제7장 동력설비

제7장 동력설비

7.1 일반사항

가. 적용범위
 (1) 건축물 및 건축물 구내에 설치되는 전동기를 구동원으로 하는 각종 동력설비에 대한 전원의공급, 보호, 기동방법 등의 설계에 관하여 적용한다.
 (2) 토목공사의 부대 동력설비의 설계에 관한 사항은 7장에 준 한다.
 (3) 건축전기설비에서는 전열기, 사무용 전산장비 등 용량이 큰 부하를 동력설비범위에 포함한다.

나. 동력설비 구분
 (1) 건축물에 설치되는 동력설비분류는 일반적으로 다음 표를 참조한다.

분      류	기 기 구 성
공조설비 동력	열원기기(보일러, 냉동기)송풍기, 공기조화기, 펌프, 팬
급, 배수 위생설비 동력	각종 펌프
특수설비 동력	주방설비, 세탁설비, 의료설비, 쓰레기처리설비, 진공청소설비
반송설비동력	엘리베이터, 에스컬레이터, 리프트, 기계식주차설비, 곤도라, 컨베이어
기타동력	전동셔터, 자동문
소방동력	소방설비용 펌프류, 팬
주 : 1) 일반적으로 반송설비 동력중 엘리베이터, 에스컬레이터, 리프트 등의 수송능력, 필요 수량산정, 배치계획은 건축전기설비에서 수행하고 건축설계자와 협조한다. 2) 소방설비용 펌프 및 팬은 소방설비 설계자와 협조한다.     3) 그 밖의 것은 건축기계설비 또는 건축설계자와 협조한다.

(2) 건축물에서는 일반적으로 유도전동기를 사용한다. 또한 유도전동기 선정시는 고효율 전동기를 선정한다.
(3) 건축기계설비에 연결된 전동기의 선택은 건축전기설비기술사(또는 설계자)에게 전동기의 성능 및 특성에 관하여 자문을 받고, 전동기에 연결된 대상기기(공조기기, 급배수 동력기기등)의설계자가 수행한다

다. 동력설비 설계순서
동력설비 설계는 일반적으로 다음과 같은 순서로 진행한다.

          

2. 제어반(MCC)

가. 유도전동기 보호
 (1) 건축전기설비에서 유도전동기의 보호는 단락, 과부하, 결상, 역상 ,지락, 부족전압, 순시과전류 등에 대한 보호로 이루어진다.
 (2) 일반적으로 이용되는 보호장치의 구성은 다음을 참고한다.

구   분	단 선 도	내       용
저압 전동기		·배선용차단기(MCCB), 전자 접촉기(MC)와 열동 계전기(TH) 또는 전자식과전류계전기(EOCR)의 결합 ·배선용차단기는 단락보호를 열동계전기는 과부하 전류에 대한 보호를 한다.
		·전동기전용 차단기(MOCB)와 전자 접촉기 결합 ·기동시간이 짧고(1∼3초 이하), 회로의 단락용량이 모터용 차단기의 정격차단용량 이하인 경우
		·전동기전용 차단기(MOCB) ·모터용 차단기로 조작까지 하는 것으로 기동시간이 짧고(1∼3초 이하), 회로의 단락용량이 모터용 차단기의 정격 차단용량 이하이고, 기동빈도가 낮고 자동, 원격조작이 불필요한 경우
고압 전동기		·파워퓨즈(PF), 전자접촉기, CT, 열동계전기의 결합 ·파워퓨즈로 단락보호, 과부하보호는 CT와 열동계전기 또는 전자식 과전류계전기로 한다.
		·파워퓨즈, 전자접촉기, 변류기(CT), 과전류계전기(OCR)의 결합 ·파워퓨즈로 단락보호, 과부하보호는 CT와 OCR로 한다.

