방전전압의차이가적다 - 고율방전특성이좋다. 충전 : 축전지에외부전원에서전류를공급하여극판활물질을화학변화시켜축전지내에전기에너지를화학에너지로축적하는조작. 초충전 : 미충전축전지의최초의충전을말한다. 전해액주입후비교적소전류로장시간통전하여활물질을충분히활성화할것. 회복충전 : 방전한축전지를차회의방전에대비해용량이충분히회복할때까지충전할것. 보충전 : 주로자기방전을보충하기위해충전. 연축전지로는장기간보존하는경우하절기에는 1개월에 1회, 동절기에는 2 3개월에 1회정도하는것이보통이다. 균등충전 : 여러개의축전지를 1조로하여장기간사용하는경우, 자기방전등으로발생하는충전상태의보충이아니고충전상태를균일하게하기위해서하는일종의과충전, 보통충전전류의 1/2정도의전류로 30 50시간하는방법이다. 전원설비강의 hwp 235 전원설비강의 hwp 236

119 과충전 : 완전방전상태에도달한후의충전을말한다. 가스발생에의해전해액이급속히감소한다. 연축전지에는과전류가계속되면수명이짧게된다. 급속충전 : 응급적으로용량을약간회복시키기위해대전류로서단시간에충전하는방법. 상시하여서는안된다. 일반적으로급속충전기를사용한다. 정전류충전 : 일정한전류로서하는충전. 5 10시간율의일정전류가흐르는방법. 정전압충전 : 일정한전압으로서충전. 초기의충전전류가매우크게되어비경제적으로일반적으로사용하지않는다. 전기 1개당 V의일정전압을가하는방법. 정전류정전압충전 : 충전개시시는일정한전류로충전하고충전이진행되어축전지의충전전압이설정전압에도달한이후그일정한전압으로충전하는방법. 설정전압은가스발생전위보다약간높은것이보통이다. 트리클충전 : 축전지의자기방전을보충하기위해부하에서끊어버린상태로늘미소전류로충전하여놓는것. 정전류법과정전압법이있다. 부동충전 : 정류기에축전지와부하와의병렬로접속하고항상축전지에정전압을가해이것을충전상태에놓아서정전시또는부하변동시에무순단으로축전지에서부하에전력을공급하는방식. 부동전압은전지 1개당 V로있으므로전압에의해개수결정을할때주의가필요하다. 4 사고, 고장시원인분석하여사고재발방지 ( 과전압, 과소전압, 과전류, 서지과도전압등에대한파형모니터링분석가능 ) 5 정확한수요예측 6 데이터베이스구축으로이력관리 ( 일보, 월보, 연보 ) 7 중앙감시반에서모니터링하여감시 제어 계측하므로유지관리보수성증대 8 대용량인경우 PT, CT 설치만으로다양한파라메터계측, 감시기능부여 9 RTU, SCADA, PLC와통신이가능하여 B.A화에는필수적임 10 디지털방식으로별도의변환기없이고정도의측정값계측전자화배전반의필요성 -. I.B화에따른전기설비관리포인트는건물이다기능, 고기능화하면서급속히증가되고있으며 -. 예방보전을위해서는정확한현상파악이될때에가능한것이므로 -. 초기설비투자시에첨단기능을부가시켜건물의부가가치를향상시킴이바람직하리라본다 전자화배전반과기존방식배전반의차이점 (1) 개요 -. 최근의빌딩은인텔리전트화하면서 OA 부하의증가 -. 층별바닥면적에대한부하밀도가증가 -. 분기회로공급면적축소에따른분전반의수및분기회로의수가증가 -. 건물자동화에따른감시, 제어, 계측등이용이한전자화배전반의필요성이점차증대전자화배전반의특징 1 디지털방식 ( 다기능소형, 고정도, 고신뢰성 ) 2 고정밀도및감시범위확대 3 시스템내감시측정값이일치하여일률적인계통파악이용이 전원설비강의 hwp 237 폐쇄배전반배전반의개요 -. 큐비클 (Cubicle) 이란말은원래입방체를말하는것 -. 함의대부분이철제로이루어지고있다. -. 큐비클내에내장되는기기를완전히철제로감싸서안전하게제작하는것을 METAL CLAD형, 즉폐쇄배전반이라고한다. -. ANSI나 IEEE에서도 'Metal Clad란충전부분 (Conducting Parts) 을금속제함 (Metal Casing) 으로완전히밀폐시킨구조의것을말한다 ' 라고정의하고있으며 JEM은 ' 배전반이란차단기, 개폐기또는이들의조작, 측정, 보호, 감시제어기구등을서로맞도록갖추고있으며옥내배선, 부속부품과지지구조물을함께갖추고있어서발전, 송전, 배전, 변전, 동력전환계통을운전하는데필요한장치를총칭한다 ' 고정의하고 전원설비강의 hwp 238

120 있어각종제어함을포함하는광범위한범위를배전반류에속하는것으로보고있다. 배전반의종류 1) 제어반 -. 원격에서전력계통을일괄적으로감시, 계측및조작할수있는장치 -. 계통의현재상태를신속정확하게파악하여계통의관리및안전사고를예방하고고장개소를신속히발견하여기기의원활한운전을가능하게함으로써소수인원으로효과적인계통의관리를할수있는설비를말한다. 1. 미국 NEMA 규격 -. 미국 NEMA(National Electrical manufacture Association) 규격에의하면 -. 차단기, 단로기, 기타의기기를단순히접지강판으로둘러싼것을일반큐비클이라하고 -. 외함뿐만아니라모선실, 단로기, 차단기실등을구분하여각실을완전히접지금속으로격벽을설치하고차단기등을볼트또는너트류로완전히고정하여두고자동연결방식으로되어외부로인출되어나올수있도록하여차단기가개방상태가되지않으면인출이나접속등입출을할수없도록상호인터로크장치가완비된배전함을메탈클래드라고규정하고있다 (E~G급) 4 소호리액터접지방식은지락점에서의아크를급속소호시킨다. -. 일반적으로접지임피던스가낮을수록이상전압을저감시켜절연레벨을낮추며피뢰기동작책무를경감시키고보호계전기의동작을확실히할수있는이점이있는반면큰지락전류가흐르기때문에과도안정도, 통신선에대한전자유도고장전류의차단등에좋지않은영향을주는결점이있다. 중성점접지방식의종류 1 직접접지방식 -. 변압기의중성점을임피던스를넣지않고직접대지전위 ( 변전소의주접지 mesh) 에접속하는방식 -. 1선지락시건전상의대지전위는거의상승하지않아선로, 기기의절연레벨을대폭경감할수있다. -. 변압기의중성점은상시대지전위로유지되므로권선의단절연이가능하여변압기의경제적설계에크게기여하고있다. -. 지락전류가크기때문에통신선에전자유도장해나기기에큰충격을주어계통운전을불안정하게하지만고속차단하는것에의해고장지속시간을짧게함으로써해결할수있다. 계통또는발전기중성점접지방식 (1) 개요 -. 전력계통에있어서중성점접지의목적은영상임피던스의크기에따라계통사고시의지락전류와건전상의대지전압상승률이큰영향을받으므로중성점접지임피던스의값을적당히선택하여, 1 뇌등에의한이상전압을경감시킨다. 2 대지전위의상승률을억제하여선로, 기기의절연을경감한다. 3 중성점접지임피던스에흐르는지락전류를검출하여지락고장의선택차단을확실하게한다. 전원설비강의 hwp 저항접지방식 -. 지락시의이상전압을방지하고지락보호계전기를확실히동작시키기위해변압기의중성점에저항을넣어접지하는방식 -. 중성점접지전류는수십 ~ 수백A 정도로, 특히수백A 이상의경우를고저항접지라고부르고있다. -. 케이블계통등에서는대지충전전류를보상하기위해중성점보상리액터를병용하는수가있다. 3 소호리액터접지방식 전원설비강의 hwp 240

121 -. 중성점에소호리액터 ( 발명자와연관하여패터슨코일이라고도부른다 ) 라고하는 air gap부철심리액터를설치하고그리액턴스와계통의대지커패시턴스를병렬공진시켜영상임피던스를무한대로하고지락고장전류를 0으로하여고장아크를자연소호시키는방식 -. 주로 66~110kV 계통에쓰이고있다. -. 보호계전기에의한고장구간의선택을확실히하기위해병렬로중성점저항을병용하는병렬저항투입방식이채용되는경우가많다. 확실성등의관점에서는될수있는대로저임피던스로중성점을접지해서고장시고장전류검출을확실히하는것이좋다. -. 과도안정도의증대나전자유도장해의경감, 고장점의손상저하및차단용량의감소목적으로는될수있는대로고임피던스로중성점을접지해서중성점전류의값을작게할필요가있으므로이들사항을충분히검토해서각계통의실정에알맞은접지방식을채택해야 4 비접지방식 -. 어느변압기의중성점도접지하지않는방식이다 kV 정도이하의저전압, 소규모계통에서채용되고있다. -. 이런계통에서는대지충전전류도아주적고영구지락이아닌한지락아크도자연소호하는수가많다. -. 변압기를 - 결선으로할수있기때문에변압기 1상고장일때 V결선으로하여송전을계속할수있는이점이있다. (3) 중성점접지방식장단점비교 항목 비접지 직접접지 고저항접지 소호리액터접지 건전상의전압상승 大 小 중 최대 (1.7배) 절연레벨 전절연 단절연 전절연 전절연 지락전류 小 최대 중 최소 보호계전기동작 곤란 확실 대 불가능 유도장해 小 최대 중 최소 과도안정도 大 최소단, 고속차단및재폐로로향상가능 대 대 4) 중성점접지방식선정시고려해야할사항 -. 이상전압의억제, 전선로라든지기기의절연경감, 피뢰기및차단기동작의신뢰성및 전원설비강의 hwp 241 전원설비강의 hwp 242

