예비 전원 설비(자가발전설비)
1. 예비 전원 설비란?
전원의 정전시를 대비하여 자가용 발전설비, 축전지 설비, 무정전 전원장치설비 등을 말하여 최근에는 건축, 소방법에서 요구하는 예비전원 설비 외에 상용전원의 일부 부하를 발전 설비로 공급하여 여름철 냉방부하를 Demand Control하는 방식으로도 사용되고 있으며, 자위상 또는 임대 건축물의 신뢰성 측면에서도 예비전원 설비의 필요성이 크게 부각되고 있는 현실이다.
2. 예비 전원 설비가 갖추어야 할 조건
(가) 충전기를 가진 축전지
충전을 하지 않은 상태에서 30[min]이상 방전할 수 있을 것.
(나) 자가용 발전 설비
비상 사태 발생 후 10[sec]이내에 전압을 확립하여
① 소방법 : 30[min]이상 안정적으로 전원을 공급할 수 있어야 하며,
② 승강기 제조 및 관리에 관한 법률 : 비상용 엘리베이터의 경우 120[min],
③ 병원설비는 10[h]이상의 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
3. 예비 전원이 필요한 설비
(가) 보안상 필요로 하는 곳
설비의 종류 |
비상전원
전용수전 |
자가
발전 |
축전지 |
용량
(이상) |
비고 |
옥내(외)소화전설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
화재시 펌프가 자동기동되도록
비상전원을 대신하여 내연기관
을 설치한 경우는 제외 |
스프링클러 설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
물분무등 소화설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
포소화설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
이산화탄소소화설비 |
|
○ |
○ |
20분 |
|
할로겐화물소화설비 |
|
○ |
○ |
20분 |
|
분말소화설비 |
|
○ |
○ |
20분 |
|
자동화재 탐지설비 |
○ |
|
○ |
10분 |
60분 상태감시 10분 이상 경보 |
가스누설화재 경보설비 |
|
○ |
○ |
10분 |
60분 상태감시 10분 이상 경보 |
비상경보 및 방송설비 |
○ |
|
○ |
10분 |
60분 상태감시 10분 이상 경보 |
유도등 |
|
|
○ |
20분 |
|
비상조명등 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
-지하층 제외 11층 이상
-지하층 or 무창층으로 용도가
도매, 소매시장, 여객터미널,
지하상가, 지하역사 : 60분 |
제연설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
|
비상콘센트설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
|
무선통신 보조설비 |
|
|
○ |
30분 |
|
비상용엘리베이터 |
○ |
○ |
○ |
120분 |
1)60초 이내에 엘리베이터
운행에 필요한 전력용량
발생, 수동으로 전원
작동 가능해야 함.
2)2시간 이상 작동 |
방화셔터 |
○ |
○ |
○ |
30분 |
|
비상급수설비 |
○ |
○ |
○ |
20분 |
|
(나)지위상 필요로 하는 장소
① 사무실, 은행, 빌딩(전자계산실, 손님대기실, 금고주위, 현금취급소, 엘리베이터, 에스컬레이터, OA기기 등)
② 백화점(금전등록기, 판매장, 계단, 복도, 냉동설비 등)
③ 종합병원(수술실의 기기 및 조명, 주방, 병실 복도, 환자용 엘리베이터 등)
④ 극장(복도, 객실, 방송, 영사실 등)
⑤ 공장(정전시 생산품의 품질 및 생산설비에 중대한 영향을 미치는 고장 및 주요시설 등)
⑥ 첨두 부하시
⑦ 기타 건축주가 요구하는 장소
⑧ 방송국, 신문사, 무선수신소 및 중게소
⑨ 상용 전원의 공급을 받을 수 없는 장소(도서지역)
(다)자위상 필요로 하는 부하설비
목 적 |
보안상 필요한 부하 대상 |
영업용 부하 대상 |
조명용 |
상시등 정전의 경우 운전조작에 필요한 장소의 전원 |
필요한 영업 장소 |
공종, 환기용 |
자가용 발전장치실, 중앙감시실,
중앙관리실(방재센터)의 환기용 전원 |
위와 같음 |
승강기용 |
