다기능일체형 설비 적용을 통한 전동기 기동반 회로개선 다기능일체형 설비 적용을 통한 전동기 기동반 회로개선 한국수자원공사 청주권관리단 오홍균
1. 시설현황 ▷ 대청댐 계통 광역상수도 운영 공급지역 : 청주시, 천안시, 아산시 청원군, 연기군, 당진군(서해지역) 취 수 장 : 290,000㎥/일(대청취수장) 980,000㎥/일(현도취수장) 정 수 장 : 636,000㎥/일(청주정수장) 414,000㎥/일(천안정수장) 가 압 장 : 656,000㎥/일(전동가압장) 3,700㎥/일(목천가압장) 송수관로 : Ⅰ단계 88.4㎞ Ⅱ단계 131㎞(총 219.4㎞)
2. 전력설비 구성 기존의 보호계전 기술은 전동기 기동반의 전기 제어 설비와 여러 개의 전기식 보조릴레이에 의한 씨퀸스 제어로 구성되어 있으나, 기계적 보조릴레이 접점의 잦은 동작에 따른 접점 소손과 설비에 대한 신뢰성 저하로 트러블이 발생하여 설비 복구에 많은 시간이 소요되며, 설비 개선을 위한 회로 변경이 기계적인 접속으로 회로변경이 어려웠다 다기능 일체형 보호계전기 자동제어 회로의 적용으로 전동기 기동반의 제어설비를 PLC 자동제어로 설비 변경이 가능하며, 설비 운전이력 및 고장 이력관리를 상시 관리하여 최적의 설비로 유지 관리한다.
3. 전력계통 사고 분석 1992년부터 발생된 전기사고는 인위적 자체정전 또는 외부에 의한 정전(한전의 순간정전 등)을 제외한 총399건으로 사고보고에서 나타난 통계적인 사고 건수이지만 실제로는 통계건수보다는 2배 이상 훨씬 상회하리라 추정된다. 통계적으로 나타난 이를 설비별 사고유형을 구분하면 다음과 같다. 설비의 종류 건 수 선 로 17 리액터 및 전동기 78 보 호 설 비 42 변성기류 16 개 폐 기 류 76 콘덴서류 5 변 압 기 22 기 타 8 합 계 310건
4. 경제적 손실 비용 설비사고로 인한 간접적인 손실비용은 직접적인 손실비용의 약 1.5~2배로 추정할 때 전체적인 손실 비용은 약 40~50억원(5년)에 이를 것으로 추정됨 ■ 직접손실비용 (단위 : 백만원) 구 분 소계 1997 1998 1999 2000 2001 건수 310 38 54 51 84 83 손실액 2,638 438 515 559 522 604 ■ 간접손실비용 설비사고와 관련하여 설비 교체비용 및 인건비 소요비용, 용수공급 불능에 따른 대외신뢰도약화, 국민적 여론악화 등에 따른 손실비용은 약1.5~2배로 추정
5. 유도형배전반과 전자배전반 비교 항 목 유 도 형 배 전 반 전 자 화 배 전 반 기본구성 항 목 유 도 형 배 전 반 전 자 화 배 전 반 기본구성 ▷차단기 : VCB, ACB, MCCB ▷보호계전기 : 유도형 ▷계측기 : Analog형 ▷차단기 : VCB, ACB, MCCB ▷보호계전기 : Digital형 ▷계측기 : Digital형 System 설계수정 ▷계전기, 계측기, AS, VS, CS, Lamp 등의 기기들이 각각 존재하여 배선이 매우 복잡 ▷매후 SYSTEM 변경이나 수정이 어렵다 ▷각종 계측/계전기, S/W등의 장치를 일체화하여 Systme 설계 및 배선이 간단 ▷사후 수정이나 변경 또한 용이하다 신뢰성 안전성 ▷진동에 의한 오동작 가능성 이 높음 ▷Noise/Surge에 약함. ▷진동이나 충격에 안전 ▷Pulse Transformer 방식 ▷자기진단 기능의 수행
5. 유도형배전반과 전자배전반 비교 항 목 유 도 형 배 전 반 전 자 화 배 전 반 유지보수 및 사후관리 항 목 유 도 형 배 전 반 전 자 화 배 전 반 유지보수 및 사후관리 ▷각종 계측기 및 조작,제어 S/W가 기계식으로 되어 있 어 사용 연한에 따라 고장 빈도가 높고, 고장 발생시 원인 파악이나 보수 시간 이 과다 소요 ▷전자식 기기를 사용하므로 반영구적이고 고장 빈도가 낮다. 또한, 배선의 간소화 로 유지 보수가 용이하고 신 속한 고장원인 파악이 가능 경제성 ▷Panel면 수가 증가함에 따라 T/D, Cable, RTU 및 기타 장치의 증가로 가격상승 ▷RTU Panel 구성을 위한 현장 공간확보 필요 ▷계측 point별 N:N 통신으로 통신 Cable의 소요량 증가 ▷각종 기기를 Unit화하여 경 제적인 System구성과 유지 보수가 용이함. ▷배전반 조립시간 단축과 함 께 인건비 절감. ▷Multi-Drop방식에 의한 1:N 통신으로 통신Cable의 감소 와 배선의 감소화 실현.
6. 시설개선 비교 [유도형 배전반] [전자 배전반]
7. 전자배전반의 필요성 다양한 보호기능 다양한 계측,표시 고장분석 용이 DATA통신기능
8. SEQUENCE 비교 가. 유도형 배전반 3 Line 도면
나. 전자배전반 3 Line 도면
9. 전자배전반 경제성 비교 (비교기준 HV:10면,LV:17면)
10. 시스템 구축 방향(WEB-LINKER 방식)
11. 적용 결과 및 향후 추진과제 ■ 적용 결과 1. FAULT&EVENT RECORDING 기능 기존의 유도형배전반에서는 전력설비의 고장이 발생하면 고장을 일으킨 원인 및 고장상황(고장전류, 고장전압 등)에 대한 분석이 불가능하고, 보조릴레이의 자기유지 접점으로 고장을 분석하는 불편사항이 있었다. 다기능일체형 보호계전기를 적용함에 따라 계전기 동작, 차단기 동작, 접점동작, 조작 내역 등을 저장하여 선로 및 부하의 고장 발생시에 고장원인(사고 상 판별 포함), 고장전압, 전류 및 사고파형을 분석하여 고장 원인에 대한 정확한 분석이 가능하다
2. 전력배선의 최적화 TRIP RELAY를 포함하여 모든 I/O접점과 계전요소의 동작신호를 TRIP LOGIC을 구성하여 최적의 설비를 구성할 수 있으며 계전기기와 배전반 사이의 INTER-LOCK같은 SEQUENCE 제어를 PLC프로그램으로 구성이 가능하여 설비 구성이 신속하게 수정이 가능하다.
■ 적용 결과 1. 기존 시스템과 원격감시제어 설비의 통신 호환 2. 설비 구성을 위하여 추가적인 설비 구성 비용 3. 전력계통에 대한 최적의 설비 구성을 위하여 전력감시 제어설비를 별도로 구축 향후 수도사업장 설계업무에 참고하여 수도사업장 설계 및 운영 관리 기술에 피드백 될 수 있도록 활용 방안을 제시하여 효율적 설비 운영으로 안정적인 용수공급을 이루고자 한다.