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단상이냐 다상이냐 적용분야·경제성·전류 효율성 따라 사용해

 

 

 

Q. 3상 4선식 계량기를 설치하였습니다. 계량기에Ct 5(2.5)A입니다. 계량기의 배율을 어떻게 계산하는지요?=(380/220)×(5/2.5) 이렇게 하는 것인지요?

A. 계량기 배율은 일단 전압은 같으니까 무시해도 되며, 내부에 Ct가 있을 것입니다. Ct 배율에 검침 숫자 곱하면 됩니다. 예를 들어 Ct가 400/5A라고 가정하면, 400/5=80이라는 식이 나오니까 검침 숫자 80 이렇게 하면 사용량이 나옵니다.

 

 

 

Q. 고압용량 100kW에서 200kW로 변경을 할 계획입니다. 변경이 되어지는 설비는 무엇이 있나요? 간이설비로 되어있습니다. ASS Cos MOF Cos 변압기 순으로 H 변대로 해서 옥외에 설치가 돼 있습니다.

 

A. 변경되는 설비는 1. MOF 전단의 PF 휴즈 교체 - 기존 6A 변경 10A, 2. MOF 교체 - 기존 - 5/5A 변경 - 10/5A, 3. COS 휴즈 교체 - 기존 5A 변경 8A, 4. 변압기 교체 - 기존 100kVA 변경 200kVA, 5. 변압기 2차 케이블 교체, 6. 저압반 교체 - 설비에 따라 다름. 위의 설비를 교체 하셔야 하며, 설계사무실에 의뢰하셔야 합니다.

 

 

 

Q. 현재 사용하고 있는 장비에 케이블을 U Bolt에 감아놓았는데요. 조금 사용하다 보니까 U Bolt가 뜨겁더라고요. 온도계로 측정하니 70도까지 나오던데 무슨 이유로 이렇게 뜨거운지요?
케이블 사이는 40도 정도 열이나구요. U Bolt에 열이 발생하는 이유와 유도식 같은 것이 있는지 궁금합니다.

 

A. 전자석을 그렇게 만듭니다. 전류가 흐르면 자계가 생기고 자속이 흐르는데 그자속이 볼트에 열을 발생시킵니다. 그리고 전선을 감아 놓고 전류를 흘리면 Coil이 되어 리액턴스가 발생 저항이 커지고 전압강하가 생기고 전선에서도 열이 발생합니다. 전선의 여유분이 많이 남아있다고 여러 회를 감아놓으면 그런 이상 발열로 케이블이 소손되기도 합니다.

 

 

 

Q. 다름이 아니라 IGBT 용량을 부하에 따라 어떻게 선택하면 되는지 궁금해서 이렇게 질문을 올립니다. 아무리 자료를 찾아봐도 부하 용량에 따라 IGBT를 선정하는 기준은 나와 있지가 않아서요. 즉 만약 3.7kW(5HP)짜리 삼상 380V를 쓸 때 IGBT는 Vce 1,200V IC 25A라고만 알고 있는데 정확하게 왜 IC가 25A짜리를 써야 하는지에 대한 부분을 도통 모르겠습니다.
 
A. IGBT를 선정할 때는 On 시켰을때 흘려줄 최대전류를 기준으로 합니다. 최대 전류는 다시 IGBT에 직류 전압을 몇 볼트로 할 것인지 정한 다음 선정합니다. 직류전압에 따라 IGBT의 전류용량이 변합니다. 인버터 설계자료를 보셔야 하는데 실무적인 자료는 업체에서 공개하지 않을 것이고 전력전자공학 관련도서 중에 전력변환회로(컨버터, 인버터)를 보시면 됩니다.

 

 

 

Q. 저희 사옥에 1,500kva 수배전반이 있습니다. 750 두 대로 운용 중이구요. 헌데 부하 피크치가 보통 350을 안 넘기에 직원분께서 제안하시길 변압기 1대로 모든 부하를 몰아서 변경하자고 하십니다.
1뱅크에는 일반부하가, 다른뱅크에는 비상겸용 부하가 물려있구요, 이것을 한뱅크에 모두 몰아서 운용하자는 의견입니다.
제가 알기에는 일반부하, 비상부하 구분을 하여 설치를 해야 하고(법규적 강제사항은 아닌 것으로 알고 있음) 현재 2대로 운용을 하는 것이 맞다고 생각합니다. 비상발전기는 500kva이거든요.
질문사항
1. 변압기 1뱅크로 변경을 해도 되는지요?
2. 수배전반을 2뱅크 방식으로 운영해야 하는 강제사항이나 관련 규정이 있는지요?

 

A. 1. 일단 750kva 두 대중 각각의 피크치가 각각 350을 말씀하시는건지요?
- 두 대의 합 피크치가 350일 경우는 1뱅크로 변경은 가능합니다.
- 각각의 피크치가 350 이면 두 대 분량일 경우 700이 되는데 그렇게 되면 위험 부담이 있습니다. 대부분 장비 부하량의 70% 정도로 사용 하는 게 만약을 위해서도 좋다고 사료됩니다.
2. 말씀하신 비상발전기는 따로 운용하시는 게 맞습니다.
- 규정상 Safe Lifety는 Ups(배터리) 나 Gc(비상 발전기) 중 하나는 운용을 해야 됩니다. 정전이나 기타 사고 발생 시 사옥 내 직원들의 탈출구가 암전 상태가 되면 안 되기 때문입니다. 또한 중요 장비나 시설물 등은 정전이 일어나도 살아 있어야 되겠죠? ^^ 그래서 주요 장비는 비상전원으로 옮겨서 관리하시는 게 좋습니다.

