비상발전기(Emergency Generator) PG계산법 / 비상발전기의 운영지침

비상발전기(Emergency Generator) PG계산법 / 비상발전기의 운영지침

 

 

1. 목적

이 지침은 「산업안전보건기준에 관한 규칙 제308조(비상전원)」 에 따라 정전에 의 한 기계·설비 의 갑작스러운 정지로 인해 화재·폭발 등 재해가 발생할 우려가 있는 기계·설비 에 비상전력을 공급하기 위한 비상발전기 등 비상전원의 선정 및 설치 등 에 관하여 필요한 사항을 정함을 목적으로 한다.

 

 

2. 비상전원의 적용범위

(1) 이 지침은 정전에 의 한 기 계·설비의 갑작스러운 정지로 인한 화재·폭발 등 재해가 발생할 우려가있는 기계·설비의 비상전원에 대하여 적용한다.

 

(2) 이 지침은 전기설비의 고장 등으로 인한 비상전원 이외에도 전력피크 억제, 주파수 조정 등을 위한 예비전원에 도 적용할 수 있다.

 

 

3. 비상전원의 용어 정의

(가) “상용전원(Normal power)”이라 함은 정상적인 상태에서 외부로부터 전력을 공급 받아 사용하고 있는 전력공급원을 말한다.

(나) “비상전원(Emergency power)”이라 함은 상용전원이 사고나 고장에 의해 공급되 지 못할 경우에 사용하기 위한 전력공급원으로, 비상발전기·축전지 설비·무정전전 원공급장치 등을 말한다.

(다) “비상전원공급시스템”이 라 함은 비 상전원의 절환장치 에 서 부터 부하단자까지 사 이에 설치된 전선·단로장치·과전류 보호장치·절환스위치 등 비상전원 공급을 위한 제어·감시·지원장치로 구성된 설비를 말한다.

(라) “비상발전기(Emergency generator)”라 함은 상용전원의 공급이 정지 되 었을 경 우 비 상전원을 필요로 하는 중요 기 계·설비에 대하여 전원을 공급하기 위한 발 전장치 를 말하며 , 디 젤 엔진형·가솔린 엔진형·가스터빈 엔진형·스팀터 빈 엔진형,

연료전지 발전설비 등이 있다

(마) “축전지(Battery)”라 함은 전기 에 너 지 를 화학에 너 지 로 바꾸어 모아 두었다가

필요한 때에 전기 에 너 지 를 사용하는 전지 (2차전지 )를 말한다.

(바) “축전지설비(Battery system)”라 함은 축전지 , 충전장치 , 기 타 장치 로 구성된 설비 를 말한다.

(사) “전기저장장치(ESS : Electric storage system)”라 함은 주야간의 전력사용량 과 시 간대별 전력 생산의 변동이 불가피 한 태양광·태양력·풍력 등과 같은 신재 생에 너 지 의 전력을 모아 두었다가 필요한 시 간에 사용 할 수 있도록 하는 대 용량 축전장치 를 말하며 , 축전지 설비 , 전력 수요의 감지 및 역 송전 제어 장치 등으로 구성된다.

(아) “무정전 전원공급장치(UPS : Uninterruptible power supply)”라 함은 축전지 설비 , 컨버 터 (교류/직류 변환장치 ), 인버 터 (직류/교류 변환장치 )와 제한된 시 간동안에 정현파 전원을 확보할 수 있도록 설계된 제어 회 로로 구성된 설비 를 말한다. (자) “자동절환스위치(ATS : Automatic transfer switch)”라 함은 하나 이상의 부하 를 한 전원에서 다른 전원으로 자동 절환할 수 있는 장치를 말한다.

(차) “비상전용 수전설비 ”라 함은 상용전원과는 별도로 외 부에 서 비 상전원을 공급받 기 위 한 예비 수전설비 를 말한다. (2) 기 타 이 지 침에 서 사용하는 용어 의 정의 는 이 지침에서 특별히 규정하는 경우를 제외하고는 산업 안전보건법 , 같은 법 시 행령, 같은 법 시 행규칙 및 산업 안전보건 기 준에 관한 규칙 에 서 정하는 바에 따른다.

