전기박사의 ‘現問賢答’

UVR은 저전압을 검출하는 것

Q. 삼상유도전동기 궁금한 사항은 다음과 같습니다. 동작전류가 16.7a인데요. 실제 동작전류는 4a 정도 나옵니다. 제가 볼 때 문제는 벨트가 늘어져서 부하가 제대로 안 걸리는 것 같습니다. 문제점이 어떤 것일까요?

A. 16.7A는 동작전류가 아니고 Full Load Current라고 합니다. 즉 정격전류라고 하지요.

실제 운전전류가 4A라면 부하가 거의 걸리지 않은 상태입니다.

이것은 Fan의 회전상태와 소리 등을 들어보면 쉽게 알 수 있습니다.

Belt가 늘어지면 슬립이 많이 생기고 Fan이 힘이 없이 돌아가고 Belt에서 슬립 음이 생깁니다. 먼저 Belt의 Tension을 확인해 보세요. 아마 부하를 연결하지 않고 Motor만 운전하여도 그 정도가 나옵니다. 전류를 정상적으로 측정을 한 것인지도 궁금합니다.

Q. 부하에 물려진 역률 개선용 진상 콘덴서를 On 상태에서 껐다가(Off) 곧바로 On 시켜도 문제 없는 건가요? 자동 역률 개선용 Panel에서 콘덴서를 제대로 On 시켜주지 않아 수동으로 On 시켜서 자동으로 투입되어 있는 콘덴서를 껐다가 다시 On 시키는데 문제가 있을까 봐 질문 드립니다.

A. Condenser에는 전하가 충전이 되어 있습니다. 그런데 다행히 전원과 같은 위상의 전원이라면 더 좋습니다. 교류는 주파수가 60Hz로 위상이 바뀌기 때문에 동위상이 될 확률은 50%이고 반대로 위상이 다르다면 Condenser의 전위와 전원의 전위차에 의한 차가 더 커져서 돌입 과전류가 흘러 좋지 못합니다.

하여 요즘은 대부분 Off 시에 방전 Coil과 방전저항을 사용하여 즉시 방전이 되도록 하고 있습니다. 삼화 Condenser에서는 용량이 크고 부하변화가 크고 투입을 빈번하게 하는 곳에 유리하도록 5초 이내에 50V 이하로 방전이 되도록 방전 Coil을 내부에 설치하고 있습니다. (KS-C 4805)

그리고 일반적으로 방전저항을 고압은 5분 이내에 50V, 저압은 3분 이내에 75V 이하로 방전이 되도록 설치를 합니다. (KS-C 4802, 4801) Condenser의 투입을 수동으로 한다면 조작 후 최소한 5분이 경과한 후에 투입하시는 것이 좋습니다.

Q. 전원 분전반을 보면 메인 차단기와 아래로 부스바로 연결되는 분기차단기들이 있습니다.

근데 글 제목처럼 AF(AMPERE FRAME) 즉 단락차단용량을 어떻게 구하는 건가요? 검색을 해보면 많은 자료가 있지만 잘 모르겠습니다. 메인 차단기와 분기차단기를 단락차단전류가 다르냐는 것이고, 부스바로 연결되어 있으면 똑같은걸 써줘야 하는데 왜 다른 걸 썼는지 이유가 궁금합니다.

A. AF는(AMPERE FRAME)으로 정격차단전류와는 상관없습니다. AF는 일종의 그릇이라고 보시면 됩니다. 100AF라면 100A까지 담을 수 있는 용기를 말하죠. 100AF/100AT 이면 100A 용기에 100A 정격 트립시킬 수 있다는 것이고, 100AF/50AT 이면 100A 용기에 50A 정격 트립시킬 수 있다는 뜻입니다.

