이달의 전력 용어와 영어

10월 전력 용어

■ 재폐로(再閉路, Reclosing)

송전선로에 순간적인 고장이 발생한 경우, 전력설비 보호를 위해 차단기를 일시 차단하였다가 일정 시간이 지난 후 자동으로 차단기를 다시 투입(송전선로 연결)하는 일련의 동작을 재폐로라고 한다. 송전선로는 대기에 완전히 노출되어 있으므로 번개(落雷), 조수(鳥獸)의 접촉 등에 의하여 일시적인 고장요인이 발생하였다가 곧바로 해소되는 경우가 대부분이다. 또한 사고 유형도 단상(A상, 단상 고장) 또는 2상(A·B상, 2상 고장)에 부분고장이 발생하거나 3상(A·B·C상, 3상 고장) 모두에 고장이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우를 고려하여 가공(架空) 송전선로에 대해서는 재폐로 방식을 적용함으로써 전력계통을 안정적으로 운영하도록 하고 있다. 재폐로에는 단상재폐로와 다상재폐로, 3상재폐로 등이 있다. 그러나 전력설비 중 발전기, 변압기, 모선 등에 발생하는 고장은 순간 고장이 아니라 영구(永久)고장인 경우가 많으므로 재폐로를 실시하지 않는다. 배전선로에서는 지중(地中)부분이 전체 공장의 30% 미만의 경우에 재폐로 방식을 적용한다.

■ 재폐로계전기(再閉路繼電器, Reclosing Relay)

송전선로에 순간 고장이 발생하였을 경우, 일정 시간이 지난 후 자동으로 차단기를 다시 투입(이를 再閉路라고 한다)하도록 지시하는 계전기를 말한다. 송전선로에 고장이 발생하면 계전기가 이를 인지하여 송전선로 양단(兩端) 변전소의 차단기를 개방(송전선로의 단절)시키게 된다. 가공(架空) 송전선로의 경우에는 낙뢰 등으로 인한 순간 고장이 많으므로, 정해진 시간 후에 자동으로 차단기를 재투입하도록 지시하는 기능을 가진다.

■ 저여자 운전(低勵磁 運轉, Low Excite Operation)

전력계통의 전압조정을 위해 발전기의 여자(勵磁), 즉 계자전류를 감소시켜 운전하는 것을 말한다. 전력계통의 전압상승을 억제하기 위하여 발전기를 저여자로 운전해서 계통의 진상무효전력을 흡수한다.

■ 저전압(低電壓, Low Voltage)

규정된 전압보다 낮은 전압 상태를 저전압이라고 한다. 일반 가정에서 주로 사용하는 전압의 예를 들자면 표준전압은 220볼트로 규정되어 있으며 표준전압에서 상하로 13볼트를 허용오차로 인정하고 있다. 전압이 이러한 허용오차를 벗어났다면 이를 저전압이라고 할 수 있을 것이다. 저전압 상태에서는 전기기기의 성능 저하 및 수명단축, 송전손실의 증가, 송전용량 저하 등의 영향이 나타난다. 저전압 발생원인으로는 과부하, 장거리 전력수송, 대수용가의 부하변동 등이 있으며 발전기 단자전압을 높이거나 콘덴서의 투입 등으로 저전압을 보상할 수 있다. 이와 반대로 규정된 전압보다 전압이 높은 경우를 과전압이라고 한다.

■ 저전압계전기(低電壓繼電器, Under Voltage Relay)

전압의 크기가 일정 값 이하일 때 동작하는 계전기를 말한다. 저전압계전기는 전압이 일정 크기 이하로 저하되었을 때 보호계전기를 동작하게 하여 전동기 등의 전력설비를 보호하기 위한 용도로 사용되거나, 송전선로·모선 등에서의 고장 판별을 위한 감시용 계전기로 사용하고 있다.

