철도 설계지침 및 편람(전철전력편)-개정(안) 비교표

3) 축전지설비 용량산정 기준 개선(KR CODE 02060, 02070) (송변전)

현행 KR CODE

KR CODE 개정(안)

사유

KR E-02060 변전소 용량

해설 1. 변전소의 용량

4.3 축전지의 용량계산

(1) 축전지 용량계산의 필요조건은 다음에 의한다.

① 허용 최저 전압

허용 최저 전압은 부하측의 각 기기에서 요구하는 최저 전압 중에서 최고의 값에다 축전지와 부하 사이의 접속선의 전압강하를 합한 것으로 다음과 같다.

[eqn: V= {V _{a} +V _{c}} over {n}]

[eqn: V]  : 축전지의 허용 최저전압(V)

[eqn: V _{a}] : 부하의 허용 최저전압(V)

[eqn: V _{c}] : 축전지와 부하간의 전선의 전압강하(V)

[eqn: n]  : 축전지의 직렬개수

② 예상되는 최저 전지 온도의 결정

축전지는 온도가 낮아지면 방전특성이 낮으며, 온도가 높아지면 방전특성이 양호해지나 35～45℃부근에서 좋아져서 45℃이상이 되면 다시 저하한다. 축전지의 최저온도는 실내에 설치하는 경우에는 +5℃, 옥외 큐비클에 설치하는 경우에는 최저주위온도 5～6℃, 추운 지방에서는 -5℃로 한다.

③ 방전시간

방전시간은 2시간을 표준으로 한다.

④ 방전전류

방전전류는 최대 부하 전류치를 사용한다.

⑤ 축전지 셀수의 결정

셀수는 부하의 제한 전압과 최저 제한 전압을 고려하여 결정한다.

일정한 부하에 대하여 셀수를 적게 하면 최고 제한 전압에 대해서는 안전하지만 용량이 큰 축전지가 필요하다. 또 셀수를 많이 하면 축전지 용량은 작아도 되지만 충 방전시의 과대 전압을 피하기 위하여 전압조정장치가 필요하다. 그러므로 셀수의 선정은 이들 관계를 종합적으로 검토하여 결정한다.

⑥ 보수율(L)

축전지는 장기간 사용하거나 사용 조건 등이 변경되기 때문에 이 용량 변화를 보상하는 보정치로서 보통 L=0.8을 사용하고 있다.

⑦ 용량환산 시간 K의 결정

K는 방전시간, 축전지의 온도 및 허용 최저전압으로 정해지며 연축전지의 경우 그림에 의한다.

(2) 용량산출의 일반식

[eqn: C= {1} over {L} LEFT { K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} )+....+K _{n} (I _{n} -I _{n-1} ) RIGHT }]

C  : 25℃에서 정격방전율 환산용량(Ah)

L   : 보수율(L=0.8)

K  : 방전시간(T)(분) 전지의 최저온도 및 허용하는 최저전압에 의해 결정되는 용량환산시간(시)

I   : 방전전류(A)

아래 첨자 1,2,3,......n : 방전전류 변화의 순

용량의 산출은 시간의 경과와 함께 방전전류가 증가하는 경우와 시간의 경과와 함께 전류가 감소하는 경우가 있다.

일반식을 적용하는 경우 그림과 같이 시간의 경과와 함께 방전전류가 감소하는 경우, 전류가 감소하기 직전까지의 부하특성에서 구간을 끊어 필요한 축전지의 용량을 구한다.

예를 들면 A, B 및 C점에서 전류가 감소하고 있다. 따라서 A점, B점 및 C점까지에 필요한 정격방전율 환산용량 [eqn: C_{ A, } ``C_{ B, } ``C_{ c }]중에 일 큰 값의 용량을 전체 부하에 필요한 정격방전율 환산용량으로 한다.

KR E-02070 변전기기

참조 1. 변전소 등의 설비

6.3 축전지 용량계산

6.3.1 축전지용량의 산출 예

(1) 정전류의 경우

	조건 과거 용량저하율 : L=0.8 최저전지온도 : t=5℃ 허용최저전압 : VB=1.75V/cell 허용환산시간 : K=3.8 (제5.5-8도에서 구한다) [eqn: C= {1} over {L} KI= {1} over {0.8}]x3.8x10[eqn: image]48(Ah)

(2) 방전전류가 시간과 함께 증가하는 경우

	L=0.8 I1=10A, I2=20A, I3=50A T1=60분, T2=20분, T3=0.167분 K1=2.8, K2=1.75, K3=1.2 [eqn: C= { 1 } over { 0.8 }]{2.8x10+1.75x(20-10)+ 1.2x(50-20)}[eqn: image]102(Ah)

(3) 방전전류가 시간의 경과와 함께 증감하는 경우

	조건 L=0.8 t=5℃ VB=1.75V/cell 의 경우 그림의 2종류에 대하여 계산하여 큰 용량으로 한다.