 

 

4. 비상전원의 확보

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상용전원이 정전되었을 때 사용되는 비상전원은 정상 운전상태에서는 상용전원 측에 시설된 전로와 전기적으로 접속되지 않도록 시설하여야 한다. 단, 연료전지(간접수소방식 연료전지 포함) 발전설비의 경우 상용전원이 정상적으로 공급되었을 때에 한해 전기사업법에 따른 발전 사업용으로 가능하도록 시설할 수 있다. (특히, 간접수소방식 연료전지 발전설비의 경우 가동 준비시간이 최대 1 일까지 소요되므로 비상전원으로 사용하는데 제약이 있음)

1) 비상전원의 종류와 특성

비상전원설비 로는 비상발전기 설비, 축전지 설비, 비상전원용 수전설비 등으로 구분하 며 각각의 비상전원설비별의 종류 및 특성은 다음과 같다.

1-1) 비상발전기 설비

비상발전기 의 종류는 원동기 종류에 따라 디젤 발전기, 가솔린 발전기, 가스터빈 발전기, 스팀터빈 발전기, 연료전지 발전설비 등이 있으며 사업 장에 서 필요한 발전기 용 량과 시 설투자비 등을 고려 하여 종류를 선정한다.

 

1-2) 축전지 설비

(1) 축전지 설비는 축전지, 충전장치, 인버터장치 등으로 구성되 며 상용전원의 고장 또는 부족 등의 경우에 전원공급용으로 사용한다.

(2) 대용량의 축전지 설비 인 전기 저 장장치 (ESS)는 생산된 전기 를 배터 리 등에 저 장 했다가 주파수 조정, 신재생에 너 지 와의 연계, 전력수요 반응 등 전력이 필요할 때 공급하여 전력 사용상의 효율 향상을 기 하고 전력피 크 억 제, 전력품질 향상 및 전력수급 위 기 대응을 위 한 비 상 및 예비 전원(Emergency and standby power)으로 활용한다.

 

1-3) 비상전용 수전설비

비상전용 수전설비는 상시 전원과는 별도로 비상전원을 수전받기 위한 설비로서 비상전원을 확보해야 하는 공장의 위치와 전력회사 변전소의 계통, 비상부하의 용량등을 감안하여 선택할 수 있으나 객관적으로 전원의 공급신뢰성이 확보되어야 한다.

 

2) 비상전원의 시설기준

2-1) 비상발전기 시설기준

(1) 저압발전

(가) 발전기에서 부하에 이르는 전로에는 발전기의 가까운 곳에 용이하게 개폐 및 점검 할 수 있도록 개폐기, 과전류 차단기, 전압계 등을 「KOSHA Guide E-129-2012 (저 압 개폐장치 및 제어 장치 의 유지 관리 등에 관한 기 술지 침)」 에 따라 시설하여야 한다.

 

(나) 저압발전기 의 철대·금속제 외 함 및 금속 프레임 등은「KOSHA Guide E-92-2011(접 지 설비 계획 및 유지 관리에 관한 기술지침)」 에 따라 접지 하여야 한다.

 

(2) 고압발전기

(가) 발전기 에 서 부하에 이 르는 전로에 는 발전기 의 가까운 곳에 개폐기, 과전류차단기, 전압계, 전류계 등을 「KOSHA Guide E-6-2012(전기 개폐장치 의 관리에 관한 기 술지 침)」 및 다음에 의 하여 시 설하여 야 한다.

