제5장 예비전원설비

제5장 예비전원설비

5.1 일반사항

5.1.1 적용범위

(1) 건축물에 설치되는 자가발전설비, 축전지 설비, 무정전 전원설비의 설계에 관하여 적용한다.
(2) 토목공사에 있어서 구내 예비전원 설비의 설계에 관한 사항은 5장에 준한다.
5.1.2 정전사고와 예비전원의 적용
정전에 따른 예비전원의 적용은 다음 표를 참조한다.

정전의 종류	원 인	예비전원의 필요성	부  하  내  용	긴  급   도	예비전원의  적  용
전력회사 예고정전	송배전 계통의 보수점검 및 증.개설	업무용	업무상 항상 동일용량의부하로 공급을 필요로 하는 설비	사전에 예고되어 있으므로 처리를 미리 계획할 여유가 있음	예비전원 수전,루프수전,스폿 네트워크수전, 자가발전설비
		비상용	비상조명설비,정전으로지장을 초래하는 설비
수용가내 작업정전	수배전 계통의 정기점검 및 증.개설	업무용	업무상 항상 동일용량의 부하로 공급을 필요로 하는 설비	사전에 예고되어 있으므로 처리를 미리 계획할 여유가 있음	예비선수전, 이중모선방식 자가발전설비 또는 임시전원 수전
		비상용	비상조명설비, 정전으로 지장을 초래하는 설비
		공사용	증개설용의 공사기계.기구.조명설비

무예고 정전	재해시 사고, 전기사고 또는 오조작에 의한 계통정전	비상용	■사회보호: 백화점, 점포, 은행 등의 조명 설비, 각종 교통신호기,항공관 제설비 등 정보 전달설비 ■공해방지: 오수, 공장 배수 등의 처리설비 ■인명보호: 병원의 수술실.분만실 등의 조명,의료기기,공기조화 .환기 등의 설비, 엘리베이터설비, 독가스 발생장소의 환기설비 ■설비보호: 연구시설 및 설비 등, 용융 전해로의 보온설비 등, 합성수지제조의 중합기 등의 고결방지	단시간정전 (수동 및 자동전환)	자가발전설비 축전지설비 자가발전설비와 축전지 설비의 겸용
		소방용	■인명.재산보호: 화재재해시 안전확보를 위해 법령으로 의무화되어있는 부하설비
		제어용	■정전시 프로세스정지용 계장설비	무정전 또는 순시전환
		특수 전원	■제어용 및 온라인용  컴퓨터 설비

5.1.3 자가발전설비
(1) 건축물 또는 구내에서 원동기로서 내연기관 또는 터빈을 이용, 발전장치를 구동하여 전력을 생산하는 설비를 말한다.
(2) 부하기능별 발전설비의 설계시 다음조건을 참조한다.

구분	비상용 발전설비	상용 발전 설비
용량	비상시 단시간 운전이므로 기종에 따라서는 상용정격 보다 큰 정격 설정을 할 경우가 많다.	성격상 장시간 운전하게 됨으로써 같은 형식의 것이라도 비상용 정격보다 작은 정격 용량이 될 경우가 많고, 또 주위 조건(해발고도, 공기 온도, 수온)에 따른 보정 등도 엄밀히 행한다.
대수	비상용 부하에 걸맞는 용량을 한대 또는 복수대를 설치하며 예비기는 고려하지 않는다.	정기적 보수, 점검, 수리 혹은 신뢰성 등을 고려하여 대수를 결정(예비기 확보)
공해대책	규제 없음	대기 오염, 수질 오염, 소음에 대해 법령에 의하여 규제 됨.
감시항목	(1) 원동기 정지, 차단기 트립  ·윤활유 압력 감소  ·냉각수 온도 상승  ·냉각수 단수  ·과속도  ·기동불능  ·과전압  (2) 차단기 트립  ·과전류  (3) 경보  ·기동 공기 압력 감소  ·연료유면 감소	전기설비기술기준에 의하여 설치하여야 할 장치가 규정되어 있으며, 그 주요한 것은 아래에 표시한다.  ·발전기에 과전류가 생겼을 때에 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치  ·발전기의 전압·전류 및 전력의 계측장치  ·베어링 및 고정자의 온도계측 장치  ·동기 발전기의 경우 동기 검정 장치   ·원동기가 자동 정지한 경우 표시  ·운전에 필요해 차단기가 자동적으로 차단된 경우 표시  ·내연 기관의 연료유면이 이상적으로 감소한 경우 표시

  5.1.4 축전지설비
(1) 축전지설비의 충전장치는 부동충전 방식으로 하여 항상 충전상태로 유지하고 균등충전이 가능해야 한다.
(2) 축전지설비 설계 순서는 다음을 참조한다.

대상부하 방전전류(Ⅰ)계산

▼

방전시간(T) 결정

▼

부하 특성 곡선도 작성

▼

축전지 시방 결정

▼

방축전지 셀(단전지)수 계산

▼

용량환산 시간계수(K)선정

▼

용    량   계   산

 5.1.5 무정전 전원장치
(1) 무정전 전원장치는 순시전압강하와 정전이 허용되지 않는 기기에 전원을 공급할 목적으로 시설한다.
(2) 시설요건
 (가) 교류 입력 특성① 교류입력은 단상 또는 삼상으로 한다.
② 교류입력의 전압변동허용범위는 정격전압의 ±10[%]이내에서 사용에 지장이 없어야 한다.
③ 교류입력의 주파수 변동허용범위는 정격 주파수의 ±5[%] 이어야 한다. (나) 교류 출력특성① 과부하 내량은 110[%]에서 10분 또는 150[%]에서 10초로 한다.
② 전압정밀도는 정격전압의 ±1.5[%], 주파수 정도는 정격 주파수의 ±0.1[%]로 한다.
③ 전압 THD(Total Harmonic Distorsion)는 선형부하에 대하여 5[%] 이내이어야 한다.
④ 과도전압변동(정전, 복전시)은 정격전압의 ±10[%] 이내이어야 한다.
⑤ 출력전압 불평형률은 부하전류 불평형률 30??%??에 대해서 ±3[%] 이내이어야 한다.(3) 무정전 전원장치의 일반적 계통구성은 다음 그림을 참조한다. 

5.2 기기 선정

5.2.1 발전장치
(1) 자가발전설비의 분류는 다음 표를 참조한다.