122 비교항목비접지식고저항접지식저저항접지식직접접지식소호리액터접지식 결선도 유효접지전류 ( 지락전류 ) 적용계통 1 선지락시건전상의전압상승 1선지락시통신선의유도장해정도 1선지락시계통안정도 지락고장시회로차단 지락고장시계전기동작지락고장시기기손상 수백 ma 정도 5~100A 정도 200A 이상수십 ~ 수천 A 수 ma 고압회로 케이블계통에서간헐아크지락에의한과전압이발생. 특별고압회로, 고압회로 약간크다. 적다. 적다일반적으로적다일반적으로크다 특별고압회로특별고압회로저압회로특별고압회로 적다. 평상시와거의같다. 가장크다. 고속도차단시스템채용으로보상 크다. 적어도 3 배까지올라간다. 가장적다 좋다좋다약간좋다나쁘다. 좋다 자연소호됨으로차단불요, 단영구고장시회로차단필요 차단필요차단필요차단필요 자연소호됨으로차단불요, 단영구고장시회로차단필요 곤란할경우가있다. 확실하다. 확실하다. 가장확실하다. 불가능하다. 적다일반적으로적다일반적으로크다가장크다가장적다 계통운전 계전기적용이곤란하므로운전에불편할때가있다. 용이하다. 용이하다. 용이하다. 운전상황에따라탭변경을요함. 직렬공진에주의를요함. 절연비용 크다 일반적으로크다 일반적으로적다 가장적다 크다. 초기설비비 적다 크다 크다 적다 가장크다. 설치공간 적다 크다 크다 적다 가장크다. 전원설비강의 hwp 243 수변전실설계시고려해야할사항에대하여설명하시오. 1 수전점에서변압기 1차측까지의기기구성을수전설비변압기에서부하설비에전원을배전하기위한배전반까지를변전설비라하며, 양쪽을총칭하여수변전설비라한다. 2 수변전설비의설계는전력부하설비에서요구하는양질의전원 ( 무정전, 정전압, 정주파수의유지 ) 공급을목적으로한수변전관련의통합시스템결정을유도하기위한기획, 신기술의도입. 조사및연구의종합적인기획업무를말한다. 3 수변전설비의수납공간인수변전실의설계는건물의용도, 종류, 사용부하의분포상태, 설비용량, 수전방식및전압에따라제약을받는다. 4 위치선정은가능한한실제사용부하를중심으로배전을원할히할수있는장소로서건축적, 전기적, 환경적, 방재계획, 경제적, 유지관리및보수, 장래성등을고려하여선정함이바람직하다. 수변전실설계의기획시고려사항 1 수전점 ( 책임분계점또는재산한계점 ) 까지는전력회사에서사용전력에따른전압으로공급되지만수전점이하에서는자가용전기설비로부하설비에서필요로하는정격전압으로변성하여안전하고신뢰도가높은경제적인배선으로전압변동이적은양질의전기를공급할수있어야한다. 그러므로충분한면적의확보와적정위치에설계되도록건축및관련설계자와사전에협의결정하여야한다. 고려사항 1 사용목적에적합한설비로서법적 ( 건축법, 소방법등 ) 또는전기설비기술기준에적합할것 2 신뢰성확보및고장이적은설비 3 설비의계통구성이운전및유지하는데기능발휘의지장이없는한단순할것 전원설비강의 hwp 244

123 4 노출충전부의차폐나오동작또는오부동작의연동에의한피해가없도록구성하고근무자의안전성확보를고려할것 5 운전및보수점검을합리적으로할수있도록충분한공간확보와기기배치를검토 6 장래의부하증가에따른설비증설및개수에대처할수있도록기기배치및기기반출입통로를확보할것 7 기기에서발생하는소음및진동에대한주변환경의고려 8 고장시의신속한응급대처방안의고려 9 고정투자비및유지관리비등종합적으로경제성이있을것 10 방재적으로안전할것수변전실의위치선정시고려사항 1 실제사용부하의중심에가깝고배전이용이한장소일것 2 전력회사로부터의전원인입과구내배전선의인출이편리한곳 3 장래수변전설비의증설이나확장의여유가있을것 4 기기의반출입이쉬울것 5 고온, 다습한곳이나부식성가스, 먼지가많은곳등은피할것 6 폭발물, 가연성물질의저장소부근은피할것 7 진동이없고침수의우려가없는곳일것 8 종합적으로경제적일것건축적고려사항 1 일반적고려사항 - 천정높이 : 특고압의경우보아래 4.5m 이상 - 바닥하중 : 변압기, 발전기, 차단기등의중량물에견딜것 (200~500kg/m2) - 바닥 : 전원설비강의 hwp 245 케이블피트, 배관을고려하여 200~300mm 무근 con c 타설 - 케이블 pit, 큐비클에서전기 shaft로연결이쉽게할것 - 바닥및전기기기설치에내진설계를할것 - 변압기및발전기의진동에견디도록하고소음방지를할것 - 완전한방화구획으로할것 - 출입구의문은갑종또는을종방화문, 기기의반출입에충분한크기일것 2 기기별고려사항변압기실 : 유입변압기는타실과격리, 방음방화구조, 충분한배기, 소화설비를구비할것, 벽과는 0.6m, 천장과는 1.0~1.5m 이상이격하고진동방지및내진장치의설치모선및차단기실 : 가능한한격리된공간, 적당한격벽설치, 기기반출및유지보수에필요한공간확보배전반실또는감시제어실 -. 환기시설, 조명, 음향등쾌적한환경을조성하고운전및감시, 조작에충분한공간을확보 -. 배전반과의벽면거리 : 전면 3~4m, 측면 1~2m, 뒷면 1.5~2m 유지발전기실 -. 변전실과의근접배치로최단거리에위치 -. 건물기초와별도의독립기초, 충분한천장높이, 중량물운반설치가용이한엔진실구조 -. 급, 배기및소음, 진동방지대책이쉬운장소일것수배전반 ( incoming panel ) -. 수배전에필요한각종계기, 제어개폐기, 보호계전기등을안전하게금속함에설치한것 전원설비강의 hwp 246

124 -. 보수점검이용이하고신뢰성이높은큐비클식 ( 상자형 ) 수배전반을많이사용하고있으며설치면적이적고기기의구성이간소하여소형화되며보수유지가쉽고고전압기기가모두접지된금속함에넣어져있으므로사용자의감전재해, 기기의고장에의한화재나피해가적고간단하게설비의증설을할수있는장점이있음. -. 일정한설계규칙에의하여규격화된제품이므로설비의융통성이적고배전반의교체나변압기의증설등이비교적어렵고충전부가금속함에넣어져있어사용상태로는금속함의내부점검은위험하므로이경우에는정전하지않고는곤란한점이있다. -. 큐비클식고압수전설비의종류로는수전설비용량 1,000KVA이하에주로사용하며주차단장치를차단기 (CB) 를사용하는 CB형과수전설비용량 300KVA이하에주로사용하며주차단장치를고압한류퓨즈 (PF) 와고압교류부하개폐기 (LBS) 를조합하여사용하는 PF.S형이주로많이사용되고있다. -. 큐비클의두께는옥내형은 1.6mm이상, 옥외형은 2.3mm이상이어야하고안전을위해큐비클내의부스바등통전부와의접근한계거리는 22kv시에는 20cm이내, 33kv에는 30cm이내, 66kv에는 50cm이내, 154kv에는 140cm이내로접근해서는안된다. 또한수전설비용량 5,000KVA를초과하는변전실은 2대이상의환기장치를반드시설치하여야한다. -. 절연저항은고압회로일괄과대지간 30메거이상으로유지하여야하며이를어길경우큐비클내의기기등의절연불량으로지락사고시막대한지장이초래된다. 단락전류의종류에대하여 -. 단락전류는교류분만으로표시하는대칭전류 ( 대칭단락전류실효치 ) 와직류분을포함하여표시하는비대칭전류 ( 최대비대칭단락전류실효치, 3상평균비대칭단락전류실효치, 최대비대칭단락전류순시치 ) 로구분된다. < 단락전류의구성 > 1) 대칭단락전류실효치 :I [rms] sym 1 교류분만의실효치로나타냄 2 ACB, MCB, Fuse 선정시이전류에의해선정 2) 최대비대칭단락전류실효치 :I [rms] asym 1 비대칭단락전류실효치가최대로되는투입위상에있어서의비대칭단락전류치 2 전선, CT 등의열적감도검토시사용 3) 3상평균비대칭단락전류실효치 :I [rms] ave 3상회로에서각상의비대칭단락전류는각상의투입위상이다르기때문에직류분함유율이다르다. 따라서각상의비대칭단락전류실효치의평균값을취한값 4) 최대비대칭단락전류순서치 :I [max] 1 비대칭단락전류의순시치가최대가되는투입위상에있어서의값 2 직렬기기의기계적강도검토시사용 전원설비강의 hwp 247 단락전류의계산목적과계산방법 1) 빌딩설비의배전계통을검토하는데맨처음착수하는것이전력계통고장시 전원설비강의 hwp 248

