변압기는 80%가 최고 효율 부하 어떤거냐에 따라 달라져

변압기는 80%가 최고 효율 부하 어떤거냐에 따라 달라져

 

 

Q. 제가 일하는 곳 상가 중 한 곳에서 지금까지 전기요금이 너무 많이 나온다고 계약전력 30kW로 한전에 신청한다고 하는데요. 그곳가계가 좀 커서 지금까지는 상가 중 4개 호수를 사용하고 있습니다. 계량기도 기존에 설치되어 있는 계량기 4개를 사용하고 있었고요. 그래서 기존 계량기를 철거하고 하나의 계량기를 신설하여 사용하겠다고 하더라고요. 그럼 기존 층의 메인 분전반에서 계량기로왔던 전선도 바꿔야 할 것 같은데 맞나요? 층 메인 분전반에서 신설 계량기까지 와 신설 계량기에서 상가 내부 분전반까지 전선은 같은 굵기를 사용하면 될까요? 이런 상황에서는 어떤 것을 점검해야 하나요? 전선 굵기를 어떻게 구하는지도 알고 싶습니다.

 

 

A. 한전 인입선 및 메인차단기 기준으로 말씀드리겠습니다. 단상 220V의 경우 30kW 수용신청 시 31kW의 관련 하여 적용을 받습니다. 31kW 적용 -- 전선의 굵기 50sq 이상, 차단기 2p 200a (가공용 CV 케이블의 경우: 2c - 150sq 이상) 삼상 380V의 경우 30kW 수용신청시 35kW의 관련하여 적용을 받습니다. 35kW적용 -- 전선의 굵기 16sq 이상, 차단기 4p 75a 입니다(가공용 CV 케이블의 경우: 4c -35sq 이상)

상가 건물이라면 다른 상가에서도 전기를 사용하고 계실텐데요. 일반적으로 계약전력 75kW 미만이면 사용전 점검만으로 전기사용신청을 할수 있지만 75kW 이상이면 사용전 검사를 받아야 합니다. 그럼 한국전기안전공사에서 검사하는 게 좀 까다롭습니다. 서류도 마찬가지구요. 지금 말씀드린 계약전력은 한 건물의 총 계약전력이므로 다른 상가에서 사용하는 계약전력도 확인하셔야 합니다.

 

 

 

Q. 현재 3상440V 10마력 전동기를 30A 차단기에 CV 5.5SQ로 사용 하고 있습니다. 모터를 15마력으로 바꾸면 차단기와 전선은 어떻게 사용해야 하는지 궁금합니다.

 

 

A. 3상 440V 10마력 전동기를 배선용 차단기 30A , 전선 굵기 5.5SQ 사용하는 것에서 15마력 전동기로 변경할 경우 정격전류 범위가20~25A 정도 예상되므로.

1. 직입 기동의 경우 기동시 기동전류가 크므로 차단기는 ABS63b 60A로 선정하시고 전선 굵기는 14SQ(16SQ)로 선정하고

2. 스타델타 기동의 경우 차단기는 ABS53b 50A로 선정하시고 전선 굵기는 6SQ(5.5SQ)로 선정하시면 되겠네요.

상기와 같이 선정할 경우 차단기 및 선로 보호에 있어서 최상이구요. 일반적인 부하가 걸린 모터의 경우에는 차단기를 그대로 써도괜찮을 듯 하나 차단기는 프레임을 한단계 UP 해주는 것이 좋지 않나 생각됩니다.

 

 

Q. 통신선 유도장해는 정전유도와 전자유도 작용으로 영향을 받는데 특히 3고조파가 문제되는 이유는 뭔가요?

 

 

A. 고조파는 고조파의 차수에 비례해서 진폭이 작아지게 됩니다. 저차수의 고조파 일수록 진폭이 커져서 큰 영향을 미치지요. 3고조파가 고조파 중에서 가장 진폭이 크기 때문에 가장 큰 영향을 미치게 됩니다. 그래서 통신선이든 전력선이든 3고조파의 영향이 가장큰 것입니다.

5,7,9...,50차 고조파 까지를 일반적으로 고조파라고 하고 선로를 타고 영향을 미칩니다. 220[V], 60[HZ]의  상용주파 전원에 고주파가유입 합성되어 고조파가 되었다고 할때, 3차 고조파는 실효진폭이 약 220×(1/3)=73[V], 고조파 주파수 60×3=180[Hz]가 됩니다.

