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문제 정의
- 본 연구에서는 사무소용 빌딩을 중심으로 부하종 류별 전력 소비 특성을 조사 분석하였고, 전기설계사 무소에서 설 계단 계시 적용하는 수용률을 조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다.
제안 방법
- OA(Qffice Automation) 부하용 변압기가 시설되어 있는 수용가를 대상으로 분석하였으며, 최대수요 전력은 수전일지 상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다.
- 냉방 동력 부하용 변압기가 시설되어 있는 수용가를 대상으로 분석하였으며, 최대수요전력은 수전일지 상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비 용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다.
- 본 연구에서는 사무소용 빌딩의 부하 종별 전력소 비 특성을 고려하여 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통하여 경향을 확인하였다. 이를 토대로 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 일반적으로 변압기 용량을 산출하기 위해서 먼저 실시하는 작업이 부하 조사이다. 부하의 분포 단위마 다 부하 종류, 전압, 용량 및 대수를 종합한 부하일람 표를 작성하고, 이를 토대로 각 부하의 입력치를 계산하여 집계한 다음에 수용률을 곱해서 최대수요전력을 산출한다. 그리고 여기에 장래의 증가분을 감 안하여 변압기 용량을 산정한다.
- 빌딩 전체 부하 설비용량과 최대수요전력을 조사하였다. 조사된 최대수요전력은 수 전단에 설치되어 있는 최대수요전력계(DM)로부터 조사된 값이며, 수용률/부등률이 함께 반영된 것이므로 수용률/부등률에 대하여 분석하였다.
- 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다. 이를 토대로 변전설비용량의 합리적인 설계를 위하여 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
- 일반 전등 전열 부하용 변압기가 시설되어 있는 수 용가를 대상으로 분석하였으며, 최대수요전력은 수 전일지 상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다.
- 일반동력 부하용 변압기가 시설되어 있는 수용가를 대상으로 분석하였으며, 최대수요전력은 수전일지 상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비 용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다.
- 빌딩 전체 부하 설비용량과 최대수요전력을 조사하였다. 조사된 최대수요전력은 수 전단에 설치되어 있는 최대수요전력계(DM)로부터 조사된 값이며, 수용률/부등률이 함께 반영된 것이므로 수용률/부등률에 대하여 분석하였다.
- 특히 주변압기 용량은 부하 전체의 특성, 수용률 부등률, 부하율 등을 가능한 정확히 파악하고, 장래의 부하 증가율 운전 조건 및 급전 방식 등의 관련 사항을 충분히 검토하여 적정한 용량이 산정되도록 설계한다.
데이터처리
- 본 연구에서는 사무소용 빌딩을 중심으로 부하종 류별 전력 소비 특성을 조사 분석하였고, 전기설계사 무소에서 설 계단 계시 적용하는 수용률을 조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다. 이를 토대로 변전설비용량의 합리적인 설계를 위하여 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
성능/효과
- (1) 변압기 용량이 부하의 최대수요전력에 비해 너무 작으면 변압기를 과부하 운전하게 되고, 변압기 수명 단축을 초래하는 결과가 된다. 또한 부하 손의 증가로 효율이 저하한다.
- 4) 업무용 빌딩에 적용되는 변압기는 경부하가 걸리는 시간이 많으므로 손실 발생이 많다. 따라서 변압기 운전 효율을 향상시키기 위해서는 부하 구성 특성과 전력 소비 특성(평균부하율 등)을 정확히 검토하고, 최고 효율이 되도록 용량 설계를 하여야 한다.
- 46.4[%]로 분석되었으며, 대부분의 수용가에서 변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 갖고 운전되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 설비 가동 특성을 고려한 수용률/부등률의 기준이 필요함을 확인할 수 있었다.
- OA 부하에 대한 수용률을 제시하고 있는 기준은 없으며, 실제 현장에서 운영된 결과의 실태조사 평균 수용률이 47.9[%]로 낮게 운영되고 있었고, 설계 사무소에서 적용하는 값보다도 매우 낮게 운전되고 있음을 알 수 있으므로 OA부하의 설계수용률을 낮게 설정하여도 무리가 없는 것으로 판단된다. 따라서, OA 부하의 수용률 범위는 50~80[%](중앙값 65[%1) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
- 그림 2에서 보는 바와 같이 조사된 부하 설비용량과 수용률과는 약한 상관관계를 나타내는 것으로 분석되었다. 그리고 최소제곱평균 오차는 1차 선형 회 귀모형식에서 13.3[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 12.2[%] 발생한 것으로 분석되었다.