주 : 1) 고압전동기 회로에서 단락전류가 전자접촉기의 차단능력 이하일 때는 파워퓨즈를 생략하고 MC로 단락전류를 차단 가능하다.
2) 기동방식에 따른 것은 표현하지 않았음
3) 삼상동력용 분기회로에서는 1개상 전류의 흐름을 파악할 수 있도록 전류계를 부착하고 전압계를 부착하는 것이 바람직 함.
 (3) 전동기 회로용 차단기
  (가) 분기회로 차단기의 정격전류는 전동기 정격전류의 3배(정격전류가 50[A]를 초과하는 경우 2.75배)의 값에 전동기 이외 부하가 있을 경우는 그 부하의 정격전류를 더한 값 이하로 한다.
  (나) 분기회로 차단기가 전동기 과부하보호장치와 협조가 잘 되어있는 경우,분기회로 사용전선 허용전류의 2.5배 이하로 할 수 있다.
  (다) 전동기 전용 분기차단기로서 과부하 보호 및 단락보호를 겸용하는 경우는 차단기의 정격전류는 전선의 허용전류 이하로 하여야
       한다.
  (라) 간선용 차단기의 정격전류는 간선에 접속되는 전동기 정격전류 합계의 3배에 전동기 이외의 부하가 있을 경우, 그 부하의 정격
       전류를 더한 값 이하로 한다.
  (마) 간선용 차단기가 보호하는 간선의 허용전류의 2.5배를 초과한 경우, 간선 허용전류의 2.5배 이하의 정격전류 값으로 한다.
  (바) 전동기 전류와 각종 차단장치와의 보호 협조가 이루어져야 한다.

나. 기동방식
(1). 유도전동기의 일반적인 기동방법은 다음을 참조한다.
    
(2). 유도전동기 기동방식별 특성은 다음 표를 참조한다.

구분	전전압 직입기동	감   전   압  기  동
		스타델타기동 (오픈트랜지션)	스타델타기동 (클로즈드트랜지션)	리액터기동	콘돌퍼기동
회로 구성				리액터탭 50-60-70-80-90%	단권Tr탭 50-65-80%
전류 특성 (선로 전류)  %α
	100%	33.3%	33.3%	50-60-70-80-90%	64-42-25%
토크 특성  %β
	100	33.3	33.3	25-36-49-64-81	64-42-24
가속성	가속토크 가장큼 기동시의 쇼크 큼	토크증가 작음 최대토크 작음	토크증가 작음 최대토크 작음 델타전환시의 쇼크 작음	토크증가 큼 최대토크 가장큼 원활한 가속	토크증가 약간 작음 최대토크 약간 작음 원활한 가속
가 격	저렴	감압기동에서는 가장 저렴	오픈트랜지션보다 약간 고가	약간 고가	고가

 

주:	·V	: 전원전압
	·V'	: 전동기 단자전압
	·IS	: 전전압 기동 방법의 기동전류
	·I1-I3	: 감압 기동방법의 기동전류
	·TS	: 전전압 기동시 기동토크
	·T1-T3	: 감압기동시 기동토크
	·%α	: 전전압 기동에 대한 전류감소율??%??
	·%β	: 전전압 기동에 대한 토크 감소율??%??

(3). 전 전압 직입기동
    전 전압 기동은 전동기 회로에 전 전압을 직접 인가하여 전동기를 구동하는 가장 간단한 방법이므로 이를 참조한다.
(4). 스타델타 (Y-△) 기동
 (가) 일반적으로 저압전동기는 5.5[kW] 이상이면 Y-△ 기동이 가능토록 제작되어 있으므로 이를 참조한다.
 (나) Y-△ 기동은 기동시에는 Y(스타) 결선으로 하여 인가전압을 등가적으로로 하며, 기동전류 및 기동토크를 로 되게 한다.
 (다) Y에서 △로 전환할 때 전동기를 전원에서 분리하고 전환하는 오픈트랜지션 방식과 전원을 분리하지 않고 전환하는 클로즈드트랜지션 방식이 있으며 클로즈드 트랜지션 방식은 전환시 돌입전류가 작다.
 (라) 오픈트랜지션방식 사용시는 3접촉기 방식을 사용하는 것으로 한다.
 (마) Y-△기동방식은 다음의 단선도를 참조한다.
       