정전일 때 긴급 강재 착상용 전원 |
|
위생용 |
급수펌프, 배수펌프 전원 |
위와 같음 |
제어용 |
중앙감시반, 기타 감시제어장치 전언 |
|
보안, 방재용 |
항공장애등, 셔터, 자가발전 장치용 보조기기 전원,
전기실 차단기류 |
|
4. 발전기 설치 기준
(가) 발전기실의 조건
``원(엔진표면, 배기관, 발전기, 본체, 기타장비)의 냉각 및 기관연소에 필요한 공기가
충분히 순환할 수 있는 곳
② 기기의 반출, 반입 및 운전, 보수에 편한 곳
③ 가급적 배기가스 배출구를 가까운 곳에 설치하여 실내의 온도상승을 억제할 수 있는 곳
④ 연료급유, 냉각수 급수와 배관이 용이한 곳
⑤ 부하선 발전기 운전반의 조작선 배선 등이 용이하고 가까운 곳
⑥ 엔진 소음 및 진동등에 공진현상이 없고 주위에 영향이 없는 장소일 것
(환경청, 소음진동 관련기준 참조)
(나) 발전기실의 크기
① 발전기와 벽면의 간격 : 800 ~ 1000mm
② 기하학적 발전기 가로세로 비율 : 1:1.5~2.0
③ 일반적인 발전기실의 유효높이는 발전장치 최고 높이의 2배정도(4~5m)
④ S > 1.7 × √P
S : 발전기실의 소요면적
P : 기관출력(정격출력 : 마력(PS))
예) 비상출력 450kw(600PS)의 발전기실의 크기
S = 1.7 × √ 600 = 41.6[㎡](아래 설계적용 약38㎡로 계산치보다 일반적으로 적음)
비상출력(Standby) : 발전기를 1시간 이하 운전시 무리없이 견딜 수 있는 용량
상용출력(Prime) : 발전기를 1시간 이상 계속해서 운전했을 때 무리 없이 견딜 수 있는
용량
(다) 발전기의 기초(PAD)
① 발전기의 동하중 (운전시 총중량으로 정하중의 1.5배 이하)에 견디어야 합니다
② 길이와 폭은 발전기의 길이와 폭보다 최소한 30cm 이상 커야 합니다.
③ 깊이 결정
|
|
|
W : 발전기 동하중(㎏) |
D |
= |
W |
2402.8 : 콘크리트 밀도(㎏/㎠) |
2402.8 × B × L |
B : 기초토대의 폭(m) |
|
|
|
L : 기초토대의 길이(m)
|
(다) 배기관 설치
① 정지중인 기관에 수분 및 Carbon이 침투되지 않게 배기관은 역류방지 장치(Baffle)가
있는 소음기 설치
② 허용 배압 이하로 설계
자연 흡기식 엔진 : 1000mmAq
터보 차저식 : 400mmAq
③ 배기관내 가스 유속 : 70M/S
④ 관의 직관의 길이가 10m 이상인 경우는 10m당 10%씩 보정
(라) 소음 및 진동대책
① 소음원 : 기관의 기계음 (90% 이상), 흡.배기음
② 소음대책
1. 기관의 기계음 : 발전기실의 벽재로써 흡음률이 높은 재질 사용
2. 배기음 : Silencer를 써서 10~15폰 까지 감소
③ 방진스프링과 방진고무로써 90%이상 흡수
고출력 발전기(200KW이상) : 기초 토대와 배드 프레임 사이에 방진 스프링 설치
(마) 연료 SYSTEM
① Storage Tank Capacity : 운전조건과 시간에 관련
② Day Tank Capacity :
1. 정격부하로 4~8시간 까지 운전 용량
2. 엔진에서 돌아오는 연료와 공급되는 연료의 혼합에 의한 거품(Air) 발생의 현상이
없어야 함
③ 연료공급 파이프
1. 연료 이송펌프는 Storage Tank 쪽에 설치
2. 연료 차단 밸브 설치
④ 기타
1. 소방관계 법규에 따른 연료 탱크의 방화시설
(소방법 시행령 별표 3에 의거 위험물 제4류(인화성액체) 제2석유류로 지정수량은
1000리터 이하)
▣ 소방기술에 관한 규칙 제193조~198조
①옥내탱크저장소의 탱크는 단층건물의탱크전용실에 설치하여야 한다. 다만, ~(중략)~
제4류 위험물중 제2석유류·제3석유류·제4석유류 및 동식물유류의 탱크는 단층이 아닌
건축물의 1층 내지 5층또는 지하층의 탱크전용실에 설치할 수 있다.
~ (중략) ~
③단층이 아닌 건축물의 1층 내지 5층 또는 지하층에 설치하는 탱크전용실은 다음
각 호의 기준에 적합하여야 한다.
1. 벽·기둥·바닥·보 및 서까래를 내화구조로 할 것.
2. 상층의 바닥을 내화구조로 할 것
3. 상층이 없는 부분에 대하여는 그 지붕을 불연재료로 하고 반자를 설치하지 아니할 것
4. 창을 설치하지 아니할 것.
5. 출입구에는 갑종방화문을 설치할 것.