No	구     분	분 류 형 태	비            고
1	구 동 방 식	터  빈	가스터빈
		엔  진	디젤엔진, 가스엔진, 가솔린엔진
2	부 하 기 능	비 상 용
		상 용	전력수요제어용, 상용, 열병합 발전용
3	설 치 형 태	고 정 형
		이 동 형	차량탑재형, 가반형
4	기 동 방 식	전 기 방 식	셀모터방식
		공 기 방 식	에어모터방식, 실린더내 설비방식
5	냉 각 방 식	수 냉 식	1차 냉각방식, 2차 냉각방식
		라디에이터	일반적으로 비상용
		공 냉 식	소 형
6	회  전  수	고 속 형	일반적으로 비상용
		저 속 형	중속형 포함
7	운 전 방 식	단 독
		병 렬	2 대, 3 대, 4 대 ···
8	사 용 연 료	가 스	가스터빈, 가스엔진
		액 체	가스터빈, 디젤엔진, 가솔린엔진

(2) 자가발전설비용 구동장치는 일반적으로 디젤엔진,가스엔진 또는 가스터빈이 사용된다. 이에대해 선택시 제조자의 시방을 참조한다.
(3) 자가발전설비용 발전기는 일반적으로 비상용일 경우 회전계자형 3상 동기발 전기를 사용하고 상시계통연계의 상용기는 유도발전기를 채용할 수 있다.
(4) 발전장치 수량산정
 (가) 발전장치는 신뢰성, 유지 보수성, 경제성을 고려한 대수를 선정하되 상용일 경우는 1대 이상의 예비기를 설치한다.
 (나) 용량이 큰 경우, 신뢰성에 따른 예비성을 주는 경우, 장래 증설계획이 수립된 경우는 여러 대로 분할하여 병렬운전으로 한다.
 (다) 저압발전기를 건물 내 설치하는 경우는 공사방법, 설계 및 제작성을 고려하여 1대당 출력범위를 1,250∼2,000[kVA] 이하로 하고 이것을 초과하는 경우 복수대수로 분할한다.
(5) 기동방식은 다음 표를 참조하며 일반적으로 비상용은 전기식, 상용의 경우는 공기식을 사용한다.

비 교 항 목		공 기 기 동 방 식		전기기동방식 (셀모터방식)
		실린더내 취부방식	에어모터 방식
1	필요한 부속기기	공기압축기 공기탱크 분배밸브 기동밸브	공기압축기 공기탱크 (감압밸브) 링기어 에어모터	충전기 축전지 링기어 셀모터
	에너지원	고압공기	저압공기	직  류 (축전지)
2	에너지원의 재생	공기 압축기에 의하여 용이하게 보급가능 (1시간 이내)	공기 압축기에 의하여 용이하게 보급가능 (1시간 이내)	축전지의 충전에 시간이 필요
3	기동토크	크  다 (고압 공기 사용 때문에)	작  다 (단, 공기압에  의하여 다소 크게 된다.)	작  다

4	구조적 제약	실린더헤드에 기동 밸브를 설비할 필요가 있기 때문에 공간면에서 제약을 받음	실린더 헤드의 구조는 간단하게 됨	실린더 헤드의 구조는 간단하게 됨
5	설치장소의 제약	별로 없음	별로 없다.	폭발성가스등의 분위기
6	기동조작	5실린더이하의 기관에서는 기동전에 기동위치로 터닝할 필요가 있음	어떤 위치에서든지 기동이 가능하므로 간단	어떤 위치에서든지 기동이 가능하므로 간단
7	원격기동(자동)	6실린더이상의 기관에서 가능	실린더에 관계없이 가능	실린더에 관계없이 가능
8	저온기동 성 능	약간 뒤떨어 짐	우수하다	축전지의 용량을 크게 할 필요가 있어서 한계가 있음
9	기동실패	거의 없음	교합(맞물림) 실패로 일어날 가능성이 있으나 치합력이 전기모터 방식보다 커서 비교적 적다	교합(맞물림) 실패로 일어날 가능성이 있다.
10	보   수	거의 필요로 하지 않는다	거의 필요로 하지 않음	축전지의 유지관리에 주의
11	공기탱크 용    량	소형	기동 밸브 방식에 비해서 큰 것이 필요하다(10kgf/㎠ 이하의 공기탱크인 경우)	없 음
12	기동시소음	작다	크다	작다
13	용    도	선박용 육상용 고정식 중대형 기관	선박용 (실린더내 설비 방식과 셀모터 방식의 장점을 가질 수가 있음)	비상용 (경우에 따라서는 장치 전체가 소형이고 경량으로 할 수 있음)

(6) 물에 의한 냉각방식(수냉식) 계통구성과 각 방식별 특징을 분석하여 적절한 방식으로 선정한다.
 (가) 냉각시스템 계통구성은 다음 그림을 참조한다.
     

 (나) 냉각시스템의 선정시 다음 표를 참조한다.       

구  분	장       점	단       점	필 요 수 량
1차 냉각방식 (방류식)	냉각수 계통이 간단하고 설비비가 적다. 신뢰성 우수	급수량이 다량으로 필요하며 단수의 경우 발전장치를 정지해야 함	1시간, 원동기 1[PS] 당 약 30∼40[l]필요

1차 냉각방식 (수조식)

수도물이 단수시에도 수온 상승 한도까지 운전이 가능하며 운전 경비가 저렴하다.

비교적 큰 물탱크 설치가 필요하며 설치면적을 포함해 비용이 크다. 물탱크 비용이 추가

순환수량의 3∼5??%??의 보급수가 필요

2차 냉각방식 (쿨링타워)	냉각수 소비량이적고, 수도물 단수시에도 장시간 운전이 가능. 설비비도 비교적 작고, 설치장소를 자유롭게 선정할 수 있다.	급수펌프 및 냉각탑 팬의 동력이 필요. 쿨링타워의 소음이 비교적 높고 먼지가 많은 장소에는 부적합하며 겨울철 결빙방지설비가 필요.	보급수는 계절에따라 다름
라디에이터 냉각방식	발전설비로서의 냉각수 배관은 없으며 간단하고 냉각수 소비는 거의 없다.(보충수만 필요)	엔진출력의 5∼10 %를 라디에이터팬 구동용으로 소비해 출력이 줄어든다. 대용량은 고가가 되어 부적합하고 배풍처리가 필요하며,지하실 등으로의 설치시 공기처리에 문제가 있음 ·다량의 급기가 필요하고 소음이 큼.	보급수는 거의 불필요. 공기량은 1시간 1[PS]당 약100[m3]필요

5.2.2 축전지

(1) 축전지는 특성, 유지 보수성, 수명, 경제성을 고려하여 설치하며 종류별 특성은 제조자의 시방을 참조한다.
(2) 축전지의 사용시간을 고려한 사용예는 다음 표를 참조한다.

