電氣設備技術計算 2. 發電機容量計算.

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1 電氣設備技術計算 2. 發電機容量計算

2 目 次 2.1 계산조건의 설정 2.2 PG방식에 의한 발전기 용량계산 2.3 RG방식에 의한 발전기 용량계산
目 次 2.1 계산조건의 설정 대상부하의 구분 동시기동부하의 결정 수용률 2.2 PG방식에 의한 발전기 용량계산 정상부하에 의한 출력 과도시 최대전압강하를 고려한 출력 과도시 최대 단시간내량에 의한 출력 2.3 RG방식에 의한 발전기 용량계산 부하출력의 합계산출 정상부하출력계수 허용전압강하 출력계수 단시간 과전류내력 출력 허용역상전류출력계수 발전기 출력계수의 조정

3 PG방식의 폐지 및 RG방식의 출현 JIS C 4204 유도전동기 기동계급이 1983년 폐지
KS C 4205 저압3상유도전동기 기동계급이 1983년 12월 폐지 NEGA C 201에 의한 RG방식의 제정 일본내연력설비협회에서는 기존의 발전기 용량산정방식인 PG방식을 폐지하고 새로운 자가발전설비의 출력산정 방법인 RG방식으로 NEGA C 201을 개정 RG방식의 출현사유 - JIS C 4204가 1983년 폐지됨에 따라 이 규격의 값을 채택하던 기존 의 PG 방식이 문제가 됨 - 최근의 기술계발로 UPS장치와 VVVF장치가 조합된 전동기와 승강기 등의 고조파 발생부하가 증가됨에 따라 이에 대응할 수 있는 계산식 이 필요함. - VVVF방식의 승강기가 있는 경우 계산방식을 명확히 할 필요가 있음.

4 2.1.1 대상부하의 구분 대상부하의 구분 정전시부하 승강기, 급수펌프, 배기팬, 배수펌프, 공용부분 전등·전열 등 화재시부하
비상용승강기, 소화수펌프, 스프링클러펌프, 비상등, 유도등, 비상콘센트 등 대상부하의 구분시 유의사항 화재시부하가 운전되고 있을 때 인터록 등으로 정전시부하를 발전기로부터 분리되는 구조에만 발전기의 출력을 화재시부하와 정전시부하로 구분하여 각각에 대하여 계산하고 큰 값을 선정한다.

5 동시기동부하의 결정 동시기동부하 2이상의 소방부하가 동시기동하는 경우 1개의 부하로 간주한다(전동기의 경우 1대가 기동한 후 5초이내 다른 전동기가 기동하는 경우에는 동시기동부하로 본다). 급수펌프 동시에 2대이상 기동되는 경우가 없다. 소화수펌프 소화전펌프와 스프링클러펌프는 동시기동부하로 간주 배기팬 및 배수펌프 용량이 매우 작고, 동시기동 되는 경우가 없다. 각종 전등· 전열 기동 KVA가 없는 부하이다. 엘리베이터 (1) 10대이상 설치 : P = ∑PEL * 50% * 75%(기준층 출발50%, 최상층 하강 50%) (2) 10대미만 설치 : P = ∑PEL * 50%

6 2.1.3 수 용 률 정전시 부하 (1) 엘리베이터부하 : 대수별 수용률적용 (2) 기타 부하 : 공동주택 52% 정도
수 용 률 정전시 부하 (1) 엘리베이터부하 : 대수별 수용률적용 (2) 기타 부하 : 공동주택 52% 정도 기타 40~80% 적용 화재시부하 (1) 엘리베이터 : 100%(동일건물 내) 단, 공동주택과 같이 단지내 여러 동이 있을 경우 동시에 화재가 발생한다고 볼 수 없기 때문에 정전시 부하와 동일하게 대수별 수용률을 적용한다. (2) 기타 소방부하 : 100%

7 발전기용량계산식 비교 1 2 3 4 [비고] KG3 : 1.5(발전기과전류내력은 15초동안 150[%]의 과전류에 견딜 수 있도록 JEM-1354규정) KG4 : 0.15~0.3(발전기의 허용역상전류계수)

