빌딩이나 공장등 자가용 전기설비에서는 수요전력량이 많기 때문에 일반용 전기설비와 같이 110 [V] 나 220 [V] 의 저압에서 전력회사로부터 그대로 사용할수 있는 전기를 공급받는 것은 불가능하다. 왜냐하면 저압에서는 전선이 두꺼워져 경제적으로바람직하지 않으며 배선기술상 매우 곤란하기 때문이다. 따라서 자가용 전기설비에서는 일반적으로 3,300볼트 또는 6,600볼트의 고압으로 전력회사의 배전선으로부터 수전하던지 대규모 빌딩에서는 22,000볼트급(22,000V,22,900V)의 특별고압으로 공급받는 고압수전이나 특별고압수전이 되는 것이다.
빌딩내에서 사용하는 전기기기 즉 부하기기는 110V,220V용인데 빌딩내에 변압기를 설치하여 저압으로 변압하지 않으면 안된다.
자가용 설비에서는 고압,특별고압의 전기공급을 받기위한 수전설비와 강압하기위한 변전설비, 그리고 강압한 전기를 빌딩내 각부의 전기기기,조명용등으로서 보내기 위한 배선 설비는 필요불가결하다. 이런 것들이 일체가 되어 빌딩내로 안전하며, 효율적으로 전기를 공급,배선하는 역할을 하므로 이들을 총칭하여 자가용 수변전설비 도는 수변전 설비라고한다.
수배전설비의 안전관리기술과 효율적 운용
Ⅰ. 수전설비의 안전관리기술과 효율적 운용
1. 개 요
최근에는 빌딩, 아파트, 공장 등의 건축물이 대형화, 고층화, 인텔리전트화로 인하여 설비계통의 규모도 대형화되고 있을 뿐만 아니라 기능의 복잡화, 다기능화, 고기능화, 중앙 감시화, 인텔리전트화 되고 있다. 이와 같이 고도 정보화 사회가 진행되면서 순간정전도 허용하지 않는 정보통신기기들의 사용이 급증하고있을 뿐만 아니라 안전성과 신뢰도가 높은 양질의 전원공급이 요구되고 있으며, 이와 관련하여 전기설비의 장기간에 걸친 효율적 운용과 신뢰성 확보가 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 따라서 수변전설비에 대한 합리적이고 안전한 관리와 유지보수의 합리화를 도모하고, 신뢰성 향상과 사고의 미연 방지를 위한 전기설비안전관리기술이 더욱 중요한 과제로 되고 있다.
가. 수변전설비 관리방법 과거에는 수변전설비의 보수는 사고가 발생했을 경우에 대하여 대응하는 사후 보전이 주류를 이루었지만, 최근에는 법적인 정기검사(한국전기안전공사 실시)와 일정기간 마다 계획적으로 기기의 부품교환, 절연유의 교체, 여과를 실시하는 예방보전이 도입되어 수변전설비의 신뢰성 유지에 기여해 왔다. 그러나 최근의 건축설비는 인텔리전트화와 정보통신 기기의 급증으로 인하여 정지하는 않은 상태에서 점검을 행하는 이른바 무정전 점검 방법을 요구하고 있다. 따라서 설비의 운전상태와 이상상태를 외부에서 검출하여 예지하고 정전사고를 발생하기 전에 미리 관리자에게 통보하고 처리하는 이른바 예측보전기술로 변화되어 가고 있다.
2. 변압기 가. 변압기의 효율적 운전 변압기는 전기기기 중에서 가장 효율이 좋은 기기인 반면(98%이상) 항상 가동되고 있기 때문에 가장 손실이 많이 생기는 기기이기도 하다. 따라서 약간의 손실 감소만으로도 전력 손실에 주는 파급효과가 크므로 효율적 운전을 통하여 전기에너지 절약에 중점을 두어서 운영할 필요가 있는 기기이다. 변압기의 평균부하율로 운전할 때 변압기에서 가장 작은 손실이 된다. 그러므로 가급적 부하손과 무부하손이 같도록 운전하는 것이 유리하며 변압기마다 틀리지만 대략 MOLD변압기는 75% 이상에서 가장 효율이 좋다. 그러나 그렇지 않은 경우도 많으므로 제작사의 사양을 검토해보는 것이 좋다. 나. 변압기의 합리적 관리 1)변압기의 적정탭의 선정 변압기를 정격전압 이상으로 운전하거나, 정격주파수 이하로 운전할 경우 철심내의 자속밀도가 설계치 보다 높게 되어 자기포화 현상이 발생한다. 또한 여자전류가 증대하는 과여자운전이 된다. 방향성 규소강판을 사용한 변압기에서는 과여자가 되면 급격히 여자전류가 증가하여 비율차동계전기의 오동작과 철심바깥에서 누설된 자속에 의해서 내부 구조물이 과열하게 되어 변압기의 수명이 단축되게 되고, 전력손실이 증가하게 된다. 따라서 변압기가 과여자가 되지 않도록 일상점검시에는 1차와 2차의 전압을 측정하여 변압기의 1차측의 탭을 적정하게 유지하여야 한다.