① 각 극에 개폐기 및 과전류차단기 를 설치할 것

② 전압계는 각 상의 전압을 각각 읽을 수 있도록 시설할 것

③ 전류계는 각 상(중성선은 제외한다)의 전류를 읽을 수 있도록 시설할 것

(나) 예비 전원으로 시 설하는 고압발전기 의 철대·금속제 외 함 및 금속 프레임 등은 안전보건기술지침 「KOSHA Guide E-92-2011(접지설비계획 및 유지관리에 관한 지침)」 에 따라 접지하여야 한다.

 

2-2) 축전지설비 시설기준

(1) 축전지 (이 하 ‘전기 저 장장치 (ESS)를 포함한다.’)에 서 부하에 이 르는 전로에 는 개폐 기 또는 과전류차단기 를 「KOSHA Guide E-6-2012(전기 개폐장치 의 관리에 관 한 기 술지 침)」 에 따라 시 설하여 야 한다. 다만 개폐기 만 시 설할 경우에 는 과전류 차단기 를 추가로 설치 하여 야 한다. (2) 개방형 축전지 는 전해액에 의 하여 쉽게 부식되 지 않도록 절연물질의 프레임 대 에 자기 제·유리제 등의 애자로 지 지 하여 시 설하여 야 한다. 다만, 단자전압이 16

V 이 하의 축전지 를 시 설하는 경우에 는 적용하지 않는다.

 

2-3) 상용전원의 절환 시설기준

(1) 상용전원의 정전시 에 비 상전원으로 절환하는 경우에 는 배전반에 절환스위 치 를 설치 하여 , 상용전원과 비 상전원이 상호 혼촉되 지 않도록 하여 야 한다.

(2) (1)항의 절환스위 치 는 비 상전원에 서 공급하는 전력이 상용전원 계통으로 역 송전 되 지 않도록 시 설하여 야 한다.

 

3) 비상전원의 운전방법 분류

(1) 단독운전 : 1대 이상의 비상전원이 각각의 부하에 공급하는 개별 운전방법 을 말한다.

(2) 병렬운전 : 2대 이 상의 비상전원 또는 비상전원과 상용전원 계통을 함께 사용하는 방법을 말하며 병렬운전방법은 전압의 일치, 주파수의 일치, 위상의 일치 등의 조건 을 만족시키고 계통적으로 동기투입 이 가능한 설비를 갖추어야 한다.

(3) 상용전원의 일시적인 전압강하와 상용전원 차단시에 비 상전원의 우발적인 기동을 방지하기 위하여 기동시간 지연장치 (타이머)를 설치하여야 한다.

주) 대부분의 경우 1초간의 공칭 시간지연을 두는 것이 적당하다.

 

4) 비상전원 운전방법에 따른 보호(역전력)계전기 설치

(1) 보호(역전력)계전기 설치

(가) 비상전원을 단독운전하면서 필요시 상용전원과 계통에 병입하여 운전할 경우

(나) 2대 이상의 비상전원을 상용전원과 전기적으로 분리하여 개별로 병렬운전 하는 경우

(다) 또는 개별 비상전원을 각각 상용전원인 계통에 병입하여 병렬운전 하는 경우, 상용전원이 비상전원 측으로 공급되지 않도록 보호(역전력)계전기 를 설치할수 있다.

 

(2) 보호(역전력)계전기 적용제외

단독운전시 어떠한 경우에 라도 전기적으로 상용전원(또는 외 부전원)과 혼촉되지 않도록 분리되어 독립된 설비의 경우에는 보호(역전력)계전기 를 적용하지 않을 수 있다.

 

 

5. 비상전원 공급대상 부하설비의 선정

(1) 비 상전원을 공급받아야 하는 비 상부하설비 는 비 상전원의 종류별로 5.1항 내지 5.3항의 내용과 같이 분류할 수 있다. 다만, 비 상부하의 중요성을 감안하여 비 상 발전기 와 축전지 설비 또는 무정전 전원공급장치 를 설치 하여 상호 보완하여 운전 할 수 있다.

주) 비상부하설비 는 당해 공장설비에 대하여 잘 알고 있는 공정기술자가 전기 기술자의 협 조를 얻어 선정하여야 한다.