구 분	극 판	사용   시간(분) 형식	30         60          100       600         .        .            .         .
납 축 전 지	크래드식	CS		수변전설비제어용(차단기조작, 표시등  계전기용) PBX용, 비상조명등용
	폐이스트식	HS	UPS(무정전 전원장치)용 계장용, 엔진기동용, 건축법, 소방법에 의한 비상전원용

알칼리 축전지	포켓식	AM					비상조명등용, PBX용,수변전설비 제어용
		AMH			건축법, 소방법에 의한 비상전원용 ,비상조명등 용, 수변전설비 제어용
	소결식
		AH-P		UPS용, 수변전설비 제어용,   비상조명등용,      계장용
		AH	UPS용 엔진기동용, 수변전설비제어용, 계장용
		AHH

5.2.3 무정전 전원장치(UPS ; Uninterruptible Power System)
(1) 단기운전 UPS는 축전지 연결방식에 따라 부동충전방식과 직류 스위치 방식을 사용하고, 일반적으로 부동충전방식이 경제적임을 참조한다.
(2) 대용량인 경우 신뢰성 향상을 위하여 2대 이상의 UPS를 상시 병렬운전으로 대용량화한다.
 (가) UPS 병렬대수 선정시 고려사항은 다음 표를 참조한다.

구        분	선정시 고려사항
신    뢰   도	대수가 많을수록 신뢰도는 높음
경    제   성	600[kVA]미만 소형의 경우 2대 정도  600[kVA]이상 경우 3∼4대가 경제적.
유 지 보 수 성	대수가 적을수록 유리
설  치  면  적	경제성과 동일
확    장   성	부하증가에 대해 병렬대수 증가를 위해 초기대수를 적게하며 최대 6대이내로 함.

(나) 병렬시스템 선정시 다음을 참조한다.

시  스  템	구  성  도	일  반  특  징
n+1 병렬예비		·한 대 정지까지 허용  ·점검시(1대 정지)예비성    확보불가
n+2 병렬예비		·두 대 정지까지 허용  ·점검시(2대 정지)에도    예비성 확보
n+1+ 바이패스		·바이패스모드로 UPS 일괄점검이 가능  ·바이패스는 정전보상이 없으며 입출력 주파수가 같을 때 적용가능
UPS 군간 상호 백업		·한쪽 시스템의 UPS 전체점검시에도 무정전 전원을 확보 ·입출력 주파수가 다를 때도 사용

(3) 컴퓨터부하가 요구하는 전원은 컴퓨터의 압력 전압변동 허용범위 이내이어야 한다.
(4) 통신설비 부하가 전원에 요구하는 사항은 다음을 참조한다.
 (가) UPS 입력단자에 1[kV], 1[MHz]의 감쇄진동 잡음전압을 2초간 인가시 또는 1선과 대지간에 2.5[kV], 1[MHz]의 감쇄진동 잡음전압을 2초간 인가 하였을 때 UPS 장치동작에 이상이 없는 잡음 여유값이 있어야 한다.
 (나) 교류 입력단자와 기기 접지 단자 사이와 교류출력단자와 기기 접지단자 간에 ±1.2/50[㎲], 4.5[kV] 임펄스전압 인가시 견뎌야 한다.
(5) 계장부하 전원은 다음사항을 참조한다.
 (가) 전압 허용범위는 ±1[%] 이내일 것.
 (나) 주파수는 정격주파수의 ±2[Hz] 이내일 것.
 (다) 순시전압강하에 대해 오동작이 생기지 않는 정전시간은 일반루프계기는 5[ms]이내, 전자밸브 동작의 확보를 위한 순간 정전시간은 10∼20[㎲] 이내 이어야 한다.


5.3 용량산정
5.3.1 발전기
가. 일반적인 계산방법
(1) 일반적인 방법은 다음을 참조하여 계산하며, NEC에 의한 계산방법 등에 의할 수 있다.
(2) 계산방법은 정상운전에 필요한 용량계산과 순시 허용전압강하에 의한 계산 중 큰 값을 적용한다.
(3) 정상운전시 필요한 용량

여기서,   : 정상 운전시 발전기 용량[kVA]              :               : 부하의 수용률                : 부하의 출력[kW]                : 부하의 효율              : 부하의 역률

(4) 순간 허용 전압강하에 대비한 용량

여기서,  : 최대 전동기 기동시 순시허용전압강하 대비[kVA]                 : 최대 기동전류를 갖는 전동기 출력[kVA]                   : 전동기 기동 계수 ((5)항 참조)               : 발전기 정수 ((5)항 참조)              : 발전기 허용 전압강하율 (승강기 경우 20%, 기타 25%)

(5) 발전기정수와 전동기 기동계수는 다음 표를 참조한다.

발전기 정수		0.10∼0.15
전동기 기동계수 ()		E(6.35)	F(7.2)	G(8.0)	H(9.0)	J(10.1)	K(11.4)
기동방식	Tap 전압 C
직입기동	C=1.0	2.36	3.24	3.60	4.05	4.55	5.13
Y-△ 기동	C=0.67	1.91	2.17	2.41	2.71	3.05	3.44
리액터 기   동	50% C=0.65	1.43	1.62	1.80	2.03	2.27	2.57
	65% C=0.65	1.86	2.11	2.31	2.63	3.00	3.33
	80% C=0.80	2.29	2.59	2.88	3.24	3.64	4.1
콘돌퍼 기   동	50% C=0.25	0.71	0.81	0.90	1.01	1.14	1.28
	65% C=0.42	1.20	1.36	1.51	1.70	1.91	2.15
	80% C=0.64	1.83	2.07	2.30	2.59	2.91	3.28