■ 저주파 진동(低周波 振動, Low Frequency Oscillation)

일반적으로 특정의 전력계통 운전조건에서 지속적으로 발생하는 0.1∼2Hz의 주파수 동요(動搖)를 의미한다. 전력수요 증가와 전력설비 확장으로 전력계통 규모가 대형화되면 계통 리액턴스가 증가하게 되고 이로 인하여 전력계통의 안정도 여유가 감소하게 된다. 이를 보상하기 위하여 발전기 전압의 신속한 변동이 가능한 고성능 여자기(이를 ‘速應勵磁器’라고 한다)를 대형 발전기에 설치하여 전력계통의 안정도 여유를 증가시키고 있다. 그러나, 이런 속응여자기의 채용은 동기화 토르크(Synchronizing Torque)를 증가시키는 효과가 있어 과도안정도(Transient Stability)의 개선에는 유리하나 제동토크(Damping Torque)를 감소(Negative Damping)시킴으로써 작은 외란에도 발전기 동요가 지속하는 이른바 저주파 진동현상(Low Frequency Oscillations)을 유발케 된다. 국내에서도 1986년, 1999년 서대구-신옥천 간 345KV 1회선 정지 시, 심야 양수발전기 기동/정지 시(삼랑진 양수) 등의 운전조건에서 소규모 외란이 지속적인 계통동요로 진전되는 현상을 경험하였다. 이러한 저주파 동요를 억제하는 가장 경제적인 방법의 하나로 발전기에 전력계통안정화장치(Power System Stabilizer)를 설치, 운용하는 것이 있다.

<자료제공 : 전력통계정보시스템 www.kpx.or.kr/epsis>

전기박사의 ‘現問賢答’

계약전력이란 수용 측과 한전 측의 약속

Q. 제가 살고있는 아파트가 30년이 넘는(?) 아파트이다보니 여름철만 되면 저전압 상태가 됩니다. 알고있기로는 220V가 +, - 13V정도가 허용 오차전압 으로 알고있습니다만. 현재 집에들어오는 전압이 195~199V정도 됩니다.(여름철에만 그렇고 여름이지나면 210V때로 올라갑니다.)

전압이 불안정하고 전압이 오락가락 하다보니 SMPS 계열에서 고장이 잘발생 하더군요.(PC의 파워 서플라이가 자주 망가지고 모댐, 공유기 등 네트워크 장비들이 오동작을 일으킵니다.)

PC의 오동작과 네트워크장비(개인 파일서버 등)이 고장이 잘나고 다운되는 현상이 꾀 있어서 AVR을 구입하려 하였으나 방 전체를 사용하려면 3kVA는 구입해야 하더군요. 그런데 AVR이라는 것이 가격이 비싼편이고 크기도 일반 변압기보다 크고 무거워서 1차전압: 190V~240V, 2차전압: 220V짜리 변압기 3kVA를 구입해서 사용하고 있습니다.(설치해서 사용한지 5년이 넘은듯 합니다.)

여름철이 지나고 나면 로터리 스위치를 돌려서 220V 에 가깝게 다시 셋팅해서 사용합니다.

현재 방 2개에 각각 1대씩 2대 설치 되어있습니다. 여름철에 이 변압기 없이 에어컨을 가동시키면 이상한 증상이 나타나더군요.

에어컨의 풍량을 약, 중 ,강 ,터보로 바꾸어도 바람세기는 항상 약풍 세기가 나옵니다.(저전압이걸리니 송풍 모터의 속도가 어느정도 이상 안올라가나봅니다.) 전압을 변입기로 220V근처로 맞춰주면 풍량 조절이 정상적으로 됩니다.

A. 1. 변압기는 전압을 바꾸어 주기 위하여 위하여 일합니다. 일을 하기 때문에 전력이 필요합니다. Coil에 전류가 흐르고 Coil의 저항에 의하여 열이 발생하고 이것이 손실입니다.

2. 모든 전기제품에서는 전자파가 발생합니다. 그리고 Coil을 사용하는 제품이기 때문에 일반 저항으로 된 기기에 비하여는 많이 발생합니다.

그러나 전자레인지나 휴대폰 등과 같이 전파를 이용하는 제품에 비하여는 적게 발생합니다.