2) 전기적 접속의 관리 전기화재의 90% 이상이 전기적 접속에서 발생한다는 보고가 있다. 거의 모든 종류의 전기화재는 전기접속점에서 발화원이 되어 화재로 진행된다는 결론이다. 이렇게 전기적 접속이 전기화재를 예방하고 정전등 사고를 예방하는데 중요한 부분을 차지한다. 그러나 현실에서는 특고압케이블의 접속 등에서나 별도의 관심을 가지고 있으며, 저압접속, 변압기, 각종 차단기의 단자 접속점의 온도상승 및 허용온도에 대해서는 전혀 무관심하다. 미국 NEC에서는 단자 접속점의 온도상승 제한과 접속점의 연결방법등에 대해 구체적인 제한을 두고 있으며, 철저한 확인과 검사를 거치고 있다. 접속의 목적은 도체와 도체사이에 전기를 전도하는 것이며, 또한 전기전도가 변화하지 않고 지속하는 것에 있다. 즉 도체상호간의 자유전자 이동을 변함없이 지속시키는 것이기도 하다. 금속의 표면은 아무리 정밀하게 가공하더라도 현미경으로 관찰하면 굴곡이 심하다. 이 때문에 정밀가공한 도체를 서로 접촉시키면 전면이 접촉한다고 할수 없고 도체 표면의 돌출부와 점접촉하고, 전류는 이것들의 접촉부분을 통해 흐르는 것이다. 그러나 이 접촉부분에 기계적인 압력을 가하는 것에 의해 접촉계면에는 탄성변형이나 소성변형이 일어나 어느정도의 접촉면적을 얻는다. 이 접촉면적을 ?g(진성)접촉면적이라고 한다. 전류는 이 진성접촉면적을 통하여 흐른다. 따라서 접촉저항을 적게 하기 위해서는 진성접촉면적을 많게 하거나, 피막저항을 될 수 있는 한 적게 한다.
접촉저항 ∝ 기계적가압력 -1/3 ----------- 탄성한도내 접촉저항 ∝ 기계적가압력 -1/2 ----------- 소성변형영역
상기식에서와 같이 기계적인 가압력에의해 진성접촉면적을 넓히고, 동시에 그 접촉면을 불변적으로 지속시키기 위해 도체가 가진 특성(탄성계수)등이나 조임 토크에 의한 조임응력 등에 의해 접촉저항이 결정된다. 이와 같이 전기적인 접속이 매우 중요하며 변압기 2차 저압측의 부싱단자의 접속에서 피접촉면 보다도 적은 면적의 접속 터미널을 사용하던가, 전선과의 접속시 진성접촉면적을 고려하지 않은 불완전한 접속 등은 뱔견즉시 대책을 강구하여야 할 것이다. 아울러 중요 접속점은 시온 테이프(써머라벨)를 설치하거나 수시로 비접촉식 온도계를 사용하여 점검을 하여야한다. 3) 변압기의 외함과 호흡기관리 변압기의 탭절환부 커버의 패킹은 계획정전시 교체하고 호흡기 시리카겔의 변색, 기포 발생, 대기와 접하는 부분의 절연유 변색, 외관의 이상을 점검하고 변색 등 이상 발견시 교환하도록 하는 것이 바람직하다.
