전기박사의 ‘現問賢答’
전기는 부하가 아닌 곳 외함으로 흐르면 안 돼
Q. 우선 제가 측정하는 분점함은 배선용차단기 및 누전차단기, 릴레이 또는 MC, 인버터, 터미널(모터, 콤푸레샤로 연결) 등 구성이 되어 있습니다. 현재 다다 met-500 메거기를 사용하여 접지저항의 경우, 검은 선은 접지에 물리고 빨간 선은 메인 차단기 2차 측 N상에 갔다가 대고 측정하고 있습니다.
절연저항의 경우, 차단기를 모두 내리고 인버터가 있는 경우 터미널 2차 측 분리하여 측정하고 없는 경우 MC 2차 측에서 측정을 하고 있습니다. 위 분전함의 상황에서 제가 측정하는 방식이 맞는지요?
그리고 1번처럼 접지저항을 측정하는데 바늘이 한 곳에 머물지 않고 왔다 갔다 하는 건 무엇이 잘못되어 그런지 궁금합니다.
A. 절연을 점검한다는 것 크게 어려운 것 아닙니다. 먼저 절연이라는 것부터 이해하여야 합니다. 절연이란 서로 연결이 되지 않도록 끊는다는 것입니다. 전기에서의 절연도 전기가 흐르지 못하도록 전기의 길을 차단, 끊는다는 것이지요.
우리가 전기선로나 전기기계의 상태를 점검할 때 절연을 측정합니다. 목적은 전기가 흐르면 안 되는 곳(전기의 일을 시키지 않는 곳)으로 전기가 흘러 시키지 않는 일을 하여 화재, 폭발, 감전사고가 일어나기 때문에 점검을 통해 그것을 알고 관리하기 위함입니다.
하여 측정기로 DC 직류전압을 부하가 아닌 선로와 선로 사이, 선로와 대지, 즉 충전부와 외함 등에 가하여 전기가 흐르는 상태를 점검하는 것입니다. 전기는 부하가 아닌 곳, 길이 아닌 곳, 선로에서 선로 사이, 선로에서 대지 사이, 즉 충전부에서 외함으로 흐르면 안 됩니다.
측정할 때에는 사용전압의 1.1배 정도인 110V에서는 150V, 220V에서는 250V, 480V까지는 500V, 1,000V 미만은 1,000V, 6,600V는 5,000V 정도로 측정하면 됩니다. 참고로 VVVF(인버터)가 너무 높은 전압이 아니라면 그리고 외함과 충전부 간에 측정하는 것으로 아무 문제 없습니다.
Q. 와이 델타 기동 시 마그네트 3개를 쓰는 이유가 무엇인지요. 또 2개를 사용해도 되는 게 아닌지 궁금합니다.
A. 전기적 동작만을 생각한다면 2개만 있어도 충분합니다. 2개만 사용한다는 말은 Off 동작 중에 모터 코일에 전류가 흐르지는 않지만 상시 전압을 인가한 상태로 만들어 놓은 것이기 때문에 모터를 보전하는 보전맨이 모터가 돌지 않는다 하여 착각하고 단자 Box를 푼다면 보전맨은 감전을 피할 수 없게 되지요.(모터 단자 Box 내 6단자가 活線 상태)
해서는 안 되겠지만 이러한 행위가 있다면 자신의 안전을 담보할 수 없고 뿐만 아니라 인위적으로 지락 또는 단락 등의 전기사고를 일으키는 행위나 마찬가지입니다. 고압을 쓰는 모터에 2개만으로 기동회로를 구축한 것이라면 생각만 해도 아찔합니다.
마그네트 2개만을 쓰는 이러한 회로는 사고가 잠재되어 있어 경제적인 이득보다 손실(손해)이 더 커질 수 있기 때문입니다. 이러한 안전상의 이유로 3개를 두는 것입니다.
Q. 광효율이 광속/소비전력이지 않습니까? 근데 광속을 실제로 사무실에 등을 쓰고 있는 경우 광속을 어떻게 구하나요? 대충 현재 사용 중인 등기구가 6개 정도면 이때 등기구 광속을 구하고 또 소비전력은 어떻게 구하나요?
A. 사람의 눈에 보이는 빛을 광속이라 합니다. 그 파장은 대략 380~760[nm]이며 단위는 ‘루멘[lm]’으로써 단위시간에 통과하는 광량이며 ‘F’로 표기합니다.
등기구의 광속과 소비전력은 램프의 메이커에서 지정되어 제품이 출고되므로 제품의 스팩을 참조하시면 광효율을 산출할 수 있습니다. 예를 들어 메탈 175W의 전광속은 13,000~14,000[lm]으로 전구케이스에 소비전력과 함께 표기되어 있습니다.
참고로 광량[lm·h]=광속×시간은 조명설계 시 적용하여 전구의 수명 중에 발생한 광의 양을 표시합니다. 전구의 수명관계를 계산의 기준으로 하는 자료를 광량이라고 합니다.