3. 저전압은 여름철 전력 수요가 증가됨에 따라 주상변압기의 Z에 의한 전압강하가 커지고 동력기기의 힘이 떨어져 속도가 떨어지고 과전류가 흐르게 합니다. 과전류가 흐르면 Motor Coil이 발열 소손이 될 수 있습니다. 그리고 전압이 낮으면 기기들이 정상 동작을 하지 못합니다. 상기와 같이 전압이 낮게 인입이 된다면 한전에 민원요청을 해 보세요.

Q. 계약전력이 변압기 용량이라고 하는데요. 변압기용량이 700kVA라면 1시간 동안 쓸 수 있는 용량인가요? 최대전력(Pick 전력) 설명 부탁드립니다.

A. 계약전력이란 한전과 수용가 측에서 협의하에 이뤄진 전력이라 보심 됩니다. 물론 사용량에 따라 계약용량을 초과해서 사용할 수 있습니다. 만약 그렇다면 거기에 따른 대가, 누진율이 제공되겠죠. 굳이 계약용량의 중요성을 말하자면 가령 어느 주택가 변대에 달려 있는 변압기용량이 300kVA라 할 때 1이라는 수용가 측에서 계약전력은 170kW를 계약하고 실제사용전력은 200kW를 2라는 수용 측에서 100kW 계약 실제사용전력은 150kW 이런 식으로 쓴다고 가정하면 한전측에 접수된 그 변대의 사용 여유용량은 300-270=30kW로 되어있지만 실제 전력은 변압기용량을 초과한 상태이겠죠(한전에서의 변압기여유율은 130% 잡는 걸로 압니다만)

이런 상태로 계약전력을 초과하여 수용 측에서 계속 사용한다면 그 후에 일어나는 사항은 짐작이 가리라 봅니다.

물론 한전 측에 이를 손 놓고 보고만 있지 않겠죠 계약초과 경고와 누진율이란 응징이 기다리고 있겠죠. 하여 계약전력이란 것은 수용 측과 한전 측의 약속인겁니다. 또한 한전 측에서 이를 바탕으로 그 변대에서 사용되고 잇는 용량 또한 가늠 되리라 봅니다. 그래서 대개 변압기용량이 계약전력이라 합니다.

최대전력(피크)이란 것은 어떤 수용 측에서 사용된 최고조로 상승한 부하상승치라 보심됩니다. 매시간 사용된 수용 측의 부하 사용량이 늘 같이 사용되진 않겠죠? 어떤 시간대는 어느 정도 이런 것을 체크하였을 때 어느 순간 최고조 올라간 사용량이 곧 피크치라 보심 됩니다. 그래서 변압기 용량을 산정할 대도 피크치 또한 고려한다고들 합니다.

Q. 릴레이 Normal Open일 때 24V 들어가면 양단에 테스터기에 전압이 24V 뜨고 릴레이 Normal Close일 때 24V 들어가면 양단에 테스터기에 전압이 안 뜨는데 무슨 원리죠.? 저는 계속 Normal Close일 때 전압이 24V 떠야된다고 생각하고 있었는데요.

A. 기본이론 옴의 법칙과 전압분배라는 것을 알면 쉽게 이해 할 수 있습니다. 접점이 Open이 되면 저항이 무한대가 됩니다. 저항이 무한대이면 회로가 개로가 되어 전류가 흐르지 않습니다.

옴의 법칙에 의하여 전류는 전원전압/(무한대+Load 저항) = 0이나 테스터의 고저항에 의하여 아주적은 전류가 전압계로 흐릅니다. 그러면 접점에 걸리는 전압은 접점의 전압강하이므로 전류×접점의 저항 (무한대) 의하여, 그리고 전압분배법칙에 의하여 No(무한대) / (No(무한대)+Load 저항)×전원전압이 되기 때문에 전전압이 됩니다. 그리고 Close가 되면 접점의 저항은 0이 됩니다.

저항이 0면 회로가 폐로가 되어 전류가 흐르게 됩니다. 그 전류는 부하 Load 저항에 의하여 옴의 법칙에 의하여 전원전압 /(0+Load 저항)입니다. 그러면 접점에 걸리는 전압은 접점의 전압강하이므로 전류×접점의 저항 (0)의하여, 그리고 전압분배법칙에 의하여 0 / (0+Load)×전원전압이 되기 때문에 전압이 0이 됩니다. 상기공식에 수치를 대입하면 됩니다.