50차 고조파는 실효진폭이 약 220×(1/50)=4.4[V], 고조파 주파수 60×50=3000[Hz]가 되지요! 전원파형은 3고조파의 영향에 의해서는파형이 심하게 왜곡이 되어져서 거의 본래의 정현파 형태를 잃어버리게 되지요.

그렇지만 50고조파의 영향에 의해서는 전원의 파형이 왜곡되기는 하지만 본래의 정현파 형태를 유지하고 그냥 꼬불꼬불한 정현파가 되겠지요. 오실로스코프상의 형상을 알기쉽게 비유하면 마치 백열전구의 필라멘트의 모양처럼 됩니다. 그래서 3고조파가 고조파중에서 가장 해로운 고조파가 되는 것이지요. 참고로 50고조파 이상의 고조파는 선로를 탈출하여 전파 노이즈 형태로 변할 수 있고선로를 타고 이동하더라도 고조파 보다는 노이즈(Noise) 형태로 작용하여 고조파로 해석하지 않습니다.

 

 

 

Q. 다름이 아니오라 저희 사업장은 정류기를 사용하여 제품을 생산하는 곳입니다. 여기서의 문제점은 정류기 케이블 선정 시입니다.하나의 정류기를 말씀 드리면 약 10V, 30A 정도로 사용하고 있는데, 케이블 6mm2의 허용전류는 약 50A 이니 이것도 충분하다 하여10mm2로 포설을 하였습니다. 전압강하가 발생(35.6 IL)/(1000 e)하여 이공식은 220V 일때 만 계산하여 케이블을 선정하였고 DC전압 10V 미만의 전압은 전압강하가 무지 크다는 겁니다. (35.6×37.5×10)/(1005×0.1) = 150mm2 정말로 이 공식처럼 케이블을 150mm2으로 사용 하여야 하나요?

현재는 25mm2 거리는 최대한 짧게 하여 사용하고 있으나 공정 특정상 전압이 높을수록 불량률도 높아집니다. 또한 정류기 설정을정정류로 하여 사용하고 있는데 정정류일때의 케이블 선정 공식은 따로 있는지요?

 

 

A. 통상적으로 정류기 후단 DC선 배선은 20M 이내에서는 사용전류 /(나누기)2의 KIV연선을 사용하고 있습니다. 예를 들어서 100A정류기일 때 주로 최대 연속부하를 70A 이하로 사용하고 있습니다. 그럼 35SQ KIV연선을 사용하시면 충분합니다. 직류전류는 교류전류와 달리 계속전류가 흐르므로 허용전류를 넉넉하게 잡아줘야 합니다. 대기업들도 이런방식으로 배선을 하고 있습니다.

추신: 정전압방식- 부하(도금면적)의 변화와 상관없이 전압은 일정하게 유지됩니다. 대신에

전류가 변합니다. 정전류방식: 부하(도금면적)의 변화와 상관없이 전류는 일정하게 흐릅니다. 대신에 전압이 10V30A 정류기라면0V~10V사이에서 변합니다. 정전류 방식에서는 접촉이 불량하거나 전압강하가 많을경우 필요이상의 과전압이 발생해서 불량이 발생할 수 있습니다. 그리고 정류기와 도금조를 최대한 근거리로 사용하시가 바랍니다. 요즘은 방진설계로 정류기를 제작하기 때문에도금조와 가까워도 별 문제가 없습니다. 정전류 사용시에 따로 전선을 구하는 선정공식은 없습니다.

 

 

 

Q. 가버너운전, 가버너프리운전 차이점은 뭔가요? 개념이라도 알려주시면 감사하겠습니다.

 

 

A. 거버너운전에는 거버너Lock운전과 거버너Free운전 두가지가 있습니다.

각각의 발전기의 조속기에는 속도조정률이라는 특성을 있는데, 정격주파수에 대해 (무부하시 주파수-정격주파수)의 비가 어느 정도냐를 나타내는 것입니다. 이것이 작다는 것은 어떠한 부하의 변동에 대해 주파수 변화가 작음을 의미합니다. 이는 또한 바꾸어 말하면 주파수1hz, 또는 0.1hz당 발전기가 부담할 수 있는 전력의 폭이 크다는 것을 의미합니다.