125 고장전류의상태를파악하는일이다. 2) 전력계통고장은 3상단락, 2상단락, 1선지락, 2선지락등이있으며, 보통 3상단락을기준으로단락전류를계산한다. 3) 단락전류에는교류분의대칭단락전류와직류분이포함된비대칭단락전류가있으며계산방법과계산목적에대해설명코자한다. ο 회로분 : 각상전류의합 α 회로분 :a상 b상 c상을돌아오는전류의합 β 회로분 :b상 c상을환류하는전류ᄂ약 11가지고장 Case에대하여고장전류를회로적으로해석하며, 실무에는적용되지않는다. 단락전류계산목적 1 고장을제한또는신속히제거하기위한차단기선정 2 계통기기나선로의기계적, 열적강도선정 3 보호계전방식및동작정정치선정 4 순시전압강하검토단락전류계산방법 1 대칭좌표법ᄀ전력계통사고시 3상평형상태가깨어져, 비대칭 3상전압전류계산은대단히복잡해진다. ᄂ모든계통을 Y회로로하여비대칭전압전류를영상분, 정상분, 역상분으로분해, 대칭전압전류로계산하면간단ᄃ이방법은계통고장시단락전류를회로적으로해석하여구하는이론적방법으로실무에는적용되지않는다. ᄅ고장전류중 3상단락전류가가장큰것으로된다. 2 클라크좌표법ᄀ회로성분을 ο 회로, α 회로, β 회로로구분하여단락전류계산 전원설비강의 hwp Ohm법임피던스를 Ohm으로나타내고, 기준전압과기준용량에대하여 2번환산하여고장전류를구한다. 4 % 임피던스법ᄀ단락용량을계산하는데가장널리사용된다. ᄂ단락전류계산 Flow 예상 Skeleton 작성 고장점선정 각기기의 %Z 선정및계산 기준용량으로환산 Impedance Map 작성및합성 %Z 계산 고장전류계산 5 P.U법ᄀ %Z를 1/100 하여 P.U Impedance로표시하고기준용량으로계산ᄂ전압환산을하지않아도단락용량을구할수있다. 단락전류억제대책수변전설비계획시예상했던단락용량보다실제운용시단락용량이증가하는경우계통을그대로두면단락사고시사고점의파괴는물론 2차적재해를유발하게된다. 전원설비강의 hwp 250

126 이로인하여차단기를비롯한보호기기를교체한다는것은설치비증가와공사기간등의문제로, 보호기기를교체하는대신에아래와같은방법으로선로의단락전류를억제시키고있다. 1) 계통분리 2) 변압기 Impedance Control 3) 한류리액터의설치 4) 캐스케이드방식 ( 후비보호방식 ) 의채택 5) 한류 Fuse에의한 Back Up 차단방식 6) 계통연계기설치 7) 저항에의한한류방식선로의단락전류억제대책 1) 계통분리 파손우려가있음 2) 변압기의임피던스 Control 1 변압기주문제작시협의하여변압기의 Impedance를증가시켜단락전류를억제하는방식 2 변압기가격이수변전설비에서차지하는가격비중이높으므로적용시신중한검토필요 3 전압변동률이커진다. 3) 한류리액터설치 1 수전설비용량증가시단락용량이설치된차단기의용량을상회할때차단기를교체하지않고한류리액터를설치하여단락전류를억제하는방식 2 저압분기회로에채용한것이바람직하며, 고압회로에삽입하는방식은가급적피하는것이좋다. 3 분기회로에 Fuse를사용하지않아결상방지와 MCB사용으로조작및보수용이 4 큰단락용량에대응할수있고, MCB와선택성있는보호협조를얻을수있다. 5 설치면적이필요 6 운전손실증가및전압강하로전구의수명, 전동기의기동에영향을준다. 계통분리방식구성도 1 A점사고시재빨리 CB3를차단하여계통을분리한후 CB2를차단하는방식 2 설치비가싸다. 3 차단기의단락용량을크게하지않아도된다. 4 모선연결차단기가차단후재병렬투입이필요 5 계전기에의한동작협조, Interlock 등설치로회로복잡 6 계통분리가끝날때까지과대한단락전류가차단기및직렬기기에흘러열적, 기계적 전원설비강의 hwp 251 4) 캐스케이드방식 ( 후비보호방식 ) 1 분기회로차단기 (CB2) 의설치점에서회로의단락용량이분기회로의차단기 (CB2) 차단용량을초과할때주회로차단기 (CB1) 에의해후비보호를행하는방식으로 22[kV] 라인에많이사용되는방식 전원설비강의 hwp 252

127 a) 평상시임피던스 b) 한류시임피던스 캐스케이드방식 캐스케이드차단시간 계통연계기의원리 2 CB 2 가캐스케이드방식으로되기위한조건ᄀ통과에너지 I 2 t가 CB 2 의허용값이하일것ᄂ통과전류파고치 ip가 CB 2 의허용값이하일것ᄃ아크에너지가 CB2의허용값이하일것ᄅ CB 2 의전차단특성곡선과 CB 1 의개극시간의교차점이 CB 2 의차단용량이내일것 3 CB 1 은개극시간이짧고아크전압이아크전압이높은것이후비보호에적합함 4 채용시주의점주회로차단기의순시트립핑전류치는분기회로차단기의정격차단용량의 80[%] 이하로유지회로의단락전류는캐스케이드의용량을넘어서는안된다. 4 설치된차단기를교체하지않고계통용량을늘릴수있다. 5 전압변동이거의없다. 6 정전이적어공급신뢰도향상 7 응답속도가빨라사고발생후 1/2 Cycle 이내에한류동작 8 단락전류가차단기에의해 Tripping되면연계기는즉시평상시의회로상태로회복 9 연계기설치장소보통아래의장소에설치하며선정은계통사정에따라검토필요ᄀ전력회사와의수전연계점 5) 한류퓨즈의한 Back Up차단방식전력 Fuse의한류특성에의한고속차단으로단락전류를억제하는방식 6) 계통연계기설치 1 계통연계기는일종의가변 Impedance소자 (L과 C의소자 ) 로계통에직렬로삽입 2 평상시에는낮은 Impedance 값으로조류 ( 潮流 ) 를자유로이통과시키고사고시에는높은 Impedance 값으로단락대전류의통과를억제시키는방법 3 대용량의설비에적용하며유럽쪽에서많이사용하는방식 전원설비강의 hwp 253 ᄂ급전 Feeder 에직렬로삽입 전원설비강의 hwp 254

128 ᄃ모선과모선사이에설치 ᄅ변압기 2 차측에직렬로삽입 -. 미국전기공사규정 (NEC) 의 Article 700에서도이와유사하게정의하고있는데, 특히비상부하를조명및전력설비로분류하고있다. -. 적합한전원으로서축전지설비, 자가발전설비, 독립된제 2의외부전원 ( 비상전원전용수전설비 ), 비상조명용단위장비 ( 축전기내장형 ) 등에대하여규정하고있다. -. 상용전원정전시에전력수용가의특정부하설비가계속가동할수있도록자동혹은수동으로절환하여부하에급전하는독립된자체전기에너지원을의미한다. 1. 자가발전설비 -. 사용목적에따라상용, 비상용으로구분 -. 비상용자가발전장치는상용전원이차단된경우에만사용하는것으로서내연기관또는가스터빈 ( 이하원동기라한다 ) 에의하여발전기를구동하여부하에전력을공급하는장치로원동기, 발전기, 제어장치및부속장치로구성된다. 7) 저항에의한한류방식 1 초전도소자이용 : 상시 Rs=0이되고, 사고시소자에자계를가하여상전도로이행, 단락전류억제 2 극저온소자이용 : 극저온소자의발열에의한저항증가로전류억제 2. 축전지설비 -. 수 변전설비의조작용전원, 비상용조명장치, 방송통신장치의예비전원 -. 상용전원정전시즉시전원을공급할수있어병원, 소방법의비상용전원설비의중요한구성장치이며정류장치, 축전지, 제어장치로구성. 3. 무정전전원설비 -. UPS(Uninterrupitible Power Supply system) 라부르며정류기, 인버터, 축전지, 절환스위치로구성 예비전원설비의개요 -. AISN / IEEE Std 100에서는비상용예비전원계통을 상용전원정전시, 인명의안전및유지, 혹은재산상의손실방지에중대한역할을하고있는장치및장비에규정된시간이내에신뢰도가높은전력을자동으로공급할수있는독립된예비적전기에너지원 이라정의하고있다. 전원설비강의 hwp 비상전원수전설비 -. 소방기술기준에관한규칙제 21조제 3항, 제 45조제 3항및제 135조제 1항제 3조의규정에의거내무부고시제 호로일반전기사업자로부터수전하는것은상용수전설비와같으나소방법에연면적 1000[ m2 ] 이하의건축물에시설하는설비로제한적이고동고시에특별고압, 고압및저압으로수전할수있으며, 소방법의전기시설물설치규정 ( 내화배선등 ) 에따라설치해야한다. 전원설비강의 hwp 256

129 예비전원의필요성 -. 상용전원공급의이상이나정전이발생하면재산성등의파급효과가지대하며, -. 정보화사회의근간을위협하는등미치는영향은대단히크다. -. 상용전원의신뢰도는설비의개선을통해서날로향상되고있지만, 태풍이나풍수해천재에의한예기치않았던정전사고, 기기교체등보안작업으로인한정전등을생각한다면완전한무정전전원공급이란도저히불가능하다. -. 상용전원이정전된경우에자위상최소한의보안전력을확보하기위해서예비전원으로서자가용발전장치나축전지설비가시설 -. 소방법 건축법을통하여예비전원의설비를규제하는실정 -. 예비전원설비는방재상의면에서도대단히중요하다. -. 법규에의한예비전원설비로서는자가용발전설비, 축전지설비, 무정전전원장치, 비상전원전용수전설비등이인정되고있다. 비상용예비전원의계획시기능 1. 업무의운영수단으로서정보처리시스템을이용하고, 이시스템이광범위한정보를집중시켜온라인실시간처리를하는경우 2. 업무의운영수단으로서정보수집시스템과정보처리시스템을이용하여이업무가국제적으로 24시간가동을요구하는경우 3. 업무내용이극기공공성이높고업무의정지가사회적으로중대한영향을미침으로써상황에따라서는기업의존망과관계가있는경우 4. 사회기반시설일경우 5. 업무시스템, 장치의정지가인명에직접영향을주는경우 전원설비강의 hwp 257 예비전원설비의분류및종류 -. 일반적으로축전지는단시간에너지원으로, 발전설비는장시간의에너지원으로이용하면장점을충분히살릴수있다. -. 건축법에의한비상조명등과병원전기설비안전기준에의한순간특별비상전원은축전기설비를조합하여설치하여야한다. 전원설비강의 hwp 258