발전기 정수		0.15∼0.2
전동기 기동계수 ()		E(6.35)	F(7.2)	G(8.0)	H(9.0)	J(10.1)	K(11.4)
기동방식	Tap 전압 C
직입기동	C=1.0	3.81	4.32	4.80	5.40	6.06	6.84
Y-△ 기동	C=0.67	2.55	2.89	3.22	3.62	4.26	4.58
리액터 기    동	50% C=0.65	1.91	2.16	2.40	2.70	3.03	3.42
	65% C=0.65	2.48	2.81	3.12	3.51	3.94	4.45
	80% C=0.80	3.05	3.45	3.84	4.32	4.85	5.47
콘돌퍼 기     동	50% C=0.25	0.95	1.08	1.20	1.36	1.52	1.71
	65% C=0.42	1.6	1.81	2.02	2.27	2.56	2.87
	80% C=0.64	2.44	2.76	3.07	3.46	3.88	4.38

   

발전기 정수		0.20∼0.25
전동기 기동계수 ()		E(6.35)	F(7.2)	G(8.0)	H(9.0)	J(10.1)	K(11.4)
기동방식	Tap 전압 C
직입기동	C=1.0	4.76	5.40	6.00	6.75	7.58	8.56
Y-△ 기동	C=0.67	3.19	3.62	4.02	4.52	5.08	5.73
리액터 기    동	50% C=0.65	2.38	2.70	3.00	3.38	3.79	4.28
	65% C=0.65	3.09	3.51	3.90	4.39	4.93	5.56
	80% C=0.80	3.81	4.32	4.80	5.40	6.06	6.84
콘돌퍼 기    동	50% C=0.25	1.19	1.36	1.50	1.09	1.90	2.14
	65% C=0.42	2.00	2.27	2.52	2.84	3.18	3.59
	80% C=0.64	3.05	3.07	3.84	4.32	4.85	5.47

       

발전기 정수		0.25∼0.30
전동기 기동계수 ()		E (6.35)	F (7.2)	G (8.0)	H (9.0)	J (10.1)	K (11.4)
기동방식	Tap 전압 C
직입기동	C=1.0	5.72	6.48	7.20	8.10	9.09	10.26
Y-△ 기동	C=0.67	3.83	4.34	4.82	5.43	6.09	6.87
리액터 기    동	50% C=0.65	2.86	3.24	3.60	4.05	4.55	5.13
	65% C=0.65	3.72	4.21	4.68	5.27	5.91	6.67
	80% C=0.80	4.58	5.18	5.76	6.48	7.27	8.21
콘돌퍼 기    동	50% C=0.25	1.43	1.62	1.80	2.03	2.27	2.57
	65% C=0.42	2.40	2.72	3.02	3.40	3.82	4.31
	80% C=0.64	3.66	4.15	4.61	5.18	5.82	6.57
주 : 1) 발전기 정수의 값은 각 범위의 상한 값으로 산출한 것이며 보통 0.2∼0.25 선정      2) 전동기 기동 계급란의 (  )안의 수치는 각 계급의 범위의 중앙값을 채용한 것.      3) 전동기 기동계수 (β) : 1kW당의 입력[kVA]      4) 일본에서 1984년 폐지된 전동기 기동계수(β) 데이터임을 고려하여 인버터 등 기동방식의 경우 메이커 자료를 이용토록 한다.

나. 소방부하용 계산방법 (PG 방식)
(1) PG 방식의 발전기 용량계산은 부하에 사이리스터 부하가 포함되지 않은 경우에 적용한다.
(2) 계산방법은 정상상태 부하운용에 필요한 용량(PG₁), 부하중 최대 기동 값을 갖는 전동기 기동시 순시 허용 전압강하 대비용량 (PG₂) 및 발전기를 기동하여  부하에 사용 중 최대 기동 값을 갖는 전동기를 마지막으로 기동할 때 필요한 용량(PG₃)를 계산하여 가장 큰 값을 적용한다.
(3)용량 계산

여기서,     : 정상상태 부하운용에 필요한 용량[kVA]               : 부하의 출력 합계[kW]                  : 부하의 종합 수용률                   : 부하의 종합 효율 (불분명시 0.85 적용)               : 부하의 종합 역률 (불분명시 0.8 적용)

(4) 용량 계산

여기서,   : 부하중 최대 기동전류를 갖는 전동기 기동시 순시전압 강하 대비용량[kVA]                : 최대 기동 전류를 갖는 전동기 출격[kW]                  : 전동기 기동 계수 (5.3.1 가.의 (5)항 참조)                  : 기동 방식에 따른 계수 (5.3.1 가.의 (5)항 참조)               : 발전기 정수 (5.3.1 가.의 (5)항 참조)                : 발전기 허용전압 강하율 (승강기 경우 20%, 기타 25%)

(5) 용량 계산

여기서,  : 발전기를 기동하여 부하에 사용 중 최대 기동 전류를 갖는 전동기를 마지막으로 기동할 때 필요한 용량[kVA]               : 부하의 출력 합계[kW]                 : 최대 기동 전류를 갖는 전동기 또는 전동기군의 출력[kW]                   : 부하의 종합효율 (불분명시 0.85 적용)                    : 전동기 기동 계수 (5.3.1 가.의 (5)항 참조)                   : 기동방식에 따른 계수 (5.3.1 가.의 (5)항 참조)                 : 최대 기동 전류를 갖는 전동기 기동시 역률(불분명시0.4 적용)                : 부하의 종합역률 (불분명시 0.8 적용)

다. 소방 부하용 계산 방법 (RG 방식)
(1) RG 방식 발전기 용량계산은 부하의 불평형전류와 역상전류에 대비한 용량 계산방법이다.
(2) 계산방법은 발전기의 출력계수(RG)를 산정하여 부하출력합계(K)와의 곱으로 계산한다.

여기서,    : 발전기 용량[kVA]    : 발전기 출력 계수         (,,, 중 가장 큰 계수)   : 부하출력합계[kW] : 정상부하 출력계수 (발전기에 연결된 정상부하 전류에 의해 정해진다)     : 허용전압강하 출력계수 (최대 기동 전류 전동기 기동에 따라 발생하는 발전기 허용전압강하에 의한다.) : 단시간 과전류에 견디는 출력계수 (발전기에 연결되는 과도시 부하전류 최대값에 의한다) : 허용 역상전류 출력계수 (발전기 연결 부하에서 발생하는 역상전류, 고조파전류에 의해 정한다.)

