전원으로 사용되는 변압기의 용량은 기본적으로 설비의 총용량 〔kW〕 (출력을 효율로 나눈 것)에 수요율 (+ {최대 수요 전력/설비 용량} x100〔%〕)을 곱하여 부하 역률로 나눈 값을 기준으로 하여 결정한다. 실제로는 부하의 종류, 중요도, 기기의 설치 장소, 장차의 증설 계획등을 고려하여 다음과 같은 순서로 산출한다.
◆ 부하의 리스트 업 ◆
설치할 장소, 전압별로, 조명, 동력, 히터, 특수 부하(용접기, 전기로, 인버터 등의 반도체 부하) 등으로 나누어 기입하고 정격 용량, 효율, 역률, 수요율을 기입한다. 조명 부하는 다음과 같이 계산한다.
조명 부하〔VA/m2〕 = 조도〔lx〕 X 조명 수요율 〔VA/M2·lx〕
(2.1)
표 2.1 부하별 수요율
|
부하
|
수요율〔%〕
|
|
전동기-일반
|
30
|
|
전동기-연속운전
|
90
|
|
히터·전기로
|
80
|
|
유도로
|
80
|
|
아크로
|
100
|
|
조명
|
80
|
|
아크 용접기
|
30
|
|
저항 용접기
|
20
|
◆ 장차의 증설 계획 ◆
계획에 기초하여 장차 어떤 부하가 가해질 것인지를 장소, 전압별로 표에 추가한다.
◆ 부하의 중요도 선별 ◆
기입한 부하를 일반 부하와 중요 부하로 분류하여 중요 부하로의 공급 방식 (π 인입 방식, 상용 예비 전환 방식, 스폿 네트워크 방식 등)을 결정한다.
◆ 피더 구성의 선택 ◆
배전하는 구내의 실정에 맞는 피더의 경로를 고려하면서 개별적인 부하에 어느 피더부터 어떻게 공급할 것인지를 앞절의 중요 부하로의 공급 방식과 관련시켜 결정한다. m2
표 2.,1 부하별 수요율
|
등구 높이〔m〕
|
등구 높이〔VA/m2·lx〕
|
|
4이상
|
0.060
|
|
4~10
|
0.065
|
|
10~15
|
0.070
|
◆ 부하의 집계 ◆
개별적인 부하를 피상 전력 〔kVA〕으로 환산하고 수요율을 곱하여 피더별로 집계한다. 한 편 부하에의 공급 전압이 피더 전압과 다를 때에는 그 부하 지점에서 2차 전압ㅎ별로 집계하여 배전용 변압기의 용량을 결정한다. 장차의 부하에 대한 설비는 미리 설비해 두거나 장차 필요할 때 증설하거나 개별적인 실정에 경제성을 가미하여 판단한다. 또한 인버터의 입력도 다른 부하와 마찬가지로 인버터 출력(모터의 입력)을 입력 역률 (0.6~0.8 정도)과 인버터 효율 (약 0.95)로 나누어 구한다.
◆ 전원 설비 용량의 산출 ◆
각 피더 부하의 총계를 구하고 부등률로 나누어 전원 변압기의 필요 용량을 산출한다. 이 경우에도 필요하면 장차 부하가 증가했을 때 필요한 용량을 고려해 둔다. 부등률은 일반적으로 1~1.1 정도로 한다.
◆ 전압 변동률의 체크 ◆
전원 투입시에 큰 시동 전류가 흐르는 비교적 대용량의 전동기, 돌입 전류가 흐르는 인버터 및 스폿 용접기 등과 같이 단시간에 큰 전류를 취하는 부하에서는 전원 설비 용량이 단시간 열적으로 이같은 대전류에 견딜 수 있더라도 전압 강하가 너무 커져 전자 접촉기의 여자 해제, 전동기의 시동 불능, 또는 용접 결과의 불량 등이 발생하는 수가 있다. 이들의 전류에 의한 전압 강하가 전원 전압의 10% 이하가 되도록 식 (2.2)에 의하여 체크해 둔다.
여기서 %IZ:전원(변압기)의 임피던스 〔%〕
IL:단시간의 부하 전류 〔A〕
IR:전원(변압기)의 정격 전류 〔A〕
(2.2)
◆ 단락 전류의 계산 ◆
2차 회로 전압에 비하여 용량이 큰 변압기를 사용하면 2차측의 단락전류 Is 가 너무 커져, 분기한 작은 부하에 공급하는 회로의 보호 차단기, 변류기 등에 범용 기기를 사용할 수 없는 등의 문제가 생긴다. 따라서 식 (2.)에 의하여 단락 전류를 산출하여 문제가 있을 때에는 부하를 분할하여 변압기 용량을 작게 하거나 변압기의 임피던스를 높인다.
(2.3)
실제의 전원 변압기 용량은 이상과 같은 순서를 반복하여 최적의 값을 구한다. 변압기의 정격 용량에는 표 2.3 및 표 2.4의 표준값이 있으므로 허용 과부하 용량도 고려하면서 이 중에서 선정하는 것이 경제적이다.
표 2.3 변압기의 표준 용량(단상)
|
〔kVA〕
|
등구 높이〔VA/m2·lx〕
|
|||||
|
|
(15)
|
150
|
1.5
|
15
|
||
|
|
20
|
200
|
2
|
20
|
||
|
(3)
|
30
|
300
|
3
|
30
|
||
|
5
|
30
|
300
|
5
|
150
|
||
|
(7.5)
|
75
|
750
|
7.5
|
|
||
|
10
|
100
|
1000
|
10
|
|
||
표 2.4 변압기의 표준 용량(삼상)
|
〔kVA〕
|
등구 높이〔VA/m2·lx〕
|
||||||
|
|
(15)
|
150
|
1.5
|
15
|
15
|
||
|
|
20
|
200
|
2
|
20
|
20
|
||
|
(3)
|
30
|
300
|
3
|
30
|
30
|
||
|
|
|
|
4.5
|
45
|
400
|
||
|
5
|
50
|
500
|
|
50
|
450
|
||
|
|
|
|
60
|
60
|
|
||
|
(7.5)
|
75
|
750
|
7.5
|
|
|
||
|
10
|
100
|
1000
|
10
|
100
|
|
||
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