        오픈트렌지션(2접촉기)           오픈트렌지션(3접촉기)           클로즈드트랜지션방식
        주 :  MCCB    : 배선용 차단기                  MCD     : △결선용 전자접촉기
            TH/EOCR    : 과부하전류 보호기                MCS₁, MCS₂ : Y결선용 보조전자 접촉기
            MCM     : 전동기용전자접촉기                MCS    : Y결선용 전자접촉기
  (5) 리액터 기동
 (가) 리액터 기동은 전동기와 직렬로 리액터를 연결하여 리액터에 의한 전압강하로서 전동기의 단자전압을 내려서 기동전류를 줄이는 방법이므로 이를 참조한다.
 (나) 리액터 탭은 50-60-70-80-90[%]이며 기동토크는 25-36-49-64-81[%]이다.
 (다) 기동전류는 전압강하 비율로 감소하여 토크는 전압강하 제곱비율로 감소하므로 토크 부족에 의한 기동불능에 주의한다.
 (라) 기동쇼크를 줄이는 완충기동기(쿠션스타터)로 사용할 수 있으며, 다음의 단선도를 참조한다.(기동,정지가 잦은 용도에서는 사용못함)
           
           기동시 : MCS on, MCR off
           운전시 : MCS on, MCR off
(6). 콘돌퍼기동
 (가) 콘돌퍼 기동은 기동시 전동기의 인가전압을 기동보상기(단권변압기)로 내려서 기동하는 기동 보상기 방법의 일종으로 리액터 회로의 완충기동기로 전환 후 클로즈드트랜지션 하는 방법이므로 이를 참조하고, 다음의 단선도를 참조한다. 
       

          기동보상기기동 : MCS on, MCN on, MCR off
          리액터 전원    : MCS on, MCN off, MCR off
          운  전  시     : MCS off, MCN off, MCR on
 (나) 일반적으로 기동보상기의 탭은 50-65-80[%]이며, 이때 기동토크는 25-42- 64[%]로 변한다.

 다. 역률개선
(1). 설계시 전동기 역률기준은 제조자의 시방을 참조한다.
 (가) 저압 단상전동기 특성은 나.(3)의 표를 참조한다.
 (나) 저압 삼상전동기 특성은 나.(3)의 표를 참조한다.
(2). 진상용콘덴서 용량계산
 (가) 콘덴서 용량계산은 다음에 의한다.

여기서, : 부하 P[kW]의 역률을에서 로 개선                      하고자 할 때 콘덴서 용량[kVA]                 P  : 대상 부하용량[kW]

 (나) 콘덴서용량이 kVA와 μF 환산식은 다음과 같다.

여기서,  C     : kVA에서 μF로 환산한 용량[μF]             (kVA) : 콘덴서의 kVA 용량              :  주파수 60[Hz]             E     : 정격전압[V]

 (다) 유도전동기의 콘덴서 설치용량은 다음 표를 참조한다.
  1) 단상유도전동기

전동기 출력		콘 덴 서 용 량
		110V (60 Hz)		220V (60 Hz)
kW	HP	μF	kVA	μF	kVA
0.1 이하 0.2 이하 0.25 이하 0.4  이하 0.55 이하 0.75 이하 1    이하	1/8 1/4  1/2  1	40 50 50 75 75 75 100	0.18 0.23 2.23 0.34 0.34 0.34 0.460	15 15 15 20 30 30 40	0.27 0.27 0.27 0.36 0.55 0.55 0.73

