다기능일체형 설비 적용을 통 한 전동기 기동반 회로개선

다기능일체형 설비 적용을 통 한 전동기 기동반 회로개선 한국수자원공사 청주권관리단 오홍 균

1. 시설현황 ▷ 대청댐 계통 광역상수도 운영 공급지역 : 청주시, 천안시, 아산시 청원군, 연기군, 당진군(서해지역) 취 수 장 : 290, 000㎥/일(대청취수장) 980, 000㎥/일(현도취수장) 정 수 장 : 636, 000㎥/일(청주정수장) 414, 000㎥/일(천안정수장) 가 압 장 : 656, 000㎥/일(전동가압장) 3, 700㎥/일(목천가압장) 송수관로 : Ⅰ단계 88. 4㎞ Ⅱ단계 131㎞(총 219. 4㎞)

2. 전력설비 구성 기존의 보호계전 기술은 전 동기 기동반의 전기 제어 설비와 여러 개의 전기식 보조릴레이에 의한 씨퀸스 제어로 구성되어 있으나, 기계적 보조릴레이 접점의 잦은 동작에 따른 접점 소 손과 설비에 대한 신뢰성 저하로 트러블이 발생하여 설비 복구에 많은 시간이 소요되며, 설비 개선을 위 한 회로 변경이 기계적인 접속으로 회로변경이 어려 웠다 다기능 일체형 보호계전기 자동제어 회로의 적용으로 전동기 기동반의 제어설비 를 PLC 자동제어로 설비 변 경이 가능하며, 설비 운전 이력 및 고장 이력관리를 상시 관리하여 최적의 설비 로 유지 관리한다.

3. 전력계통 사고 분석 1992년부터 발생된 전기사고는 인위적 자체정전 또는 외부 에 의한 정전(한전의 순간정전 등)을 제외한 총 399건으로 사고보고에서 나타난 통계적인 사고 건수이지만 실제로는 통계건수보다는 2배 이상 훨씬 상회하리라 추정된다. 통계 적으로 나타난 이를 설비별 사고유형을 구분하면 다음과 같다. 설비의 종류 건수 로 17 리액터 및 전동기 78 보호설비 42 변성기류 16 개폐기류 76 콘덴서류 5 변 압 기 22 기 타 8 선 합 계 310건

4. 경제적 손실 비용 설비사고로 인한 간접적인 손실비용은 직접적인 손실비용 의 약 1. 5~2배로 추정할 때 전체적인 손실 비용은 약 40~50억원(5년)에 이를 것으로 추정됨 ■ 직접손실비용 (단위 : 백만원) 구 분 소계 1997 1998 1999 2000 2001 건수 310 38 54 51 84 83 손실 2, 638 액 438 515 559 522 604 ■ 간접손실비용 설비사고와 관련하여 설비 교체비용 및 인건비 소요비용, 용수공급 불능에 따른 대외신뢰도약화, 국민적 여론악화 등 에 따른 손실비용은 약 1. 5~2배로 추정

5. 유도형배전반과 전자배전반 비교 항 목 기본구성 System 설계수정 신뢰성 안전성 유 도 형 배 전 반 전 자 화 배 전 반 ▷차단기 : VCB, ACB, MCCB ▷보호계전기 : 유도형 ▷계측기 : Analog형 ▷차단기 : VCB, ACB, MCCB ▷보호계전기 : Digital형 ▷계측기 : Digital형 ▷계전기, 계측기, AS, VS, CS, Lamp 등의 기기들이 각각 존재하여 배선이 매우 복잡 ▷매후 SYSTEM 변경이나 수정이 어렵다 ▷각종 계측/계전기, S/W등의 장치를 일체화하여 Systme 설계 및 배선이 간단 ▷사후 수정이나 변경 또한 용이하다 ▷진동에 의한 오동작 가능성 이 높음 ▷Noise/Surge에 약함. ▷진동이나 충격에 안전 ▷Pulse Transformer 방식 ▷자기진단 기능의 수행

5. 유도형배전반과 전자배전반 비교 항 목 유지보수 및 사후관리 경제성 유 도 형 배 전 반 ▷각종 계측기 및 조작, 제어 S/W가 기계식으로 되어 있 어 사용 연한에 따라 고장 빈도가 높고, 고장 발생시 원인 파악이나 보수 시간 이 과다 소요 전 자 화 배 전 반 ▷전자식 기기를 사용하므로 반영구적이고 고장 빈도가 낮다. 또한, 배선의 간소화 로 유지 보수가 용이하고 신 속한 고장원인 파악이 가능 ▷각종 기기를 Unit화하여 경 ▷Panel면 수가 증가함에 따라 제적인 System구성과 유지 T/D, Cable, RTU 및 기타 보수가 용이함. 장치의 증가로 가격상승 ▷배전반 조립시간 단축과 함 ▷RTU Panel 구성을 위한 현장 께 인건비 절감. 공간확보 필요 ▷Multi-Drop방식에 의한 1: N ▷계측 point별 N: N 통신으로 통신Cable의 감소 통신 Cable의 소요량 증가 와 배선의 감소화 실현.

6. 시설개선 비교 [유도형 배전반] [전자 배전반]

7. 전자배전반의 필요성 다양한 보호기능 고장분석 용이 다양한 계측, 표시 DATA통신기능

8. SEQUENCE 비교 가. 유도형 배전반 3 Line 도면

나. 전자배전반 3 Line 도면

9. 전자배전반 경제성 비교 (비교기준 HV: 10면, LV: 17면)

10. 시스템 구축 방향(WEB-LINKER 방식)

11. 적용 결과 및 향후 추진과제 ■ 적용 결과 1. FAULT&EVENT RECORDING 기능 기존의 유도형배전반에서는 전력설비의 고장이 발생하 면 고장을 일으킨 원인 및 고장상황(고장전류, 고장전 압 등)에 대한 분석이 불가능하고, 보조릴레이의 자기 유지 접점으로 고장을 분석하는 불편사항이 있었다. 다기능일체형 보호계전기를 적용함에 따라 계전기 동 작, 차단기 동작, 접점동작, 조작 내역 등을 저장하여 선로 및 부하의 고장 발생시에 고장원인(사고 상 판별 포함), 고장전압, 전류 및 사고파형을 분석하여 고장 원인에 대한 정확한 분석이 가능하다

2. 전력배선의 최적화 TRIP RELAY를 포함하여 모든 I/O접점과 계전요소의 동작신 호를 TRIP LOGIC을 구성하여 최적의 설비를 구성할 수 있 으며 계전기기와 배전반 사이의 INTER-LOCK같은 SEQUENCE 제어를 PLC프로그램으로 구성이 가능하여 설비 구성이 신 속하게 수정이 가능하다.

■ 적용 결과 1. 기존 시스템과 원격감시제어 설비의 통신 호환 2. 설비 구성을 위하여 추가적인 설비 구성 비용 3. 전력계통에 대한 최적의 설비 구성을 위하여 전력감시 제어설비를 별도로 구축 향후 수도사업장 설계업무에 참고하여 수도사업장 설계 및 운영 관리 기술에 피드백 될 수 있도록 활용 방안을 제시 하여 효율적 설비 운영으로 안정적인 용수공급을 이루고자 한다.