 

 

 

Q. 판넬을 보다가 궁금해서 질문을 드립니다. Sunt는 무슨 역할을 하나요? 제가 보기엔 그냥 도체로 뿐이 안 보이는데요. 정식 명칭이 따로 있나요? 그리고 판넬을 보니까 DC-A-Meter를(출력) Sunt 양단에서 선을 따서 물렸는데 왜 그곳에 물렸는지도 궁금합니다. 출력 MCCB에 걸면 안 되나요 ?

 

A. 션트를 사용하는 이유는 딱 한 가지. 직류 전류를 측정하기 위함입니다.
교류와 달리 직류는 전류 측정하는 방법이 까다로워 사용합니다. 션트 내부를 자세히 보시면, 얇은 동판이 여러 개 있으며, A-Meter로 가는 단자 2개가 있습니다. 이 단자에서 약 50mmV가 출력됩니다. 이것으로 전류를 측정하는 것입니다.
직류전류를 검출하기 위한 저 저항체라고 이해를 하시면 됩니다. 원리는 A = V/R입니다.
아래 SPEC에서 1차 전류에 2차 전압이 결정이 되면 저항이 일정하므로 1차 전류에 의하여 출력전압이 변합니다. 이 전압을 전류로 환산하면 됩니다.

 

 

 

Q. 회사 수전용량이 3,500kW입니다.
산업용(을) 고압 A 선택Ⅱ를 사용 중입니다.
이번에 신규로 요금제 선택Ⅲ이 나왔는데 혹시 바꾸신 분들 계신가요? 아이스마트에서 이번 연도 1년 치를 봤는데 여름하고 겨울철에는 요금이 내려가고 봄, 가을철에는 요금이 올라가더라구요. 전체적으로 다운은 돼서 바꿀까 생각 중인데 혹시 요금제 바꾸신 분들 조언 부탁드리겠습니다.

 

A. 산업용(을) 고압 A 선택 1, 2, 3번 요금제를 봤는데 기본요금은 크기는 1< 2 <3 순이며 시간대 단가 크기는 1 > 2 >3 순으로 비교가 되네요. 회사가 24시간 돌아가는 곳이라든지 전력 사용량이 많다면 기본요금이 크나 시간대 단가는 작은 선택3
전력 사용량이 적다면 기본요금은 적고 시간대 단가가 큰 요금제가 적합하다고 생각됩니다.
i smart 들어가시면 각각의 요금제를 비교하여 수전 받는 귀 회사가 어떤 요금제를 사용해야 조금 더 절감되는지를 보여주는 표가 있으니 참고하셔서 바꾸시면 될 것 같습니다

 

 

 

Q. 모터를 모래먼지가 가득한 환경에서 돌려야 하는데. 사장님은 아예 방폭형으로 알아보시라고 하더군요. 근데 가격이 만만치 않아서 가장 낮은 등급인 안전증 방폭형을 알아보니 이게 그냥 모터에다가 특수약물만 처리한 거라고 하더군요. 일반 모터도 고장 날 확률이 별로 없다면 그냥 쓰고 싶긴한데 실제 사용하신분 없으신가요??

 

A. IP5x 급이면 이미 Dust Protected입니다. IP6x 급이면 완전 방진이고요. 굳이 방폭형 구입하실 이유는 없어 보이네요. 모래먼지가 많이 일어나면 프레임은 IP56 이상 되어야 합니다. TEAO(Totally Enclosed Air Over) 형태로 찾아보세요. 어차피 모래먼지 많으면 외부냉각장치도 못 돌릴 테니까요. 그리고 냉각환경도 고려하셔야 합니다. 외부 프레임 냉각도 안 되는 환경이면 특수모터로 찾으셔야 할 겁니다.

 

 

 

Q. 일반 가정집이나 전력소모가 덜한 기기들은 단상을 쓰고 큰 설비나 공장설비 같은 큰 설비들은 삼상을 쓰는데 이론적으로 삼상과 단상의 큰 차이점이 궁금합니다. 만약에 큰 설비를 단상을 쓴다 하면 어떻게 해서 왜 쓰면 안되는지 개념이 잘 안 잡혀서 그런데 궁금증을 풀어주세요.

 