Q. 병원 시설관리에서 ALTS의 역할이 궁금합니다. 일단 한국전력 두 곳에서 받아들이고 있습니다. 주 수용가, 예비 수용가 이렇게 있습니다. 설명을 듣기로는 한국전력 측에서 정전사태 발생 시 자동으로 부하가 절체되어서 예비 한국전력 측으로부터 전력을 공급받는 것으로 알고 있는데요.
A. ALTS는 ‘AUTO LOAD TRANSFER S/W’로 정전 시 큰 손해를 입는 수용가 즉 병원과 같은 곳에서 한국전력 전원을 이중으로 수용하여 주전원 정전이나 전압강하가 발생 시 167mS 이내에 예비전원으로 절체하는 System입니다.
ATS는 ‘AUTO TRANSFER S/W’이라 하여 일반 수용가에서 한국전력 전원이 정전될 때 발전기 전원으로 10초 이내에(발전기 기동 포함) 자동으로 절체하는 System입니다.
Q. 5층 상가건물로 수전용량은 1,450kW+발전기용량 145kW입니다. 매년 세대 분전반 절연저항 측정을 했었다는데 그전에 선임하셨던 분은 멀티테스터기로 분전반 절연저항을 측정하고 기록을 남겨 놓았는데요. 메거를 새로 구매를 하고 절연저항 측정을 앞두고 있습니다.
대지간 절연저항을 측정할 때 1,000V메거로 사용할 때 콘센트에 연결된 기구들을 제거하고 측정을 해야 하는지 궁금합니다. 상간 측정 시 1,000V로 기기가 파손될 것 같은데 대지 간 측정 시에 기기의 절연저항까지 확인하려면 코드를 뽑지 않고 측정하는 것이 맞는 것인지 궁금합니다.
A. 일단은 테스터기는 절연저항이 아니라 코일저항, 선로저항 등을 측정하는 기기입니다. 절연저항은 절연물의 오손, 흡습 등을 측정하여 절연물의 양부를 대략 알아보기 위한 측정입니다. 테스터기는 절연저항 측정을 하는 기기가 아니고요. 메거측정기를 사용하여 측정하시고요. 또 물론 콘센트에 연결된 기구는 제거하시고 고압 이상은 1,000V메거로, 저압은 500V메거로 가정용 분전반은 250V메거로 하시면 됩니다. 1,000V로 하면 디지털 기기 등에 좋을 게 없습니다. 그리고 측정은 대지 간만으로도 충분합니다. 전원은 반드시 Off 하세요.
Q. 1. 차단기용량 산출 시 y결선 380으로 쓰고 부하용량 30kW라면 이때 전류 계산 시 p=vicos쎄타에서 루트 3을 넣어줘야 정확한 계산이 나오는지요? 선이 3가닥이라 3상이라 생각하면 되는 건지요?
2. 전선 굵기 선정 시 표랑 공식은 알고 있는데 실제 전선을 보고 전선스퀘어를 어떻게 알 수 있나요?
3. 단상 2선식, 3상 3선식, 3상 4선식 전선 굵기 구하는 공식은 다르잖아요? 이때 공식을 적용할 때 차단기 2차 측 즉, 부하 쪽으로 가는 선 개수만 봐서 2가닥이면 단상, 3가닥이면 3상 이렇게 생각해도 되나요?
A. 1. 맞습니다.
2. 대부분 전선은 피복에 Making이 되어 있습니다. 하여 처음 시공 시는 아무 문제가 없습니다. 하지만 오래되고 아무것도 없으면 소선 수와 굵기를 가지고 계산을 합니다. 그리고 경력자들은 오랜 경험에 의하여 보면 어느 정도는 짐작합니다. 아니면 전선 전체의 외경을 가지고 자료와 비교를 해야겠지요. 그리고 설계도서를 참고로 확인을 해야겠지요.
3. 그렇게 보면 되지만 도면을 보면 가장 확실하게 알 수 있습니다.
Q. 우리 회사 당월 요금 적용 전력은 7,301kW입니다. 찾아보니 2012년 12월부터 7,301kW입니다.
한국전력 i-smart에서 2012년 12월 최대 수요전력을 찾아보니 7,312kW입니다. 최대 수요전력과 요금적용전력이 같아야 하는 것 아닌가요?
A. 한국전력 전기공급약관 68조(요금적용전력의 결정)에 의하면 한국전력 기본요금은 7, 8, 9월+당월의 최대전력으로 적용하며 7, 8, 9월 중 최대전력인 경우는 12달을 적용하며 7, 8, 9월이 아닌 달이 7, 8, 9월 보다 많다면 그달만 그달의 최대전력을 적용합니다.