	L=0.8 I1=30A, I2=5A, I3=15A T1=120분, T2=80분, T3=20분 K1=3.8, K2=3.5, K3=1.75 [eqn: C_{ 1 } = { 1 } over { 0.8 }]{3.8x30+3.5x(5-30)+1.75 x(15-5)}=55 [eqn: C_{ 2 } = { 1 } over { 0.8 }]x2.2x30=82.5 이 경우는 C2를 적용한다.

(4) 단위 변전소 축전지 용량의 산출

무보수 밀폐형 연축전지를 사용한다. 변전소의 축전지의 용량 계산은 다음의 예에 의한다.

① 계산에 필요한 조건

표 . 부하의 방전전류와 방전시간

종 별	수 량	1개의 방전전류	방전전류	방전시간	비 고
계전기	1식	2A	2A	2H
고속차단기 유지전류	4개	1A	4A	2H
비 상 등	1개	1A	1A	1H
수전차단기 투입전류	1개	5A	5A	순시
수전단로기 투입전류	1개	4A	4A	순시
계 전 기 동작전류	1식	6A	6A	순시
기 구 반	1개	4A	4A	2H

② 축전지의 개수

기기의 허용 최저전압은 회로의 전압강하를 포함하여 확보하는 것으로 하고 80셀(cell)을 사용한다. 이 경우 고속도 차단기 회로의 전압강하는 축전지와 가깝기 때문에 전압강하가 생기지 않는 것으로 한다.

또한 고배용 차단기회로의 전압강하는 5V로 한다.

③ 축전지의 조건과 계산

보수율           :  L=0.8

최저 전지온도    :  t=5℃

허용 최저전압    :  VB=1.75V/cell

용량환산시간     :  K1, K2, K3

	I1=10A, I2=11A, I3=37.5A T1=120분, T2=60분, T3=0.08분(5초) K1=3.8, K2=2.8, K3=1.2

최종의 큰 방전전류는 기기의 투입전류가 반복되는 것으로 인한다.

[eqn: C````= {1} over {L}]x[eqn: LEFT { K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} ) RIGHT }]

[eqn: = {1} over {0.8}]x{3.8x10+2.8x(11-10)+1.2x(37.5-11)}

[eqn: =] 90.75 (Ah)

즉 100Ah의 축전지를 적용한다.

KR E-02060 변전소 용량

해설 1. 변전소의 용량

4.3 축전지의 용량계산

4.3.1  일반사항

(1) 변전소 및 급전구분소의 경우 정류기는 이중화로 구성하고, 축전지는 단일로 설치한다.

(2) 축전지의 충전방식은 부동충전방식으로 하며, 운전시간은 2시간 이상 연속운전이 가능하여야 한다.

한전 DS-2570 축전지 및 충전기 용량 결정기준

4.3.2 용어설명

(1) 연속부하(상시부하) : 부하곡선 전체를 통하여 연속 운전되는 부하

(2) 비연속부하 : 부하곡선이 일부시간 동안 운전하는 부하

(3) 순간부하 : 동작시간이 1분을 넘지 않는 짧은 기간 동안 발생하는 부하

(4) 불확실성부하 : 부하곡선 중 운전시간을 예상하기 어려운 부하(비연속부하이며 순간부하)

연속부하	비연속 부하	순간부하
배전반 및 제어감시반의 표시 등 비상조명등 소규모 제어장치 고장점표정반 전철제어반 계속적으로 여자되는 코일 계측기기 전원 기타	통신 계통전원 화재보호 설비	차단기, 단로기 조작전원 전동기 기동전류 전동조작밸브 동작전류

4.3.3 축전지 용량산정 절차

축전지 용량산정은 다음 절차로 시행한다.

그림 1. 축전지 및 충전기 용량결정 절차

직류 및 교류부하 조사

방전전류의 계산

용량환산시간계수(K) 결정

축전지 용량계산 및 산정

충전기 용량 계산

방전전류-시간도표 작성

설계조건 검토

사용축전지, 허용전압, 최저축전지 온도, 보수율, 방전전류,   전압, 셀수, 방전종지전압, 방전시간 등 설계조건에 대하여   검토한다.