 

(2) 비 상전원을 예비 전원용으로도 사용하고자 하는 경우, 부하설비 를 선정할 때에 는 전원설비 제작사 또는 공급사의 매뉴얼 등의 자료를 참고한다.

 

1) 비 상전원 공급 부하

(1) 긴급차단밸브 부하(계장관련 전동밸브, 제어 밸브 등)

(2) 소화설비 에 필요한 부하(소화펌프 및 제어 반 등)

(3) 무정전전원 공급장치 및 축전지 설비

(4) 비 상조명설비 (옥내전등 및 위 험물저 장소 등 옥외 전등 설비 )

(5) 공조설비 (양압설비 , 공기 퍼 지 (Air purge)설비 등)

(6) 배출가스 처 리설비 (소각, 흡수, 회 수, 중화 등)

(7) 이 상 압력·온도 상승방지 를 위 한 설비 (냉각수 펌프, 교반기 등)

(8) 계장용 전원

(9) 전기 방식 및 항공장애등 설비

(10) 기 타 안전상 중요하다고 인정되 는 설비

 

2) 자동충전기 공급 부하

(1) 공급대상부하는 다음과 같다.

(가) 고압차단 배전반의 제어용 전원

(나) 기중차단기 제어용 전원

 

(2) 자동충전기의 용량은 DC 110V, 30분 이상으로 한다.

 

3) 무정전전원 공급 부하

(1) 운전상태감시, 자동제어장치 및 계장용 전원

(2) 방송설비, 통신설비 및 방호설비 (CCTV 등) 전원

(3) 소방시설의 제어 및 경보기 전원

(4) 누출가스감지 경보시 스템 전원

(5) 조종실, 통제실, 전기실, 발전기 등의 조명전원

 

 

6. 비 상발전기 의 용량산정 및 설치

1) 비상발전기 의 용량산정

1-1) 일반사항

(1) 상용전원(전력회사 전원 등)의 정전시 중요 부하에 대한 전력공급을 위하여 비상용발전기를 설치하여야 하며, 부하조건에 따라 발전기의 기동 및 전력공급 능력에 적합한 용량을 산정한다.

(2) 비상전원 공급대상 설비의 구성은 평상시에는 상용전원을 공급받아 운용하고, 정전이 되면 자동절환스위치 (ATS)가 비상발전기 전원쪽으로 자동절환되어 발전기의 비상전원을 해당 부하에 공급하는 방식으로 한다.

(3) 발전기 정격용량의 선정은 계산된 용량 이상의 표준정격을 선정하여 야 하며, 고조파를 발생하는 전력전자기기 부하가 많을 경우에는 발전기 제조업체에서 제시하는 계산방식을 참조하여 선정하여야 한다.

 

1-2) 계산조건

(1) 모든 전동기는 특별한 언급이 없는 한 직입기동으로 계산한다.

(2) 비상전력계통에 연결된 전동기는 동시기동을 배제한다.

(3) 모든 전동기의 특성(역률, 효율, 기동전류)은 제작사에서 제공하는 일반적인 자료를 적용한다.

 

1-3) 비상발전기 의 용량 계산

비상발전기의 용량은 다음 3가지 방법에 의한 계산중 가장 큰 용량으로 결정한다.

 

(1) 정격 운전상태에서 부하설비의 가동에 필요한 발전기용량(PG1)

 

 

(2) 부하중 최대용량(기동 kVA)의 전동기를 기동할 때에 허용전압 강하를 고려한 발전기용량(PG2)

 

(3) 부하중 최대용량(기동 kVA)의 전동기를 기동순서상 마지막으로 기동할 때에 필요한 발전기용량(PG3)

 

주) 발전기 용량 산정은 <부록 1>의 “비상발전기 용량 산정 계산 예시” 자료 참조

 

2) 비상발전기 의 설치 시 주의 사항

(1) 비상발전기는 내화도가 2시간 이상인 방화 구획된 전용실에 설치하고, 옥외에 설치하는 경우에는 눈이나 비의 침입을 방지할 수 있는 적절한 곳에 설치하여야 한다.