Q. 현장에서 생긴 일입니다. 보조 변압기에서 CCB로 연결되는 케이블이 상당 3가닥인데, 변압기 주변 맨홀까지는 R, S, T 한 가닥씩 세 가닥이 한 RGS관을 통해 오고, 이렇게 총 3개의 RGS로 와서 맨홀에서 변압기로 들어가는 RGS에 변압기 연결을 편하게 한다고 같은 상끼리 같은 RGS에 PULLING을 했습니다.

정리해 보자면, CCB -> 1)RST, 2)RST, 3)RST -> 맨홀 -> 1)RRR, 2)SSS, 3)TTT -> 변압기 이렇게 되었습니다. 케이블이 금속관에 갇히게 되면 폐회로가 형성이 되고, Magnetic Field가 형성이 되는데 RST가 같이 있을 때는 서로 상쇄가 돼서 문제가 없고, 동일 상끼리 있게 되면 Magnetic Field가 계속 누적이 돼서 열이 발생하고 이게 케이블이 피로해서 사고가 생기는 원인이 된다고 합니다.

결국은 케이블 다시 빼다가 RST씩 한 Conduit에 다시 넣어서 변압기 단에서 다시 자리 잡고 연결을 했습니다. 제가 맞게 이해하고 있는 건가요?

A. 맞습니다. 전선을 금속관에 입선할 때는 1회선의 전선을 전체같이 입선시켜야 합니다. 유도에 의하여 금속관에 유도전압이 생기고 유도전류가 흘러 금속관이 발열하고 전선의 유도손실이 생길 뿐 아니라 전선의 표피효과까지 커져 전선이 발열 전선 소손사고가 발생 할 수 있습니다.

Q. 최근 LS산전에서 현장 방문하여 부스덕트 내압 및 절연저항 테스트를 했습니다. 절연저항 최대치가 22메가옴 정도 나왔습니다. 그런데 특정 라인의 특정 상간이 0.1메가옴으로 측정이 되어 문제가 있습니다. 원인을 부스덕트 플러그인 박스의 1차에 전원표시등으로 마무리 짓고 추후에 다시 측정하기로 했습니다.

절연저항을 측정해야 하는데 2차에 부하가 걸려있어서 부하 쪽으로 시험전류가 흐른다는 결론이었습니다. 그런데 감리께서 “말도 안 되는 소리하지 마라 부하 때문이면 아예 저항이 0이 뜨던지 무슨 소리냐.”라고 하시네요. 제 생각에는 전구가 저항이 전혀 없는 것도 아니고 타당한 원인분석 같은데 어떻게들 생각하십니까?

A. 신 설치한 BUS에서 0.1메가옴 점검을 확실히 하여 그 원인을 제거 하여야 합니다. BUS는 한번 작업을 하면 사고가 발생이 되지 않는한 거의 손을 델 그런 부위가 아닙니다. 플러그인 박스의 1차 전원표시등으로 추정을 하였다면 표시등을 제거하고 측정을 하면 됩니다. 그리고 BUS 2차에 부하가 걸렸다면 부하를 분리하고 측정을 하면 됩니다. 도면을 보면 부하에 무엇이 연결이 되어 있는지 알 수 있습니다. 우선 그냥하고 나중에 라는것은 전기에서 가장 위험한 생각입니다. 0.1메가옴 당장 사고는 나지 않을 수 있습니다. 하지만 무언가 불안한 요소로 언젠가 사고를 일으킬수 있습니다.

Q. 모터 결선에 대해 궁금증이 있어 몇 가지 질문 드립니다.

제가 알고 있는 것으로는 저 용량 모터는 와이결선으로 기동 및 운전을 하고 어느 정도 용량이 되는 것은 와이기동 델타운전으로 하는 것으로 알고 있습니다. 여기서 궁금한 것은 저 용량의 와이결선하는 모터와 어느 정도 용량이 되는 와이델타결선 모터가 다른건지 알고 싶습니다 가령 와이결선 모터는 220V/380V 전압을 사용하고 와이델타 결선 모터는 380V/440V전압을 사용한다라던지 만약 두 모터가 220V/380V 동일한 전압을 사용한다면 용량이 큰 모터는 저 용량 모터처럼 와이결선을 하지 않고 와이델타 결선을 해서 사용하는 것인지요. 그리고 와이델타 결선으로 되어 있는 모터를 직입으로 운전 할 때 와이결선으로 하면 어떤 문제점이 있고 델타결선으로 운전 면 기동전류 외에 어떤 문제점이 있는지요?