  2) 삼상유도전동기

전동기출력		콘 덴 서 용 량
Kw	HP	220V   (60 Hz)		380V   (60 Hz)		440V   (60 Hz)
0.2	1/4이하	15	0.27				0.30
0.4	1/2이하	20	0.36
0.75	1	30	0.55	5	0.27	5	0.36
1	·	30	0.55	7.5	0.41	5	0.36
1.1	·	30	0.55	7.5	0.41	5	0.36
1.5	2	50	0.91	10	0.54	7.5	0.55
2	·	50	0.91	15	0.82	10	0.73
2.2	3	75	1.37	15	0.82	15	1.79
3	4	75	1.37	15	0.82	15	1.79
3.7	5	100	1.82	30	1.63	20	1.46
4	·	100	1.82	30	1.63	20	1.46
5	·	150	2.74	40	2.18	30	2.19
5.5	7.5	1.75	3.19	50	2.72	40	2.92
7.5	10	200	3.65	75	4.08	50	3.65
10	·	250	4.56	100	5.44	60	4.38
11	15	300	5.47	100	5.44	75	5.47
15	20	400	7.30	100	5.44	80	5.84
19	25	450	8.21	150	8.17	100	7.30
20	·	500	9.12	150	8.17	100	8.5
22	30	500	9.12	150	8.17	120	8.76
25	·	600	10.95	180	9.80	150	10.95
30	40	800	14.60	200	10.89	150	10.95
37	50	900	16.42	250	13.61	200	14.60
40	·	1100	20.07	300	16.33	200	14.60
45	60	1200	21.90	300	16.33	250	18.25
50	·	1300	23.72	350	19.05	275	20.07
55	75	1400	25.55	400	21.77	300	21.90

(3) 각 전동기 역률제어는 각각의 부하용량에 적합한 진상용 콘덴서를 각 부하에 병렬로 접속하여 전동기의 운전시 전로에 접속되고 정지상태일 경우 전로에서 개방되도록 한다.

라 제어반 형식
 (1) 동력 제어반은 설치방법에 따라 벽부형과 자립형으로 구분되며 벽부형인 경우  설치벽에 대한 구조적 사항을, 자립형인 경우 전도 방지와 침수대책을 해야 한다.
 (2) 제어반 내부에 기기의 배치방법에 따라 일반형, 유닛형, 컨트롤센터로 구분하며 일반적으로 컨트롤센터형을 사용한다.
  (가) 일반형 제어반은 제어대상 기기별로 구분하지 않고 내부설치 기기별로 배치하여 제작하는 것을 말한다.
  (나) 유닛형 제어반은 제어대상 기기별로 구분하여 각각 기판(유닛)으로 배치하는 것으로 제어동력 기기 수와 동일수량의 유닛이 설치되며, 유닛 사이의 차폐는 하지 않는다.
  (다) 컨트롤센터형은 유닛으로 분리하고 각 유닛마다 차단된 별도의 공간으로 배치하는 것이며, 일반적으로 인출형으로 사용한다.
 (3) 접속도
  (가) 설계시는 주회로를 표시하는 단선 결선도로서 표시한다.
  (나) 주회로의 구분은 공조설비용, 급 배수 위생설비용, 방재설비용으로 하고 각 구분별 용량을 나누어 구성한다.
  (다) 전동기군의 설치실이 다른 경우는 별도회로로 구성한다.

3 배선

 가 간선
 (1) 동력 배선은 손상을 받을 우려가 없는 배관 배선에 의한 공법 또는 케이블공법으로 한다.
 (2) 전동기에 전력을 공급하는 간선의 굵기
  (가) 간선에 접속하는 전동기 정격전류 합계가 50[A]이하일 경우는 정격전류 합계의 1.25배 이상의 허용전류를 갖는 전선을 사용한다.
  (나) 간선에 접속하는 전동기 정격전류 합계가 50[A]초과시에는 정격전류 합계는 1.1배 이상의 허용전류를 갖는 전선을 사용한다.
  (다) 설계시 전동기의 정격전류는 규약전류를 기준하고, 삼상 380[V]인 경우 정격 출력 1[kW]당 2.1[A]로 할 수 있다.

나. 분기회로
 (1) 연속 운전하는 단독 전동기에 대한 전선의 굵기
  (가) 전동기 정격전류가 50[A] 이하일 경우 정격전류의 1.25배 이상의 허용전류를 갖는 전선을 사용한다.
  (나) 전동기 정격전류가 50[A] 초과시 정격전류의 1.1배 이상의 허용전류를 갖는 전선을 사용한다.
 (2) 2대 이상의 전동기에 동시에 공급하는 회로는 7.3.1의 (2)에 따른다.
 (3) 연속 사용되지 않고 단시간 사용, 단속 사용, 주기적 사용 또는 변동부하 사용 전동기에 대한 전선의 굵기는 전동기의 정격전류에 의하지 않고, 배선의 온도상승 허용 값 이하로 하는 열적 등가전류 값으로 한다.