A. 전류 때문입니다. 일반 가정용 기기들은 전류정격이 크지 않습니다. 전류밀도가 같다고 하더라도 다상이 되면 전류가 분배되기 때문에 대용량 기기에서 열분배가 수월합니다. 상이 많을수록 유리하나, 가격 때문에 3상을 씁니다. 상이 증가할수록 드라이버 가격은 제곱으로 증가하거든요.
산업 전기사용량의 70%를 차지하는 3상 유도전동기의 경우, 전동기의 Fundamental Emf의 비를 볼 때, (유도식은 생략)
단상 : 2/pi ~= 0.63
2상 : 2×sqrt(2)/pi ~= 0.9
3상 : 3/pi = 0.955
4상 : sin(pi/8)/(pi/8) ~= 0.975
위의 숫자는 기기의 Power Density라고 보시면 됩니다. 물론, 같은 상일지라도 설계를 어떻게 하냐에 따라서 성능은 틀리며 위의 비는 대략적인 단상과 다상의 비교치입니다. 또한 Power Density 외에도 삼상전동기는 토크리플, 진동, 효율 면에서 단상과 비교가 안 됩니다. 단적으로, 0.75kW급의 단상 유도전동기의 경우 효율은 50% 정도, 3상은 85% 정도입니다. 발전기도 마찬가지입니다. MW 급의 발전기를 단상으로 설계하지 않습니다. (물론 Transverse Flux Machine 같은 매우 특수한 경우도 있습니다만..)
위와 같은 이유로 공장설비에 빠질 수 없는 전동기의 파워공급 때문에 3상TR을 씁니다.
전력전자 기술 자체가 최초에 전동기를 회전시키기 위해 출발했을 정도로 전동기가 산업현장의 주를 이룹니다.
추가로, 가정용 기기의 경우 제어회로는 모두 DC로 움직이며 기기 내에 삽입된 전동기 같은 기기들의 경우에도 단상을 주로 쓰는 이유는 가격 때문입니다. 기기를 동작 또는 제어하기 위해서 컨버터, 인버터가 필요로 하며 상이 많아질수록 단가가 올라갑니다. 예전에는 세탁기용 전동기도 AC/DC 겸용 저가제품군이 대부분이었으나 최근에는 영구자석을 이용한 3상 전동기가 쓰이기도 합니다. 재료 단가만 하더라도 일전의 전동기보다 최소 10배 이상은 비쌉니다.
예전에는 소비자가 전력소모에 큰 관심이 없었기 때문에 기업 입장에서는 싸고 잘 돌아가는 제품을 만들면 되었지만 최근에는 전력소모량도 중요한 제품 평가항이 되어서 기업에서도 관심을 가지는 추세입니다.
결론적으로 3상 시스템이 고효율, 고성능의 가정 기기를 만들 수 있지만 굳이 그럴 필요가 없기 때문에 단상을 쓰는 겁니다. MW급의 산업현장에서는 1% 효율도 소모전력이 크기 때문에 3상 시스템을 쓰는 것이구요. 극단적으로 저소음, 저진동, 고출력밀도가 필요한 분야(무기나 의학)에서는 11상이 사용되기도 합니다. 적용분야에 따라, 그리고 경제적인 이유로, 그리고 열적인 제한조건 등등에 따라 다상이 쓰일 수도, 단상이 쓰일 수도 있습니다.

 

<자료제공 : 카페-전기박사>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 단상이냐 다상이냐 적용분야·경제성·전류 효율성 따라 사용해
:
Posted by 매실총각

전기박사01월메인.jpg

 

 

 

삼상, 위상차로 높았다 낮았다 반복으로 전기 흘러

 

 

 

Q. 3상에서 전류 Ia, Ib, Ic 가 흐르는 상에서 1선 지락사고가 a상에서 발생하여 지락전류 Ig가 흐를 때 이론상에서 계산을 할 때, 지락 전류는 모두 a상 Ig가 되고 Ib, Ic=0으로 하고 계산을 하는데 Ib, Ic=0 이 되는 이유가 궁금합니다.

간단히 말해 접지식에서는 영상전류가 흐르고 비접지식에서는 영상전류가 없는 이유. 접지식에서만 영상분(영상전류)가 존재하는 것이 아니라 비접지식에서는 델타견선이므로 델타결선 내를 순환하므로 접지식에서만 접지선으로 흐르는 것으로 알고 있는데 이 내용이 맞는 것인가요?

 

A. 영상이라는 것은 0 즉 ZERO상 이라는 것입니다. 기본적으로 3상4선식 전력기기에 있어서 상을 이야기 할 때 R, S, T, O상이라 말합니다. 여기에서 O상은 R, S, T상의 중성점입니다. 변압기의 중성점과 부하의 중성점 간의 전압을 영상전압이라 하고 그 전압에 의하여 부하의 중성점에서 변압기의 중성점으로 흐르는 전류를 영상전류라 합니다.

전압과 부하가 평형이라면 영(零)상전압이 0V이고 영(零)상전류도 0이 됩니다. OVGR은 그 전압을 검출하여 동작을 하는 것이고 OCGR은 그 전류를 검출하여 동작을 하는 것입니다. 지락전류는 접지선으로만 흐르는 전류입니다. 그러나 O(零)상 전류는 변압기 중성점으로 흐르는 전류입니다. 하여 O(零)상 전류≥지락전류입니다.

 

 

 

Q. 트랜스를 교환하다 궁금한 것이 생겨 질문하게 되었습니다. 단상 다운트레스 1차 측 440V 2차 측 220V입니다. 2차 측에 220V를 입력하면 1차 측에 440V가 출력되는지 궁금합니다.

 

A. 당연히 440V 출력됩니다. 다운 트랜스 220V/110V이라도 2차 측에 110V를 인가하면 1차 측에 220V가 출력됩니다. (승압트랜스로 사용 가능) 트랜스 설계할 때 전압에 맞는 권선비로 설계되었기 때문입니다. 그런데 만약 440V/220V 트랜스에 단순히 전압비만 적용하여 2차 측에 440V를 인가시켜 1차 측에 880V를 출력시키려고 한다면 타버리겠지요.