축전지로 공급하는 직류 및 교류부하 현황에 대하여

조사한다.

조사된 부하를 이용하여 총 방전전류를 계산한다.

부하의 특성(연속부하, 순간부하 등)을 고려하고 부하의

시간을 조사하여 방전전류-시간도표를 작성한다.

축전지 타입에 따라 제작사의 용량환산시간계수를 확인

하여 적용한다.

축전지 용량계산방법에 따라 용량을 계산하고 여유율을

반영하여 축전지를 선정한다.

충전기  용량을 계산한다.

4.3.4 설계조건 검토

(1) 사용축전지

철도 설계지침 및 편람(KR E-02110)의 축전지 형식을 기준으로 환경성, 유지보수성, 신뢰성 등을 고려하여 선정한다.

(2) 허용전압 : 최고 121[V], 최소 93.5[V]

최고 및 최소전압의 기준은 다음과 같다.

구 분	정격전압	최저전압	최고전압
한국철도시설공단	DC 110[V]	93.5V 정격전압의 85[%]	121[V] 정격전압의 110%
한국전력	DC 125[V]	105V 정격전압의 84[%]	140[V] 정격전압의 112%

① 철도 변전설비의 직류전압 허용범위

제어용 전원을 사용하는 변전설비의 최저전압은 일반적으로 85～110[%]의 변동범위를 가지고 있으며 GIS의 트립시에는 정격치의 70%에도 제어가 가능하나, 투입과 트립을 동시에 만족하기 위하여 정격치의 85%를 최저전압으로 결정

변전설비 제작시방서의 직류전원 범위

기기종류	장치 및 기구별			정격치	변동범위	최저 전압	최고 전압
170, 72.5, 29KV GIS	조작 장치	전동 및 전동스프링식		DC 110[V]	투입 : 정격치의 85~110[%]	93.5	121
					트립 : 정격치의 70~110[%]	77	121
	제어 장치	보조릴레이 등		DC 110[V]	투입 : 정격치의 85~110[%]	93.5	121
					트립 : 정격치의 60~110[%]	66	121
전철제어반	보호계전기			DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121
	컨트롤러			DC 24[V] or DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121
	통신제어장치			DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121
고장점표정장치	흡상전류 방식		모장치	DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121
			자장치	DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121
	임피던스 방식		임피던스 계전기	DC 110[V]	85~110[%]	93.5	121

② 한전의 축전지 및 충전기 용량 결정기준의 직류전압 허용범위

직류계통의 정격전압은 125[V], 최대허용전압은 140[V](정격치의 112%), 최저허용전압은 105[V] (정격치의 84%)

(3) 최저축전지 온도 : 5℃

축전지는 온도가 낮아지면 방전특성이 낮으며, 온도가 높아지면 방전특성이 양호해지나 35～45℃부근에서 좋아져서 45℃이상이 되면 다시 저하한다. 축전지의 최저온도는 실내에 설치하는 경우에는 +5℃, 옥외 큐비클에 설치하는 경우에는 최저주위온도 5～6℃, 추운 지방에서는 -5℃로 한다.

(4) 보수율 : 0.8

축전지는 장기간 사용하거나 사용 조건 등이 변경되기 때문에 이 용량 변화를 보상하는 보정치로서 보통 L=0.8을 사용한다.

(5) 방전전류 : 최대 부하 전류치를 적용한다.

(6) 전 압 : DC 110V

(7) 축전지 셀수의 결정

DS-2570 축전지 및 충전기 용량 결정기준 및 전기설비기술기준 핸드북 4.2.2 축전지용량계산

셀수는 부하의 제한 전압과 최저 제한 전압 등을 고려하여 결정한다.

일정한 부하에 대하여 셀수를 적게 하면 최고 제한 전압에 대해서는 안전하지만 용량이 큰 축전지가 필요하다. 또 셀수를 많이 하면 축전지 용량은 작아도 되지만 충 방전시의 과대 전압을 피하기 위하여 전압조정장치가 필요하다. 그러므로 셀수의 선정은 이들 관계를 종합적으로 검토하여 결정한다.

① 직류계통 최대허용전압을 이용한 전지 수는 아래 식에 의한다.