6. 바닥 및 문턱은
- 액체위험물 탱크전용실의 바닥은 콘크리트 기타 불침윤성 재료로 적당히 경사지
게하고, 그 최저부에 저유설비를 설치할 것
- 모든 위험물이 누출되더라도 탱크전용실 밖으로 넘쳐 흐르지 아니하도록
0.2미터 이상의 문턱을 설치할 것 |
2. 총용량 1000ℓ 이상 소방소 허가
3. 총용량 1000ℓ 이하 소방소 신고
(바) 환기설비 관련 규정
KEMC-111[한국전기공업협동조합]
소방기술기준에 관한 규칙 제197조(152조 채광, 조명 및 환기설비)
2. 환기설비는 다음의 기준에 의할 것
가. 환기는 자연배기방식으로 할 것
나. 급기구는 바닥면적 150제곱미터마다 1개이상으로 하되 그 크기는
800제곱센티미터이상으로 할 것. 다만, 바닥면적이 150제곱센티미만인
경우에는 다음의 크기로 하여야 한다.
다. 급기구는 낮은 곳에 설치하고 가는 눈의 동망등으로 인화방지망을 설치할 것
라. 환기구는 지붕위 또는 지상 2미터이상의 높이에 회전식 고정벤티레이터 또는
루푸팬방식으로 설치할 것
3. 조명설비는 다음 각목의 기준에 적합하게 설치할 것
가. 가연성가스 등이 체류할 우려가 있는 장소의 조명등은 방폭등으로 할 것
나. 전선은 내화·내열전선으로 할 것
다. 점멸스위치는 출입구 바깥부분에 설치할 것. 다만, 스위치의 스파크로 인한
화재·폭발 등의 우려가 없는 경우에는 그러하지 아니하다.
4. 제조소안에 설치하는 전기설비는 전기설비기술기준에관한규칙의 규정에 의할 것
(배출설비가 설치되어 유효하게 환기가 되는 건축물에는 환기설비를 하지 아니
할 수 있다.) |
① 자연방식 : 방화댐퍼가 있는 갤러리 등으로 이루어짐.
② 강제방식 : 제1종, 제2종, 제3종으로 분류되며 팬에 의한 강제방식의 전력은 발전기
가동시 공급되는 부하회로에서 연결되어 있어야 한다.
1. 제1종 : 실내의 환기를 확실히 행하는 방식으로 급기팬과 배기팬 2대가 필요하다
2. 제2종 : 급기팬을 이용한 강제 급기와 자연배기방식을 적용한 것으로 실내의 정압을
높게 하여 배기를 압출하는 방식이다. 이 방식은 악취 등이 발생하는 구조에
는 사용할 수 없다.
3. 제3종 : 자연급기방식에 배기팬을 적용한 강제배기방식으로 실내의 정압을 낮게 하여
외기를 도입시키기 때문에 악취, 유해가스 등이 다른 부분에 영향을 주어서는
안되는 경우에 이용하는 방식이다. 급배기팬의 구조는 셔터가 붙은 것을 사용
하지만 설치장소에 따라 방화댐퍼가 붙은 것을 사용할 수 있다.
(사) 발전기실의 화재대책
① 감지기 : 정온식 1종, 특종을 제외한 전 감지기가 설치 가능함.
일반적으로 2종류의 감지기(연기식+차동식, 연기식+정온식 등)를 설치하여
감지율을 높임.
② 소화설비 : 300㎡이상의 전기설비에는 물분무 등 소화설비를 하도록 되어 있으나
일반적으로 스프링클러의 헤드 설치를 면제하고 있으며 안전상 자진설비로서
하론소화설비, 이산화탄소 소화설비, NAF Ⅲ 소화설비 등을 하고 있음.
5. 발전기의 용량산정
(가) 용량산정시 고려할 사항
상시전원(전력회사의 전원)의 정전시 중요부하에 대한 전력공급을 위하여 비상용발전기
는 부하조건에 따라 발전기의 기동 및 전력공급 능력에 적합한 용량을 갖춰야 한다. 또한
비상전원 공급대상 설비의 구성은 평상시에는 상시전원을 공급받아 운용하고 정전이 되면
자동절환스위치(ATS)가 비상발전기 전원쪽으로 자동절환되어 발전기의 비상전원을
해당 부하에 공급하는 방식으로 한다.
다음은 일반적으로 비상발전기 용량 산정시 고려할 사항이다.
① 건물이나 시설의 성격, 부하의용도, 사용자의 의향을 충분히 고려한다.
② 사용빈도가 적은 것을 고려하여 불필요한 부하를 줄인다.
③ 경제성을 검토한다.
④ 디젤엔진 구동인 예비전원은 수초간의 정전을 피할 수 없음을 고려한다.
⑤ 유도전동기와 같은 시동전류가 큰 부하가 있는 경우는 시동방법을 고려하지 않으면
전원용량이 커짐을 특히 주의한다.
⑥ 수전 전력과의 관계는 일반적으로 다음 기준을 감안한다.
