UPS의 용량산정

UPS의 용량산정

[자료출처 : 에너지관리진단 기술 교육교재]

1. 설계 및 고려사항

 가. 부하용량

  (1) 3상 부하 P = √3 X E X I X (1/1,000) [kVA]

  (2) 단상부하 P = E×I×(1/1,000)  [kVA]

                   E : 선간전압 [V]

                   I  : 정격전류 [A]

 나. 수용율

   부하가 복수의 기기로서 구성되는 경우 부하특성상 동시에 운전되는 경우가 없는 중대형

부하의 경우는 수용율을 고려하여 적정용량이 산출되게 하여야 한다.

  (1) 설비용량이 100kVA이상되는 부하는 부하의 운전특성을 검토하여 수용율(80-100%)을 고

       려하여 적정용량이 산출되게 하여야 한다.(100kVA 미만은 100% 적용)

  (2) 통신용 부하는 수용율 100%를 적용한다.

 

 다. 고조파 전류의 영향

  (1) 무정전 전원장치의 경우 다른 전원기기와 달리 고조파전류에 의하여 출력전압파형이

       일그러지기 때문에 용량의 여유를 두고 설비를 계획한다.

  (2) 여유계수는 부하의 특성을 고려하여 3상 부하에서 1.2～1.4, 단상 부하에서 1.3～2.0의

       여유를 고려하며, 저항부하, 리액터 부하등 선형부하가 대부분인 경우는 여유계수를 작

       게, 비선형 부하인 정류부하가 많은 컴퓨터 응용기기등은 여유계수를 크게 적용한다.

 

 라. 부하 불평형률

  (1) 3상출력의 무정전 전원장치에 단상부하와 3상부하가가 혼용된 경우는 부하 불평형률이

       가능한 20% 이내가 되도록 하여야 한다.

    ※ 부하 불평형률 = (선전류최대치 -   선전류최소치)/선전류 × 100%

  (2) 이 때의 무정전 전원장치 소요용량 산출을 위한 부하용량은 최대 수용 상(Phase) 부하

       용량의 3배 용량이 된다.

 

 마. 기동 돌입 전류

  (1) 부하 기동시의 돌입전류를 포함한 피크 전류와 계속 시간이 무정전 전원장치 과부하 내

       량 허용치 이내이여야 한다.

  (2) 순차 기동할 경우에는 나중에 투입하는 부하의 기동전류에 의한 출력전압변동이 먼저

       투입된 부하의 허용치를 넘지 않아야한다.

 

 바. 과도전압변동

   무정전 전원장치 출력전압 변동은 부하급변 50%에서 ±8% 정도이고, 컴퓨터 응용기기의

   허용 전압변동율은 일반적으로 ±10% 정도이므로 무정전 전원장치 출력전압 변동을 ±8%

   로 억제하기 위하여 부하 급변량이 무정전 전원장치 정격 용량의 50% 이내가 되도록 용량

   을 산정한다.

 

 사. 기동 돌입전류의 제한

  (1) 기동 돌입전류의 억제는 무정전 전원장치의 용량 결정에 중요한 사항이므로 기동 돌입

       전류가 큰 부하는 그 억제 대책을 검토하여야 한다.

  (2) 억제책으로는 부하의 순차투입으로 기동이 중첩되지 않도록 하는 방법, 상용 바이패스

       라인에서의 기동등 가능한 여러 가지 방법을 검토하여야 한다.

 

 아. 부하 역률

  (1) 부하에 공급 가능한 유효전력의 최대치는 무정전 전원장치 제작시 설계된 출력 역률에

       관계되므로 부하 역률이 출력측 설계 역률보다 클 경우에는 이에 대한 무정전 전원장치

       용량증가를 검토하여야 한다.

  (2)  부하에 공급 가능한 유효전력의 최대치는

      (kW) = 출력용량(kVA) × 출력정격 역률(pF)

  (3) 부하 역률 향상을 위한 전력용 콘덴서를 부착할 경우는 무정전 전원장치 제작사 기술자

       료를 검토하여 부착 위치를 결정하여야 한다.

 

 자. 장래 부하에 대한 설계

   장래 부하에 대한 여유 용량은 특별한 경우를 제외하고는 시설 계획에 의거 Y+(2～3)년의

   용량을 설계한다.

 

 차. 분산형 및 집중형의 검토

  (1) 무정전 전원장치는 수전장치를 설치한 전력실에 집중형으로 설치하는 것을 원칙으로

       한다.

  (2) 경제성, 배선공사의 난이도, 부하기기의 배치상태 등 집중형이 불리한 경우는 비교 검

       토하여 분산형을 설치할 수 있다.

2. 무정전 전원장치의 소요용량의 결정

 가. 정상용량

   설계 및 고려조건들을 종합 검토하여 아래의 정상용량으로 무정전 전원장치의 소요 용량

   을 산출 적용함을 원칙으로 한다.

Pr ≥ αβ(Pk + Pt)

   Pr : 무정전 전원장치 소요용량(kVA)

   α : 부하의 수용률

   β : 고조파 전류에 의한 여유계수

   Pk : 부하용량 총합

   Pt : 시설계획에 의한 차후 증설 부하

 

 나. 과전류 내량을 고려한 용량

           Pb + Ps

Pr ≥ -----------

              γ

   Pr : 무정전 전원장치 소요용량(kVA)

   Pb : 부하용량총합(출력용량의 합)(kVA)

   Ps : 최대돌입용량(기동되는 부하의 정격용량을 제외한 순수 돌입용량)

   γ : 과부하 내량 계수(1.2～1.5)

 다. 돌입용량을 고려한 용량

 

          Ps

Pr ≥ -----

          0.5

   Ps : 최대돌입용량(기동되는 부하의 정격용량을 제외한 순수 돌입용량)

 

 라. 부하용량 100kVA 일 때 UPS 용량선정의 예

   Pr ≥ 0.9 × 1.25(100 + 20) (α=0.9, β=1.25, Pt=20kVA, Ps=25kVA)≒135[kVA]

   Pr ≥ (100 + 25)/(1.2～1.5) ≒ 83～104[kVA]

   Pr ≥ 25/0.5 = 50[kVA]

   상기 세가지 조건을 만족하는 용량은 135kVA 이상이나 UPS의 용량 구조상

    135kVA 이상에서는 150kVA를 선정하는 것이 좋다.

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