전지 수 = [eqn: {최대허용전압} over {균등충전전압}]

② 직류계통 최저허용전압을 이용한 전지 수는 아래 식에 의한다.

전지 수 = [eqn: {최저허용전압} over {방전종지전압}]

③ 직류공칭전압과 셀당 공칭전압을 이용하여 계산한다.

전지 수 = [eqn: {부하의`정격전압} over {축전지의`공칭전압}]

④ 전지 수의 결정

직류계통 최대, 최저허용전압 및 직류공칭전압에 따라 결정된 전지 수를 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 큰 쪽을 택한다.

(8) 방전종지전압

허용 최저 전압은 부하측의 각 기기에서 요구하는 최저 전압 중에서 최고의 값에다 축전지와 부하 사이의 접속선의 전압강하를 합한 것으로 다음과 같으며 전압강하에는 단위전지 상호간 접속도체에 의한 강하도 포함된다.

전기설비기술기준 핸드북 4.2.2 축전지용량계산

[eqn: V= {V _{a} +V _{c}} over {n}]

[eqn: V]  : 방전종지전압(축전지의 허용 최저전압(V))

[eqn: V _{a}] : 부하의 허용 최저전압(V)

[eqn: V _{c}] : 축전지와 부하간의 전선의 전압강하(V)

[eqn: n]  : 축전지의 직렬개수

[eqn: e= {35.6LI} over {1000A}] 단상 2선식 및 직류 2선식의 전압강하

e : 전압강하, A : 전선의 단면적[㎟], L : 전선 1본의 길이, I : 전류

(9) 방전시간 : 2시간,  한전 DS-2570 축전지 및 충전기 용량 결정기준의 방전시간 2시간을 적용한다.

(10) 용량환산 시간 K의 결정

K는 방전시간, 축전지의 온도 및 허용 최저전압으로 정해지며 축전지 제작사에 따라 정해진다.

4.3.5 축전지의 부하조사

(1) 비상전원 사용설비 현황 조사

설비종류	AC 전원(220V 등) (Inverter사용)				DC 전원(110V) (정류기사용)
	SS	SP	SSP	PP	SS	SP	SSP	PP
170KV GIS	-	-	-	-	○	-	-	-
72.5KV GIS	-	-	-	-	○	○	○	○
MTR	-	-	-	-	○	-	-	-
소규모SCADA	○	-	-	-	-	-	-	-
전철제어반(170KV GIS)	○	-	-	-	○	-	-	-
전철제어반(72.5KV GIS)	○	○	○	○	○	○	○	○
고장점표정반	○	○	○	○	○	○	○	○
원격진단시스템	○	○	○	○	-	-	-	-
전력품질분석장치	○	-	-	-	-	-	-	-
비상등	-	-	-	-	○	○	○	○

* 무인감시장치(영상감시장치, 출입문감시장치 등)의 전원은 통신분야에서 별도의 UPS(용량 : 통상 5KVA)를 설치하므로 반영하지 않음

(2) 변전설비 직류 및 교류전원 사용부하 조사의 예

① 변전소 직류부하조사

직류부하를 사용하는 기기의 정격부하를 조사하여 순간부하와 연속부하를 구분하여 정리한 후 부하의 합계를 구한다. 변전소의 순간부하는 차단기 투입 및 트립시, 비상등 점등시, 전철제어반 재기동시 순간적으로 직류부하가 필요하며 다음과 같이 발생할 수 있는 조건을 Case 1, 2, 3로 구분한다.

가. Case 1 : (급전반 차단기 4대가 동시에 트립되는 경우+비상등 점등)

차단기의 투․개방은 순차적으로 동작되어 동시에 많은 전류가 필요하지 않으나, 급전반의 차단기가 동시에 개방할 경우에는 일시적으로 많은 전류가 소요된다. 따라서 차단기 트립시 1대에 5.3[A]≒6[A] 로 산정하고 4대를 계산하면 24[A]가 소요되며, 비상등 20개가 점등되었을 경우 10[A]로 총 34[A]가 필요하다. (전철제어반 재기동시에는 차단기가 투․개방할수 없으므로 제외)

나. Case 2 : (차단기 1대 동작+비상등 점등)

비상등이 켜져 있는 상태에서 차단기 1대가 동작할 경우를 가정하여 부하를 산정한다.

다. Case 3 : (비상등 점등+전철제어반 재기동)

비상등이 점등된 상태에서 전철제어반 재기동시 부하를 산정한다.

