[공부 기록] 전력사용시설물 설비 설계_전원설비_수•변전 설비 3

수•변전 설비
변전실의 기본 계획

| 변전실의 기본 계획

변전실의 설비용량 기본계획을 하는 고려할 사항
(1) 부하설비 용량의 추정, 수전용량의 추정, 계약전력의 추정
(2) 수전전압과 수전방식
(3) 주회로의 결선방식(모선방식, 변압기 뱅크수, 저압 분기회로수)
(4) 변전실의 형식(옥외, 옥내, 개방식, 큐비클식, 일체형 큐비클식 등)
(5) 변전실의 위치와 면적, 기기 배치
(6) 2차 전원설비

1. 변전실의 위치

(1) 부하의 중심에 가깝고 배전에 편리한 장소일 것
     이것은 전력손실, 전압강하 및 배선비 등이 적게 들기 때문.
(2) 외부로부터 전원의 인입이 편리할 것.
(3) 기기를 반입, 반출하는 데 지장이 없을 것.
(4) 지반이 좋고 침수 등의 재해가 일어날 염려가 없을 것.
(5) 천장높이는 4 [m](보 아래 기준) 이상으로 할 것
(6) 발전기실, 축전지실과 인접한 장소일 것
(7) 습기나 먼지의 발생이 적은 장소일 것
(8) 염해, 유독가스의 발생이 적은 장소일 것
(9) 주위에 화재, 폭발 등의 위험성이 적은 장소일 것
(10) 장래 부하증설을 고려할 것
ㅂ(11) 종합적으로 경제적일 것
(12) 환기 및 채광이 용이할 것
 
2. 변전실의 구조
(1) 방화구조나 내화구조로서 불연재료로 구획되고 창문이나 출입구에는 갑종 방화문 또는 을종 방화문을 설치하며
비상구 방향으로 개폐가 가능할 것(소방법, 건축기준법, 화재예방 조례를 참고할 것)
(2) 창문이나 창문의 파손으로 인해 빗물이 날아 들어오거나 조류나 짐승이 들어오지 않도록 고려할 것
(3) 견고한 기초이고 충분한 내진 조치를 한 구조일 것
 
3. 변전실의 면적 산출방법
변전실의 크기는 수전전압, 설비형식, 변압기 용량이나 콘덴서 용량 및 대수, 배전반의 면수 그리고 보수나 반출입을 위한 스페이스 등에 따라 정해지며 변전실의 소요면적을 정확히 결정하기는 어려우나 데이터를 참고로 추정변압기 용량을 계산할 수 있다.

(1) 변전실 면적 = K * (Tr 용량[kVA]^0.7 [m^2]
여기서 K는 특고압에서 고압으로 변성할 때 : 1.7
                   특고압에서 저압으로 변성할 때 : 1.4
                   고압에서 저압으로 변성할 때 : 0.98
(2) 변전실 면적 = 3.3 루트 Tr용량[kVA] *a [m^2]
여기서 a : 건물면적이 6,000 [m^2] 미만일 때 : 2.66
                                    10,000 [m^2] 미만일 때 : 3.55
                                    10,000[m^2] 이상의 큐비클 방식일 때 : 4.3
                                    형식에 구별이 없는 경우 : 5.5
(3) 변전실 면적 = 2.15 * (Tr 용량[kVA])^0.52 [m^2]
(4) 변전실 면적 = 5.5 루트 Tr 용량[kVA] [m^2]

※ 참고
기본 변전실 면적 = 루트 Tr용량[kVA] * a [m^2]
 
4. 변전실의 배치
(1) 빌딩의 경우
   1) 집중식 : 건축물 내에 1개의 변전실을 설치하여 전력을 공급하는 방식(중, 소규모 건축물)
   2) 중간식 : 건축물 내의 상층, 중간층, 하층에 변전실에 설치하여 전력을 공급하는 방식(중, 대규모 건축물)
   3) 분산식 : 건축물 내의 여러 층에 변전실을 설치하여 전력을 공급하는 방식(초고층 빌딩 이상의 대규모 건축물)
 
(2) 공장의 경우
기기의 배치 시 고려사항
1) 전기설비 기술기준 및 판단기준에 적합할 것
2) 배선이 경제적일 것
3) 장래의 부하증설을 고려할 것
4) 기기의 반출입 및 보수, 점검에 지장이 없을 것
5) 전기의 흐름을 고려할 것
6) 인입개소를 확인할 것
7) 간선 루트에 대한 배선방향을 확인할 것
 