㉠ 상하수도 시설 : 약 80% ㉡ 전신, 전화시설 : 약 65%
㉢ 병원 : 약 30% ㉣ 빌딩 : 약 20%
⑦ 발전기실 주위온도는 20(℃)일 경우를 기준으로 하며 실내온도가 40(℃)가 되면
출력은 약 8(%)가 감소하므로 통풍 및 환기에 각별한 주의가 요망된다.
(나)비상발전기 용량산정 계산 예시
1. 비상전원 공급대상 부하용량
구 분 |
부하종류 |
출력 |
전부하특성 |
비 고 |
역률 |
효율 |
입력
(kVA) |
입력
(kW) |
상시부하
(비상
전원공급) |
전등, 전열 |
205 |
1.0 |
1.0 |
205 |
205 |
최대기동
입력부하 |
냉․난방설비 |
128 |
0.8 |
0.92 |
174 |
139.2 |
전기방식정류기 |
60 |
0.8 |
0.9 |
83 |
66.4 |
UPS |
38.5 |
0.85 |
0.9 |
50 |
42.5 |
충전기 |
6 |
0.8 |
0.83 |
9 |
6.4 |
심정펌프 |
11 |
0.86 |
0.87 |
15 |
12.9 |
폐수처리설비 |
95 |
0.85 |
0.9 |
125 |
106.3 |
충압펌프 |
45 |
0.86 |
0.87 |
60 |
51.6 |
소 계 |
|
|
|
721 |
630.3 |
수시부하
(비상
전원공급) |
펌프 1 |
75 |
0.9 |
0.927 |
90 |
81 |
펌프 2 |
75 |
0.9 |
0.927 |
90 |
81 |
부대펌프 및 전동밸브 |
45 |
0.86 |
0.87 |
60 |
51.6 |
소 계 |
|
|
|
240 |
213.6 |
합 계 |
|
|
|
961 |
843.9 |
2. 부하운전조건
(1) 비상발전기 전원을 공급받는 대상 부하 중 펌프2를 제외한 모든 부하(상시 부하 + 수시부하)가 정상 운전중이며, 이때 펌프2가 추가로 기동하는 조건임.
(2) 발전기 공급전압은 3Ф 4W 380/220V 정격임.
3. 발전기 용량 계산
(가) 일반부하용에 해당되는 경우의 용량산정방법
(소방용과 관계없는 공장이나 창고 등에 적용할 경우)
(1) 발전기에 걸리는 부하의 합계로부터 계산하는 방법
발전기 용량[KVA] = 부하의 입력합계 X 수용률
여기서 수용률에 대해서는 다음 값을 사용한다.
- 동력의 경우
최대입력의 것으로, 또한 최소 1대에 대해서 100%
기타 입력에 대해서 80%
- 전등의 경우
발전기 회로에 접속되는 모든 부하 100%
(2) 부하 중에서 가장 큰 유도전동기의 시동시의 용량으로부터 구하는 방법은
발전기정격[KVA] |
= ( |
1 |
- 1) |
× |
χd" |
× |
시동[KVA] |
허용전압강하 |
여기서, χd" : 발전기 과도 리액턴스로 23%~30%
허용전압강하 : 20~25%
시동[KVA] : 2대 이상이 동시에 시동할 경우, 2대의 기동력[kVA]을 더한 값과 1대의
기동[kVA]의 경우와 비교하여 큰 값의 것을 취한다.
(나) 소방부하용에 해당되는 경우의 용량산정방법
소방비상부하용 발전기의 출력용량은 다음 세 가지 식으로 계산하여 그 중 가장 큰 것을 택하여
그 중 가장 큰 것을 택하여 산정한다.
(1) 정격 운전상태에서 부하설비의 가동에 필요한 발전기 용량(PG₁)
PG₁ =
=
= 1054.9 kVA
(2) 부하중 최대용량(기동 kVA)의 전동기를 기동할때에 허용전압 강하를 고려한 발전기
용량(PG₂)
PG₂ =
× X'd = QL =
× 0.25 × (90×6.5)
(3) 부하중 최대용량(기동 kVA)의 전동기를 기동순서상 마지막으로 기동할 때에 필요한
발전기 용량(PG₃)
PG₃ =
=
=
= 977.5 kVA
여기서,
= 843.9 - 81 = 762.9 kW
4. 발전기 용량 산정
(1) 상기 계산에 의하여 (PG₁ : 1054.9 kVA, PG₂ : 438.8kVA, PG₃ : 977.5kVA) 발전기 용량은 가장 큰 PG₁ 용량으로 산정한다.
(2) 발전기용량 : PG₁× CosθG = 1054.9 × 0.8 = 843.92 kW
(3) 따라서 발전기용량은 3ø 4W 380/220V, 역율 0.8인 상용출력 900kW로 선정한다.
|