(3) 부하출력합계(K) 계산 (가) 부하출력이란 발전기에 연결된 소방설비 기기 등의 정격출력 합계를 말한다.
(나) K값의 산출

여기서, : 부하출력 합계[kW]

① 부하의 출력 합계()는 다음 표를 참조한다.

구    분	종    류	표   시	용 량 산 정[kW]
전 동 기	유도 전동기	출력 [kW]	mM ＝ 정격출력
	승강기	출력 [kW]	mE ＝ 정격출력×
전력전자부하	UPS, 충전기	출력 [kw]	mth ＝
조 명 부 하	백열등, 형광등	출력 [kW]	mL = 정격출력
소 동 력 부 하	콘센트 부하	출력 [kW]	mC = 정격입력×부하역률 ×부하효율
기    타	효율이 0.85 이하인 경우	출력 [kW]	mO =
주 :  1) 승강기에서 EV는 승강기 제어방식에 따른 출력 환산 계수로서 ②항 참조       2) 부하역률과 효율은 ③항 참조

② 승강기제어방식에 따른 환산계수는 다음 표를 참조한다.

전 원	방  식	출력환산계수(Ev)	환산효율	역률( )	입력환산계수
직류	M-G 방식	1.590	0.85	0.85	2.2
	사이리스터 워드레오나드 방식	1.224	0.85	0.8	1.8
교류	교류궤환제어	1.224	0.85	0.8	1.8
	인버터방식	1.224	0.85	0.8	1.8

③ 부하별 역률, 효율은 다음 표를 참조한다.   

구   분		역  률 (cosθ)	효   율 (η)
부하군 종합		0.8	0.85	1.47
조명부하	백열등	1.0	1.0	1.0
	형광등	0.8	1.0	1.25
정류기 부하		0.85	0.8	1.47
무정전 전원장치 (UPS)		0.9	0.9	1.23
인버터 부하 (VVVF)		0.85	0.8	1.47
주 : UPS가 병렬 예비운전 되는 경우는 K 계수 산정시 예비운전 수량을 제외

(4) 발전기 출력계수(가) 정상부하 출력계수 (RG₁)

여기서, : 정상부하 출격계수               : 부하의 수용률 (②의 나.항 참조)

: 불평형 부하에 의한 선전류 증가계수                                    △P : 단상 불평형 부분 합계 출력 값[kW]로서 ABC인 경우 △P=A+B-2C 이다            K   : 부하출력 합계[kW]

(나) 허용 전압강하 출력계수 (RG₂)

여기서,  : 허용전압강하에 의한 출력계수            △   : 발전기 허용 전압강하 (가.항 참조)             : 발전기 정수 (발전기에 부하 투입시 허용되는 임피던스 가.항 참조)               : 부하 기동방식에 의한 계수 (다.항, 라.항 참조)               : 부하기동시 임피던스 (다.항, 라.항 참조)               : 기동시 전압강하가 최대로 되는 부하기기 출력[kW]             K    : 부하출력 합계[kW]

① 발전기 출력계산 데이터는 다음 표를 참조한다.   

기  호	내  용	값	비  고
	정상시 부하효율	0.9	규약효율
	단시간 과부하시 효율	0.86	규약효율의 95%
△E	허용전압 강하 (승강기 포함하지 않음)	0.25	0.2 ∼0.3
	허용전압 강하 (승강기 포함)	0.2

   

	발전기 정수	0.25	0.15∼0.43
	발전기 정격 역률	0.8
	발전기 단시간(15초) 과전류 내력	1.5
	발전기 허용 역상전류 계수	0.15	0.15∼0.3
fv	회전수 감소 및 전압강하에 따른   부하 감소계수	0.9

② 수용률은 다음 표를 참조한다.   

기   호	내      용		값	비   고
D	부하수용률	소방설비	1.0
		일반설비	0.4~1.0	실제값 적용
d	베이스부하수용률	소방설비	1.0
		일반설비	0.4~1.0	실제값 적용

③ 저압전동기 특성은 다음 표를 참조한다.      

부하	기 동 방 식	kS	Z'm
유 도 전 동 기	직입기동	1.0	0.14	7.14	ⓐ 0.7	5.00
					ⓑ 0.6	4.28
					ⓒ 0.5	3.57
					ⓓ 0.4	2.86
	Y-Δ기동	0.67	0.14	4.76	ⓐ 0.7	3.33
					ⓑ 0.6	2.86
					ⓒ 0.5	2.38
					ⓓ 0.4	1.90

       

유 도 전 동 기	리액터기동		0.7	0.14	5.00	ⓐ 0.7	3.50
						ⓑ 0.6	2.00
						ⓒ 0.5	2.50
						ⓓ 0.4	2.00
	콘돌퍼기동		0.49	0.14	3.50	ⓐ 0.7	2.45
						ⓑ 0.6	2.10
						ⓒ 0.5	1.75
						ⓓ 0.5	1.75
	특수콘돌퍼기동	RG2	0.25	0.14	1.80	0.5	0.90
		RG3 RE2 RE3	0.49	0.14	3.50	ⓐ 0.7	2.45
						ⓑ 0.6	2.10
						ⓒ 0.5	1.75
						ⓓ 0.5	1.75
	인버터방식	RG2,  RE2	0	-	0	-	0
		RE3, RE3	1.0	0.68	1.47	0.85	1.25
전등과콘센트용 부하			1.0	1.00	1.0	1.0	1.0
UPS			1.0	0.90	1.11	0.9	1.0
승 강 기	직류사이리 스터레오나드	RG2,  RG2	0	-	0.	-	0
		RE3, RE3	1.0	0.34	2.94	0.8	2.40
	직류 MG 방식	RG2,  RG3,  RE2	1.0	0.27	3.77	0.5	1.89
		RE3	1.0	0.40	2.52	0.85	2.14
	교류 귀환제어 방식	RG2,  RG3  RE2, RE3	1.0	0.20	4.90	0.8	3.92
	교류 인버터 방식	RG2,  RE2	0	-	0	-	0
		RG3,  RE3	1.0	0.34	2.94	0.8	2.40

     주:  1) 승강기 환산값은 전부하 상승시 출력기준임.
  2) UPS : 무정전전원장치
       3) 항의 숫자변화는 대응되는 전동기 출력에 의한 것으로 다음을 참조
                  ⓐ 5.5kW 미만               ⓑ 5.5kW 이상 11kW 미만
                  ⓒ 11kW 이상 30kW 미만      ⓓ 30kW 이상④ 고압전동기 특성은 다음 표를 참조한다.