 

 

 

Q. 제가 쇼트 나서 타버린 모터 절연저항 측정할 때 녹색선이 중성선 맞죠? 중성선과 알상 찍을 때 왜 저항이 무한대인지 궁금하고요. 외함이랑 알상 찍을 때도 왜 무한대인지 알고 싶네요.

 

A. 피복된 코일을 철심의 슬롯에 넣을 때 누전을 막기 위해 절연지를 끼워 넣습니다. 코일과 철심은 전기적으로 떨어져 있습니다. 이 상태에서 절연저항 값이 무한대가 나오는 것은 극히 정상적인 것입니다. 어떤 사고로 인하여 코일이 탔어도 절연지가 멀쩡하다면 절연검사 시 정상(무한대)으로 나올 수 있습니다.

 

 

 

Q. 1. 중성선 or 접지에 흐르는 전류에 관한 질문입니다. 예를들어, 콘센트(220V)에 청소기 플러그를 꼽으면 청소기가 동작합니다. 콘센트의 한선은 전압선이고 한선은 중성선입니다. 궁금한것은, 콘센트에 플러그를 꽂으면 전선을 따라 전류가 흘러들어와 부하(청소기)를 통해 쓰고남은(?) 전기가 다시 중성선으로 흘러 들어가는겁니까? 아니면 청소기 플러그를 꽂으면 쓸만큼의 전기가 들어와 청소기가 쓰고 소진되는 겁니까? 전기의 흐름이 궁금하네요.

2. 관련해서 하나 더 여쭤보면, 사고가 났을 때 접지가 되있으면 대지로 이상전류가 흐르는데, 이 전하들은 다 어디로 갈까요? 땅에 그대로 있는건지, 어디로 가는건지, 전류의 흐름이 궁금합니다.

 

A. 1. 전기의 흐름은 전하의 이동입니다. 전하는 + 전하와 - 전하가 있습니다. +, - 전하를 나누어 가지고 있는 것을 전원이라 합니다. + 전하가 있는 곳의 전위를 + 전위 + 전압이라 하고 - 전하가 있는 쪽이 - 전위 - 전압이라 합니다.

부하가 개방이 되어 있을 때에는 전원에서 개방이 되어 있는 곳까지 + 전하와 - 전하가 나누어 충전이 된 상태로 있다가 폐로가 되면 그 충전된 전하 + 와 - 가 + 전하는 전원의 - 전압, - 전하가 있는 쪽으로 -전하는 전원의 + 전압, + 전하가 있는 쪽으로 이동을 합니다. 그러면 이동이 된 전하는 전원의 전하와 반대의 전하이기 때문에 전원에서 그만큼 서로 결합이 되어 없어집니다.

이렇게 계속 전원 쪽에 있는 전하가 부하를 거쳐 서로 다른 전하가 있는 전원 쪽으로 이동을 하는 것이 전기의 흐름입니다. - 전하의 이동방향을 전자의 방향이라하고 + 전하의 이동을 전류방향 이라 합니다. 부하는 전하의 이동을 방해합니다. 부하가 전하의 이동을 방해 하기 때문에 +, -전하가 그 부하에서 에너지를 소모합니다.

전원에서 이동하는 전하는 부하에 의하여 정하여지고 그 전하만큼 전원에서 없어집니다. 이렇게 전하를 공급해주는 전원이 발전기나 축전지가 되는 것입니다. 중성선도 (전력선) 전압선입니다. 변압기 중성점에서 접지를 하여 대지의 전위가 같다는 차이밖에 없습니다.

2. 접지가 되어 대지로 흐른 전류(+전하)는 다시 전원 쪽 변압기로 되돌아갑니다. 단 그 전류가 흐르는 길이 정상적인 전선로가 아닌 비정상적인 접지, 땅을 통하여 흐르는 것입니다. 그러면서 전류의 흐름을 방해하는 곳에서 원하지 않는 일을 하여 화재, 폭발, 감전 등을 일으키게 됩니다. 하여 원하지 않는 일이 발생하지 않도록 접지를 하고 그 전류에 견딜 수 있는 접지선을 사용하는 것입니다.

 

 

 

Q. 5층에 차동식 감지기 고장이 나서 방재실 수신반에 화재 발생이라고 떴습니다. 그 오동작 난 감지기를 찾아서 제거하지 않으면 습식 스프링 쿨러가 터지나요?

 

A. 현재 건물들에 사용되는 스프링쿨러 설비는 대충 1.건식 2.습식, 3.준비작동식 4.일제살수식 이런 종류들이 있습니다. 이 중에 자동화재탐지설비 감지기와 연동되어 사용되는 종류는 3.준비작동식 4.일제살수식이고 이 중에 또 일제살수식은 구성이나 설계에 따라 연동이 되는 경우도 있고 안되는 경우도 있으며 보통 지하층에 많이 사용됩니다. 다음은 준비작동식인데 엄밀히 말하면 건식의 일종으로 동작원리가 각층 알람밸브라는곳까지는 평소에 가압수가 도달해있고 화재감지기가 a, b 중 한 개가 동작하면 경보만 둘 다 동작하면 밸브를 열어 가압수가 스프링쿨러 헤드 말단까지 도달됩니다. 여기서 헤드부분이 화재를 다시 감지를 해서 밀봉 부분이 터져야 최종적으로 물이 분사가 됩니다. 질문하신대로 감지기 오작동으로 구분된 a, b 두회로가 모두 동작되어도 가압수가 헤드까지만 도달할뿐이니 안심하셔도 될듯합니다. 복구는 각층 알람밸브에서 밸브를 잠그고 시험밸브 등으로 가압수를 빼주시고 다시 세팅한 후에 사용하면 됩니다.