5. 변전실의 형식
옥내식과 옥외식이 있고, 큐비클형과 노출형으로 분류된다.
빌딩의 경우 특별한 경우를 제외하고 옥내식
공장에서는 특고압 수전의 경우 1차 변전설비를 옥외에 설치하고 2차 변전설비는 옥내식이나 옥외 큐비클형으로 하는 것도 있다. 그 이유는 특고압 수전을 옥내식으로 할 경우 충분한 면적과 높이가 필요하며 종합적으로 비용이 증가하기 때문.
최근에는 큐비클에 내장하는 방식이 거의 주류
 
(1) 건축 및 기계설비와의 고려사항
    1) 충분한 천장 높이를 고려할 것. 고압 이상의 경우의 천장높이는 4 [m](보 아래 기준) 이상으로 한다.
    2) 바닥의 단위면적당의 중량은 건축담당자와 협의를 한 후 시공에 임함.
    3) 케이블 트렌치의 산정
        피트에 수납하는 케이블의 굵기, 수량 등에 의해 폭, 깊이, 휨 각의 크기 등을 결정하게 되므로 정확히 계산하여 증설공간을 고려하여 건축담당자와 협의 결정한다.
    4) 맨홀의 위치
        장래의 증설 및 유지관리에 상당히 중요하고 기능 및 미관도 고려해야 하므로 위치선정에 유의하여야 한다.
    5) 벽 관계
        벽의 관통으로 인한 방화구획에 대하여 검토하고, 지지도 전도방지를 고려
    6) 소방용 설비(청정가스 소화설비 : FM-200)
        바닥면적의 합계가 300 [m^2] 이상의 전기실, 발전실, 축전지실, 통신기기실 및 전산실에는 불활성 가스인 청정소화약제 소화설비를 시설해야 한다. 이때 소화설비의 봄베 전용실도 평면배치상 검토하고, 팬 모터 등의 기동정지 등 기능면도 동시에 고려하여야 한다.
    7) 완전한 방화구획으로 하며 출입구의 문은 갑종, 을종 방화문으로 한다.
    8) 환기설비
        발열량이 큰 대용량 수변전실에서는 자체의 발열로 실온이 상승하여 기기에 악영향을 주게 된다.
        실온이 40 [℃] 이하가 되도록 자연환기 또는 강제환기를 하도록 한다.
     
6. 내진대책
내진설계의 기본방침은 중, 소 지진에 대해서는 건축물에 손상을 주지 않고 대지진에는 건축물에 약간의 손상을 허용하더라도 붕괴하지 않으며 인명 재산의 안전을 도모하는 동시에 건축기능이 어느 정도 확보되는 것을 목표로 하고 있다.
따라서 건축전기설비에 대해서도 중, 소 지진이 발생할 경우에는 건기설비가 건축물에서 탈락, 전도 혹은 이동함이 없이 전기설비의 기능을 계속 유지하고, 대지진이 발생할 경우 기능이 상실되더라도 신속한 기능회복이 가능하도록 하는 것을 목표로 한다.
 
(1) 수변전실의 위치
수변전실이 설치되는 건축물의 높이가 70 [m] 이하인지, 70[m] 초과의 건물인지 검토를 해야 한다.
 
(2) 수변전 설비 등의 내진설계
   1) 앵커볼트 : 내진대책의 기본은 기기를 고정시키는 앵커볼트에 있다.
   2) 상부 보강 : 바닥 슬리브 또는 기초에 설치하는 기기는 지진 시에 충분히 견디는 앵커볼트로 고정시키는 것이 중요하다. 그러나 기기의 중심이 높고 설치면적이 작으면 전도 모멘트가 커서 바닥에만 고정시키는 것만으로 소정의 강도를 얻지 못할 때에는 상부를 강재 등의 지지재로 보강해야 한다.
   3) 스토퍼 설치 : 기기의 진동이 건물구조체에 전달되는 것을 방지하기 위한 방진 장치를 사용해서 설치되는 기기는 지진 시에 과대한 진동이 생길 우려가 있다. 방진과 내진은 서로 상반되기 때문에 기기를 견고하게 고정시킬 수 없다. 따라서 기기의 이동 또는 전도를 방지하기 위해서 내진 스토퍼가 필요.
   4) 기기와 배선의 접속 : 고정된 기기와 배선 등의 접속은 지진 시의 진동의 상위로 접속부, 단자부에 외력이 가해져서 전선이 단자로부터 탈락할 우려가 있으므로 배관 등의 허용굽힘 반경을 크게 함과 동시에 전선의 길이에 여유를 두어야 하며, 가용성이 좋은 배관, 배선을 사용하는 것이 바람직하다.
   5) 보호계전기 : 진동에 영향을 받지 않는 정지형 또는 디지털 계전기를 사용.