부하	기 동 방 식
유 도 전 동 기	직입기동		1.0	0.18	5.55	0.4	2.22
	Y-Δ기동		0.67	0.18	3.66	0.4	1.46
	리액터기동		0.7	0.19	3.88	0.4	1.55
	콘돌퍼기동		0.49	0.18	2.72	0.4	1.09
	특수 콘돌퍼기동	RG2	0.25	0.18	1.39	0.5	0.69
		RG3, RE2,  RE3	0.49	0.18	2.72	0.4	1.09
	인버터	RG2, RE2	0	-	0	-	0
		RE3, RE3	1.0	0.68	1.47	0.85	1.25

(다) 단시간 과전류내력 출력계수 (RG₃)

여기서,    : 베이스부하의 수용률 ((나)항 ② 참조)               : 부하 기동방식에 의한 계수 ((나)항 ③,④ 참조)               : 부하기동시 임피던스 ((나)항 ③,④. 참조)               : 단시간 과전류 내력을 최대로 하는 부하기기 출력[kW]합계의 기동입력[kVA]과 정격                      입력[kVA] 값의 차이가 최대로 되는 부하의 출력[kW] 이것은,                       를 계산하여  최대 값이 되는를로 한다.               : Base 부하효율 ((나)의 ③항 부하종합효율과 같다.)                : 부하출력 합계[kW]

(라) 허용역상전류에 의한 출력

=     여기서,  : 허용 역상전류에 의한 출력계수 ((나)항 ① 참조)              : 발전기 허용 역상 전류계수 ((나)항 ① 참조)                : 고조파 발생부하 출력합계[kW]                : 부하출력합계[kW]              : 단상부하 불평형 출력값[kW]으로서 ABC 인 경우 =A+B-2C이다.                : 단상 불평형 계수로서 ABC인 경우                             이다.

  (마) RG 계수의 조정
 전항에서 구한 RG의 값이 1.47 D의 값에 비해 아주 큰 경우에는 대상부하와 균형이 맞는 RG 값을 선정하도록 하고 그 값을 1.47 D에 가깝도록 다음과 같이 조정한다.
   ① 실용상 바람직한 RG값의 범위는
        1.47D RG 2.2
   ② 또는 에 의해 과대한 RG값이 산출된 경우 기동방식의 변경을 하여 실용적 범위를 만족하도록 한다.
   ③가 원인이 되어 과대한 RG값이 산출된 경우에는 특별한 시방의 발전기를 선정하고, 실용적 범위를 만족하도록 한다.
   ④ 승강기가 원인이 되어 RG값이 과대하게 되는 경우는 가능하다면 제어방식을 변경하여 RG값이 보다 작아지도록 한다.

5.3.2 발전기용 엔진
가. PG 계산방식에 의한 원동기 출력

여기서,      : 발전기 원동기 출력값[PS]             : 방식에 의한 발전기 용량??kVA??         : 발전기 역률 (불분명시 0.8)             : 발전기 효율 (다. (나)항의 ① 참조)

(1) 동기발전기 출력별 규약효율은 다음 표를 참조한다.  

발전기 출력		규약효율[%]		발전기 출력		규약효율[%]
kVA	kW	4∼8극	10극이상	kVA	kW	4∼8극	10극이상
100	80	86.7	-	750	600	92.3	91.7
125	100	87.6	-	875	700	92.5	92.0
150	120	88.1	-	1000	800	92.8	92.3
200	160	88.9	-	1250	1000	93.2	92.8
250	200	89.5	-	1500	1200	93.4	93.1
300	240	90.0	-	2000	1600	93.8	93.5
375	300	90.6	-	2500	2000	93.9	93.7
500	400	91.3	-	3125	2500	94.0	93.8
625	600	91.9	-	-	-	-	-

 나. RG 계산방식에 의한 원동기 출력
(1) 원동기 출력 계산방법은 원동기 출력계수(RE)를 산정하여 부하출력 합계(K)와의 관계식으로 계산한다.

여기서,  E     : 원동기 출력[PS]     RE      : 원동기 출력 계수 (RE1, RE2, RE3중 가장 큰 계수)     K       : 부하출력 합계[kW]     CP      : 출력 보정계수    RE1    : 정상부하 출력계수 (정상시의 부하에 따른다.)    RE2   : 허용 회전수변동 출력계수(과도적 부하급변에 따른           허용 값에 의한다.)    RE3    : 허용 출력계수 (과도적으로 생기는 최대 값에 의한다)

(2) 부하출력
K의 계산은 전항 다. (3)항에 의한다.
(3) 원동기 출력계수(RE) 계산(가) 정상부하 출력계수(RE₁)

=1.3·D   여기서, RE1 : 정상부하 출력계수 (정상시의 부하에 따른다.)          D    : 부하수용률 (다. 소방부하용 계산방법 (4) (나) ② 참조)

(나) 허용회전수 변동 출력계수 (RE₂)
① 가스터빈인 경우

여기서, : 가스터빈에서 허용회전수 변동출력 계수                  (과도적 부하급변에 따른 회전변동 허용 값에 의한다.)           ε  : 원동기 무부하시 투입 허용계수 (다.항 참조)           Ks   : 부하기동방식에 의한 계수 (다. (4) (나)의 ③ ④ 참조)           Z'm  : 부하기동시 임피던스 (다. (4) (나) ③ ④ 참조)          : 부하기동시 역률 (다. (4) (나) ③ ④ 참조)          : 부하투입시 회전수 변동이 최대로 되는 부하기기  출력[W]           K   : 부하출력 합계[kW]

 ② 디젤엔진인 경우

RE2(DE) = 0.923·d +    여기서, RE2(DE)   : 디젤엔진에서 허용회전수 변동출력계수 d     : 베이스부하 수용률 (3.1.3 (4) ②와 나. 참조)     : 원동기 무부하시 투입허용계수 (다.항 참조)          Ks      : 부하기동방식에 의한 계수 (3.1.3 (4) ②의 다.라.참조)  Z'm     : 부하기동시 임피던스 (3.1.3 (4) ②의 다.라.참조)  : 부하기동시 역률 (3.1.3 (4) ②의 다.라. 참조)        M2'      : 부하투입시 회전수변동을 최대로하는 부하기기 출력[kW]  K          : 부하출력합계??kW??

