스프링클러설비 비상전원의 출력 용량 산정 방법

비상전원 출력용량 산정은

가. 비상전원 계산 방식

소방부하용 비상전원의 계산방법은 크게 PG 방식과 RG 방식이 있다. 비상전원 설계시 대부분 PG 방식을 사용하고 있는데, 그 이유는 RG 방식으로 계산할 때보다 PG 방식으로 계산할 때 더 큰 값이 산출되기 때문이다.

 

나. 세가지 모두를 만족시켜야 한다.

그 용량 계산은 다음의 세가지의 경우를 계산하여 가장 큰 값을 적용한다. 계산해 보면 대부분 마지막 세 번째의 경우(2.9.3.7.3)가 가장 큰 값이 나오게 된다. 그러므로 아래 세 가지의 모든 경우를 만족시킬 수 있도록 하기 위하여, 가장 큰 값에 해당하는 세 번째 계산방법(PG3)을 발전기 용량에 적용하는 경우가 대부분이다.

 

스프링클러설비 비상전원 출력용량

1. 모든 부하의 합계 입력용량을 기준으로 출력 산정

가. 동시에 운전될 수 있는 모든 합계

비상전원 설비에 설치되어 동시에 운전될 수 있는 모든 부하의 합계 입력용량을 기준으로 정격출력을 산정한다. 이는 소방부하만의 용량을 의미하는 것이 아닌 비상부하를 포함하는 용량 개념이다. 즉 비상전원이 감당해야 할 모든 부하의 용량을 말한다고 생각하면 된다.

 

나. 소방전원 보존형 발전기를 사용할 경우에는 그렇지 않다.

소방전원 보존형 발전기는 소방부하 위주로 계산된 용량을 가진 발전기이다. 이 발전기 역시 비상전원에 비상부하와 소방부하가 모두 연결되어 있다. 그렇지만, 화재로 인해 소방부하가 작동되기 시작하고 그 필요 전력양이 많아지게 되면, 비상부하를 차단하고 소방부하로만 전원을 공급하는 특성을 가지고 있다. 따라서 소방전원 보존형 발전기는 모든 부하의 합계 입력용량이 아닌 소방부하에 필요한 용량만을 가지고 있어도 되기 때문에 ‘그렇지 않다’라고 규정하고 있는 것이다.

 

다. 모든 부하의 합계 입력용량을 기준으로 한 발전기 용량(PG1)

 

PG1 발전기 용량

PL : 부하의 출력 합계(KW)

ηL : 부하의 종합효율(부하의 특성이 불명일 경우 0.85로 적용)

PFL : 부하의 종합역률(부하의 특성이 불명일 경우 0.8로 적용)

α : 부하율, 수용률 등을 고려한 계수(부하의 특성이 불명일 경우 1.0로 적용)

2. 최대 부하가 기동될 때에도 출력전압을 유지

가. 최대부하 기동시 허용 최저입력전압 이상의 출력전압 유지

발전기는 기동전류가 가장 큰 부하가 기동될 때에도 부하의 허용 최저입력전압 이상의 출력전압을 유지할 수 있어야 한다. 기동전류가 가장 큰 부하는 대부분 소화펌프나 제연팬이 된다. 비상전원에 연결된 부하들에 전원이 공급되는 상황에서, 기동전류가 가장 큰 소화펌프 등이 기동될 때에도 발전기는 부하의 허용 최저입력전압 이상의 출력전압을 유지할 수 있어야 한다는 의미이다.

 

나. 최대 부하 기동시에도 출력전압을 유지하기 위한 발전기 용량(PG2)

 

PG2 발전기 용량

Pm : 부하전동기 또는 전동기군의 기동 KVA(출력 KW × β × C) 중에서 최대 시동 KVA를 지닌 전동기의 출력

β : 전동기의 출력 1KW에 대한 기동 KVA(전동기의 특성이 불명일 경우 7.2 적용)

C : 기동방식에 따른 계수

Xd’ : 발전기 정수(발전기 과도리액턴스, 분명하지 않을 경우 0.2 ~ 0.25 적용)

ΔV : Pm KW의 전동기를 투입했을 때의 허용전압강하율 [%] (일반적으로 0.25 이하로 적용하며, 비상용 승강기의 경우는 0.2 이하를 적용)

3. 입력용량이 가장 큰 부하가 최종 기동할 때에도 견딜 수 있는 용량

가. 단시간 과전류에 견디는 내력

단시간 과전류에 견디는 내력은 입력용량이 가장 큰 부하가 최종 기동할 경우에도 견딜 수 있어야 한다. 비상전원에 연결된 부하 가운데 입력 용량이 가장 큰 전동기 또는 전동기군을 최후에 기동할 때에도 발생하는 과전류에도 이를 감당할 수 있어야 한다는 의미다.

 

나. 입력용량이 가장 큰 부하가 최종 기동할 때에도 감당 가능한 발전기 용량(PG3)

 

PG3 발전기 용량

Pn : (기동 KW – 입력 KW)의 값이 최대로 되는 전동기 또는 전동기군의 출력(KW)

       즉, 최대 기동 전류를 갖는 전동기 또는 전동기군의 출력(KW)

PL : 부하의 출력 합계(KW)

PFs : 전동기 기동시 역률(전동기의 특성이 불명일 경우 0.4)

ηL : 부하의 종합 효율

cosθ : 부하 역률(부하의 특성이 불명일 경우 0.8로 적용)

β : 전동기의 출력 1KW에 대한 기동 KVA(전동기의 특성이 불명일 경우 7.2)

C : 기동방식에 따른 계수

 

다. 전동기의 기동계급별 출력 1KW에 대한 기동 KVA (β)

기동계급	1KW당 입력 KVA	기동계급	1KW당 입력 KVA
E	6.35	H	9.0
F	7.2	J	10.1
G	8.0	K	11.4

 

라. 기동방식에 따른 계수 (C 값)

기동방식		C 값	기동방식		C 값
직입기동		1.0	y-Δ 기동		0.67
리액터기동	50%	0.5	콘돌퍼기동	50%	0.25
	65%	0.65		65%	0.42
	80%	0.8		80%	0.64

 

※ 항목별 발전기 용량 계산식, 유도전동기의 기동 계급(β), 기동방식에 따른 계수(C)는 2020 국가화재안전기준 해설서와 건축전기설비 설계기준(2011)을 참조한 것임.

 

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