4) 변압기의 온도와 수명 변압기는 운전중 부하전류와 주위온도에 따른 온도상승과 습도 및 산소 때문에 그 절연물이 점차 열화하여 그것이 더욱 진행되면 낙뢰, 내뢰 등의 이상전압, 또는 단락시의 전작기계력 같은 전기적 또는 기계적 스트레스를 받았을 때 소손될 위험이 증대된다. 절연물은 열화되어도 절연내력은 그다지 변화되지 않으며, 변압기가 절연파괴를 일으키는 것은 단락전류 혹은 과도 돌비전류에 의한 기계력이나 진동 등에 의해 약화된 절연물이 기계적으로 파괴되기 때문이라고 생각된다 이러한 위험도가 매우 높아진 시점을 변압기의 수명이라고 한다.
다. Mold 기기의 진단 기술 폴리에스텔수지나 에폭시수지 등의 합성수지를 주형고형화하여 얻어지는 몰드절연은 전기절연성 및 기계적 특성이 우수하여 전기기기 절연에 널리 적용되고 있다. 그 주된기기로 몰드변압기, 몰드변성기, 부싱, 애자 등을 들수 있다. 그러나 몰드기기는 주요부분이 고체의 절연물로 구성되어 높은 절연성을 가지고 있으나 절연의 내부상태를 분해 등에 의해 육안점검을 하기가 곤란하다. 따라서 기기의 보수점검을 위해 외부로부터 진단하는 기술이 매우 중요하다. <몰드기기의 절연열화와 진행프로세스>
라. 변압기의 점검 포인트 전기기기 보전에는 일정한 기간마다 부품을 수리, 교환하는 시간기준 보전과 정기적인 점검결과에 의해 수리 교환하는 상태기준 보전방식이 있다. 변압기에 있어서도 다른 전기기와 동일한 방식으로 보수 점검이 실시되고 있다. 변압기는 운전개시 직후부터 보수. 점검을 실시, 항상 운전상태를 파악해 줄 필요가 있다. 체계적인 보수 점검이 기기의 신뢰성 및 수명에 영향을 준다고 하여도 과언이 아니며, 점검의 내용과 주기를 정하여 합리적으로 실시하여야 한다. 변압기의 부위별 장해건수에 관한 일본의 통계자료에 의하면 약 70%가 부하시 탭전환부(LR,IR), 부속장치 및 냉각기에 의한 것이고, 변압기 내부는 약 4%에 불과하다고 한다. 또한 발견 동기를 살펴보면, 수시점검과 정기점검에서 장해의 약 50% 이상이 발견되고 있어 보수. 점검의 중요성을 알수 있다. 장해의 양상은 ① 누유 ②오, 부동작(부하시 탭전환기) ③ 무부하시 탭전환기 등으로 조사되었다. 일반적으로 보수. 점검을 크게 순시점검과 정기점검으로 분류된다.
1) 순시 점검 구내 순시 중에 변압기의 운전 상태하에서 수시로 실시하는 것으로, 점검항목은 다음과 같은 항목이 있다. 가) 기름 누설 나) 유면 지시 다) 온도 지시 라) 진동, 소음, 이상음
2) 정기 점검 정기 점검은 일정기간을 경과한 변압기에 대해서 실시하는 것으로 보통점검과 정밀점검으로 분류된다. 가) 보통 점검 주로 측정기를 사용하여 기기, 장치 각 부의 이상 유무를 진단하는 것으로 점검항목으로는 다음과 같은 항목이 있다. ① 유중 가스 분석 ② 절연유 특성시험 ③ 부속장치, 단자함의 점검, 청소
< 유입변압기의 외관 점검 항목 >
나) 정밀 점검 주로 기기, 장치를 분해, 점검하여 필요에 따라 부품 교환, 보수를 하는 것으로 점검 항목으로는 다음과 같은 항목이 있다. ① 냉각기의 각종 점검 ② 부하 시 탭전환기의 점검 ③ 활선정유기의 점검
다) 임시 점검 운전 중 기기, 장치에 이상을 발견한 경우에 실시하는 점검, 보수를 말한다. 특히, 변압기를 장기간(20년 이상) 운전하면, 사이클이나 진동 등에 의해 접속부가 이완될 우려가 있으므로 장기간 사용한 변압기에 대해서는 별도의 내부점검이 요구되며, 유중가스분석은 변압기의 이상진단이나 수명 진단면에서 중요하므로 1회/년 간격으로 실시할 필요가 있다. 또 방압장치, Pressure Relay 등의 부속장치나 단자함에 대해서는 발열 등과 같은 경년열화로 인한 트러블이 많으므로 정기적으로 점검을 하여야 한다.