③ 엔진출력 계산용 특성은 다음 표를 참조한다.   

항목기호	발전기 출력 [kW]	디젤엔진	가스터빈		K[kW]
			1축형	2축형
	125이하	1.0∼1.1	-	-	80 이하
	125초과 250이하	0.8∼1.1	1.0∼1.1 (1.0)	-	80 초과 160 이하
	250초과 400이하	0.7∼1.0	0.85∼1.0 (1.0)	-	160 초과 280 이하

   

	400초과 800이하	0.6∼1.0 (0.6)	0.7∼1.0 (1.0)	0.7∼0.85 (0.75)	280 초과 560 이하
	800초과 3000이하	0.5∼1.0 (0.5)	0.7∼1.0 (0.85)	0.5∼0.75 (0.7)	560 초과 2500 이하
(15초)	-	1.0∼1.3 보통형 1.0 장시간용 1.1	1.05∼1.3 (1.1)	1.05∼1.3 (1.1)	-
(1초)	250이하	1.0∼1.3 보통형 1.0 장시간용 1.1	1.1∼1.5 (1.3)	1.1∼1.3 (1.1)	160 이하
	250초과 400이하		1.1∼1.5 (1.2)		160 초과 280 이하
	-	0.1ε∼ε (0.25?)			-
주 : 1) 이 표에 나타낸 출력을 초과하는 대용량의 것에 관해서는 해당 엔진의 실측값으로 함.       2) 이 , 및 α의 값은 발전기 고유의 특성으로서 이 표에 나타낸 것과 같으며 계획 시점에서 발전기 용량을 정할 수 없는 경우에는 괄호 안의 값을 이용하여 계산.       3) 제조자의 보증 값을 원하는 경우는 시방에 의한 값으로 계산하여도 된다.

   (다) 허용최대 출력계수 (RE₃)

여기서,  : 과도기적으로 생기는 허용출력계수 최대 값                 : 원동기의 단시간 최대출력 (②의 다. 참조)             d     : 베이스 부하의 수용률 (3.1.3 (4) ② 나. 참조)             Ks     : 부하 기동방식에 의한 계수(3.1.3 (4) ② 다. 라. 참조)                : 부하 기동시 임피던스 (3.1.3 (4) ② 다. 라. 참조)              : 부하기동시 역률 (3.1.3 (4) ② 다. 라. 참조)              : 부하투입시 원동기 출력을 최대로 하는 부하기기의 출력[kW] 즉, 전체에서                     (기동입력-정격입력)값이 최대로 되는 부하기기 출력을 말하는 것으로                    를 계산하여 값이 최대가 되는 P를 로 한다.              K     : 부하출력 합계[kW]                 : 베이스 부하효율(3.1.3 (4) ② 가. 참조)

(라) RE 계수조정 전항에서 구한 RE의 값이 1.3D의 값에 비해 현저하게 큰 경우에는 대상부하와 균형이 맞는 RE값을 선정하도록 하고, 그 값을 1.3.D에 가깝도록 조정한다.
 ① 실용상 바람직한 RE값의 범위는
   1.3 D RE 2.2
 ② 승강기 이외의 부하가 원인이 되어 과대한 RE 값이 되는 경우 기동 방식을 변경하여 실용상 범위를 만족하도록 한다.
 ③ 회생전력이 발생하는 승강기가 있는 경우 실용상 범위를 만족하는 것일지라도 회생전력을 흡수할 수 있는 승강기가 있는 경우, 이 회생전력을 흡수가능한 지를 확인하여 흡수할 수 없는 경우에는 회생전력을 흡수하는 부하를 설치한다.

(4) 발전기 출력과 원동기 출력의 정합
발전기 출력과 원동기 출력 사이의 정합률은 0.7 이상 1.0 이하가 되도록 한다.

여기서, MR : 정합률 (0.7 MR 1.0)             G   : 발전기 용량[kVA]             E   : 원동기 출력[PS]

5.3.3 냉각수량
(1) 수냉식 엔진은 냉각수를 공급해야하고 라디에이터 냉각방식은 일정기간마다 보충한다.
(2) 1차 수냉식의 경우
 (가) 방류식인 경우 30∼40 [l/PS·h]로 계산하여 공급 수량과 배수 수량을 산정 한다.
     
 (나) 수조 순환식인 경우
 엔진 공급수량은 방류식과 같고 수조의 크기, 수온에 따라 보급하여야 할 수량을 산정해야 한다.
(3) 2차 수냉식의 경우
 (가) 쿨링타워에 의한 냉각방식과 2차 냉각수(바닷물, 강물 등)에 의한 냉각방식이 있으며 건축전기설비에서는 주로 쿨링타워방식이 사용된다.
 (나) 쿨링타워 방식의 경우 냉각수 순환수량은 40[l/PS·h]정도로 계산하며 순환 수량 감소로 인한 보충수 보급량은 1.5∼2[l/PS·h] 정도이다.

5.3.4 공기량
(1) 1·2차 수냉식엔진(내연기관) 사용의 경우 실내 필요공기량은 적지만 가스터빈  사용이나 라디에이터 냉각방식인 경우 필요 공기량이 많다.
(2) 1·2차 수냉식인 경우 공기량 계산

여기서,    : 총 소요 공기량[m3/min]                    (약 0.5∼0.6[m3/min·PS])              : 연소 공기량??m3/min??            : 실온 상승억제 공기량??m3/min??              : 유지보수 인원 필요 공기량 (보통 1인당 0.5[m3/min])

(가) 연소공기량

여기서,  : 연소 공기량[m3/min]              K   : 연료 1[kg] 연소시 필요공기량의 중량비 (보통 14)               be  : 연료소비율[kg/PS·h]                    (보통, 고속 소형기 170∼180, 중속 중형기                     160∼170,  중속 대형기 150∼160, 저속 대형기146∼160)              ε   : 공기 과잉률 (고과급기관 2.5)             Ne   : 기관출력[PS]                 : 공기밀도[kg/m3] (30℃, 760mmHg에서 1.165)