변전소 직류 부하조사 사례

종류	전원	부하종류	기기	개별부하(W)	A	면수	Case1	Case 2	Case 3
170KV GIS	DC 110V	순간부하	CB	420/EA	3.8	1	24	0	0
170KV GIS	DC 110V	순간부하	DS+ES	585/EA	5.3	1		0	0
170KV GIS	DC 110V	순간부하	DS	285/EA	2.6	1		0	0
170KV GIS	DC 110V	순간부하	HES	250/EA	2.3	1		0	0
72.5KV GIS	DC 110V	순간부하	CB	495/EA	4.5	1		4.5	0
72.5KV GIS	DC 110V	순간부하	DS	138.6/EA	1.26	1		0	0
전철제어반	DC 110V	순간부하	전원 재기동시	1100/LOT	10	1	0	0	10
비상등	DC 110V	순간부하	비상램프	55/EA	0.5	20	10	10	10
소 계							34	14.5	20
170KV GIS	DC 110V	연속부하	Ann.Lamp	2/Channel	0.018	5	0.09	0.09	0.09
170KV GIS	DC 110V	연속부하	Pilot Lamp	2/EA	0.018	5	0.09	0.09	0.09
170KV GIS	DC 110V	연속부하	Buzzer	5/EA	0.045	5	0.225	0.225	0.225
170KV GIS	DC 110V	연속부하	Timer	2/EA	0.018	5	0.09	0.09	0.09
170KV GIS	DC 110V	연속부하	Aux relay	7.6/EA	0.069	5	0.345	0.345	0.345
170KV GIS	DC 110V	연속부하	MCCB	1/EA	0.009	5	0.045	0.045	0.045
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Ann,Lamp	2/Channel	0.018	10	0.18	0.18	0.18
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Pilot Lamp	2/EA	0.018	10	0.18	0.18	0.18
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Buzzer	5/EA	0.045	10	0.45	0.45	0.45
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Timer	2/EA	0.018	10	0.18	0.18	0.18
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Aux relay	7.6/EA	0.069	10	0.69	0.69	0.69
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	MCCB	1/E	0.009	10	0.09	0.09	0.09
전철제어반	DC 110V	연속부하	콘트롤러등	550/LOT	5	1	5	5	5
고장점표정반	DC 110V	연속부하	제어 감시등	55/LOT	0.5	1	0.5	0.5	0.5
소 계							8	8	8
합 계							42	23	28

② 변전소 교류부하조사

변전소 교류부하 조사사례

종류	전원	부하종류	기기	개별부하(W)	면수	Case1
170KV GIS	AC 220V	연속부하	히터(CB Case)	200/EA	5	1000
170KV GIS	AC 220V	연속부하	LCP	100/EA	5	500
170KV GIS	AC 220V	연속부하	조작기	30/EA	5	150
170KV GIS	AC 220V	연속부하	FL	20/EA	5	100
170KV GIS	AC 220V	연속부하	Counter	3.5/EA	5	17.5
170KV GIS	AC 220V	연속부하	HS	4/EA	5	20
170KV GIS	AC 220V	연속부하	TH	6/EA	5	30
170KV GIS	AC 220V	순간부하	유압스프링모터	470/EA	5	0
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	히터 CB Case	200/EA	10	2000
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	LCP	100/EA	10	1000
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	조작기	30/EA	10	300
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	FL	20/EA	10	200
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	Counter	3.5/EA	10	35
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	HS	4/EA	10	40
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	TH	6/EA	10	60
72.5KV GIS	AC 380V	순간부하	유압모터	750/EA	10	0
소규모장치	AC 220V	연속부하	서버	762/EA	1	762
소규모장치	AC 220V	연속부하	모니터	21/EA	1	21
소규모장치	AC 220V	연속부하	프린터서버	30/EA	1	30
소규모장치	AC 220V	연속부하	이벤트프린터	46/EA	1	46
소규모장치	AC 220V	연속부하	칼라레이져프린터	458/EA	1	458
소규모장치	AC 220V	연속부하	통신제어장치	80/EA	1	80
소규모장치	AC 220V	연속부하	모뎀	5/EA	4	20
전철제어반	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	200/LOT	1	200
고장점표정반	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	200/LOT	1	200
원격진단장치	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	800/LOT	1	800
전력품질감시장치	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	800/LOT	1	800
합 계						8,869.5

인버터를 통해 공급되는 교류부하에 대하여 각 기기별로 부하용량을 조사한다.