3) Mold 변압기의 사고원인과 대책 최근에는 유입변압기와 Mold 변압기 중 Mold변압기를 주로 선택하여 설치사용하고 있다. 그 이유는 Mold 변압기는 유지보수가 편리하고 면적을 적게 차지하며 미관이 좋기 때문이다. 최근 Mold변압기를 많이 사용하는 우리나라와는 달리 미국은 주로 유입변압기를 사용하며 건식변압기가 일부 사용되고 있다. 일본의 경우에는 Mold변압기 사용이 늘고 있지만 가격이 비싸기 때문에 소방설비비가 많이 들거나 부득이 Mold변압기를 사용해야 하는 경우를 제외하고는 유입변압기가 일반적이다. 한편으로 유입변압기의 냉각방식을 개선하거나 절연재료를 개선하여 성능을 개선하고 있다.
< MOLD 변압기의 특징 >
가) MOLD 변압기의 사고원인 ① 에폭시 수지를 진공으로 함침할 때 공기나 이물질이 함유되면 그 부분에 유전율의 차에 의해 유전율이 낮은 이물질이나 공기에 전계가 집중되어 그 부분에서 미소한 방전이 일어나는 것으로 장기간 방치되면 전체파괴(Break Down)로 이어지게 된다. 현장에서 사고가 난 기기의 에폭시 수지를 점검해 보면 그 안에 큰 구멍이 있는 것을 발견할 수 있다. ② Mold변압기 소손을 크게 보면 충간단락 및 인출부위의 소손과 Crack으로 크게 구분할 수 있는데 Crack 은 전류의 흐름에 따른 도체의 팽창과 고체 절연물인 에폭시수지의 열팽창 계수가 다른데서 오는 것으로 볼 수 있다. 이와 같은 현상은 부하운전 특성에 따른 과부하 운전과 저부하 운전을 반복하는 경우와 전력변한장치 부하 등에서 발생하는 고조파 등에 의해 특히 심하다고 볼 수 있다.
나) MOLD 변압기의 사고방지 대책 ① Mold변압기는 유지보수가 자유롭게 하지 못한다는 사실을 주목하여 주기적인 점검보수와 신뢰도를 크게 요구하는 장소에 시설시에는 제조메이커와 협의하여 발주시에 부분방전시험과 열사이클 시험 등을 하는 방법도 대단히 중요하다. ② 변압기의 도체는 알미늄보다 열팽창계수가 적은 동을 사용한 변압기를 설치한다.
3. 차단기 차단기는 선로의 개폐시에만 작동하며 평상시에는 아무런 동작도 하지 않는다. 그러나 선로나 부하에 단락사고나, 과부하시에는 정확하게 작동하여 선로나, 변압기, 전동기, 발전기 등을 보호하고 사고의 파급확대를 방지하는 중요한 장치이다. 차단기는 차단하는 전압과 전류의 크기 및 사용목적에 따라 여러 가지의 종류와 형태가 있다. 현재 차단기는 소호매체 및 소호방법에 따라 분류되며, 유입차단기, 공기차단기, 진공차단기, 자기차단기, 가스차단기 등이 사용되고 있다.
가. 진공차단기(VCB)의 점검 포인트 진공밸브의 신뢰성 향상과 보수점검이 용이하고 화재의 위험성이 없는 진공차단기가 많이 적용되고 있다.
< 진공차단기의 외관 점검 항목 >
진공차단기는 주로 옥내에서 사용하고 있으나, 개구부가 있는 -(반) 특히 풍우가 들어가기 쉽거나 주위환경에 영향을 받는 장소에서는 일상적인 보수점검을 빈번하게 실시하여야 한다. 또한 옥외 큐비클에 적용하는 경우는 설치 장소에 따라서 고온, 오손, 결로 등이 있을 수 있으므로 정기 점검시에는 충분히 청소를 실시, 절연체의 연면 절연저항을 완전히 확보할 필요가 있다.