A. 380/440에는 Y 결선, 220에는 델타결선으로 직입기동사용 하고, 용량이 7.5kW 이상~15kW급 모터에는 와이델타기동을 하는데 사용 전원은 선간전압 220V로 알고 있습니다. 380이나 440 전원에는 와이델타 기동 의미가 없는 걸로 알고 있습니다. 무조건 와이결선입니다. 220V이고 모터용량이 크므로 직입기동시 기동전류가 매우 크니까 기동 시 선간전압은 220V 와이결선상태이므로 와이의 상전압이 루트 3분의 220이 되니까 당연히 전류가 작아지겠죠~ 이렇게 기동시키고 기동 후 돌아가는 상태에서는 기동전류가 크지 않으므로 델타결선으로 바뀌어도 당연히 전류가 증가되지만 무리 없이 정상동작 하게 되는 겁니다.

Y - 델타 기동 목적에서 가장 큰 목적이 기동전류를 낮추는 것입니다. 직입기동시 기동전류는 정격전류의 6~7배 전류가 흐르므로 전원변압기 용량이 부족하면 변압기의 전압강하가 커져 전압이 낮아져 같은 변압기에서 전원을 같이 사용하는 기기의 전압도 낮아지고 제어전원의 전압도 낮아져 Motor 기동도 어렵고 주위기기도 낮은 전압으로 인하여 정상적인 운전을 할 수 없기 때문입니다.

그리고 기동시킬 때는 큰 토르크가 필요하지 않습니다. 하여 용량이 큰 Motor는 기동전류를 낮추기 위하여 Y - 델타나 Reactor나 Soft Starter를 사용합니다. 전원변압기가 큰 사업장에서는 대부분 직입기동을 합니다. 결론입니다. Y - 델타 결선은 전원에 따라서 결정을 합니다.

Q. 오늘 한전에서 순간정전으로 인해 ATS 동작 발전기 가동했지만, 순간정전으로 인해 바로 복구되었는데 ATS는 발전으로 갔다가 다시 한전 쪽으로 돌아오지 못하고 계속 발전 쪽에 있더군요.

그래서 수동으로 ATS를 한전 쪽으로 동작시켰습니다. 그 후 정상작동하였는데 이게 ATS의 단순 오류로 봐야되는 건지 아님 ATS를 손봐야 할 정도의 중대결함인지 잘 모르겠네요. 

A. 현재 수동으로 되어 있다면 정전 시 발전 측으로 절체가 되지 않을 것입니다. 즉시 점검하여 보수를 하여야 합니다. 상기상황은 ATS가 정상동작을 하지 못한 것입니다.

기본동작을 설명하면 정전과 동시에 발전기가 기동이 되고 발전기의 전원이 정상적으로 확립이 되면 발전기의 ACB가 살고 ATS가 발전 쪽으로 절체 발전전원을 공급하고 있다가 한전전원이 입전이 되면 즉시 ATS가 절체 한전전원으로 공급이 되고 발전기는 설정시간이 되면 정지가 됩니다.

위에서 한전전원이 입전이 되어도 자동으로 절체가 되지 않았다면 입전을 검출하는 전원계통을 ATS에 있는 27계전기와 27 Timer가 입전 시에 동작이 되는 것이므로 확인하면 알 수 있습니다. 하여 27계전기와 27 Timer가 동작이 되지 않았다면 ATS 한전 측 제어회로를 확인하여야 하고 동작이 되었는데도 절체가 되지 않았다면 ATS의 투입Coil에 문제가 있지 않았나 싶습니다. 상기와 같은 Trouble은 많은 숙련도가 필요합니다. 가능하면 Maker에 A/S 요청을 하세요.