8 발전기 역상전류의 허용조건 등가역상전력(전류)의 허용한도
고조파전류가 발전기에 흐를 경우 역상전류와 등가인 등가역상전류가 흐르는 것으로 고려하여 등가역상전력의 허용한도를 정한다. 발전기의 역상전류내량은 일본전기공업회 규격 디젤엔진구동 육상용 동기전동기 JEM-1354에 I2eq < 15(%)로 정하고 있다. KG4 : 발전기 허용역상전류 내량 Ri : 합성등가 역상전력[kVA] P2eq : 등가역상전력 h : 당해부하의 고조파 발생률(h = hi * a = 0.587*0.6 = 0.35) a : 계수(정류기부하 0.6) hi : 정류기 상수에 의하여 정해지는 정수 (6펄스: 0.578, 12펄스 : 0.339) R : 정류기 부하출력[kW] η : 정류기부하의 효율(0.9) Cosθ : 정류기부하의 역률(0.9)

9 2.3.1 부하출력합계의 산출 부하출력의 합계(K) 부하기기의 출력(mi) K = ∑ mi (1) 일반전동기 : 정격출력
(2) 엘리베이터 : 권상전동기 정격출력 × 제어방식에 따른 환산계수 (3) 정류장치 : 정격직류전압(V) × 정격직류전류(A) (4) 백열등 및 형광등 : 정격소비전력(W) (5) 콘센트부하 : 정격전압(V) × 정격전류(A) (6) 정격출력이 KVA로 표시된 기기 : 정격출력(kVA) × cosθ (7) 기타기기 : 효율이 85%보다 현저하게 낮은 경우 (예)출력환산계수 = 기준효율/부하의 효율 = 85/65 = 1.307 종류 출력환산계수 직류 MG 방식 1.59 직류사이리스터 교류귀환제어방기식 교류 VVVF 방식 1.224

10 예제2.1 발전기 용량계산 구분 Mi D M2 M3 R RG 방식[kVA] PG 방식[kVA] 화재 정전 387 1.0 75
예제2.1 발전기 용량계산 구분 Mi [kW] D 수용률 M2 전압강하 M3 과전류내력 R 고조파발생부하 RG 방식[kVA] PG 방식[kVA] RG1 RG2 RG3 RG4 PG1 PG2 PG3 화재 387 1.0 75 23 605 268 543 216 571 271 642 정전 452 0.7 22 60 189 492 79 461 544 469 80 685 [비고1] RG방식에서 정전시부하가 화재시부하보다 큰데도 불구하고 계산결과는 화재시 부하에 의한 용량이 크다(수용률이 화재시는 1, 정전시는 0.7정도). [비고2] RG방식의 최대용량은 화재시 RG1이고, PG방식의 최대용량은 정전시 PG3의 값이다. [비고3] M2 : 기동kVA가 최대로 되는 부하, M3 : 기동kVA-입력kVA가 최대로 되는 부하 [비고4] 최대용량 PG2 : 45%(55%)이상, PG3 : 0~45%(55%) RG2 : 62%(72%)이상, RG3 : 13%(23%)이상, RG4 : 52%이상, ( )내는 y-d기동방식

11 2.3.6 발전기출력계수의 조정 실용상 바람직한 RG의 범위 1.47D ≤ RG ≤ 2.2
RG2 또는 RG3 에 의하여 과대한 RG값이 산출된 경우 기동방식을 변경하여 실용적 범위를 만족하도록 한다. RG4에 의한 발전기용량이 과대한 경우 고조파전류를 억제하여 상기 범위가 되도록 하고, 만족이 되지 않을시는 고조파 내량이 큰 발전기를 사용한다. 엘리베이터 부하에 의한 과대한 RG값 산출 엘리베이터 제어방식의 변경을 검토한다.(계획 재검토)

12 발전기 용량계산시 유의사항 부하출력의 합계 발전기 용량계산에 적용되는 PL(부하출력의 합계)을 부하용량계산서의 부하입력합계(kVA)를 적용하면 입력환산계수(1.15~1.59)와 역률(0.9)가 2중으로 계상되어 약1.38배의 용량 증가 우려가 있다. 고조파 발생부하 고조파 발생부하가 있을 경우에는 RG4(허용역상전류 출력계수) 방식으로 발전기용량 계산을 한다. 수용률 (1) 화재시 부하의 수용률은 화재시 모든 소방부하가 전부하로 운전 될 수 있어야 하므로 수용률은 100%로 적용한다. (2) 정전시 부하의 수용률은 변압기 용량계산시 적용하는 평균수용률 40~80% 범위 이내에서 적용한다. (3) 수용률 적용시 발전기에 연결되는 부하설비는 변압기에 연결되는 부하설비보다 사용빈도가 높으므로 통상적으로 변압기보다 수용률이 높을 가능성이 많으므로 수용률 범위의 상한값을 적용하는 것이 바람직합니다. 발전기의 정격 산출되는 발전기출력은 역률 0.8에서의 연속정격으로 한다.