나. 한류 퓨즈내장 고압 기중부하개폐기 소규모용량의 간이 수전설비에서는 수전용개폐기로 기중부하 개폐기(Interrupter Switch) 또는 자동구간개폐기(ASS : Automatic Section Switch)를 사용하고 중대용량의 정식수전설비(특고압차단기와 계전기 설치)에서는 수전용 개폐기로 단락사고시 한류 퓨즈에 의해 차단하는 트립장치내장 부하개폐기를 주차단장치로서 사용하고 있다. 최근에는 스트라이커식 퓨즈내장 고압 기중부하개폐기(PF내장 LBS : Load Break Switch)가 주류로 되어 있다. 이 장치는 한류 퓨즈의 1상 또는 2상이 차단된 경우에 3상 모두 개극하는 기구로, 결상의 방지 또는 나머지 상의 부하측이 충전되는 것을 방지할 수 있으므로 주차단장치로서 가장 적합한 것으로 인식되고 있다. 이 기기는 특히 정기 점검시에 스트라이커의 전달봉, 퓨즈통, 절연 폴바의 수지부분 청소를 실시한다. 청소는 웨스(타올이 좋다)를 물로 빨아서 표면의 더러움을 닦아 내는데, 연면 절연저항이 향상하지 않을 때는 공업용 알콜 등으로 닦아내면 좋다. 아래 도표는 한류 퓨즈내장 고압 기중부하개폐기(PF내장 LBS)의 점검 항목을 나타낸다.
< 한류 퓨즈내장 고압 기중부하개폐기(PF내장 LBS)의 점검 항목 >
4. 진상용 콘덴서 가. 진상용 콘덴서의설치 목적 진상용 콘덴서는 역률개선을 위한 전기요금, 설비용량 및 전력손실의 절감을 목적으로 많이 사용되고 있으며 수변전설비에 있어서 빼놓을 수 없는 기기이다. 그러나 최근 설비의 인텔리젠트화로 인하여 각종 인버터 및 전자 응용기기와 컴퓨터 등의 부하가 증가되어 고조파의 발생으로 인하여 콘덴서의 소손과 직렬리액터의 소손사고가 빈번히 발생되고 있다.
나. 전력용 콘덴서 설비의 운용 전력용 콘덴서 설비의 구성은 콘덴서를 주로 하여 부속품인 직렬리액터와 방전코일로 구성되어 있다. 방전코일은 SC 용 차단기가 개방 시 콘덴서 본체에 축적된 전하를 방전(고압은 5초이내 50V 이하, 저압은 3분이내 75V 이하)하여 감전방지나, 혹은 차단기 투입시의 과도적인 특이현상을 억제하기 위한 것이다. 직력리액터는 고조파 전류의 유입을 방지하여 파형을 개선하고 SC용 차단기의 돌입전류를 방지하기 위하여 사용한다.
다. 진상용 콘덴서의 점검포인트 콘덴서의 설치위치는 통풍이 좋은 장소, 부식성 가스나 진동이 없는 장소에 설치하도록 배려한다. 주위온도는 -20℃~ +45℃(24시간의 평균온도는 35℃ 이하)로 주위 병설기기로부터 열의 영향을 받지 않는 장소에 설치한다. 콘덴서의 ??기벽)온도는 주위온도가 높은 장소에서도 최고온도부(케이스 상면, 단자간 중앙 또는 케이스의 벽면중앙에서 케이스 높이 상면으로부터 1/4의 곳)에서 70℃ 이하로 하고, 시온 테이프를 부착하여 온도감시를 하는 것이 좋다. 또한 콘덴서의 케이스는 온도상승에 의한 내압상승분을 케이스의 팽창에 의해 흡수하고 있기 때문에 10~15mm 정도의 부풀음은 보통이다. 진상용 콘덴서를 이상 없이 사용하기 위한 점검 포인트는 다음과 같다. 1) 모선전압이 정격전압의 110%를 초과하지 않을 것 2) 콘덴서 회로의 전류가 정격값의 120% 정도 이하일 것 3) 주위 온도가 규정값보다 높지 않을 것 4) 콘덴서용 차단기, 개폐기가 항상 점검 손질되어 있을 것. 예를 들어 조작 시에 이상음이 발생하는 일이 없을 것. 5) 애자 등 절연물의 오손(건식기기의 경우는 과도한 습도)이 없을 것 6) 외함의 파손, 변형, 누유, 고열, 이상한 냄새 및 이상소음 발생 여부를 점검한다. 7) 콘덴서까지의 전선용량 및 전선 피복 손상 여부를 점검한다. 8) 접지선의 설치상태 및 발열, 탈락 여부를 점검한다.
이와 같은 관점에서 콘덴서의 일상점검 항목 및 정기점검 항목은 표와 같다.