예를 들어 작년 7월이 최대전력인 경우: 작년 7월부터 올해 6월까지 기본요금 적용, 작년 8월이 최대전력인 경우: 작년 8월부터 올해 7월까지 기본요금 적용, 작년 9월이 최대전력인 경우: 작년 9월부터 올해 8월까지 기본요금 적용, 작년 10월이 최대전력인 경우: 작년 10월 1달만 최대전력 적용합니다.
그러므로 위 회사는 2012년 12월에는 최대 수요전력을 7,312kW를 적용하고, 다음 달부터는 작년 7, 8, 9월 중의 최대전력 7,301kW 적용하고 있을 것입니다.
Q. CT의 2차 측의 전류계를 개방할 때에는 항상 2차 측을 먼저 단락시킨 후에 전류계를 제거하라고 알고 있습니다.
이유인즉슨, 개방 시에는 1차 측의 부하전류가 모두 여자전류가 되어 2차 측의 과전압을 일으켜 2차 측 절연파괴를 일으키기 때문이죠.
CT의 2차 측에 과전압이 유기된 들 전류가 흐르지 못하는 개방상태인데 절연이 파괴될 수 있는가입니다. 물론 결론은 파괴되겠지요. 그런데 왜 그런지가 궁금합니다. 사실 절연파괴나 소손이라고 본 것이 전선 결선을 잘못해서 과전류로 인해 전선이 녹은 경우 밖에 보질 않아서요.
두 번째는 CT의 2차 측에 연결되는 전류계는 제가 알기로 일반적인 전류계로 알고 있습니다. 변압기에서 권수비는 곧 전압비 V1/V2이고 이는 곧 전류비 I2/I1이죠?
그렇다면 전압을 고→저로 변성할 때 전류는 저→고로 변성되게 됩니다. CT의 사용하는 이유를 다시 한 번 살펴보면 선로의 대전류를 직접 전류계를 가지고 측정할 수 없으므로 변류기를 통해 낮추어서 비율로서 계산한다는 건데요.
가령 3.3KV 선로에 변류비 40/5 CT를 이용하여 측정한다 할 때 전압비는 전류비와는 반대이므로 1차 측 전압 3.3KV를 2차 측에는 8배 상승하여 26.4KV가 나타날 텐데 이때 전압계의 절연이 버틸 수가 있나요? 아니면 따로 전압을 낮춰주는 장치가 있는 건가요?
A. 변압기에서 1차 COIL에 전압을 가하여 주면 2차 부하를 사용하지 않아도 흐르는 전류가 무부하전류 여자전류입니다.
그러면 그 전류에 의하여 자계가 생기고 그 자계에 의하여 철심 속에 자속이 흐르게 됩니다. 그런데 CT는 변압기와 달라 2차 부하와 상관없이 1차 전선에 의해(부하) 전류가 흐르고 그 전류가 자계를 만들고 그 자계에 의해 철심 속에 자속이 채워집니다.
그 자속은 철심 속을 흐르면서 CT 2차 COIL에 역기전력을 유기시키는데 2차 역기전력은 1차 전력의 반대방향으로 자속이 생기고 1차의 자속을 상쇄시키는 역할을 합니다.
그런데 2차가 개방되면 쇄교 시킬 수 있는 자속을 만들지 못하므로 1차 전류에 의한 자속만 철심에 그대로 남아 2차 COIL에 유도만 시켜 권수비에 따른 고압이 만들어지고 그 자속은 그대로 남아 있기 때문에 열을 발생시키는 역할을 합니다. 하여 CT는 그 자속을 쇄교 시켜 주기 위하여 2차 측을 단락시키는 것입니다.
CT는 부하와는 아무 관계 없이 1차가 문제이지요. 2차 부하가 없어도 1차는 전류가 흐르고 그 전류가 전부가 유도작용을 하고 부하에서 쓰지 않으니 역기전력을 소모하지 못하고 전부 자속이 되어 철심에 여자 되어 자속이 포화하고 2차 측은 고전압이 유도되어 절연을 파괴합니다. 변압기는 2차에서 필요한 만큼의 1차 전류가 들어와서 결국은 자속을 쇄교하여 그런 문제가 생기지 않는 것입니다.
Q. 전기설비 정기검사를 받았는데 정전 후 한국전력 복귀 시 ATS가 자동 복전이 되지 않아서 셀렉트 스위치를 수동으로 전환하고 한국전력 버튼을 눌러 절체를 하였습니다. 그래서 불합격을 받았습니다. ATS 해당 업체에 전화로 문의하니 무조건 교체를 해야 한다는데 제 생각엔 시켄스상의 문제 같은데요.
A. 수동절체가 된다면 ATS자체는 문제가 없습니다. 자동절체는 27계전기가 동작을 하고 TIMER가 동작하여 절체를 합니다. 하여 27계전기와 TIMER의 상태를 확인해 보세요.
<자료제공 : 카페-전기박사>
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전기는 부하가 아닌 곳 외함으로 흐르면 안 돼