* 유압 모터는 차단기 투․개방시 순차적으로 동작하므로 부하합계에서 제외하며, 기기별 개별부하의 수량을 조사하여 반영한다.

③ 급전구분소 등 직류부하조사

가. Case 1 : (급전반 차단기 4대가 동시에 트립되는 경우+비상등 점등)

차단기의 투․개방은 순차적으로 동작되어 동시에 많은 전류가 필요하지 않으나, 급전반의 차단기가 동시에 개방할 경우에는 일시적으로 많은 전류가 소요된다. 따라서 차단기 트립시 1대에 5.3[A]≒6[A] 로 산정하고 4대를 계산하면 24[A]가 소요되며, 비상등 2개가 점등되었을 경우 1[A]로 총 25[A]가 필요하다. (전철제어반 재기동시에는 차단기가 투․개방할수 없으므로 제외)

나. Case 2 : (차단기 1대 동작+비상등 점등)

비상등이 켜져 있는 상태에서 차단기 1대가 동작할 경우를 가정하여 부하를 산정한다.

다. Case 3 : (비상등 점등+전철제어반 재기동)

비상등이 점등된 상태에서 전철제어반 재기동시 부하를 산정한다.

종류	전원	부하종류	기기	개별부하 (W)	A	면수	Case1	Case 2	Case 3
72.5KV GIS	DC 110V	순간부하	CB	495	4.5	1	24	4.5	0
72.5KV GIS	DC 110V	순간부하	DS	138.6	1.26	1		0	0
전철제어반	DC 110V	순간부하	전원 재기동시		5	1	0	0	5
비상등	DC 110V	순간부하	비상램프		0.5	2	1	1	1
소 계							25	5.5	6
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Ann,Lamp	2/Channel	0.018	4	0.072	0.072	0.072
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Pilot Lamp	2/EA	0.018	4	0.072	0.072	0.072
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Buzzer	5/EA	0.045	4	0.18	0.18	0.18
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Timer	2/EA	0.018	4	0.072	0.072	0.072
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	Aux relay	7.6/EA	0.069	4	0.276	0.276	0.276
72.5KV GIS	DC 110V	연속부하	MCCB	1/E	0.009	4	0.036	0.036	0.036
전철제어반	DC 110V	연속부하	콘트롤러등		2.5	1	2.5	2.5	2.5
고장점표정반	DC 110V	연속부하	제어 감시등		0.5	1	0.5	0.5	0.5
소 계							4	4	4
합 계							29	9	15

④ 급전구분소 등 교류부하조사

종류	전원	부하종류	기기	개별부하(W)	면수	Case1
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	히터 CB Case	200/EA	4	800
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	LCP	100/EA	4	400
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	조작기	30/EA	4	120
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	FL	20/EA	4	80
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	Counter	3.5/EA	4	14
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	HS	4/EA	4	16
72.5KV GIS	AC 220V	연속부하	TH	6/EA	4	24
72.5KV GIS	AC 380V	순간부하	유압모터	750	1	0
전철제어반	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	200	1	200
고장점표정반	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	200	1	200
원격진단장치	AC 220V	연속부하	콘트롤러등	800	1	800
합 계						2,654

4.3.6 방전전류 계산

구분	전원종류	부하 형태	부하명칭	Case 1 (0~1분)	Case 2 (113분~115분)	Case 3 (116분~120분)	비 고
변전소	DC	순간부하	트립전류 또는 투입전류	24[A]	4.5[A]	0
		순간부하	전철제어반 재기동	0	0	10[A]
		순간부하	비상등	10[A]	10[A]	10[A]
	소계			34[A]	14.5[A]	20[A]
	AC	연속부하	GIS 전철제어반 고장점표정반	교류부하 8,869.5[W] 직류전류 56.9[A]
	DC	연속부하	GIS 등	8[A]
	소계			64.9[A]
	합계			98.9[A]	79.4[A]	84.9[A]
급전 구분소	DC	순간부하	트립전류 또는 투입전류	24[A]	4.5[A]	0
		순간부하	전철제어반 재기동	0	0	5[A]
		순간부하	비상등	1[A]	1[A]	1[A]
	소계			25[A]	5.5[A]	6[A]
	AC	연속부하	GIS 전철제어반 고장점표정반	교류부하 2,654[W] 직류전류 8.28[A]
	DC	연속부하	GIS 등	4[A]
	소계			17[A]
	직류전류 합계			42[A]	22.5[A]	23[A]

○ 변전소의 교류 부하에 대한 직류전류(인버터 최대 방전전류)를 구하면,

[eqn: I _{AC} = {부하[W] TIMES 출력역률 TIMES 수용률} over {인버터`입력`최저전압 TIMES 인버터효율}# # ````````````=` {8869.5 TIMES 0.8 TIMES 0.6} over {93.5 TIMES 0.8} =56.9[A]]

(인버터효율은 공단 저압반 자재사양서 기준 0.8적용, 역률 및 수용률은 적정 값을 적용한다.)

