발전설비의 검토사항 - 발전설비의 계통, 발전기실의 구조, 발전설비의 전기적 보호장치 등

발전설비의 검토사항 - 발전설비의 계통, 발전기실의 구조,  발전설비의 전기적 보호장치 등

 

 

1. 발전설비계통

< 디젤 발전장치 구성도 >

 

· 연료장치

· 냉각장치

· 반송장치

· 환기장치

· 윤활장치

 

2. 수전회로와의 관계

· 비상발전의 경우

· 상용발전의 경우

 

3. 공해대책

1) 소음대책

소음성분은 기관음, 급· 배기음, 진동음, 발전기음, 소음기음으로 구분되며 기관음과 급·배기음에 대한 대책이 요망된다.

1-1) 기관음

· 저속기 : 90~110 Phone

· 고속기 : 110~120 Phone

※현시점의 대책

건물구조 : 방음구조(내벽흡음판취부), 지하실이용, 저속회전기 사용

(방음커버로 차음시 70~75 Phone 으로 저감가능하다.)

1-2) 배기음

배기가스가 고속 또는 충격적인 유동으로 대기속에 개방될 때 발생하는 소음으로 디젤기관에서 가장 큰 소음원으로 기관음보다 크다.

현시점의 대책

- 소음기설치(10~15폰 감소) 및 별도의 대책 강구

- 소음기의 종류 : 공명식, 흡음식, 팽창형

2) 진동대책

2-1) 진동대책이 필요한 진동

· 왕복회전기구에 의한 불균형력

· 운동부 가공오차에 의한 불균형력

· 폭발, 압력, 운동부 관성력에 의한 진동

2-2) 대책

· 방진고무채택 : 소용량에 적합하며 적용시 고무의 경도를 고려할 것.

· 방진스프링 채용 : 중,대용량에 적용(고유진동수 저감)

 

3) 대기오염 방지대책

3-1) 배기가스의 분류

· Sox(유황산화물) - 대기중의 수분과 혼합하여 호흡기장애 유발

· Nox(질소산화물) - 연소공기중 질소와 산소가 공간으로 고온으로 화합되면서 발생하여 대기중의 탄화수소,일산화탄소와 화합하여 쇼크현상 발생.

3-2) 대기오염 방지대책

· Sox(유황산화물) 대책

- 유황분이 적은 연료사용

- 배기가스에 탈황장치 설치

- 높은연도사용으로 배기가스의 확산방지

 

· Nox(질소산화물) 대책

- 연료예열, 탈류장치설치

- 기관의 연소시스템 개량(디젤→가스터빈형)

 

4) 수질오염 방지대책

기기에서 유출되는 기름에 의한 오염에 대한 대책으로 기름의 구 외 유출 방지설비를 설치한다.

 

4. 발전기실의 기획

1) 건축관계

엔진기초는 건물기초와 연관이 없는 장소로 한다.

(기타 위치는 방진에 주의)

중량물 설치 및 운반이 용이한 구조로 한다.

엔진실 천장 높이는 피스톤 배출높이+연료탱크높이 고려

배기관 스페이스 마련(소음이 주변에 영향을 주지 않는 장소)

냉각수 탱크는 엔진펌프측에 설치한다.

방수,배수시설을 고려한다.

 

2) 배전반의 위치

발전기 단자측에 가깝고 출입에 지장이 없으며 엔진 운전측으로 부터 각 계기가 잘 보일 것.

배전반 주위에 보수를 위한 공간 확보.

 

3) 각 기기의 위치

공기압축기는 냉각수배관이 용이하고 분해조립할 수 있는 공간 확보.

공기탱크는 시동공기관 입구 근처에서 핸들조작이 쉬운 위치.

연료 저연조는 연료펌프보다 1m이상 높이에 설치하고 엔진조작측으로부터 게이지가 잘 보이며 연료펌프는 조작이 쉽고 통로방해가 되지 않을 것.

소음기는 배기관 근처에 설치하고, 방진 조치할것.

배기관의 거리가 긴 경우 소음기의 배압을 고려하여 관지름 결정.

 

4) 발전기실의 구조

4-1) 넓이(㎡) = 1.7 ×√ P 추천치는 3×√ P(㎡)

· P : 기관출력(마력)

4-2) 높이(m) = (8~17)D + (4~8)D

· D : 실린더의 행정거리(mm)

- (8~17) : 실린더 상부까지의 엔진 높이로 속도에 따라 결정.