130 예비전원의분류 1 상용예비전원 [ 코제너레이션, 자가발전설비의포함 ( 전기사업법제 15조제 3항에의하여자가용발전설비에서발전한전기의공급할수있음 )] 2 비상용예비전원 ( 방재전원 ) 가. 비상용예비전원 ( 전기사업법에포괄적으로규정 ) 나. 예비전원 ( 건축법 ) - 자가발전설비 - 축전지설비 - 무정전전원장치설비 ( 정보통신설비보편화에따라보안측면에서중요한예비전원으로인정되는추세 ) - 자가발전설비와축전지설비의조합 ( 병원전기설비안전기준에구체적으로규정 ) 다. 비상전원 ( 소방법 ) : 자가발전설비, 축전지설비, 비상전원수전설비라. 비상전원 (KSC ) - 일반비상전원 ( 자가발전설비 ) : 상용전원을정지시켰을때, 40초이내에자동적으로부하전력을공급하기위한전원을말한다. - 특별비상전원 ( 자가발전설비 ) : 상용전원을정지시켰을때, 10초이내에자동적으로부하에전력을공급하기위한전원을말한다. - 순간특별비상전원 ( 축전지설비와자가발전설비를조합 ) : 상용전원공급이정지될때순간적으로부하에전력을공급하기위한전원을말한다. 자가용발전설비 -. 부하에대한적응성, 전원용량의크기, 전원의독립성등의면에서가장적절한예비전원설비이다. -. 에너지저장계통과결합시키면컴퓨터와같은전원으로도사용 가능하다. 2. 열병합발전을설치하여에너지종합효율을 80[%] 까지높일수있다. 3. 부하수요가일정치않아시간에따라큰폭으로변화하는경우자가발전설비에의해첨두부하를부담 (Peak Cut) 하게함으로써수전설비, 수전용량및운용비용을감소 4. 자가발전설비의대표적인구동원으로서는디젤엔진, 스팀터빈, 가스터빈등이있다. 저압인 5[kW] 부터 750[kW] 까지소용량설비에는디젤엔진이널리사용고압인 1000[kW] 급에서는디젤과스팀터빈이사용되고있다. 설치면적및소음등의환경문제로인하여효율이높은가스터빈발전기 (2000 ~ 3000[kW]) 가도입, 설치되고있다. 비상전원설비로서디젤엔진선정시고려해야할주요사항 [kW] 이하의일반용비상전원으로는 1800[rpm] 엔진이이용동작시간이긴비상용설비의경우에는크랭크축의속도를통상 750 혹은 900 [rpm] 으로규정 -. 냉각시스템선정방법및급 배기시설의설계방법에대한세심한배려가필요하며, 또한부하절체스위치 (ATS 또는 ALTS) 의적절한선정을위한기술적인검토가요망된다. 축전지설비 -. 소방설비의비상전원에있어서중요한설비로규정되어있으며, KSC 4402( 부동충전용사이리스터정류장치 ), KSC 8505( 고정연축전지 ), KSC 8518( 밀폐고정형연축전지 ) 등의규정에적합하게시설하여야한다. -. 일본에서는소방법에서소방청고시로축전지설비의기준을규정해놓았지만우리나라에서는아직별도로고시되어있지않다. 에너지절약측면에서도유용한자가용발전설비 1. 공정폐열을회수, 증기로변환시켜자체스팀터빈을구동함으로써전기생산이 전원설비강의 hwp 259 축전지설비의개요 -. 비상시에가장신뢰할수있는전원 전원설비강의 hwp 260

131 -. 부동충전방식은사용전원이정전된경우무정전으로건축법과소방법의예비전원이나비상전원으로신뢰성이높은직류전원정류장치 -. KSC4402 부동충전용사이리스터정류장치규정에적합 -. NEMA Std 1-28, 일본에서는 JIS C 축전지종류별로규격이정해져있다 -. 축전지설비로직류전원장치 ( 축전지와한상자에수납 ), 충전장치 ( 축전지종류별로따른각각의형식 ), 역변환장치, 시동용전원장치, 시동용축전지, 시동장치, 소화용전원장치, 가스누설경보설비의전원장치로분류되어있다. 무정전전원장치 -. 한국전기공업협동조합규격 KEMC 1114( 교류무정전전원시스템 ), 공업진흥규격 KSCP - C ( 무정전전원장치설계기준 ) 등의규격에적합하여야한다. 무정전전원장치의개요 -. 컴퓨터의발전에따라전원의질이클로즈업되어전원의질적형샹을목적으로하여무정전전원장치가널리쓰이게되었다. -. 순간의정전도허용되지않을정도의고신뢰성이필요 -. 상용전원공급중단의원인낙뢰로인한순시정전, 지락사고, 단락, 중부하개폐에따르는각종과도현상등 -. 순간정전이허용되지않고또한정지로인한영향이큰부하설비, 금융기관의컴퓨터, 방송통신기기, 병원의 ICU CCU, 플랜트의계장전원, 각종공공설비의컴퓨터전원등에는무정전정전압정주파전원장치의도입 -. 전압 주파수를안정시키는장치를정전압정주파수전원장치 (CVCF : Constant Voltage Constant Frequency) 라하며, CVCF에축전지를부가하여정전시에도무순간무정전으로급전할수있는장치를무정전전원장치 (UPS : Uninterruptible Power Supply) 라하는데, CVCF를광의로해석하여교류무접점전원설비를 CVCF라부른다. 전원설비강의 hwp 261 무정전전원장치주요구성 상용교류전력을직류로바꾸는정류기 직류전력을축전지에충전하기위한충전기 직류전력을일정주파수, 일정전압으로변환시키는인버터 시스템의고장, 보수의경우부하에대한전력공급을개폐할수있는정지형절환스위치부하기능에의한발전기의분류 1. 비상용발전기 ; 건축물의상용전원이정지되었을경우비상용전원을필요로하는주거용시설에전원을공급하기위한발전장치 ( 기능상, 건축법, 소방법등 ) 2. 상용발전기 : 외부의전력계통공급을받지않고자체발전설비로평상시및비상시전원을상시공급하는발전장치 ( 대부분플랜트설비용 ) 3. 피크컷 (Peak - Cut) 용발전기 : 부하중짧은첨두부하를대체하여전력을분담하기위하여설치되는발전장치 4. 열병합 (Co - Generation) : 열병합발전을위한폐열회수발전장치를갖추고발전에서발생한폐열등을회수하는발전방식을말한다. 엔진구동방법에의한분류 1. 디젤엔진 (diesel) 형 -. 주요구성 : 실린더, 기동장치, 냉각장치, 필터장치, 배기장치등 -. 사용연료 : 경유, 중유 -. 엔진의동작행정 : 흡입 압축 폭발 배기의맥동행정 전원설비강의 hwp 262

132 -. 사용특징 : 기존의대부분건축물발전설비로가장많이사용되고있는중용량이상 -. 이동을요구하는경우대개 200[kVA] 미만의소용량발전기 -. 자동차에의한이동형이대부분을이루며공냉식을채택하는발전장치 2. 가솔린 (gasoline) 엔진형 -. 동작행정은모두디젤엔진형과같으나연료를휘발유로사용함으로써소용량, 저효율, 저토크등의특징을가지므로양호한기동성을요구하는소용량단위발전기의엔진으로사용되고있다. 3. 가스터빈 (gas turbine) 엔진형 -. 주요구성 : 압축기, 연소기, 터빈등의세가지주요구조 -. 사용연료 : LNG, 천연가스, A중유, 경유 -. 엔진의동작행정 : 흡입 압축 연소 팽창 배기의연속회전행정 -. 사용특징 : 디젤엔진에비하여연료소비율이높은단점전력공급신뢰도가높고양질의전원을공급할수있어비상전원으로주목냉각수가필요없고, 몸체의방음장치를용이하게할수있어소음을대폭줄일수있는장점. 설치방법에의한분류 1. 고정거치형 -. 중규모이상발전장치가이에해당되며, -. 냉각수설비및기초설비가필요하기때문에필요장소에고정형으로설치되는발전장치 2. 이동형 전원설비강의 hwp 263 시동방식에의한분류 1. 전기식시동형 -. 구동모터에의한방식 DC 24[V] 축전지에접속시킨구동모터와피니언기어를연결시켜엔진기관의플라이휠 (fly wheel) 기어를맞물리게하여기동시키는형태 ( 고속, 예열, 소용량에많이채용 ). 2. 공기식시동형 -. 중고속의직접분사식에많이채용되고특히방폭지역에서효과적 -. 공기압축기로공기탱크에최고 30[kg/ cm2 ] 에서최저 10[kg/ cm2 ] 의공기압을압축시켜기동시공기탱크의압축된공기로 6회이상연속기동이가능하도록한기동형태 -. 공기탱크는주탱크와예비탱크를갖추어야한다. -. 설치면적이나설치비용이전기시동형에비해고가인관계로특별한용도이외에는많이채용하지않고있다. 냉각방식에따른분류 -. 수냉식 : 용량 500[kVA] 이상의대형용량순환식, 냉각탑순환식, 방류식등이있다. -. 공랭식 : 용량 500[kVA] 이하의소용량인경우적용되는방식엔진기관전단에달린라지에터방식이며이동식에많이채용되고있다. 운전방식에따른분류 -. 단독운전 : 몇대가설치되더라도각기다른부하공급으로개별운전되는방식 -. 병렬운전 : 전원설비강의 hwp 264