○ 급전구분소의 교류 부하에 대한 직류전류를 구하면,

[eqn: I _{AC} = {부하[W] TIMES 출력역률 TIMES 수용률} over {인버터`입력`최저전압 TIMES 인버터효율}# # ````````````=` {2654 TIMES 0.8 TIMES 0.6} over {93.5 TIMES 0.8} =17[A]]

(인버터효율은 공단 저압반 자재사양서 기준 0.8적용)

4.3.7 방전전류-시간도표 작성

위에서 산출된 각 Case별 방전전류로 부하곡선도(방전전류-시간도표)를 작성한다.

I[A]	↑	Case 1
		34A								Case 3
										20A
							Case 2
							14.5A
		64.9A
		1분				113분			116분			120분			→(분)
		[eqn: C _{A}]
		[eqn: C _{B}]
		[eqn: C _{C}]
		[eqn: C _{D}]

4.3.8 용량환산시간계수(K) 결정

축전지의 타입에 따라 제작사의 방전종지전압에 대한 용량환산시간계수 자료를 이용하여 결정한다.

4.3.9 축전지 용량계산 및 산정

축전지 용량은 다음식으로 구한다.

[eqn: C= {1} over {L} LEFT { K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} )+....+K _{n} (I _{n} -I _{n-1} ) RIGHT }]

C  : 5℃에서 정격방전율 환산용량(Ah)

L   : 보수율(L=0.8)

K  : 방전시간(T)(분) 전지의 최저온도 및 허용하는 최저전압에 의해 결정되는 용량환산시간(시)

I   : 방전전류(A)

용량의 산출은 시간의 경과와 함께 방전전류가 증가하는 경우와 시간의 경과와 함께 전류가 감소하는 경우가 있다.

(1) 시간의 경과와 함께 방전 전류가 증가하는 부하

시간의 경과와 함께 방전 전류가 증가하는 부하는 전구간 일괄 계산한다.

I1

I2

I3

T1, K1

T2, K2

T3, K3

시간 T

전류

축전지 용량

[eqn: C= {1} over {L} [K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} )]`[Ah]]

(2) 시간의 경과와 함께 방전 전류가 감소하는 부하

각 구간별로 구분 계산 후 최대값을 선정한다. 각 구간별로 계산한 값 CA, CB, CC중에서 제일 큰 값을 선정한다. (이때 CA, CB, CC 를 구할 때 각각의 K1 값은 서로 다른 값임)

I1

I2

I3

시간 T

전류

① [eqn: C _{A}] 일때

I1

T1, K1

시간 T

전류

[eqn: C= {1} over {L} K _{1} I _{1}]

② [eqn: C _{B}] 일때

I1

I2

T1, K1

T2, K2

시간 T

전류

[eqn: C= {1} over {L} [K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )]`[Ah]]

③ [eqn: C _{C}] 일때

I1

I2

I3

T1, K1

T2, K2

T3, K3

시간 T

전류

[eqn: C= {1} over {L} [K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} )]`[Ah]]

(3) 계산의 예

① [eqn: C _{A}]일 때 밧데리(=축전지)의 용량

I[A]	↑
		I1=98.9A
		1분													→(분)
		S1

C = 1 × IDC × K L

C : 축전지용량

L = 보수율  (0.8)

I1 = 98.9A

S1 = 1분

K1 = 0.35

[eqn: C= {1} over {L} (K _{1} I _{1} )# ```````= {1} over {0.8} (0.51 TIMES 98.9) image 63[Ah/10hr]]

② [eqn: C _{B}]일 때 밧데리(=축전지)의 용량

I[A]	↑
		I1=98.9A
			I2=64.9A
		1분				113분									→(분)
		S1
			S2

C : 축전지용량

L = 보수율  (0.8)