 

 

 

Q. 단상과 삼상을 생각하다가 궁금한 점이 생각나서요. 단상은 말 그대로 단상인데 왜 선이 2개죠? 인터넷 검색해보니까. 한선으로 들어가고 한선으로 나가서 2개인 건가요? 이게 만약 맞다면 삼상은 어느 선으로 들어가고 어느 선으로 나가는 건가요? 만약 위 말이 다 틀린다면 단상과 삼상에 대해서 정말 간단하고 쉽게 알려주세요.

 

A. 단상 1Phase 2Wire 단상은 상이 한 개입니다. 선이 2가닥일 뿐이죠, 그리고 전기는 높은 전위에서 낮은 전위로 흐릅니다. 한선만 있으면 전위차가 없기 때문에 흐르질 못합니다. 그래서 높은 전위인 전압선(핫상)에서 낮은 전위인 중성선으로 흘러야 하기 때문에 선이 두 가닥이 필요합니다.

삼상은 선이 3가닥인데(3상4선식, 380V 기준) 각각의 위상차가 120도로 이것들이 서로 위상차가 높았다가, 낮았다가를 반복하므로 그 위상차(전위차)에 의해 전기가 흐릅니다. 그러므로 전기는 큰 위상에서 작은 위상으로 흘러가겠죠. 이걸 (RST)위상차 순으로 들어와서 역시 위상차 순으로 나간다고 표현합니다.

 

 

 

Q. 와이델타 기동 운전 시 y 결선으로 기동을 하면 투입전압이 380인 경우 220이 되고 기동전류는 1/3로 감소한다. 이렇게 알고 있는데요. 의문 1. y 결선에서는 상전류와 선전류는 같지 않나요? 어떻게 감소가 된다는 말인지? 의문 2. 380 모터에 220이 걸려도 아무 이상 없는지요?

 

A. 의문 1. 상전류와 선전류의 의미가 아니고 직입기동에 비하여 1/3배로 감소가 된다는 말입니다. 의문 2. 선간에는 그냥 전압 변화가 없습니다. 델타는 Coil에 선간전압이 걸리지만 Y에서는 Coil에 상전압(선간전압/√3)이 걸리는 것입니다. 운전을 할 때에는 문제가 생깁니다. 그리고 전압이 너무 낮으면 기동을 시킬 수 없습니다. 하지만 Y로 기동 할 때에는 짧은 시간이기 때문에 크게 문제는 없습니다.

 

 

 

Q. 피뢰기 제한 전압비는 제한전압 파고치/정격전압인데 정격전압은 18kV이면 제한전압은 어느 정도인가요

 

A. 국제 규격인 IEC를 보며 몰드변압기의 경우, 24kV일 때, 95BIL 또는 125BIL로 되어 있으며, 유입변압기는 150BIL로 되어 있습니다. 95와 125로 나누어진 기준이 설치환경에 따라 나누어져 있습니다. 일반적으로 유입변압기는 주로 옥외에, 몰드변압기는 주로 옥내에 설치하기에 제작사에서는 22.9kV일 때 95BIL을 적용하는 게 일반적입니다.

즉, 충격전압은 외부에서 강한 뇌써지 전압이 유입되었을 때 변압기가 견디는 정도인데. 몰드처럼 주로 옥내에 위치한다면 강한 뇌써지 전압이 유입될 가능성이 적으므로 BIL을 규격상에서 낮게 선정해 놓은 것입니다.

그러나 현실은 강한 뇌써지 전압이 유입된다면 유입이나 몰드나 변압기 사고는 무조건 발생합니다. BIL의 크기와는 상관없이 유입변압기가 강한 뇌써지 전압으로 인한 사고로 추정되는 경우가 많은 이유가 유입변압기가 옥외에 설치되다 보니 뇌써지 전압을 직접적으로 받은 경우가 많기 때문일 겁니다.

 

 

 

Q. 가정 단상 220V를 기준으로 중성선은 변압기2차 측에서 2종 접지하는데, 그럼 집안 세대 분전반에서 분기차단기 2차 측에서 메거링할때 2차 측 우측 선이 중성선이라고 한다면 이 선의 절연저항은 변압기에서 2종 접지하였으므로 그 영향을 받아 절연이 안좋아야하는게 사실 아닌가요? 핫상누전시 2차 측에서 서로 상을 바꾸어 결선하여 누전을 임시조치하는 경우가 간혹 있잖아요, 그런데 이중성선도 어느 정도 절연이 안좋으면 트립이 되나요? 핫상전선은 절연양호한데, 중선선의 절연이 안 좋아서 차단기가 트립되는 경우도 있나요? 스위치공통선(핫상)이 누전일 경우 스위치On/Off와 상관없이 차단기는 트립되잖아요, 그렇다면 등공통(중성선)누전시 에는 스위치 On/Off와 어떤 관계에 의해 차단기가 트립될수 있나요?