133 2대이상의발전기또는상용전원계통을함께사용되는방식전압의일치, 주파수의일치, 위상의일치등의조건을만족시키고계통적으로동기투입이가능한설비. 회전수에따른분류 ( 디젤발전기에만해당된다 ) -. 고속형 : 대체로회전수가 1200[rpm] 이상에적용몸체가작아가격및설치면적이작아지는이점이있으나소음과진동이커지는단점 -. 저속형 : 대체로회전수가 900[rpm] 이하에적용중 소 대형에모두적용가능하며, 소음과진동이적으며전압안정도가좋다는대표적인이점몸체가커지며가격과설치면적이커지는단점. 용량산정방식과고려하여야할상황 1. 단상부하 : -. 교류 3상발전기에단상부하를접속하면발전기로서는그부하의 3배의부하를접속한것과같은결과 -. 접속할수있는 3상부하의용량이감소하게되므로발전기의이용률이낮아진다. -. 단상부하를많이연결하게되면전압불평형, 파형의찌그러짐, 이상진동등의원인이될수있다. -. 다량의단상부하에예정되어있을때에는 3상에골고루분배하여접속하거나스콧결선변압기를설치하여 3상이평형을이루도록할필요가있다. 가능하면불평형률을 10[%] 이하로하는것이바람직하다. 2. 감전압시동전동기 : 전원설비강의 hwp 전동기시동시에감전압방식을채용하면시동돌입전류가감소하게되므로발전기의용량을적게할수있으나전동기는시동토크도감소하게되므로전동기의회전속도가미처충분히확보되지않아순시전압강하를일으키게된다. -. 감전압상태에서전전압으로전환되는시간설정은충분히검토하여결정하여야한다. 3. 정류기부하 ( 고주파발생부하 ) : -. 정류기부하를접속하면전압파형에찌그러짐이생기는데이찌그러짐은전원리액턴스가클수록심하게나타난다. -. 부하가일정한경우에는발전기용량이작을수록이현상이심하게나타나고발전기의리액턴스가일정한경우에는정류기부하가클수록심하게나타난다. 4. 파형의찌그러짐 동일한계통에접속되어있는전동기의손실과온도를증가시킨다. 자동전압조정기 AVR(Auto Voltage Regulator) 로점호위상제어를하고있을경우에는위상이변동하여동작이불안정해진다. 발전기자체의댐퍼권선의온도가상승하게되어손실이증가한다. 5. 발전기의부하중파형의찌그러짐발생부하 사이리스터 (thyristor) 식 UPS(Uninterruptible Power Supply) 사이리스터모터 (thyristor motor) 승강기 (thyristor 위상제어방식의것 ) 축전지충전장치등이다. 6. 파형찌그러짐부하가발전기용량에대하여큰비율을차지할경우 발전기의리액턴스 (reactance) 가적은것을선정하거나용량이큰것을선택한다. 부하측에정류상수를많게한다. 필터 (filter) 를설치한다. 전원설비강의 hwp 266

134 발전기의용량을부하용량보다 2 배이상크게한다. 가스터빈발전설비가필요한경우 1. 비상전원의의존도가높고, 양질의전원이요구되는부하설비 2. 건축물을 Modernization화할경우 3. 환경문제가민감한지역 4. 발전설비의설치환경이열악한지역 5. 열병합발전시스템또는 Peak-cut용으로적용 6. 단시간피크부하를사용하면서중요부하에대해서무정전이요구되는경우 2. 유지보수가용이한발전설비 -. 고장이거의없음 ( 부품간마찰이없으므로부품마모에의한고장염려가없음 ) -. 냉각수설비등주변설비가필요없음 3. 운반, 설치가용이한발전설비 -. 콤팩트한패키지 -. 경량, 소형 ( 동급의디젤엔진에비해중량은약 1/4, 체적은약 1/7) -. 진동및동하중의적음 발전기용량의산정일반부하에해당되는식과소방용및비상부하에해당되는식으로크게구분. 일반부하용에해당되는경우의용량산정방법 1. 발전기에걸리는부하의합계로부터계산하는방법발전기용량 [kva] = 부하의입력합계 * 수용률 (5-1) 여기서수용률에대해서는다음값을사용한다. 1. 동력의경우 : 최대입력의것으로, 또한최소 1대에대하여 100 [%], 기타입력에대하여 80[%] 2. 전등의경우 : 발전기회로에접속되는모든부하 100[%] 가스터빈발전설비의특징 1. 고신뢰성의발전장비 -. 시동신뢰성 99.7[%]( 이중분사노즐에따른연속연소 ) -. 고품질의발전설비 ( 안정된주파수, 깨끗한 Sine Wave) -. 순간과부하 / 역전력흡수능력이우수함 -. 내진성우수 전원설비강의 hwp 환경친화적인발전설비 -. 대기환경보전법에서규정하는배출허용기준만족 -. 매연없는깨끗한배기가스배출 -. 소음, 진동이대단히적음 -. 보수 정비및운전조작이간단하다. 5. 장점 -. 발전용 차량용등목적에따른성능을지닌기관을설계하기가쉽다. -. 회전운동부분만있으므로진동이적고, 고속회전 ( 분당 5000~ 수만회전 ) 으로, 출력당의중량이가볍고, 작은것은 100 마력에서부터수만마력의것까지제작된다. -. 부품의수가왕복기관에비해적다 -. 가스 석유 중유를사용, 마찰부분이적기때문에윤활유의소비량이적다. -. 냉각을위한물이필요하지않다. 시동에서전력운동까지의시간이매우짧다. 6. 단점 -. 열효율이낮고, 연료소비가크며, 대체로부분부하의특성이나쁘다. 전원설비강의 hwp 268

135 -. 변속기 터빈이고온을받기때문에값비싼내열재료가필요하게된다. -. 배기 흡기의소음이커지기쉽다. 가스터빈발전기급기대책 : -. 연소를위한공기와냉각을위한공기가필요 -. 연소를위한급기온도에따라발전기출력감소와엔지내 Blade 수명에도중대한영향을미치므로검토가필요하다 (Dry-Area, Pit 설치 ) 배기대책 -. 연소배기와엔진몸체냉각배기로구분 -. 연도단열대책에실패하면건축구조물의하자발생등으로발전기가동자체를불가능하게될우려가있으므로특히주의하여야한다. 연도의크기 -. 배기량을저항없이무난히처리할수있는크기가확보되어야하므로 -. Back Pressure가허용치 (300[mmAq]) 이하가되어야하고허용치를초과할경우엔진출력의감소를초래한다. -. 직선덕트저항값 + 연도부분저항값 + 기타저항값 ( 밴딩, Reducer, Extention 등 ) 배기단열대책 -. 연소후배출되는배기는약 400 ~ 600[ ] 의고온고압으로연도크기및단열에유의하여야한다. 구분디젤가스터빈 일반 연료 급배기 전기적 기타 작동원리단속연소, 왕복운동연속연소, 회전운동 출력특성 주위조건과 출력감소가관련이없다. 흡입공기의온도가 경부하운전엔진내부에흑화현상문제없다. 수명, 출력에악영향을준다. 진동대책필요별도기초불필요 소음 105~115 db /M 80~95 db /M 체적및중량체적 1.5~2 배, 중량 3 배체적이작고가볍다. 냉각수필요불필요 ( 공랭식 ) 몸체가격 - 디젤의 1.5~4 배 연료소비율 150~230(g/PS.H) 190~500(g/PS.H) 사용연료 A,B,C 중유, 경유, 등유등유, 경유,A 중유, 천연가스, LNG 윤활유소비량 0.5~3(g/PS.H) 0.4~0.5(g/PS.H) 급, 배기장치소음기부착별도의대책강구 배기단열시공기본적인단열별도의대책강구 NOx,SOx 배기량 300~1000ppm, 150~200ppm 20~150ppm, 100ppm 주파수변동율 ±5% ±0.4% 과도주파수변동율 ±10%(75% 부하 ) ±4%( 전부하 ) 전압변동율 ±4% ±1.5% 과도전압변동율 ±20% ±4% 기동시간 5~40 초 ( 대개 8~10 초 ) 20~40 초 ( 대개 40 초 ) 부하투입단계적단일축 : 100%2 축식 : 엔진제작여부용량에따라국내제작국내제작불가 엔진 O/H 국내에서가능국내불가 2 대이상병렬운전방식 -. SYNCHRO 장치필요 전원설비강의 hwp 269 전원설비강의 hwp 270