- 그림 4에서 보는 바와 같이 조사된 부하 설비용량과 수용률과는 약한 상관관계를 나타내는 것으로 분석되었다. 그리고 최소제곱평균 오차는 1차 선형 회 귀모형식에서 2차 비선형 회귀모형식에서16.6[%] 발생한 것으로 분석되었다.
- 그림 3에서 보는 바와 같이 조사된 부하 설비용량과 수용률과는 중간 정도의 상관관계를 나타내는 것으로 분석되었다. 그리고 최소제곱평균 오차는 1차 선형 회귀모형식에서 16.5[%丄 2차 비선형 회귀모형 식에서 16.1[%] 발생한 것으로 분석되었다.
- 그림 5에서 보는 바와 같이 조사된 부하 설비용량과 수용률과는 약한 상관관계를 나타내는 것으로 분석되었다. 그리고, 최소제곱평균 오차는 1차 선형 회 귀모형식에서 19.6[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 18.6[%] 발생한 것으로 분석되었다.
- 냉방동력부 하에 대한 수용률을 제시하고 있는 기 준은 없으며, 실제 현장에서 운영된 결과의 실태조사 평균 수용률이 69.5[%]로 낮게 운영되고 있었고, 설계사무소에서 적용하는 값보다도 매우 낮게 운전되고 있음을 알 수 있으므로 냉방동력부하의 설계수용률을 낮게 설정하여도 무리가 없는 것으로 판단된다. 따라서, 냉방동력부 하의 수용률 범위는 70~80[%] (중앙값 75[%]) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
- 9[%]로 낮게 운영되고 있었고, 설계 사무소에서 적용하는 값보다도 매우 낮게 운전되고 있음을 알 수 있으므로 OA부하의 설계수용률을 낮게 설정하여도 무리가 없는 것으로 판단된다. 따라서, OA 부하의 수용률 범위는 50~80[%](중앙값 65[%1) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 다만 장래 부하증가율과 고조 파발 생기기로 인한 변압기 출력감소율 등을 고려하여 OA 부하의 수용률을 설계자가 조정할 수 있다.
- 일반동력 부하에 대한 수용률을 제시하고 있는 기 준은 없으며, 실제 현장에서 운영된 결과의 실태조사 평균 수용률이 483[%]로 낮게 운영되고 있었고, 설계사무소에서 적용하는 값보다도 매우 낮게 운전되고 있음을 알 수 있으므로 일반동력부하의 설계수용률을 낮게 설정하여도 무리가 없는 것으로 판단된다. 따라서 일반동력부 하의 수용률 범위는 50~63[%](중앙값 56.
- 조사 결과, 대부분의 수용가에서 OA 부하용 변압기의 여유가 많게 운전되고 있는 것으로 판단되며, OA 부하로 연결되는 부하 종류로는 사무자동화기기 이외에 UPS, 각종 업무용 전열 부하 등이다.
- 조사 결과, 대부분의 수용가에서 냉방 동력 부하용 변압기의 여유가 많게 운전되고 있는 것으로 판단되며, 냉방동력부 하로 연결되는 터보식냉동기, 흡수식 냉동기 등이다
- 조사 결과, 조사 수용가 대부분이 일반 전등 전 열부 하용 변압기의 여유가 많게 운전되고 있는 것으로 판단되며, 일반 전등 전열 부하로 연결되는 부하.종류로는 전등부하 이외 각종 사무자동화기기 등이다.
- 조사 결과, 조사 수용가 대부분이 일반동력 부하용 변압기의 여유가 많게 운전되고 있는 것으로 판단되며, 일반동력부 하로 연결되는 부하 종류로는 급배수 설비, 환기 설비 이외 FCU, AHU 등이다.
- 2[绚 발생한 것으로 분석되었다. 조사 결과, 조사 수용가 대부분이 전력용 변압기의 여유가 많게 운전되는 것을 알 수 있다.
후속연구
- 4[%]로 분석되었으며, 대부분의 수용가에서 변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 갖고 운전되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 설비 가동 특성을 고려한 수용률/부등률의 기준이 필요함을 확인할 수 있었다.
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