단락용량을 구하는 방법은 상당히 어렵습니다. 건물 시공 시 부하용량계산서에서 부하를 산정하여 최대 단락 전류를 계산하여 단락용량을 구하고 거기에 맞는 차단용량을 갖는 차단기를 선정합니다. 일반적으로 나와 있는 단락용량을 구하는 방법을 이용하여 전부 계산하여 차단기의 단락용량을 구하기는 어렵습니다. 자동계산방법을 이용해야 합니다.

기본적으로 궁금한 점은 왜 메인차단기와 부스바에 연결된 차단기의 차단용량이 틀리다는 것인데요. 저압차단기의 보호협조(사고 시 차단기가 동작되어 다른 선로를 보호하는 관계)에는 크게 3가지가 있습니다.

1. 전경적보호(Fully Rated): 각 차단기(메인, 분기, 부하차단기 등) 모든 차단기의 2차 측에서 사고 날 수 있는 최대 단락 전류를 계산해 차단기에 적정한 정격차단전류를 선정해 동작시키는 방법입니다. 장점으로는 보호협조에는 최고이지만, 차단기 비용이 무지하게 많이 들어가서 특별한 경우에는 사용하지 않습니다.

2. 선택차단보호: 메인차단기와 부스바에 연결된 차단기(귀 현장으로 말하면)에서 부스바에 연결된 차단기에서 차단전류를 계산해 부스바에서 연결된 차단기가 차단할 수 있도록 설계된 보호방식입니다. 이 또한 차단기 비용이 많아져 경제적으로 불리합니다

3. 캐스캐이딩 방식: 경제적인 면을 고려하여 단락 전류는 메인차단기에서 감당하게 하는 방식입니다. 이 경우 사고시 사고 지점을 판별하는데 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

전기적인 면에서는 1번이 가장 안정적이지만, 현실적으로 경제성이 문제가 되어 거의 3번 방식을 채택합니다.

Q. 전력퓨즈 1개가 용단시 LBS가 있어서 결상을 방지한다고 하는데 그게 무슨 의미인지 잘 모르겠습니다.

A. LBS (load breaker switch: 부하계폐기)

통상 상태에 있어서 소정의 전류를 투입, 차단 및 통전하고 그 전로의 단락상태에서의 이상전류까지 투입할 수 있어 수변전설비의 인입구 개폐기로 많이 사용되며 고장전류는 차단할 수 없어 전력퓨즈를 사용하며 퓨즈의 용단시 결상을 방지하는 목적으로 채용되고 있으며 차단기와 같이 단락 전류와 같은 대전류의 차단능력은 없지만 부하전류의 차단을 할 수 있는 동시에 차단기의 기능을 가지고 있다. 3상 부하가 있는 경우 트립장치(Trip Device)가 있는 3극 부하개폐기와 조합한 전력퓨즈를 사용하는 것이 바람직합니다.

동작내용은 전력퓨즈가 내장된 동작표시장치(스트라이커)가 돌출하면서 트립장치가 작동하여 스프링에 축적된 힘에 의하여 가동부하 접점을 자동 개방시키도록 되어있어 3상에 연결된 어느 전력퓨즈라도 하나만 끊어지더라도 자동 트립되기 때문에 결상을 방지하게 된다.

또 동작표시장치(스트라이커)에 LIMT를 취부 Fuse용단시 표시 합니다.

보수 점검은 접촉부의 이상변형,소모, 과열 변색, 퓨즈의 변색유무 등. 절연저항은 100메거 이상, 교체 권장시기는 15년 또는 개폐횟수 200회.

Q. MOF와 CT, PT와의 관계, 검침 후 왜 지침을 곱해야 하나요? 여태까지 MOF만 있으면 CT와 PT가 별 필요 없다는 생각을 했었는데 그게 아닌가 봅니다. 자세한 설명을 부탁 드려도 될까요? 그리고 우리 회사는 22.9kv를 쓰고 있습니다. 검침 후 (예: 2.8/1.85)/ peak×4,226인데요. 여기서 9,600, 아니면 1,800이 왜 들어가는 걸까요?