< 진상용 콘덴서의 일상점검 요령 및 판단기준 >
< 진상용 콘덴서의 정기점검 요령 및 판단기준 >
5. MOF와 변류기 및 과전류계전기 가. MOF(Metering Out Fit 계기용변성기함)의사고. 고장결과에 따른 분류 MOF는 Demand Meter(3종계량기, 무효전력량계)와 조합결선 하여 전기사용량을 적산하기 위하여 고전압 대전류를 저전압 소전류로 변성하는 계기용변압기와 변류기를 한 철재함에 넣은 것이다.(규격은 KSC1706, KSC 1707에 의한다)
1) 사고유형별 분류(1994. 4. 22 ~ 1994. 9. 30) [1995. 10 한전 MOF자료]
2) 사고용량별 분류 (1994. 4. 22 ~ 1994. 9. 30) [1995. 10 한전 MOF자료]
※ 과전류 또는 과전류강도에 취약한 소용량 기기(변류비가 적은 기기)에서 많이 소손 되었고, 단락전류 및 과전류강도에 견딜 수 있는 대용량 기기에서는 적게 발생하였다. 60A 이하 5A ~ 40A까지의 점유율이 94.5%이며, 100A, 150A는 사고가 아닌 비오차, 노후 누유인 것을 감안하면 저용량급이 과전류강도에 취약하며 사고도 많음을 알 수 있다.
나. MOF의 선정방법
1) PT 비율은 22,900 V/100V =120 배를 선정하고, CT 변류비는 수전설비 용량에 의하며 최대수용전류의 1.25 ~ 1.5배 하여 표준의 정격을 선정한다.
2) MOF의 최소과전류강도는 한전규격에 따라 60A 이하는 75배, 60A 초과는 40배로 적용하고 MOF 설치점에서의 단락전류에 따라 75배 이상의 과전류강도가 요구되는 경우에는 150배 이상을 적용하며, MOF 전단에 한류형 전력 퓨즈 설치 시에는 그 퓨즈로 제한되는 단락전류를 기준으로 과전류강도를 계산하여 상기와 같이 적용한다. [ESB 143]
다. CT (변류기) 변류기는 전류계, 전력계, 역률계 등의 전류요소의 계기용으로서, 또한 과전류 보호계전기(OCR)의 고장전류 검출용으로 사용된다.
1) 변류기의 소손 원인 가) 계통선로에 이상전압침입으로 변류기 2차측에 유도되어 절연파괴 소손 나) 변류기 2차측 개방에 의한 과열, 과전압유기로 절연파괴 소손 다) 계통선로의 단락사고로 인한 단락전류에 의해 소손
이와 같은 변류기의 소손을 방지하려면 계통선로의 상태에 따라 적당한 변류기를 선정하고, 특히 보호계전기용의 경우에는 과전류강도는 물로 과전류정수와, 부담 등을 고려하여 사고시 보호계전기의 동작을 확실하게 하여 보호협조에 만전을 기해야 한다.
라. 과전류계전기 특고압 수전설비에서의 수전회로의 보호와 부하측의 과부하나 단락사고에 대해서 CT 2차측 전류의 증가에 응동해서 개방시키기 위해 이에 흐르는 전류가 OCR 정정 전류값을 초과할 때 이 전류값에 대응한 시간으로 동작한다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 형은 유도원판형인데, 최근에는 정지형 OCR과 디지털형이 사용되고 있다.
1) 보호계전기의 점검포인트 가) 잔류회로에 의한 지락 과전류계전기는 평상시 불평형 부하전류로 오동작 할 우려가 있으므로 일상 점검시 부하전류를 정확히 점검한다. 나) 특히 구형의 수배전반에서의 보호계전기는 시험용 단자의 접촉불량도 오동작의 원인이 되므로 평상시에는 시험용단자대를 인출하고 테이프 등으로 막아두고 시험시에만 사용한다. 다) 단락이나 지락사고 발생후에는 반드시 계전기의 내부를 점검하여 소손부위를 확인한다. 라) 보호계전기의 시험은 반드시 연동시험으로 하고 차단기와 동작시간의 관계를 고려한 보호협조의 검토와 적정한 LEVER와 탭으로 정정한다.