136 한전병렬운전방식 -. 역송전을방지하기위한계전기와 SYNCHRO 장치가필요하고, 한전과의협의가필요하며, 피크컷에따른전력비의절감을꾀할수있다. 발전기병렬운전조건 1) 기전력의크기가같을것. 2) 주파수가같을것. 3) 기전력의위상이같을것. 4) 기전력의파형이같을것. 5) 상회전방향이같을것 6) 기타사항 1) 기전력의크기가같을것. -. 병렬운전중인두발전기의기전력의크기가다를때에는기전력의차에의한전압때문에양발전기간에무효순환전류가흐르게되어손실이증가하고발전기의온도상승을초래한다. -. 한전병렬운전시 AVR이자동이되게하고발전기전압은계통전압보다높은편이좋다.( 계통전압이발전기전압보다높은상태에서병입하게되면계자전류는감소하고그차가크면여자전류의정류기가저지되어계자이상전압을발생하는일이있다. 통상양자의전압비가 0.95 이내이면지장없다.) 2) 주파수가같을것. -. 양발전기의주파수가달라지면기전력의크기가달라지는순간이반복하여생기게되므로무효횡류가주기적으로흐르게되어난조의원인이된다. -. 한전과병렬운전시병입순간의 Motoring을피하기위해발전기를계통주파수보다약간높게 ( Hz) 하는것이좋다. 3) 기전력의위상이같을것. -. 두대의발전기가같은크기의전압으로병렬운전중위상이틀려지면위상차에의한차전압에의해동기화전류가흐르게된다. -. 이전류는위상이늦은발전기의부하를감소시켜서회전속도를증가시키고위상이빠른발전기에는속도를느리게하여두발전기간의위상이같아지도록작용한다. -. 한전병렬운전시계통과의위상차가작은점에서병입되어야한다.( 비동기병입에의해발전기에발생하는전기 Torque 및과도한전류는상당히높은레벨이므로회전자축계및고정자권선에미치는영향은매우심하다. 따라서동기조작시는발전기전압을계통전압에맞추고위상각이최소가되도록투입하여야하며통상허용되는위상차는 10 이하이다.) 4) 기전력의파형이같을것. -. 양발전기의기전력의실효치및위상이같아도파형이틀릴때에는각순간의순시치가달라지므로양발전기간에무효횡류가흐르게된다. -. 이전류는전기자동손을증가시키고과열의원인이된다. 5) 상회전방향이같을것 -. 어느순간에는단락상태로되는것으로병렬운전에서는생각도할수없는일이나시운전시의최초병입에서반드시한번은확인하여야한다. 6) 기타사항 -. 동기발전기용량의총합이 30MW 이상으로한전전원과상시동기운전할경우에는송전선로주보호방식을 Pilot Wire 방식이나 Carrier Relay 방식으로시설하여야한다. 발전기용량산정방식 [PG방식조건] -. 발전기용량산정방식에는일반부하용발전기용량산정방식과소방부하용발전기용량산정방식이있다. 전원설비강의 hwp 271 전원설비강의 hwp 272

137 1) 일반부하용발전기용량산정방식 1 발전기부하의합계로부터계산하는방법발전기용량 [kva]= 부하설비합계 수용률 동력부하수용률용량이최대인전동기 대 나머지전동기용량합계 전등부하수용률 : 발전기에접속된모든부하 100[%] 2 부하중용량이가장큰전동기의기동시용량으로부터계산하는방법 발전기용량 [kva]= 허용전압강하 시동 ( 1 여기서, xd '': 발전기과도리액턴스 ( 불분명한경우 적용 ) 허용전압강하 : 적용 2) 소방용비상부하발전기용량산정방식 -. PG1, PG2, PG3의세가지방법으로산정한값중최대의값을산정한다. 최근에는고조파부하를감안한 PG4의계산방법도포함하여산정하는경향이많아지고있다. 1 PG1: 정격운전상태에서부하설비의가동에필요한발전기용량 PG1 = 여기서, : 부하의종합효율 ( 불분명한경우 0.85 적용 ) PfL: 부하의종합역률 ( 불분명한경우 0.8 적용 ) ΣPL: 부하출력의합계 [kw] a: 부하율, 수용률을감안한계수 2 PG2: 부하중최대의시동 [kva] 값을가지는전동기를기동할때허용전압강하를감안한발전기용량 PG2 = 여기서, Pm: 시동 [kva] 값이최대인전동기또는전동기군의출력 [kw] β : 전동기출력 [kw] 에대한시동 [kva] ( 불분명한경우 7.2 적용 ) C: 기동방식에따른계수 (Table로구함 ) xd'': 발전기과도리액턴스 ( 불분명한경우 적용 ) V:Pm전동기투입하였을때의전압강하율 ( 일반적으로 0.25적용, 비상용승강기의경우 0.2 적용 ) 3 PG3: 부하중용량이최대인전동기또는전동기군을마지막으로기동할때필요한발전기용량 (Base Load를감안한발전기용량 ) PG3 = 여기서, Pm: 시동값이최대인전동기또는전동기군의출력 [kw] Pfm:Pm 전동기의시동시역률 ( 불분명한경우 0.4 적용 ) cos φ: 발전기의역률 ( 불분명한경우 0.8 적용 ) 4 PG4: 고조파부하를감안한발전기용량 PG4=Pc ( )+PG1 Pc:CVCF 부하 개요 PG 방식 RG 방식 대상부하소방부하 ( 용량을직접구함 ) 소방부하 ( 계수를구한후용량을구함 ) 특징고조파를포함한부하나소방부하고조파를포함한부하 선정계산값중최대치선정계산값중최대치선정 계산방법 PG1, PG2, PG3, PG4 RG1, RG2, RG3, RG4 전원설비강의 hwp 273 전원설비강의 hwp 274

138 일반부하용발전기용량계산 1) 전부하운전을고려한경우발전기용량 [kva]= 부하의입력합계 수용률수용률 : 동력의경우 : 최대입력또는최소 1대에대해 100[%] 나머지입력에대해 80[%] 전등의경우 :100[%] 2) 부하중가장큰전동기기동을고려한경우발전기용량 [kva] > ( 1 허용전압강화 - 1) xd '' 시동 [kva] xd : 발전기과도리액턴스 (20 25%), 허용전압강화 :20 25[%] 3. PG 방식에의한발전기용량계산 1) PG1: 정격운전상태에서부하설비가동 PG1 = 여기서, : 부하의종합효율 ( 불분명한경우 0.85 적용 ) PfL: 부하의종합역률 ( 불분명한경우 0.8 적용 ) ΣPL: 부하출력의합계 [kw] a: 부하율, 수용률을감안한계수 2) PG2: 최대값을갖는전동기의시동시전압강하고려 PG2 = 여기서, Pm: 시동 [kva] 값이최대인전동기또는전동기군의출력 [kw] β : 전동기출력 [kw] 에대한시동 [kva] ( 불분명한경우 7.2 적용 ) C: 기동방식에따른계수 (Table로구함 ) xd'': 발전기과도리액턴스 ( 불분명한경우 적용 ) 전원설비강의 hwp 275 V:Pm전동기투입하였을때의전압강하율 ( 일반적으로 0.25적용, 비상용승강기의경우 0.2 적용 ) 3) PG3: 최대값을갖는전동기를부하중제일마지막으로기동. PG3 = 여기서, Pm: 시동값이최대인전동기또는전동기군의출력 [kw] Pfm:Pm 전동기의시동시역률 ( 불분명한경우 0.4 적용 ) cos φ: 발전기의역률 ( 불분명한경우 0.8 적용 ) 4) PG4: 고조파부하를감안한경우 PG4=Pc ( )+PG1 Pc:CVCF 부하 4. RG방식에의한발전기용량계산 -. 인버터승강기등의고조파및역상전류를고려한발전기용량발전기용량 =RG계수 K RG : 발전기출력계수 [kva/kw] K : 부하출력합계 [kw] RG값의실용상바람직한범위는, 1.47D RG<2.2 D : 부하수용률 1) RG1: 정상부하출력계수 RG1=1.47 D Sf D: 수용률 Sf: 불평형전류에의한선전류증가계수 2) RG2: 허용전압강하출력계수 전원설비강의 hwp 276

139 RG 2 = 여기서, Ks: 시동방식계수 Zm: 시동임피던스 M2: 최대부하출력 [kw] K: 부하출력합계 [kw] 3) RG3: 기저부하를감안한출력계수 RG 3 = 여기서 d: 기존부하수용률 M3: 최대부하출력 [kw] 4) RG4: 허용역상전류출력계수 RG4 = 여기서 KG4: 발전기허용역상전류계수 (0.15) R: 고조파발생부하출력합계 [kw] P: 단상부하불평형분출력합계 [kw] U: 단상부하불평형계수 일반특성 구분 가스터빈엔진 디젤엔진 작동원리 완전연소에의한연속회전운동 단속연소, 왕복운동 출력특성 흡입공기온도가높은경우수명에 주위여건변화에별로영향을받지악영향을주며출력감소않는다. 진동 진동이거의없어진동방지용 왕복운동기관으로별도의별도기초불필요진동방지대책필요 소음 회전고속음, Packing 가능 80 90[dB] 왕복운동의충격음 [dB] 체적, 중량 구성부품수가적어체적이적고 구성부품수가많아체적이크고경량 ( 디젤엔진의약 ½배 ) 무겁다. 냉각수 불필요 필요 가격 디젤엔진보다 2 3배비쌈 연료특성 구분가스터빈엔진디젤엔진 연료소비율 디젤의약 2 배소비 [g/ps h] 사용연료 급기 배기특성 LNG, 천연가스, 등유, 경유, 중유 경유, 중유 구분가스터빈엔진디젤엔진 급 배기장치 별도의급기, 배기장치필요 배기시소음기부착 배기단열시공 별도의단열대책필요 기본단열로기능 NOx 배기량 적다 많다 (300 1,000ppm) SOx 배기량 적다 (100ppm) 많다 ( ppm) 전기적특성 전원설비강의 hwp 277 전원설비강의 hwp 278