A. 계량기는 고전압과 대전류를 직접 계량기에 넣질 못하고 저전압과 저전류밖에 수용을 하지 못합니다. 그래서 PT와 CT를 써서 고압을 저압으로 대전류를 소전류로 변환을 시켜 계량기에 넣어 주는 것 입니다.

이때 고전압을 소전압 얼마로 바꾸었냐 대전류를 소전류 얼마로 바꾸어냐가 배율입니다. 따라서 사용량은 계량기가 낮추어진 소전압, 소전류로 적산이 되니까 낮춘 배율만큼을 곱하여 주는 것입니다. 전압 22,900V를 380V로 하면 22,900/380 = 60.26배가 되고 전류 150A를 5A로 하면 150/50 = 30배가 되는 것입니다. 하여 60.26배×30배 하면 =1807.89배가 되는 것 입니다. CT의 전류부분은 변압기 용량 180kVA를 기준으로 5/5 비율로 증가합니다. (꼭 그런 것은 아니고 통상적으로 - 그리고 720kVA가 넘으면 360kVA마다 10/5로 증가합니다.) 그러나 PT 비율은 여수낚시꾼님처럼 계산해도 되지만 실제 MOF의 전압은 22,900V가 아닌 상전압 13,200V로 하여 110V로 나옵니다. 그래서 전압비는 120배율이 됩니다.

예를 들면 1000kVA의 변전설비가 있을 때 전압비는 120배로 고정되고요(수전전압이 22,900 일 때) 전류비는 720kVA가 넘고 1,080kVA가 안되기 때문에 30/5가되어 6배가 됩니다. 그러면 총 배율은 120×6이 되어 720배율이 되므로 계량기 1kW가 지침 됐다면 실제 사용량은 720kW가 되는 것입니다.

Q. 1. 전동기의 용량은 일정한 상태에서, 전압을 정격보다 높게 공급한다면 모터는 어떻게 되나요?

2. 토크는 전압의 제곱에 비례하고, 전류에 비례한다고 알고 있습니다. 그렇다면 전압을 높이면, 토크도 증가하겠고, 전류는 감소하는데, 토크는 전류에 비례하니까 다시 감소하나요? 여기서 모순이 생기는데요. 전압과 전류와 토크의 관계가 어떻게 되는지 궁금합니다.

3. 모터의 정격전류는 전압에 반비례하고, 감전압기 등을 하면 기동전류가 감소하는 것으로 알고 있습니다. 그럼 여기서 모순이 생기는데, 정격전류와 기동전류는 다르게 봐야 하는지요?

4. 주파수를 높게 하면 전동기의 속도가 증가하는 걸로 알고 있습니다. 그러면, 속도가 증가하게 되면 토크는 어떻게 되는지 궁금합니다.

A. 1. 정출력 상태에서 입력전압이 높아진다면 토크는 입력전압의 자승에 비례하므로 상승하겠죠. 출력 = 오메가 타우 에서 출력이 일정하고 타우(토크)가 증가하였으므로 각속도 즉 회전속도는 감소하겠네요.

2. 토크는 전압의 자승에 비례하므로 토크 = k 파이 Ia 에서 자속의 증가를 의미하는데요. 이때 자속과 전류는 반비례관계이므로 자속이 증가하는 만큼 과 전류의 감소분은 서로 균형을 맞추겠지요. 그러나 토크는 전압 자승에 비례하므로 자속 > 전기자전류로 보아도 무방하지 않을까 생각해봅니다.

3. 정격전류와 기동전류는 다르다고 봐야 할것 같습니다. 정격전류란 말그대로 정격출력을 낼때의 회전속도 슬립 과 관계가 있고 기동전류는 정지시에 즉, 슬립 1일때 회전력을 발생시켜주는 전류이므로 다르게 봐야 할것 같네요.