- (4~8) : 실린더를 떼어낼 때 필요한 높이로 체인블럭이 설치되지 않을 때 4 적용. 

4-3) 기초

4-3-1) 기초의 중량(TON) = 0.2W×√ N

· W : 기관(발전기포함)의 중량(TON)

· N : 엔진의 회전수(rpm)

4-3-2) 방진장치를 부착하지 않는 고정기초

기초의 중량을 크게 하여 진동전달을 감쇠하는 방법으로 대지의 내력이 충분한가 검토하고 기초 면적의 확대 또는 말뚝박기를 하여야 한다.

· 진동전달의 감쇠

- 기초의 폭 ≥ 2.5 × 대상기관의 폭

- 기초의 길이 ≥ 2.5 × 발전기를 제외한 대상기관의 전길이

- 기초의 깊이 ≥ 5.0 × 실린더 지름 또는 피스톤 행정의 3~4배.

4-3-3) 방진장치를 부착한 경우의 기초

고무 또는 스프링을 삽입하여 진동 전달을 감쇠하는 방법으로 장치 중력의 1.5 배의 정하중에 견디면 충분하다.

 

5. 연료소비량에 의한 연료탱크의 선정

비상발전기의 최저 운전시간은 2시간 이상으로 규정되어 있으나 일반적으로 아래 용량 이상의 연료 저장능력을 가져야 한다.

1) 연료소비량

발전기 연료 소비량 Q (㎏/h)

= {KVA×역률(pf)×연료소비율(b)} / {0.736×발전기효율×1000}

 

1시간당 연료소비율 = (연료소비율 × ps) / 연료의 비중 [ℓ/h]

· 고속 소형기관(170~180 g/psi h)

· 중속 소 용량기관 (160~170 g/psi h)

· 중속 대 용량기관 (150~160 g/psi h)

· 저속 대 용량기관 (145~160 g/psi h)

2) 연료 저장 탱크의 선정

2-1) 비상용의 경우

· 주 탱크 : 10시간분

· 보조탱크 : 1~2시간분

2-2) 상용의 경우

· 주 탱크 : 7~10일분

· 보조탱크 : 7~10시간분

2-3) 건물의 용도별 구분

· 통신 보도관계 : 30 시간

· 은행, 증권의 온라인 : 10~24 시간

· 백화점, 지하상가 : 4~10 시간

· 대형상가, 슈퍼마켓 : 4시간

 

6. 디젤발전장치의 환경조건 및 필요 공기량

1) 환경조건

· 실내온도(급기온도) : 40℃이하

· 상대습도 : 85% 이하

2) 필요 공기량

디젤 발전기 운전시 실온상승을 방지하고 연소에 필요한 공기량, 보수원을 위한 공기량과 근로기준법에 규정된 환기 횟수를 고려하여야 한다.

 

필요공기량 Q(㎥/min) = Q₁+ Q₂+ Q₃

· Q₁: 연소에 필요한 공기량

· Q₂: 실온상승 억제에 필요한 공기량

· Q₃: 보수원을 위한 공기량 0.5(㎥/min) + 근로기준법에 규정된 환기에 필요한 공기량(환기횟수 10~15회/h)

 

7. 발전기의 전기적인 보호장치

발전기의 전기자 권선이나 계자권선의 지락, 층간단락, 계자상실, 계자전류의 과대로 인한 발전기의 소손 방지를 목적으로 설치하며,

전기설비 기술 기준에 따라 고,저압 발전기 설치시에는 과전류차단기, 전압계, 전류계, 개폐기를 발전기 까까운 곳에 설치하도록 규정하고 있다.

1) 보호방식의 종류

· 비율차동 계전방식

· 과전류 계전방식

· 과전압 계전방식

· 계자상실 계전방식

· 계자회로의 지락계전방식

 

2) 교류발전기의 절연내력

전기자 권선 : 정격전압×2+1000. 최저 1500V

계자 권선 : 계자권선의 정격전압×10. (최저 1500V, 최고 3500V)

 

3) 절연저항

· 전기자

- 저압 : 500V 메가로 3㏁ 이상

- 고압 : 1000V 메가로 4㏁ 이상

· 계자 : 500V 메가로 3㏁ 이상

 

4) 권선의 절연종별

· 고정자 : B종, F종

· 회전자

- 고압 : B종, F종

- 저압 : E종 이상

 

5) 자가용 발전기 차단기 용량의 선정

· 차단용량(KVA)

· PG : 발전기 출력(KVA)

· Xd'(발전기 과도 리액턴스)