 

A. 중성선은 변압기 2차 측에서 2종 접지를 합니다. 차단기가 올라가 있을 경우에는 중성선과 접지는 변압기 중성점에서 Common이 되어 있기 때문에 절연이 0으로 나옵니다. 세대의 경우 중성선 절연저항이 높게 나타나는 이유는 차단기를 내리고 측정을 하기 때문입니다. 분전반에서 분기차단기 2차 측 Meggering을 할 때는 분기용 차단기를 Off하고 하여야 합니다.

Hot Line 누전 시 2차 측에서 상을 서로 바꾸어 임시조치가 되는 경우는 누전 정도가 심하지 않았을 경우입니다. 누전이 되어도 중성선으로 많은 전류가 흐르고 접지로 적게(감도전류 이하)로 흐르기 때문입니다.

Hot Line에서 오는 전류가 중성선으로도 흐르지만 절연이 좋지 않으면 접지선으로도 많은 전류가 흐르기 때문입니다. Off를 시키면 Hot Line에서 오는 전류가 차단이 되기 때문에 즉 전류가 흐르지 않기 때문이고 On을 시키면 S/W를 통하여 등으로 중성선과 접지선 으로 흐르게 되어 Trip이 될 수 있습니다. S/W는 필히 Hot Line 쪽에 설치가 되어야 합니다.

 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 삼상, 위상차로 높았다 낮았다 반복으로 전기 흘러
:
Posted by 매실총각

 



  

 

 

 

3상이면 3상 UPS가 단상이면 단상 UPS 설치해야

 

 

 

Q. 고조파에 관해 공부하던 중 고조파는 비선형 부하(반도체 전력 소자)에서 주로 발생이 되는 걸로 읽었습니다. 궁금한 것은 왜 정상적으로 공급된 교류전압, 전류가 비선형 부하를 거치면 고조파가 발생이 되는지 그 원리가 너무 궁금합니다.

그리고 왜 고조파는 홀수 즉 3, 5, 7 고조파 이런 식으로 정현파의 홀수 배로만 존재하고 발생하는 것인지도 이해가 안 가네요. 비선형 부하에서 발생한 고조파에 의해서 부하가 먹는 전압, 전류가 왜곡되면 그 부하가 정상적으로 동작할 수 있을까요? 고조파에 대해서 조금 자세히 알고 싶습니다.

   

A. 고조파 발생사유는 전력변환 소자를 이용하는 정류기, 전자기기 등에서 AC를 DC로 변환할 때 정현파 교류를 일정한 간격으로 직사각형 모양으로 자르는데요. 이때 자르고 남은 부분의 파형에 해당하는 전압, 전류가 전원 측 또는 부하 측의 파형과 합쳐져서 파형을 왜곡시킵니다. 이렇게 왜곡된 파형을 정상파와 직류성분 등으로 분류하면 정상파의 3배, 5배, 7배 등에 해당하는 파형이 분류됩니다. 이를 고조파라고 합니다.

이러한 고조파는 전원 측의 전력설비, 한전 선로 등에 영향을 주고 부하 측의 기기에도 영향을 줍니다. 전류고조파는 전원 측으로, 전압고조파는 부하 측으로 영향을 주는데요. 예를 들어 콘덴서부하 XC, 리액턴스부하 XL의 ω=2πf로 주파수와 관계가 있기 때문에 만약 5고조파(정상파의 5배 주파수)의 전류가 흐르면 임피던스에 5배의 차이가 발생합니다.

 

 

 

Q. 소방공부를 하다 보니 전로 저항과 절연저항이 나오던데 두 가지 차이가 무엇인지 잘 몰라서 글을 올려 봅니다. 얼핏 알기는 하지만 명확하게 말로 표현하려니 잘 안 돼서 질문을 올립니다.

   

A. 전로 저항은 선로저항을 말하는 것 같습니다. 선로의 저항은 제로가 이상적이나 선로의 단면적에 반비례하고 길이에 비례하는 값을 갖고 있습니다.

직류로 공급할 경우는 선의 무유도 저항만 고려하면 되겠으나 교류의 경우, 선의 유도성 리액턴스도 같이 고려해야 합니다. 선로의 유도성 리액턴스는 무유도 저항성분의 10%(선로 단면적이 작은 경우)에서 50%(선로 단면적이 큰 경우)까지이므로 송전, 전력계통의 계산 시 반드시 고려해야 하는 요소입니다.

이 때문에 전압강하가 발생하고 무유도성 부하를 사용한다 하더라도 역률의 문제도 발생합니다. 비접지 계통의 경우, 선로가 길어질수록 용량성 리액턴스로 인해 충전누설전류가 증가합니다. 이로 인해 비접지 계통에도 작게나마 누설전류가 발생하는 이유가 되고 인체접촉 시 감전의 위험도 있습니다.

이러한 선에서 발생하는 유도성, 용량성 리액턴스의 문제로 인해 전기계산이 복잡해지고 해석이 어려워집니다.

절연저항은 절연 즉, 전기 연결을 끊는다는 뜻으로 전기를 통하지 않게 하는 기술입니다. 모든 장비의 절연저항은 무한대가 되어야 이상적이나 습기, 먼지, 제품품질 불량 등의 이유로 절연이 파괴되어 누전이 됩니다.