4. 정출력 전동기를 가정으로 출력 = 오메가 타우 에서 회전속도가 증가하면 토크는 감소하게 되겠지요. 또는 유도기전력 = 4.44 kw f n 파이m 에서 입력전압이 일정한데 주파수가 증가되면 자속파이가 감소하는 격이므로 토크는 감소하게 되겠죠.

Q. 삼상 모터의 경우, 각 상의 (R-T, R-S, S-T) 저항 체크하여 동일한 저항값이 나오면 정상, 그리고 각 상의 Megger Test로 절연상태 점검하여 절연이 좋으면 정상(무한대) 으로 알고 있습니다.

허나 단상 모터의 경우, Megger Test는 가능할 것으로 판단되는데, 저항 체크 방법이 따로 있는지 궁금합니다. 단상의 경우 선이 2가닥이므로 예를 들어 R-T상의 저항을 체크하였을때 어느정도의 값이 정상 범위인지? 궁금합니다.

현재 야드에 나와 있으며, 3상 Main Motor의 저항 및 절연 체크는 마친 상태이며, Oil Cooler용 모터인 단상 모터를 체크하여야 합니다. Power는 아직 받지 못하는 상황입니다.

A. 단상 Motor도 저항과 절연을 측정하면 됩니다. 새로 설치하는 Motor라면 절연이 좋고 단선만 되지 않으면 괜찮습니다. 단상은 대부분 기동Coil과 주 Coil 2개로 되어 있습니다.

기동용 Coil은 Condenser와 같이 연결이 되어 있으므로 Condenser는 무시하고 Coil만 측정 하면 됩니다.

Q. 수전실 저전압계전기 Setting을 Alarm 또는 Trip 둘 중 어느 것으로 해야 할까요. 두 가지 경우에 있어 상세한 장,단점 설명 부탁합니다.

A. UVR은 저전압을 검출하는 것입니다. 저전압의 상태에서 동력기기등에 전원이 계속 들어가면 힘이 약해져 P = V×I 공식에 의하여 기기에 과전류가 흘러 기기를 소손시킬수 있습니다.

그리고 부하가 걸린상태에서 일시에 한꺼번에 많은 부하가 걸린 상태에서 전원을 가하면 전원을 공급하여주는 한전등에서 과전류가 걸려 차단기 & 변압기등에 무리가 갈수 있습니다.

하여 기본적으로 UVR이 동작하면 차단기를 동작 차단 하도록 하고 있습니다. Alarm으로 하면 순간정전 & 정전시 별도로 차단기를 조작하지 않아도 되지만 Trip으로 해 놓으면 순간정전등에도 차단기가 동작 재 투입을 할 필요가 있습니다.

Q. 델타델타 변압기의 1차측 코일이 단선됐을때와 1차측 PF1상 결상되었을 시 2차측 전압은 어떻게 될까요?

A. 1차 Coil이 단선이 되면 2차에는 V 결선으로 상전압 6,600V가 다 나옵니다. 하지만 2차 c의 선전류는 a & b의 √3전류가 흐릅니다. Fuse가 용단되거나 전력선에 이상이 상겨 단상이 들어가면 2차측의 전압 b-c는 정상 6,600V이나 a-c, a-b 전압은 6,600/2 = 3,300V가 됩니다.

Q. 특고압 인입케이블 맨홀이 침수 되었는데요. 케이블이 완전히 물에 잠겼고 배수가 안되는것 같습니다. 케이블은 CNCV-W 인데요 장기간 방치하면 어떤 문제점이 있는지요?

A. 케이블이 침수될 정도면 지중관로내 케이블은 상시 침수상태라고 봐야 합니다. 시공시 절연체의 미세한 손상이 있을 수도 있습니다. 지중관로 거리가 길 경우에는 중간 접속을 할 수도 있겠지요. 회원님의 현장이나 일반적인 현장에서는 사고가 거의 없을 수도 있지만 전체적인 통계로 보면 사고가 발생한 적이 있습니다. 휴가나 명절때 정전 하시고 주기적인 점검을 해보시길 권해드립니다.

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