I1 = 98.9A, I2 = 64.9A

S1 = 113분, S2 =112분

K1 = 2, K2 = 2

[eqn: C= {1} over {L} LEFT { (K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} ) RIGHT }# ```````= {1} over {0.8} LEFT { 2 TIMES 98.9+2(64.9-98.9) RIGHT } image 162[Ah/10hr]]

③ [eqn: C _{C}]일 때 밧데리(=축전지)의 용량

I[A]	↑
		I1=98.9A
							I3=79.4A
			I2=64.9A
		1분				113분		116분						→(분)
		S1
			S2
							S3

C : 축전지용량

L = 보수율  (0.8)

I1 = 98.9A, I2 = 64.9A, I3 = 79.4A,

S1 = 116분, S2 =115분, S3 =3분

K1 = 2.1, K2 = 2, K3 = 0.4

[eqn: C= {1} over {L} LEFT { (K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} ) RIGHT }# ```````= {1} over {0.8} LEFT { 2.1 TIMES 98.9+2(64.9-98.9)+2(79.4-64.9) RIGHT } image 211[Ah/10hr]]

④ [eqn: C _{D}]일 때 밧데리(=축전지)의 용량

I[A]	↑
		I1=98.9A
										I4=84.9A
							I3=79.4A
			I2=64.9A
		1분				113분		116분						→(분)
		S1
			S2
							S3
									S4

C : 축전지용량

L = 보수율  (0.8)

I1 = 98.9A, I2 = 64.9A, I3 = 79.4A, I4 = 84.9A,

S1 = 116분, S2 =115분, S3 =3분, S3 =5분

K1 = 2.2, K2 = 2.1, K3 = 0.4, K4 = 0.49

[eqn: C= {1} over {L} LEFT { (K _{1} I _{1} +K _{2} (I _{2} -I _{1} )+K _{3} (I _{3} -I _{2} )+K _{4} (I _{4} -I _{3} ) RIGHT }# ```````= {1} over {0.8} LEFT { 2.2 TIMES 98.9+2.1(64.9-98.9)+0.4(79.4-64.9)+0.49(84.9-79.4) RIGHT } image 193[Ah/10hr]]

(4) 용량 산정

[eqn: C _{A}], [eqn: C _{B}], [eqn: C _{C}], [eqn: C _{D}]의 부하를 비교하여 가장 큰 값으로 선정하며, 직류계통 및 축전지의 최적 운전상태에서 추가적으로 발생될 수 있는 부하증설, 비정상  운전, 예측할 수 없는 부하 등의 요소를 고려하여, 설계 시 계산된 축전지의 용량에서  10%～15%의 여유를 제공하고, 축전지의 정격용량은 내용수명의 말기에서 예상되는 부하의 최소한 125%를 유지한다.

4.3.10 충전기 용량 결정

(1) 충전기 용량의 일반식은 다음과 같고, 계산치를 상회하는 정격을 결정한다.

[eqn: RM I = (L + {1.1×Ah} OVER T )]

I    :   충전기의 정격용량(A)

Ah  :   Duty Cycle 총 방전 시간(Hours)에서 계산된 축전지의 용량

T   :   축전지 용량의 95 %까지 재충전되는 시간(Hr)

L   :   Duty Cycle의 연속방전전류(A)

1.1  :   축전지 손실에 대한 보정율

계산예 : [eqn: I=(92+ {1.1 TIMES 300} over {10} )`=`125`[A]# ```````````여유률을`고려하여`150[A]`로`선정]

(2) 충전기의 입력용량 계산식은 다음과 같다.

P =

P  :  충전기 입력 용량(kVA)

I   :   직류측 전류(A)

V  :   직류측 전압 (V)

cos :   역율

:   효율

계산예 : [eqn: P _{AC} = {I _{D} TIMES V _{D}} over {cos theta TIMES xi TIMES 10 ^{3}} `=` {150 TIMES 110} over {0.85 TIMES 0.8 TIMES 10 ^{3}} image 30[KVA]``]

* 정류기 역율과 효율은 한전규격 ES 157 참조

(3) 충전기 용량은 변전소의 정상, 비정상 운전시의 모든 관련 부하에 충분한 전력을 공급하면서 축전지를 최저 충전상태에서 완전 충전상태로 10시간 내에 재충전할 수 있는 충분한 용량을 가져야 한다.

KR E-02070 변전기기

참조 1. 변전소 등의 설비

6.3 축전지 용량계산 (삭제)

코드간 중복된 용량계산을 한개 코드에 통일하고, 사례조사 및 기술기준 검토를 통하여 명확한 계산 기준 제시