 

 

 

Q. 변압기에서 왜 2차 측의 전류값이 더 높게 나오는 겁니까.

   

A. 단상으로 해석하겠습니다. 3상과 동일합니다. 전력=전압×전류입니다.

전력은 일정한 상태에서 전압이 높은 1차 측은 전류가 낮고 변환된 2차 측 전압은 낮으니 전류가 높아지기 때문에 2차 측 전류가 높게 나옵니다. 예를 들어 전력이 10VA라고 했을 때 1차 전압이 10V이면 전류는 1A이고 변환된 2차 전압이 1V이라고 했을 때 전류는 10A가 됩니다.

 

 

 

Q. 도면해석 공부하던 중 궁금한 점이 있어 질문 드립니다.

도면에 변압기에 관해서인데요. 변압기의 심벌이 그려져 있고 그 옆에 Z=6%@AA 이렇게 적혀 있습니다. 제가 보기에 냉각방식이 AA일 때 임피던스가 6%이라고 해석을 했는데 맞는지요?

그리고 맞는다면 저렇게 임피던스가 적혀 있는 변압기가 있고 안 적혀 있는 변압기도 있습니다. 왜 그런 것일까요?

   

A. 맞습니다. 안 적혀 있는 경우 동일 용량의 변압기 중 하나만 표기를 하고 그 외의 것을 생략하는 경우도 있습니다.(도면의 경우)

그리고 저압의 변압기는 변압기 제작사 표준 임피던스를 따르기도 합니다.

OLTC +/- 8×1.25%는 변압기에 부하가 연결되어 있을 때도 변압기의 탭(전압조정)이 가능한 조정기가 있다는 뜻으로 기준 전압의 1.25%씩 아래/위로 8단계 그러니까 -10%~+10%까지 전압 조정이 가능하다는 이야기입니다.

 

 

 

Q. 공연장 리뉴얼 공사 시 음향장비의 전원부는 노이즈 제거를 위해서 아이솔레이션 트랜스를 설치하였습니다. 그런데 담당자 의견이 현재 트랜스로 인해서 음향상태가 더 안 좋다고 트랜스를 거치지 않게 해달라고 요청하네요.

문제의 발달은 트랜스를 거치지 않는 1차 측의 n상과 접지선을 전압측정 시는 0V가 되는데 트랜스를 거쳐서 나온 2차 측에서 n상과 접지선을 측정 시에는 4V에서 그 이후의 차단기를 투입 시 점점 전압이 상승하여 110V까지 나옵니다. 트랜스 제작회사에 문의 시 이래저래 해서 나오는 건데 허전압이니 트랜스의 외함과 n상을 묶어주면 괜찮다고 하네요.

제가 궁금한 건 담당자의 의견으로는 n상과 접지선의 전압 때문에 자꾸 음향이 안 좋고 조명기기 고장이 자주 발생한다고 하는 거예요. 허전압일 뿐인데 기기에 영향을 왜 미치는지 궁금합니다.

   

A. 단상 교류 220V를 사용하는 전자장치의 경우, 전원 측의 극성은 원칙적으로 문제가 되지 말아야 합니다. 단상 220V가 접지계통일 수도 있고 비접지 계통의 전원일 수도 있기 때문입니다.

전자장치의 전원 측은 약전류의 제어전압을 사용하기 위해선 단권 트랜스를 사용하면 안 되고 복권 트랜스를 사용해야 합니다. 복권 트랜스를 사용하고 2차 측에 접지를 잡고 그 접지가 건물의 접지와 연결되어야 완전한 접지가 됩니다.

질문에서는 비접지 계통의 단상 220V 전원(하트럴-하트럴)으로 공급되는 전원이 전자장비에 인가 시 장비에 노이즈가 발생한다는 말인데 전기적인 이론이나 상식으로는 이해하기 어렵습니다.

위에 언급했듯이 전자장비는 전원의 극성을 따지지 않고 받아들여야 하고 내부 전원부에 자체 트랜스와 접지를 구성하여 장비에 전원을 공급하면 되기 때문입니다.

만일, 이러한 기본적인 방법을 무시하고, 전원 측의 한 상이 무조건 0V 전위인 뉴트럴이 공급되어야 한다는 까다로운 장비가 있다면 이는 극히 예외적인 경우로 보이고 장비 전원 측의 구성이 일반적이지 않은 회로로 구성되었을 가능성도 있습니다.

일전에 레이더 구동장치가 110V를 받는 장비가 있었는데 상기와 같은 이유로 정상동작을 하지 않는다 하여 장비의 전원 측에 표기된 대로 110V 한 상을 접지잡아 (하트럴-뉴트럴)로 원하는 전원을 공급하였지만 문제는 해결되지 않았던 전례가 있었습니다.

만일, 복권 트랜스 2차의 한 상을 접지 잡아 문제가 해결되면 다행이겠으나 해결되지 않을 경우 이는 장비 측의 문제도 생각해야 합니다.

 

 

 

Q. UPS 설비를 단상으로 했을 때와 비교해서 3상 4선식으로 UPS 설비를 구축했을 때 장점과 단점에 대해서 알고 싶습니다.(설치비용, 효율, 유지 보수 등)

   

A. 단상이냐? 3상이냐? 하는 문제는 기본적으로 UPS가 들어갈 전력 계통도에 따르는 것이 가장 원만합니다. UPS는 없어도 한전 전력으로 모든 전력기기를 사용합니다. 전력 계통에서 UPS를 삽입할 때, 현재 사용하는 전력기기가 3상이 있으면 3상 UPS가 설치되어야 하고 단상밖에 없으면 단상 UPS를 설치합니다.