140 구분 가스터빈엔진 디젤엔진 주파수변동률 ± 0.4[%] ± 5[%] 전압변동률 ± 1.5[%] ± 4[%] 속도변동률 ± 4[%] ± 20[%] 기동시간 20 40초 ( 대개 40초 ) 5 40초 ( 대개 8 10초 ) 부하투입 Single Shaft:100[%] 투입 Two Shaft:70[%] 투입 단계별부하투입 기타 구분 가스터빈엔진 디젤엔진 엔진제작 국내불가능, 조립생산 용량에따라일부국내제작가능 엔진분해수리 국내가능 국내가능 디젤엔진선정이유리한곳 1 비상전원의사용빈도가적고비상전원의중요도가중시되지않는부하설비 2 냉각수확보가용이한곳 3 장시간가동시및저압발전방식채택시 4 저렴한초기투자 Cost에의한비상전원확보즉비상전원확보시설치비용에큰비중을두지않는일반적인부하설비는디젤엔진선정이유리함가스터빈엔진선정이유리한곳 1 비상전원의의존도가높고양질의전원을요구하는설비 2 건축물을 Modernization화할경우 3 냉각수확보가어렵고진동방지용의별도기초가어려운장소 ( 고산지대의특수설비의비상전원장치 ) 4 열병합발전시스템채택이나 Peak Cut 겸용부하설비. 전원설비강의 hwp 279 디젤엔진선정 Check Point 구분검토항목연료 A중유 B중유 C중유 경유 등유연소사이클 4사이클 2사이클 ( 발전기용으로는거의사용안함 ) 연소방식 직접분사식 : 기동성및연소효율이좋으며중 저속기관에적용 예열분사식 : 소음및진동이적으며고속기관에적용실린더 수직형 :4, 6, 8기통 V형 :8, 12, 16기통냉각방식 수냉식 : 순환식, 냉각탑순환식, 방류식등이있으며 500[kW] 이상의대용량에적용. 공냉식 : 주로라디에이터방식으로 500[kW] 미만의소용량에적용회전속도 저속도 :900[rpm] 이하 고속도 :1,200[rpm] 이상기동방식 전기식, 공기식과급방식 공기과냉식 과급기 운전제어방식별제어내용비교 기동 구분 수동기동 정지 스위치에의한 제어 기관에부착된기동장치로조작 차단기개폐조작스위치로개폐 정지 배전반의조작스위치로기동 좌동 기관에부착된배전반의조작정지장치로정지스위치로정지 반자동식 상용전원정전시부족전압계전기로자동기동 조작스위치또는전압계전기로자동투입좌동 기관제어 계전기 조작스위치 보호장치 좌동 전자동식 전압계전기로자동투입 상용전원이회복되고차단기가개로되면자동정지 전원설비강의 hwp 280

141 개요 -. 열병합발전 (Cogeneration) 이란에너지원으로부터전력과필요한열에너지를동시에공급하는 System으로일명종합에너지시스템 (Total Energy System) 이라고도한다. 이러한 System이최근급격히각광을받는이유는그에너지의이용효율이다른발전기 System보다상대적으로높기때문이다. Cogeneration의현황 -. 화력발전소에서증기터어빈가동후남은폐열을회수하는방안을강구하기위하여도입한것으로최근에는일반건축물에도입하여 1 발생동력 : 발전기와압축식 Heat Pump의구동에이용하고 2 엔진의폐열 : 냉 난방, 급탕에이용하고있음. Cogeneration:System의구성 -. 원동기전력계통기기, 열계통기기, 연료계통기기들과공해방지기기로구성 1) 원동기 1 원동기의종류 Diesel엔진, Gas엔진, Gas Turbine엔진, 연료전지등이있음. * 연료전지의실용화는미국, 일본에서시험운용중임. 2 원동기 System 의비교 구분디젤엔진가스엔진가스터빈엔진 발전효율가장높다중간가장낮다 연료 중유. 경유 도시가스, 프로판, 액화가스 특징 단위출력당건설비저렴 공해가없다. 자동운전용이 도심부에적합 소규모에적합 배기가스 (NOx,SOx) 에 대한공해대책필요 석유계, 가스계 전력수요변동이많은건축설비의열병합에적합 폐열 증기회수 NOx 배출이적다. 정격출력의 90[%] 이상부하시적합 중 대규모설비에적합 산업용으로적합 전력계통기기 1 구성요소동기발전기, 유도발전기가있으며비상발전기와겸용 2 보호장치, 배전반, Interlock 등으로구성 열계통기기 : 배출가스 Boiler, 열교환기, Cooling Tower등 Cogeneration 의구성도 전원설비강의 hwp 281 Cogeneration System의제어종류 1) Tie-Line 조류제어 전원설비강의 hwp 282

142 발전기출력을제어하기위하여터빈조속기의속도제어를실시 2) 연료계통제어연료부족, 처리, 이동및공급을감시제어 3) Boiler 제어 4) Turbine 제어 5) Boiler-Turbine-Generator 기동 정지제어 6) 발전기제어 7) 공정제어전력계통과의연계 1 System의효율향상 2 예비전력확보등전원의이중화에의한신뢰성향상 3 전원품질의향상 4 System의단순화 오동작하고데이터 (data) 를소멸해버리기도한다. 일단정지하면재가동까지장기간을요하고 on line network 고장으로은행등금융기관이업무불능상태에이르는것처럼고도정보화사회에서는순시전압저하나순시정전이큰피해를초래한다. -. 대규모정전은송배선의 bypass 회로 화력등전력회사의설비보강, 기술력향상에따라피할수있지만교류전력의송배전기술상수용가말단에서순시정전은피할수없는상황이다. 특히고층빌딩이들어선도심에서는전력소비의기복이격심해서각각수용가에전력공급의불안정이많아지고있다. -. 낙뢰나주변공장이나공장현장의외부요인에의해일어나는전압변동, 전압파형왜곡, 노이즈발생등은현재의사회환경에불가피하다할수있다. 다양한전원 trouble에서컴퓨터나단말기기의 data를보호할 back up 전원이 UPS이다. -. UPS는 1960년대부터보급되기시작했지만컴퓨터의역할과컴퓨터에대한의존도가높아짐에따라그필수품으로각광을받고있다 [kVA] class까지는중용량, 100[kVA] 이상은대용량기종으로구별되고있다. 계통연계시주의사항 1 적정한 System의운전방식채택열중심형, 전기중심형, 정출력운전형중에서중요시하는 System의운전방식채택 2 운전시간의계획 3 System의전기회로구성 : 단독운전, 병렬운전방식의결정 4 계통연계상의제어문제 5 전압계통ᄀ계통병렬시순시전압강하 10[%] 이내유지ᄂ발전기단독운전시순시전압강하를 25[%] 이내유지무정전장치의개요 -. 최근컴퓨터는전원전압의변동에매우민감해서전압저하, 순시정전에서도정지, 전원설비강의 hwp 283 무정전장치의기능 -. 무정전전원장치또는무정전전원시스템이라고하는용어는 UPS라고하는용어에근원을두고있는것으로써 UPS는 Uninterruptible Power System의머리글자를딴것이다. -. UPS를정의하고있는국제규격 (IEC 규격 : International Electrotechnical Commision Standard) 에준하며, -. 전기학회에서는다음과같이무정전전원시스템을정의하고있다. 변환장치, 에너지축적장치 ( 예를들면축전지 ) 및필요에따라서스위치를조합함으로써교류입력전원의연속성을확보할수있는교류전원시스템을말하는것이다. -. 일본에서는이를 CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 라고도하며이는전력의질을우선한용어이다. 전원설비강의 hwp 284

143 무정전장치의작동원리 -. UPS는사용전원의순단, 정전, 전압변동, 주파수변동, 파형왜곡등에의한컴퓨터응용기기의오동작, 예측불허한정지를방지하는역할을담당하고있다. -. 장치는정류부 (conventer : AC DC), battery, filter, inventer(dc AC) 부로구성되고부가적으로 by pass 회로가추가되어있다. 1. 정류부 (conventer) : 상용전원정전시교류입력전압을정류기를통해서직류로변환하는역할을한다. 2. 축전지 (battery) : 상용전원의순단, 정전및전압저하시충전된축전지가 back up 시간동안 DC 전원을공급한다. 3. filter(ac/dc) : 직류, 교류필터인두개로분류되고직류필터는정류기에서 DC로변환된직류전압의 ripple을평활하게해주고, 교류필터는 DC에서 AC로변환된 PWM 출력전압에포함된고조파를제거하고정현파 AC 전원을만드는역할을한다. 4. inventer부 : 정류부와 DC 필터를통과한 DC 전원이인버터에서부하에필요로하는 PWM 교류전압으로변환하는회로로 UPS에서중요한부분이다 5. bypass : UPS의출력부하가정격이상으로초과하거나 UPS가 trip 되었을때부하를상용전원으로공급하는회로로순시과전류부하에대응하기위해사용된다. 상시인버터급전방식무정전또는안정된전력을공급하는방식으로상시는상용을수전하고정전압, 정주파수의전력을부하에공급한다. 상용전원저하시는축전지로부터의전력공급에의해무정전화하고있다. 1. 부동충전방식 : 정전시스위치등의절환조작없이축전지로부터전력이공급되기때문에비교적높은신뢰도로무순단을달성할수있다. 상시는상용교류입력을정류기 (rectifier) 에서일정전압의직류로변환하고축전지 (battery) 를충전시킴과동시에인버터 (inverter) 쪽으로직류전력을공급정류기 (rectifier) 는사이리스터 (thyristor) 등의제어소자가이용되고, 다른방식에비하여정류기의크기가약간크게되고, 효율도약간저하된다. 회로구성이간단하므로소용량화할수있다. 입력전압변동이큰경우, 타방식에서는축전지운전으로되지만, 이방식에서는상용운전으로할수있고, 전원사정이나쁜지역쪽에서많이이용되고있다. 2. 직류스위치방식 : 정전시, 정전검출신호에의해직류스위치 (DC switch) 를 ON 시켜서축전지 (battery) 로부터전력을공급하는방식으로정류기 (rectifier) 를무제어형으로할수있으므로효율및입력역률은비교적좋다. 상시는사용교류입력을정류기에서직류로변환하여인버터쪽으로직류전력을공급하고있다. 정류기가무제어형이고소형이지만, 직류스위치회로, 전용충전기가필요하게되고, 회로구성이복잡하게된다. 입력전압변동이큰경우에는축전지운전으로되는빈도가많아서, 전원사정이나쁜지역에는사용하기가좋지않다. 3. 다이오드방식 : 직류스위치에다이오드 (diode) 를사용하고직류스위치로부터회로구성을간단히한것이다. 정류기출력전압이축전지전압보다낮게되면다이오드가도통되어축전지로부터인버터를통하여교류전력을공급할수있도록축전지전압을정류기출력전압보다낮게설정하고있다. 그리고축전지는전용의충전기에의하여충전되고있다. 한편인버터의직류입력변동범위가넓게되기때문에다른방식과비교하여인버터의크기가약간크게된다. 단일운전방식 전원설비강의 hwp 부동직류스위치방식 : 입력전압에관계없이축전지전압을선정할수있는새로운방식이다. 전원설비강의 hwp 286