전력계통은 수많은 발전기가 병렬 운전되고 있고, 외란에 대해 주파수가 변동하려고 할때, 조속기프리운전을 하는 발전기는 위에 말씀드린 속도조정률에 따라 발전기의 출력을 증감하게 됩니다.

조속기프리운전을 하는 발전기들이 계통의 과부족의 부하 변동량을 각각의 특성만큼 나누어 분담하는 것입니다. 그러나 변동량이작은 경우에는 조속기프리운전으로 감당할 수 있지만, 변동량이 크고 그 주기가 긴 장주기인 경우에는 이것으로 주파수는 일정하게유지하지 못하고, 자동주파수제어(Afc)를 통해 제어를 하고, 이것을 다시 경제적으로 부하 배분(eld)을 합니다. 거버너 Lock운전은 말그대로 조속기를 Lock시켜 계통에 주파수변동요인이 발생하더라도 출력의 조정을 하지 않음을 말합니다. 보통 계통의 발전기 중70~80% 는 조속기프리운전을 하는 것으로 알고 있습니다.

 

 

 

Q. 델타결선에서는 선전류는 상전류의 루트3배이고 위상이 30도 뒤지 잖아요? Y결선에서는 선간전압은 상전압의 루트3배이고 위상은 30도 앞서 잖아요? 이 30도 뒤지고 앞선다는게 뭘 뜻하는 거죠?

30도 위상차로 인해 발생되는 문제점과 그 해결방안을 알려주십시오. 또한 델타-Y결선, Y-델타결선에서 1차와 2차 선간전압 사이에30도 위상차가 발생하는게 왜 단점인지도 설명 부탁드립니다.

 

 

A. 변압기의 결선에서 1차 Coil결선과 2차 Coil결선간의 위상각입니다. 1차는 △로 결선을 하고 2차를 Y로 하였을 때 전압의 위상차가 발생 합니다. 이것을 표현하면 △-y11이라 합니다. 즉 1차의 위상은 분침 0을 2차의 위상은 시침으로 11시를 가르킵니다. 이것은변압기를 병렬 운전 할때 매우 중요합니다. 똑같이 △-△로 한다든지 Y-Y로 하면 전압 위상차는 발생하지 않습니다.

 

 

 

Q. MC관련 질문 드립니다. mc 구동시 전자석에 대한 용량이 투입시 220va 유지시 17Va 소비전력 5W라 되어있습니다. Tr 용량 선정시 220va기준으로 용량을 선정해야 될까요?

 

 

A. 마그넷 코일이 투입 시 220VA 걸리기보다는 오픈할 때 순간 역기전력이 걸리기 때문에 오픈할 때 220VA 정도 걸리는 게 일단은맞구요, 그래서 마그넷 코일 주변회로에 내압이 약한 전자부품이 있다면, 영향을 받을 수 있기 때문에, 코일에 병렬로 서지 보호 다이오드나 컨덴서-저항 등을 설치하기도 합니다.

전원 트랜스 용량이야 크면 좋지만 변압기 용량이 작아도 순간 높은 전압 정도는 참아낼 수 있을 정도의 내구력을 갖고 있습니다. 단,전원 변압기가 부하의 피상전류가 흐르는 피상전력 정도는 견뎌낼 수 있을 정도의 용량은 가져야겠지요?

마그넷 코일의 피상전력은 17VA라고 하였으니, 최소한 17VA는 넘어야 합니다. 17VA 이상급에서 규격화되어 나온 것으로 고르시면될 것으로 봅니다. 5W는 마그넷 코일의 저항에 걸리는 유효전력이므로 변압기 용량 산정 시 별로 고려가치 없습니다.

 

 

 

Q. 다름이 아니오라, 메인 차단기가 150A입니다. 그럼 차단기용량에 따라 CV 4C를 썼을때 굵기가 95스케어 정도 되더라구요. 근데2차측에 분전함을 하나 구성하여 100A 차단기를 쓰고, 거기서 각 해당하는 차단기를 구성할 예정입니다. 헌데 100A일 경우 CV 50스케어 4C를 쓰면 될 것 같은데, 150과 100 차단기 사이에 둘 중에 어떤 케이블을 쓰면 되나요? 또, 이러한 내용을 증명할 자료가 필요한데 어디서 자료들을 서치하고 받을 수 있나요?