(2) 비상발전기를 설치한 전용실 또는 분리건물은 소화활동으로 인한 침수, 홍수, 하 수구 역 류, 이와 유사한 형태의 재난으로부터의 손상 가능성이 최소화되는 곳에 위치하여야 한다.

(3) 비상발전기실은 축전지에 의한 비상조명을 확보하여야 하며, 실내의 조도는 100룩스 이상이어야 한다.

(4) 비상발전기의 연료, 배기 또는 윤활유 배관의 처짐과 연결부에서의 누출을 유발하는 부품은 손상이 일어나지 않도록 견고하게 받침대에 설치하여야 한다.

(5) 진동 방지장치는 회전장치와 미끄럼방지 기초 사이, 미끄럼 방지기초와 기초 사이에 설치하여야 한다.

(6) 설계시 적용 가능한 소음 제어장치를 고려하여야 한다.

(7) 비상발전기에서 방출되는 열로 인하여 발전기 실내의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위한 적절한 환기 조치를 강구하여야 한다.

(8) 충분한 연소용공기를 비상발전기에 공급하여야 한다.

(9) 발전기용 냉각설비는 전부하 정격에서 원동기 (엔진) 냉각에 충분한 용량이어야 한다.

(10) 연료탱크의 용량산정은 비상발전기의 기동시간, 상용전원의 정전 지속시간, 제작상의 권장 유지 보수 시간을 고려하여 선정하여야 한다.

주) 일반적으로 4～8시간 운전 가능한 용량으로 선 정하는 것이 바람직하다.

(11) 배기설비는 배기가스 연무가 근로자가 있는 방이나 건물안으로 침입하는것을 방지하는 기밀구조이어야 하고, 특히 창문·환기구 입구 또는 엔진공기흡입 설비를 통해 건물이나 구조물에 독성 연무가 환류되지 않도록 하여야한다.

(12) 비상발전기실은 창고 등 타용도로 사용되어서는 안된다.

(13) 비상전력 공급장치가 낙뢰로 인하여 손상되지 않도록 적절히 보호하여야 한다.

(14) 예비전원 축전지는 충전중 환기 또는 장치 오작동으로 발생하는 가스를 제거하기 위한 적절한 환기장치가 있어야 한다.

(15) 비상발전기실에 는 비상발전기 운전절차 및 비 상전원 공급계통도(전기단선도) 등을 비치하여야 한다.

 

3) 비상발전기의 유지관리

(1) 비상발전기의 유지관리 및 운전시험은 제조자의 지침서 , <부록 2>의 “비 상발전 기 의 유지 관리계획” 등을 참고하여 적절한 기준 및 주기를 정하여 실시하여야 한다.

 

(2) 비상발전기의 유지관리(검사, 시운전, 작동, 보수 등) 계획은 서면으로 정하여 해당구내에 비치하여야 하며 다음사항을 포함하여야 한다.

(가) 유지관리 보고서의 작성 날짜

(나) 담당직원의 신분

(다) 교체된 부품을 포함하여 모든 부적합한 상태와 취해진 시정조치에 관한 기록

 

(3) 비상발전기는 주 1회 무부하 상태에서 30분 이상의 운전을 실시하여야 한다. 다만, 「대기환경보전법」 , 「환경정책기본법」 및 「환경정책기본법 시행령」 에 따라 특별시장․광역시장․특별자치시장․도지사 또는 특별자치도지사가 대기오염경보(미세먼지 또는 초미세먼지 주의보․경보) 또는 비상저감조치를 발령한 경우 해당 지역에서는 해당 경보 또는 조치가 해제된 이후 운전을 실시한다.

 

- KOSHA GUIDE E-84-2022 [한국산업안전보건공단] 발췌