144 직류스위치부에승 강압기능을갖춘초퍼 (chopper) 회로를설치한것으로상시는초퍼회로를충전기 (charger) 로이용하고, 정전시에는축전지전압을인버터전압까지상승시켜서직류전력을인버터공급하여무정전화하는방식이다. 정류기가무제어형 (uncontrolled type) 으로되고, 입력역률은높고, 소요입력을절감할수있는한편회로구성이간단하다. 2. 상용동기운전방식 -. 인버터공급과상용급전의절환시출력전압변동을최소한으로억제하고, 부하에항상안정된전원을공급하는방식이다. -. 인버터출력과상용바이패스를반도체절환스위치를넣어서접속하고, 상용전원을최대한으로활용하도록하는방식이다. -. 상용바이패스전원이정상시 UPS 장치는상용바이패스와동기운전하고있다. 부하에과대한돌입전류가흐르는경우, 혹은 UPS 장치에고장이발생한경우상용바이패스측에무순단으로절환시켜인버터의체격을크게하는일없이시스템신뢰도를높이고있다. -. 상용전원의신뢰성이매우높은현시점에서단기운전방식에비하여코스트업 (cost up) 되지만, 매우신뢰성이높은시스템이라할수있다. 3. 상시상용급전방식 -. 일반전자기기가요구하는전원은전압이정격 ± 1[%] 이내, 주파수가정격 ± 1[%] 이내로있다면충분한경우상용전력을직접사용하는방식이채용되고있다. -. 상시상용의교류전력을직접부하쪽으로공급하고충전기는축전지를충전하여상용에이상이발생할경우에대비한다. -. 상용전원에이상 ( 정전 전압이하, 상승 ) 이발생하면동시에축전지의직류전력이인버터를통하여교류전력을공급하며, 부하는절환스위치에의해인버터를통하여교류전력을공급한다. -. 순시전압저하를속히검출하고, 인버터측으로절환하는지가중요하다. -. 상용전원이안정되어있는지역에서는유효한방식이고, 출력전압의변동은크지만상시상용급전으로있기때문에돌입전류에대하여강하고, 변환장치를통하지않기때문에종합적인효율이높고, 경제적이다. -. 단시간정전대책에이용되는경우가많고 Inventer는단시간정격으로도충분하기때문에저가격, 소형화제품이많이채용되고있어이후점점더 mini UPS가많이이용되리라생각된다. -. 인버터의대기방식에따라상시인버터가정지상태로대기하는콜드스탠바이 (cold stand by), 상시인버터가무부하운전상태로대기하는핫스탠바이 (hot stand by) 방식무정전전원장치운전 1. 정상운전 -. 사용전원이정류기와인버터를거쳐양질의전원을공급 -. DC 전력의일부는 battery의부동충전을담당한다. 2. 상용전원차단 -. 정전시에는정류기의동작이중단되며무순단으로축전지로양질의전력을공급한다 (CVCF) -. 축전지의설정시간동안전력을공급하며, 상용전원회복시정류기가동작한다. -. 정류기가동작하면즉시 battery는자동으로충전된다. 3. BY-PASS 회로운전 -. 정류기와인버터의고장을상정한것이다. -. UPS가고장이날경우즉시 S/S(Static Switch) 가동작 (150[μs] 이내 ) 하고, 2~3[Hz] 이내에 CB를통해상용전원을그대로급전한다. -. UPS가정상화되면 UPS 회로와 By-Pass 회로가병렬운전을하면서 By-Pass 회로가차단되어정상운전회로로복귀한다. 전원설비강의 hwp 287 전원설비강의 hwp 288

145 안정화전원장치의종류와특징정전압장치 (AVR) -. 전압을일정하게유지하는장치로유도전압조정기 (IVR:Induction Voltage Regulator) 정지형자동전압조정기 (AVR:Automatic Voltage Regulator) 가있다. 정전압 정주파수장치 (CVCF:Constant Voltage Constant Frequency) -. 전압과주파수를일정하게유지하는장치회전형 CVCF와정지형 CVCF가있으며, 정지형 CVCF가많이사용된다. 무정전전원장치 (UPS:Uniterruptible Power Supply) -. CVCF장치에축전지를결합한장치교류입력정전시에도전력을공급할수있는기능을갖춘장치회전형 UPS와정지형 UPS가있다. 안정화전원장치의특징비교 구분 장점 단점 정전압장치 유도전압조정기 가격저렴 대용량 (100kVA) 제작가능 응답속도가늦다 (30 60초) 보수필요 기계적기구가많고수명이짧다 정지형자동전압조정기 응답속도가빠르다 ( 초) 보수불필요 부품이마모되지않아수명이길다 IVR에비해가격이비싸다. 정전압 정주파수장치무정전전원장치 회전형 CVCF 과부하내량이크다. 입력전원의순간정전에강하다 효율이나쁘고응답속도가늦다. 보수필요 진동 소음이크다 정지형 CVCF 응답속도가빠르며효율이좋다. 소음 진동이적다 보수간편 과부하내량이적다 회전형 회전형 CVCF와동일 회전형 CVCF와동일 UPS 정지형 정지형 CVCF와동일 정지형 CVCF와동일 UPS 전원설비강의 hwp 289 전원설비강의 hwp 290

146 무정전전원장치의구성 3 순차기동시나중에투입한부하의기동전류에의해출력전압변동이먼저투입한부하의허용치를넘지않을것 4 장래부하증설에대한고려 5 가급적표준용량산정 축전지용량산정 1 용량선정결정조건ᄀ방전전류ᄂ방전시간ᄃ방전종지전압ᄅ축전지액온도 ( 연축전지의경우 1 변화에용량 1% 변화 ) UPS 구성도 ( 예 ) 원리 -. 교류입력전압을정류하여직류로변환하고 DC Filter를사용하여완벽한직류로변환 -. 다른정류기는축전지를충전시키며계기용변성기를이용하여정전을검출하여축전지를개폐 -. 직류로변환된파형을 Inverter를통하여다시교류로변환 3상변압기및 AC Filter를거쳐양질의 3상전원을공급한다. -. 무정전장치내부에이상이발생되었을때는 By Pass를통하여짧은시간 (150μs:8 10cycle) 에전원측에연결한다. 용량산정시고려사항 1 부하용량을충분히만족할것 2 부하기동시 UPS 출력한계치를초과하지않게선정 전원설비강의 hwp 방전전류계산 I = 단, :UPS출력[kVA] : 부하역률 : 방전종지전압 [V/cell] : 축전기직렬연결개수 : 인버터의역변환 ( 직류 교환 ) 효율 : 콘버터의부하율에결정되는효율 UPS용량산정방식정상부하에의한산정방식, 부하기동용량에의한방식, 부하기동시전압변동에의한방식중가장큰값을선정 1) 정상부하에의한산정 전원설비강의 hwp 292

147 : 여유율 ( 일반적으로 적용 ) :1 단원투입시부하정상전력 [kva] 1) 단일모듈방식 -. 용량은부하용량과같고 By Pass 절제기능만있음 2) 부하기동용량에의한산정 : 최후로투입하는부하의돌입전력 2) 병렬운용방식 -. 2 대이상의 UPS 모듈을병렬로연결하여부하용량에대처 3) 부하기동시전압변동에의한산정 :1단계투입시부하동압전류 : 전압변동 10[%] 이내에부하급변허용계수 ( ) UPS와전원과의관계 ( 비상발전기 ) 1) 고조파발생 -. 입력측에설치된정류기에서발생하고고조파가전원측으로흘러나옴 3) 병렬 Stand By 운용방식 -. UPS 모듈 1개고장시나머지모듈로급전하는방식부하의중요도가높은경우사용하며신뢰도가우수한 System. 2) 고조파의영향 -. 자가발전기가동시자가발전계통에헌팅현상발생으로국부적으로온도가상승하여열발생 3) 고조파방지대책 -. 발전기용량을 UPS용량의 2.5 3배이상으로선정 -. UPS부하가발전기전체부하의 50[%] 이하가되도록조정 무정전전원공급장치 -. UPS란상용전원을 AC-DC-AC로변환하여정전압, Battery에저장되어있던 DC전력을교류로변환하여부하에깨끗한전기를공급하므로써계속적으로안정된운전을보장해주는장치이며 Constant Voltage Constant Frequency:CVCF) 라고도한다. UPS 운용방식 전원설비강의 hwp 293 전원설비강의 hwp 294

148 구성 상용전원시에부하의돌입전류에대해강하게됩니다. Inverter 직류를교류로바꿔주는변환기 Rectifier 상용전원인교류를직류로바꿔주는변환기. Battery 정전시상용전원대신충전된에너지로전원을공급 Charger DC Switch AC Switch 평소에상용전원을받아 Battery 를충전 Battery Backup 용 Switch 상용전원절체용 Switch BLOCK DIAGRAM On-Line방식 -. 정전시의절환동작이안정되고입력돌입전류가없게되나 DC Chock가크고무거워지며입력역률이나빠진다. DC-Switch 방식 -. DC Chock가없어작고가벼워지나정전시절환및 Sequence가복잡해지고별도의 Charger 및돌입전류에제한회로가필요 OFF-Line(Stand-by) 방식 -. 정전절환시에는출력이순간적으로 (4-8msec max) 되나 전원설비강의 hwp 295 전원설비강의 hwp 296