개정된 발전기 용량 산정하기, 예비전원설비 (KDS 31 60 20:2021)

각 사업소 또는 기관마다 수전받는 전기용량이 다르며 사용하는 부하 또한 제각기 다릅니다. 그에 따라 기관별 필요한 비상발전기가 조금씩 다를수 밖에 없는데요. 이번에는 사업소 마다 다른 부하에 따른 비상발전기 즉, 예비전원설비 용량을 산정하는 방법에 대해 다뤄보려고 합니다.

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개정된 발전기 용량 산정하기, 예비전원설비 (KDS 31 60 20:2021)

1.발전기 용량 산정식

구하고자 하는 발전기 용량이 GP 이며, 단위는 [kVA] 입니다.

∑P = 전동기 이외 부하의 입력용량의 합계 [kVA]

여기서의 ∑P는 비과도성 부하(조명, 전열, 히터, UPS, 전자기기 등)를 말하며, 일반부하와 고조파발생 부하로 구분.
일반부하의 입력용량은 부하의 출력용량(kW)에서 역률과 효율을 적용하여 산출하며, 고조파 발생 부하는 여기에 고조파 가중치를 적용하여 입력용량을 산출.
(고조파 발생 부하 = UPS, LED조명, 전자식 안전기 사용 방전등, 전자기기등)

∑Pm = 전동기 부하용량의 합계 [kW]

PL = 전동기 부하 중 기동용량이 가장 큰 전동기의 부하용량 [kW

(다만, 동시에 기동될 경우에는 이들을 더한 용량으로 계산)

a = 전동기의 kW당 입력용량 계수

전동기의 출력용량(kW)을 역률과 효율로 나누어 산출. 건축물에 사용되는 전동기는 표준형과 고효율 전동기가 사용되며, 건축물의 에너지 절약 설계기준에 따라 고효율 전동기가 대부분 사용되고 있다. 따라서, 고효율 전동기의 용량별로 역률과 효율을 적용하여 입력용량을 산출.

a의 추천값은 고효율일 경우 1.38, 표준형일 경우 1.45이다.
(다만, 전동기 입력용량은 각 전동기별 효율, 역률을 적용하여 입력용량을 환산할 수 있다)

c = 전동기 기동계수

◈직입기동 방식의 전동기 : 추천값 6 (범위 6~7)

◈Y-△기동 방식의 전동기 : 추천값 2 (범위 2~3)

◈VSD(VVVF)기동 방식의 전동기 : 추천값 1.5 (범위 1~1.5)

◈기동보상기(콘돌퍼기동) : (Tap/100)² x 직입기동배수

◈리액터 기동방식의 추천 값

구분	탭(Tap)
	50%	65%	80%
기동계수(c)	3.0	3.9	4.8

k = 발전기 허용전압강하 계수

(명확하지 않은 경우 1.07 ~ 1.13으로 가능)

구분		발전기 정수[%]
		20	21	22	23	24	25
발전기 허용 전압강하율[%]	15	1.13	1.19	1.25	1.30	1.36	1.42
	16	1.05	1.10	1.16	1.20	1.26	1.31
	17	0.98	1.03	1.07	1.12	1.17	1.22
	18	0.91	0.96	1.00	1.05	1.09	1.14
	19	0.85	0.90	0.94	0.98	1.02	1.07
	20	0.80	0.84	0.88	0.92	0.96	1.00

<고조파 발생부하를 제외한 입력용량>

P = (부하용량 kW ) / (부하효율 X 역률)

<고조파 발생부하의 입력용량 (kVA) 합계>

1)UPS 포함한 입력용량

P = {(UPS출력 kVA) / UPS효율} X λ + 축전지 충전용량
(축전지 충전용량은 UPS 용량의 6~10%를 적용)

2)UPS 제외한 입력용량

P = {(부하용량 kW) / (효율 X 역률)} X λ

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▶발전기용 엔진(원동기)의 출력용량 산정

발전기용 엔진(원동기)의 출력용량은 발전기 출력용량보다 큰 값으로 발전기의 기동과 운전에 지장이 없도록 하여야 한다.

여기서 발전기 용량(kVA)는 앞서 언급한 식으로 얻은 GP의 값이며cos값은 발전기의 역률, η값은 발전기 효율에 의거.

2.발전기 용량 산정시 검토사항

1)발전기 용량을 산정할 때에는 관계 법령에서 정하고 있는 부하의 용량 및 공급시간 등을 검토하여 계산하여야 한다.

2)발전기 용량은 스프링클러설비의 화재안전기준(NFSC 103)의 제12조에서 정하고 있는 기준을 충족하여야 한다.

3)발전기 용량은 해당 건축물에서 발전기 연결 부하의 특성을 고려하여 조정할 수 있으며, 화재 및 예고 없는 정전 시에도 소방 및 비상 부하 가동에 지장이 있어서는 안된다.

4)발전기 용량 산정은 위에 언급한 식을 바탕으로 계산 할 수 있으며 해당 건축물의 소방부하, 비상부하 및 그 밖의 정전 시에 운전이 필요한 부하등의 특성을 고려하여 산정할 수 있다.

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3.예비전원설비 관련 용어정리

1)예비전원설비

상용전원이 정전되었을때 소방부하, 비상부하 및 그 밖의 정전 시 운전이 필요한 부하에 전기를 공급하는 독립된 예비의 전원을 말함. 자가발전설비, 축전지설비, 무정전전원장치, 전기저장장치 등을 말한다.

2)상용전원

평상시에 사용하는 전원

3)소방부하

화재안전기준에서 예비전원 공급을 정하고 있는 부하를 말함.

4)비상부하

소방부하 이외의 부하로서 관련 타 법령에서 예비전원 공급을 정하고 있는 부하를 말함

5)중요부하

소방부하, 비상부하, 그 밖의 정전 시 운전이 필요한 부하를 말함