6. 중성점 직접접지방식과 비접지방식의 특징
가. 특고압 수용가의 수변전 설비 특고압 수용가는 일반적으로 계약전력이 100[KW]이상 10[MVA]미만의 용량과 수전전압 22.9[KV]인 수용가와 계약전력이 10[MVA] 이상의 용량과 수전전압 154[KV]인 수용가로 대별되며 변전설비에 따라서 1Step(직강식:특고압에서 저압)의 방식과 2 Step(다단식:특고압에서 고압으로 배전, 로칼 변전실에서 고압에서 저압)의 방식으로 구별되며 전자는 주로 1000[KW]이하의 소규모에 적용되고 중대용량의 설비에서는 주로 2 Step 방식을 적용한다. 계통접지 방식에 의한 수배전 전압과 계통접지 방식은 다음과 같다. ◆ 직접 접지방식 : 22.9[KV]-Y, 440/254[V]-Y, 380/220[V]-Y, 208/120[V] ◆ 비접지방식 : 22[KV]-△, 33[KV]-△, 6.6[KV]-△, 440[V]-△, 220[V]-△ ◆ 중성점 접지 목적 ① 아크지락 등에 의한 이상전압 방지, 기기나 선로 절연경감 ② 지락전류 억제 유도장해 경감 ③ 지락 계전기 동작을 확실히 한다
계통접지 방식의 비교
나. 직접접지 방식 비접지 방식과 정반대의 시스템 특성을 갖는 것이 직접접지방식이다. 중성점 직접접지 방식의 특성은 다음과 같이 요약된다. 1) 1선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로 - 선로의 절연레벨을 낮출 수 있다. - 관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다. 2) 1선지락 고장전류가 대단히 크므로 - 지락전류가 너무커서 시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한 이른바 저항접지 방식을 고려하여야 한다. - 보호계전기의 동작이 신속, 확실하다. - 차단기의 차단용량이 커진다. - 계통 직렬기기(CT,케이블 등)의 열적 기계적 강도의 검토가 필요하며 시스템 전체에 큰 영향을 준다 - 통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요 - 아크지락 사고시에도 이상전압의 발생은 거의 없다. 이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다.
다. 비접지 방식 중성점을 접지하지 않는 방식이다. 변압기의 결선이 델타결선(△)인 경우와, 성형결선(Y)이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비 접지방식이다. 그 특징은 다음과 같다. 1) 1선지락 사고시에 건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다. 2) 1선지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며 이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다. - 시스템에 미치는 영향이 적다. - 통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다. - 고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다. - 고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다. 3) 지락사고시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과 충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고시 매우 높은 이상 전압이 발생될 수 있다. 비접지 방식의 이러한 특징으로 인하여 작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로, 화학공장, 초고층 빌딩 등에 적용된다.
Ⅱ. 배전설비의 안전관리기술과 효율적 운용
1. 개요 1999년도에 발생한 33,856건의 화재에서 11,204건이 전기로 인하여 발생하여 33.1%의 점유율을 보이고 있다. 이중 합선에 의한 화재가 전체의 76.5%인 8,572건이었으며, 다음으로 누전, 절연불량에 의한 전기화재가 797건으로 7.1%를 점유하였고, 과부하가 767견(6.9%)이 발생하였다.
2. 뇌 Surge 보호 가. 뇌격 메카니즘
1) 뇌서지 발생 뇌서지는 대기중에 놓여진 구름과 구름간의 방전과 구름과 대지간의 방전에 의하여 발생하며, 뇌운의 전위 경도는 약 100 [MV], 전하량은 1~100[C], 여름 뇌운의 크기는 9~12Km 기온은 -40℃, 겨울 뇌운은 0.5℃10Km 크기에 -30℃에 달한다.