입력전력만을 기준으로 하면 단상 전력 장비의 용량이 30KVA 정도 되면 전력의 균형을 유지하기 위해 입력 3상/출력 단상 UPS를 사용하고 그 이상일 경우는 입/출력 3상 UPS를 사용합니다.(물론 아닌 경우도 있습니다)

전력용량이 10KVA 이하인 곳에서는 입/출력 단상 UPS가 많이 쓰입니다. 3상 UPS를 사용해야 하는 전력계통에 단상 3대를 설치하려면 설치비용과 설치면적이 증가하고 전력계통 전체 효율도 떨어지고(UPS 개별 효율은 높을 수도 있습니다) 유지 보수하는 개수가 증가합니다.

용량이 작은 전력 계통에 5KVA 3상 UPS를 설치한다면 불필요한 비용지출이 되겠죠. 혼자 결정하기 곤란하시면 UPS 설치 계획을 공개하시고 몇 개 UPS 업체에서 납품제안서를 받으세요.

 

 

 

Q. 3상 4선식의 Y 결선의 경우 중성점접지는 어떤 케이블로 하며 전류가 흐르나요?

   

A. 중성점의 접지선은 GV 사용이 통상적 방법입니다. 그리고 중성점에 CT나 ZCT 등의 보호회로가 없을 시 아주 적정합니다. 하지만 달리 적용하여야 하는 경우가 있습니다.

변압기 중성점 접지방식에서 CT나 ZCT가 적용된 회로이라면 타 접지와의 혼용 사용에 의한 보호가 무용지물이 되므로 혼용을 할 수 없도록 일반 CABLE 사용이 바람직하다고 판단됩니다.

중성점과 접지부 사이에 CT나 ZCT가 있다면 색상을 달리하는 CABLE이 적정하다고 판단됩니다.

CT나 ZCT 등이 채택된 중성점 접지계통에서 일반적 GV CABLE을 사용 시 처음 작업 시에는 그럴 일이 희박하겠지만 향후 타 설비 증설 시 등에서 이 GV에서 TIE를 한다면 CT나 ZCT의 보호회로가 무용지물이 될 가능성이 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 일반적으로 TFR-CV 사용을 권장해 드립니다.

참고로 HRG, NGR의 1차 CABLE도 TFR-CV 사용은 당연하겠지요.

 

 

 

Q. 현장에서 50kW 모터가 새로 입고되었다고 할 때, 케이블과 차단기를 선정해서 공사해야겠는데요. 어떻게들 선정하시는지요?  

 

A. 케이블 선정은 거리가 60M 이상 시에는 전압 강하식으로 그 이하는 전선의 정격전류를 가지고 합니다. 그러나 기본은 두 가지 방식에서 나오는 굵기 중 큰 것을 선정하여야 합니다.

3상 MOTOR의 전압강하식은 17.8LI/1000e입니다. 차단기 정격전류는 MOTOR 정격전류의 3배로 하여야 합니다.

 

 

 

Q. 인버터제어와 VVVF와 소프트스타터의 개념을 찾아봐도 헷갈리는데요. 쉬운 개념 설명 좀 부탁합니다. 

 

A. 인버터는 DC의 전압을 AC의 전압으로 변환시키는 전력장치를 말합니다. VVVF는 인버터와 같은 용어로 부르지만, 기본적으로 AC를 DC로 변환하고 그것을 다시 DC에서 AC로 변환하여 SPEED를 제어하는 (전압과 주파수를 제어하는) 전력변환 장치입니다.

소프트스타터는 MOTOR를 기동할 때 MOTOR를 부드럽게 기동키 위하여 기동 시에만 전압을 제어하는 전력장치입니다.

결론은 인버터와 VVVF는 실제 용도는 다르지만, DC를 AC로 전력 변환한다는 의미로 같이 사용하고 소프트스타터 기능도 가지고 있지만, 소프트스타터는 단지 기동 시만 전압&주파수를 변환시키는 전력변환 장치입니다.

 

 

 

Q. 변전실 정류반 배터리가 폭발할 수가 있는지요? 있다면 그 원인은 무엇인가요!

로케트 배터리는 2008년산이고 2009년에 9개 교체하였습니다. 그런데 이 배터리가 26일 1개 폭발하여 다음날 1개 교체하였답니다. 그런데 또 1개가 더 폭발하여 교체했습니다. 계속해서 배터리가 왜 폭발하는 걸까요? 무보수 배터리는 수명이 4-5년인 걸로 알고 있습니다. 전압은 정상적인데 폭발하는 이유가 무엇일까요?  

 

A. 배터리는 주위 온도에 따라 충전전압을 조정해 주어야 하며 일반적으로 기준 온도는 24℃로 되어 있습니다. 만약 변전실 온도가 높다면 충전전압을 조정해 주어야 합니다.(배터리 제작사 매뉴얼 참조)

배터리의 이상 유무는 내부임피던스로 판단하는 것이 확실합니다. 2009년에 일부 배터리를 교체한 이유는 모르겠지만, 내부임피던스와 방전용량을 측정하신 것인지 아니면 단지 전압이 차이가 나서 교체하신 것은 아닌지요?

주위 온도가 30℃를 넘는다면 배터리 내부에서 가스 발생량이 증가하고 충전전압이 높게 설정되면 온도가 더욱 상승하여 폭발하는 경우도 있습니다.

 



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Posted by 매실총각