 

 

A. 아래는 전기기술기준 제 175조 4호 가입니다. 저압 옥내간선의 전원측 전로에는 그 저압 옥내간선을 보호하는 과전류차단기를 시설할 것. 다만, 다음 중 1에 해당하는 경우에는 그러하지 아니하다. 가. 저압 옥내 간선의 허용전류가 그 저압 옥내 간선의 전원 측에접속하는 다른 저압 옥내 간선을 보호하는 과전류 차단기의 정격전류의 55% 이상인 경우 하여 질문내용의 Cable의 Size는 100A 차단기에 1.1배 기준 전선 CV 50스케어 4C를 사용하면 됩니다.

 

 

 

Q. 축류송풍기의 성능을 측정하면서 필요하게 된 모터의 [역률]을 알고 싶습니다.

카탈로그의 모터사양은 55kW/6P(60Hz), Voltage=440, 정격 암페아=93.5A, 모터효율=93.6%입니다. 실제 현장에서 측정기기로 측정결과 Voltage=437이라는 값이 나왔습니다.

1. 위의 조건만 가지고 모터의 역률을 계산이 가능한지요?

2. 3상, 단상을 어떻게 알 수 있죠? 전기선 연결에 따라 달라지나요?

3. 정격 암페아도 계산할 수 있는지요?

 

 

A. 1. Motor에서의 정격은 Motor의 사양 즉 SPEC입니다. 하여 정격전압을 가하여 일을 시킬 수 있는 능력을 나타내는 것입니다. 그리고 전압은 Motor에서 일을 시킬 때 필요한 전원 조건입니다. 만약 전압이 달라지면 조건이 달라지기 때문에 Motor에서의 모든Spec이 달라집니다. 예로 전압이 적어지면 정격출력이 적어지기 때문에 힘이 적어집니다. 즉 일을 적게 합니다. 역률도 부하 즉 일을시키는 것에 따라 달라집니다. 100% 일을 할 때는 위의 정격을 가지고 계산(출력/(전압×√3×효율×전류)이 가능하지만 일을 시키지 않으면 많이 떨어집니다.

2. 단상과 3상은 Motor 명판에 쓰여있고 구조를 보면 쉽게 알 수 있습니다. 용량이 큰 것(2마력 이상)은 대부분 3상입니다. 그리고Motor에 아무것도 없고 전선이 3선 or 6선으로 되어 있으면 3상입니다.

3. 정격 A″는 Motor의 명판을 참고 하여야 합니다. 효율과 역률을 모르면 정확한 값은 알 수 없고 대충 계산은 할  수 있습니다.

전력 = 전압×전류×√3×역률×효율

 

 

 

Q. 현재 냉장창고 사업을 하고 있고 운용중인 3상 유입변압기(효성, 22.9kV→380, 220v) 용량은 950kva입니다. 한전의 ‘i-Smart Glid’사이트에서 확인해 보니 최근 1~2년 동안 최대 수요전력이 500kW 정도 평균적으로는 400~450kW 정도를 사용하고 있는 것으로 나타났습니다. 역률은 90% 이상을 꾸준히 유지하고 있습니다.

그런데, 바로 옆쪽으로 창고 한 동을 신축하고자 합니다. 기존 변압기를 비롯한 수전설비를 활용하고자 하는데 현재 변압기 용량에서추가로 이용 가능한 부분이 어느 정도나 될지 판단하기 어렵네요.

 

 

A. 보통 변압기는 80%에서 최고의 효율을 냅니다. 따라서 보통 변압기 용량의 80% 내외로 사용하시면 됩니다. 변압기용량이950kva×역률 90%=855kW, 855kW×80%=684kW 현재 사용량이 400~450kW이라고 하셨으니까 684kW-450kW=234kW, 약 234kW정도의 여유가 있습니다. 그러나 부하가 어떤 것이냐에 따라서 달라질 수 있습니다. 고조파발생부하나 큰 전동기 부하일 때는 약234kW의 여유보다 작게 잡아야 합니다. 냉장창고 증설이라고 하셨으니 고조파발생부하나 큰 전동기기동 전류가 필요한 부하는 아닐 것이라 판단됩니다. 결론 창고증설 시 선로길이에 따른 전압강하, 기타 현장여건을 감안하셔서 200kW 정도로 부하를 맞추면 됩니다.