2) 뇌 Surge의 종류 가) 직격뢰 : 일반적인 낙뢰, 뇌 방전전류가 대부분 전물통과 피해가 가장 크다.(보호설비 : 피뢰침,가공지선) 나) 측격뢰 : 뇌의 주 방전로에서 분기한 낙뢰가 부근의 건물에 재방전하는 뇌.(보호설비 : 증강보호, 차폐) 다) 유도뢰 : 낙뢰가 건물에 떨어질 때 건물의 접지가 잘 되어 있지 않으면 순간적으로 건물의 전위가 상승하여 대지간에 방전 발생.(보호설비 : 피뢰기) 라) 침입뢰 : 송전선 등에 낙뢰가 침입하여 뇌 전류가 건물에 도달하여 건물 내부에서 대지로 방전하는 것
국제규격(IEC/TC81)에 의한 보호각(회전구체법과 메시법에 적용한다)
RS = 뇌격거리 H=높이
3. 최신의 접지 시스템 가. 개요 지락보호와 접지는 전기안전의 기본이다. 1) 접지는 전기설비와 대지 사이에 확실한 전기적 접속을 실현하려는 기술이다. (미국 : Grounding 영국 : Earthing) 접지시스템의 구성 : 1. 피접지극 2. 접지선 3. 대지(흙입자, 물 , 공기)
2) 접지의 목적 (안전과 동시에 안정에 있다) 가) 계통 접지 : 전로의 파괴, 고저압 혼촉방지, 이상전압의 발생억제, 뇌해방지를 목적으로 설치. 나) 기기 접지 : 사람의 감전이나 누전화재를 방지할 목적으로 설치. 다) 기능용 접지 : 전위의 안정된 기준점 필요목적 등 설비의 기능상 반드시 필요시 설치.
나. 접지의 종류 1) 계통접지 IEC(국제전기 표준회의) 60364 에서는 TN계통, TT계통, IT계통, 직류계통 등의 접지로 구별되며, 국내의 직접접지 계통, 비접지 계통과 대응된다. 가) 접지 계통 ; 고저압 혼촉 방지(대지전위 상승억제) - TN 계통접지 : 고장점 임피던스를 고려한 차단기특성 및 도체의 크기를 고려하여야 한다. TN-S : 계통전체를 중성선과 보호도체(접지선)로 분리한다. TN-C : 계통전체에 중성선과 보호도체가 하나로 BONDING TN-C-S : 계통 일부분에서 중성선과 보호도체의 기능을 동일한 도체로 겸용한다. - TT 계통접지 : 설비의 노출 도전성 부분은 계통접지와 전기적으로 독립된 접지(기기접지) 지락은 과전류 차단기 또는 누전차단기 기기 프레임의 대지전위상승 제한 대책 조건 필요 - IT 계통접지 : 전원측은 계통의 충전전류를 고려하여 저항접지하고 노출 도전성 부분은 기기접지로 한다. 1점지락시 프레임 접지저항을 낮추어 보호하고2점 지락 시에는 대책 고려.
< 접지 계통과 비접지 계통의 비교 >
나) 비접지 계통 : 대지로부터 절연된 계통
2) 전기설비 기술기준의 접지 종류(접지저항 명시) 가) 제1종 접지공사 특고압 및 고압의 금속제 기계기구, 외함 등의 접지, 피뢰기 접지 나) 제2종 접지공사 300[V] 이하 : 특고압 및 고압전로와 저압전로를 결하하는 변압기의 중성점 또는 1단자 접지(정전용량 비고려) 300[V] 이상 고, 저압 혼촉방지 시설 : 시설시 비접지 가능(정전용량 고려) - 고저항 접지 시에는 혼촉방지판 설치 - 400[V] 이상 시 지락차단장치 시설 다) 제3종 접지공사 400[V] 이하의 저압, 금속제 기계기구, 외함 등의 접지 라) 특별 제3종 접지공사 400[V] 이상의 저압, 금속제 기계기구, 외함 등의 접지
4. 예비전원 설비 예비전원 설비란 사용전원이 정전이 되었을 때 주요 전기설비는 계속 사용할 수 있도록 최소한의 안전전력을 확보하기 위한 설비를 말하고 이에는 축전지설비와 발전기설비가 있다. 가) 예비전원을 필요로 하는 장소 소화설비, 비상조명 설비, 엘리베이터, 환기팬, 각종 경보 장치, 확성 장치 등 나) 예비전원이 갖추어야할 조건 1) 축전지 : 정전 후 충전하지 않고 30분 이상 방전할 수 있을 것. 2) 자가 발전 설비 : 정전 후 10초 이내에 기동하여 규정 전압을 유지 30분 이상 전원의 공급이 가능할 것 3) 축전지와 자가 발전 설비의 병용 : 정전 후 축전지는 축전함이 없이 20분 이상 발전할 수 있어야하며, 자가 발전 설비는 45초 이내에 기동하여 30분 이상 전원을 공급할 것
▣ 참고 문헌 ▣ 1. 자가용 수변전 설비의 안전관리와 효율적 운용 - 한국전력기술인협회 2. 전기설비의 핵심기초기술 - 곽희로 3. 수변전설비의 합리적 운영 - 유상봉 |