(나) 실온상승억제 공기량

여기서,   : 실온상승억제 공기량 (약 0.4∼0.5[m3/min·PS])                : 실내 허용온도[℃] (보통 40)                : 외기 인입온도[℃]              Cp  : 공기 정압비열[kal/kg.deg] (30℃에서 0.24)                : 디젤엔진의 발열량은 총 발열량의 2% (H0 ×0.02)이며 여기서 H0 = Ne×be×이다.              : 연료의 총 발열량                  : 연료의 발열량 (경유 10,200 [kcal/kg])              : 발전기 발열량으로 발전기의 열손실분이 실내에 방출되는 것으로,                         = PG××(-1)×860[kcal/k]               PG   : 발전기 용량[kVA]                   : 발전기 역률                     : 발전기 효율

(3) 라디에이터 냉각방식인 경우 공기량
(가) 엔진 냉각 공기량은 100[m³/PS·h] 정도로 산정한다.
(나) 연소공기량, 실온상승 억제공기량, 관리인력 필요공기량과 냉각공기량을 합하면 3[m³/PS·min] 정도로 산정한다.

(4) 가스터빈인 경우 공기량 계산일반적으로 다음 식을 참조한다.

(1) 연소에 필요한 공기량 : V1[m3/min]        연소에 필요한 공기량 산정공식은 없지만, 일반적으로 같은 출력        디젤엔진의 3.5∼4.0배 정도로 한다.    (2) 실온상승 억제에 필요한 공기량 : V2[m3/min]                          여기서,   αT : 열방산계수(일반적으로 0.5정도)             CP : 정압비열[kcal/kg·℃]             ρ  : 공기밀도[kg/m3]                           η  : 발전기효율               t1  : 실내초기온도[℃]                              t2  : 실내최고 허용온도[40℃]             QT : 엔진 방열량 [kcal/h](가스터빈 엔진 표면발열량과 유량 냉각 발열량을 더한 것이다.)   (3) 총 필요 공기량 ＝ V1＋V2[m3/mim]   ※ 기타 상세사항은 제조자의 시방을 참조하여 정한다.

5.3.5 축전지
(1) 축전지용량계산은 일반적으로 5.1.4 (2)의 설계 순서를 참조한다.
(2) 용량계산
 (가) 축전지 수량 계산

여기서,  N   : 축전지 수량 (Cell 수)           V   : 부하정격전압[V]             VB   : 축전지 공칭전압[V]                 (연축전지 2[V/셀], 알칼리전지 1.2[V/셀])

 (나) 용량산출

여기서, C  : 축전지 용량[Ah]             L  : 축전지 보수율 (보통 0.8)             K  : 용량환산 시간계수                  (최저온도에서 방전시간 T와 단전지 전압에서 표준방전 특성으로 결정한다                  (다)항 참고)             I  : 방전전류[A]

① 방전전류가 아래 그림과 같이 증가하는 경우는 용량 산출식에 의한다.
             
                             < 부하특성 그래프(예) >
② 방전전류가 아래그림과 같이 감소하는 경우는 분해하여 각각 용량을 산출하여 가장 큰 것을 용량으로 한다.
     (다) 축전지 용량환산시간 계수(K)는 다음 표를 참조한다.  

형식	최저허용전압 [V/셀]	0.1분	1분	5분	10분	20분	30분	60분	120분
AHH	1.10 1.06 1.00	0.25 0.19 0.14	0.28 0.21 0.16	0.35 0.28 0.22	0.44 0.35 0.30	0.57 0.50 0.45	0.70 0.65 0.60	1.15 1.08 1.04	- - -
AH	1.10 1.06 1.00	0.30 (0.36) 0.24 (0.30) 0.20 (0.25)	0.46 (0.47) 0.33 (0.38) 0.27 (0.30)	0.56 (0.60) 0.45 (0.47) 0.37 (0.39)	0.66 (0.69) 0.53 (0.55) 0.45 (0.45)	0.87 0.70 0.60	1.04 0.85 0.77	1.56 1.40 1.30	2.60 2.45 2.30
AMH	1.10 1.06 1.00	0.67 0.57 0.46	0.84 0.71 0.58	1.00 0.85 0.69	1.10 0.93 0.75	1.23 1.11 0.84	1.37 1.15 0.96	1.90 1.65 1.40	3.00 2.70 2.40

AM	1.10 1.06 1.00	0.97 (1.23) 0.75 (0.96) 0.63 (0.75)	1.23 (1.42) 0.92 (1.10) 0.76 (0.88)	1.52 (1.64) 1.15 (1.24) 0.95 (1.03)	1.70 (1.77) 1.28 (1.35) 1.05 (1.12)	1.92 1.50 1.26	2.10 1.65 1.43	2.75 2.23 1.90	3.80 3.30 2.90
CS	1.80 1.70 1.60	- - -	1.50 (1.75) 0.75 (0.96) 0.63 (0.75)	1.60 (1.85) 0.92 (1.10) 0.75 (0.88)	1.75 (1.99) 1.25 (1.35) 1.05 (1.15)	2.05 (2.20) 1.50 (1.60) 1.44 (1.47)	2.40 1.85 1.70	3.10 2.60 2.40	4.40 3.95 3.70
lHS	1.80 1.70 1.60	0.85 0.56 0.44	0.88 0.58 0.47	0.95 0.65 0.53	1.05 0.75 0.63	1.30 1.00 0.87	1.55 1.24 1.10	2.20 1.90 1.75	3.40 3.05 2.90
주 : (  )내의 수치는 200[Ah]를 넘는 축전지에 적용

  (3) 충전기 용량계산 (부동충전 방식)
(가) 정류기 출력전류 (I_D)

여기서,   : 직류 정격출력전류[A]               : 직류 상시최대 부하전류[A],(베이스 부하만 상정한다.)               : 축전지 충전전류[A] (연축전지일 경우 이고,                    알칼리전지일 경우로 한다.)            C    :  축전지 용량[Ah]

 (나) 정류기 입력 용량 () 

여기서,  : 정류기 입력용량[kVA]                : 정류기 출력전류[A] (ID＝IL＋IC)                : 정류기 직류측 전압[V] (셀수 증가 등을 고려하여 균등전압 보다 높다.)               : 정류기 역률                 : 정류기 효율     따라서 입력 전류용량 (IAC)를 계산하면,         여기서,   : 정류기 입력전류[A]              : 정류기 입력용량[VA]                  E    : 정류기 입력전압[kV]