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소방용 비상발전기의 현장부하시험을 위한 20 kW급 ESS 부하시험장치 모델링과 구현에 관한 연구
A Study on the Implementation and Modeling of 20kW Scale ESS Load Test Device for Emergency Generator 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.9, 2019년, pp.541 - 550  

최승규 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  이후동 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  최성식 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  페레이라 마리토 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  노대석 (한국기술교육대학교 전기공학과)

초록
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소방용 비상발전기는 화재 시 인명과 재산을 보호하는 소방 시설에 전원을 공급하는 중요한 설비이다. 이러한 중요성에 따라 관련 법규에서는 의무적으로 비상발전기에 비상용 부하를 연결하여 시험하도록 규정하고 있다. 그러나 실 계통에서는 비상전원계통의 부하운전 시험을 위해 상용 전원을 차단하는 경우 저압기기의 파손, 병원과 같은 중요시설의 응급부하 정지 등 심각한 문제점이 발생할 수 있어, 무부하로 비상발전기를 형식적으로 시험하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 상용 전원의 차단 없이 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안을 제시한다. 또한, 배전계통 상용 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 비상발전기, 비상용부하, ESS 부하시험장치로 구성된 비상전원계통의 모델링을 제시하고, 20kW급 ESS 부하시험장치를 구현하여, 이를 바탕으로 다양한 시나리오에 따른 시뮬레이션과 시험을 수행하여 본 논문에서 제안한 ESS 부하시험 장치와 모델링의 유용성을 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An emergency generator is key equipment for fire-fighting to supply power to fire-fighting facilities, which protect property and people in cases of fire accidents. A rated load test for emergency generators must be carried out by connecting an emergency load to the generator in accordance with rela...

주제어

#Emergency Power System   #Emergency Generator   #Emergency Load   #Load Test Device   #Energy Storage System   #PSCAD/EMTDC  

표/그림 (25)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1과 같이 제안한다. 구체적으로, 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안이다.
  • 이는 실정법에 저촉될 수 있으며, 화재 시와 같은 비상상태에서 인명과 재산을 보호하는 소방시설의 신뢰성을 심각하게 손상시키는 원인이 될 수있어, 비상발전기의 부하시험 방안이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 상용전원의 차단 없이 비상발전기의 성능 및 상태를 점검할 수 있는 부하시험 방안을 Fig. 1과 같이 제안한다. 구체적으로, 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안이다.
  • 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 상용전원의 차단 없이 비상발전기의 성능 및 상태를 점검할 수 있는 부하시험 방안을 제안한다. 구체적으로, 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안을 제시한다.
  • 본 논문에서 제안한 비상발전기의 현장부하시험용 20kW급 ESS 부하시험장치의 성능을 확인하기 위하여, 정전시와 화재시에 동작하는 비상용부하의 운용특성과 20kW급 ESS 부하시험장치의 운용특성을 비교분석한다. 먼저, 정전 시와 화재 시에 동작되는 비상용부하의 운용특성을 확인하기 위하여, 2017년도에 준공된 지하 2층, 지상 7층 규모의 소방대상물을 선정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화재 시 비상발전기의 부하시험 특성은 어떠한가? 여기서, Fig. 16은 비상용부하의 동작에 따른 비상발전기의 출력을 나타내며, 비상용부하의 동작에 따라 3초 후에 비상발전기는 10.6kW의 유효전력과 7.4kVar의 무효전력을 공급하고, 5초 후에 소방펌프가 기동하여 18.9kW의 유효전력과 25.6kVar의 무효 전력을 공급한다. 또한, 8초 후에 소방펌프가 정격으로 동작하여 비상발전기는 14.
비상발전기를 의무적으로 설치해야 하는 특정소방대상물의 조건은? 비상발전기는 정전 및 화재 시 비상용부하에 전원을 공급하여 인명과 재산을 보호하는 중요한 설비이다. 이에 소방관련 법규에 의거하여 7층 이상이고 연면적 2,000㎡ 이상인 특정소방대상물은 비상발전기를 의무적으로 설치하고 년 2회의 부하시험을 실시하도록 엄격하게 규정하고 있다[1]. 비상발전기의 부하시험은 상용전원을 차단시켜 ATS(automatic transfer switch)를 비상발전기로 전환시키고 규정시간 동안 비상용부하의 운용에 따른 성능 및 상태를 확인하는 것이다[2].
비상발전기란 무엇인가? 비상발전기는 정전 및 화재 시 비상용부하에 전원을 공급하여 인명과 재산을 보호하는 중요한 설비이다. 이에 소방관련 법규에 의거하여 7층 이상이고 연면적 2,000㎡ 이상인 특정소방대상물은 비상발전기를 의무적으로 설치하고 년 2회의 부하시험을 실시하도록 엄격하게 규정하고 있다[1].
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참고문헌 (12)

  1. National Fire Agency, "Act on Fire Prevention and Installation, Maintenance, and Safety Control of Fire-fighting Systems", Article 25: In-House Inspection, etc. on Fire-Fighting Systems, etc. 

  2. Korea Electrical Safety Corporation, "Inspection Guidelines for Emergency Power Generation Facilities", KESG-IV-M-7-2012, 2012. 

  3. National Fire Agency, "National Fire Safety Code NFSC 102", Article 8: sources of electricity. 

  4. The Seoul Institute, "A Study on the Utilization of Emergency Generators as a Backup Power System", 2014-PR-11, 2014. 

  5. Korea Occupational Safety & Health Agency, "Technical Guidelines for Decision and Installation of Emergency Power Source", KOSHA GUIED E-84-2011, 2011. 

  6. Korea Electric Engineers Association, "An Investigation on the Operational Status and Perception of Emergency Power Generators for Effective Response to Power Supply Crisis", 2013. 

  7. Ministry of Trade, Industry & Energy, "The ESS will be a way to utilize emergency power source", Press Resources, 2016. 

  8. Jong-Yong Wang, Byung-Ki Kim, Jea-Bum Park, Byung-Mok Kim, Eung-Sang Kim, Dae-Seok Rho, "A Study on the Modeling and Operation Algorithm of Independent Power System for Carbon Free", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 65, No. 5, pp. 760-768, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2016.65.5.760 

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  9. Hong-Yeol Choi, Sung-Sik Choi, Min-Kwan Kang, Dae-Seok Rho, "Optimal Voltage Control Algorithm of Small Hydro Generators for Voltage Stabilization in Distribution system with large scaled PV systems", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 67, No. 7, pp. 824-832, 2018. DOI: http://doi.org/10.5370/KIEE.2018.67.7.824 

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  10. Min-Kwan Kang, Sung-Sik Choi, Jae-Beom Park, Yang-Hyeon Nam, Eung-Sang Kim, Dae-Seok Rho, "A Study on the Modeling Method of Performance Evaluation System for MW Scaled Energy Storage System Using the PSCAD/EMTDC", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 66, No. 6, pp. 885 891, 2017. DOI: http://doi.org/10.5370/KIEE.2017.66.6.885 

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  11. Yang-Hyun Nam, Sung-Sik Choi, Min-Kwan Kang, Hu-Dong Lee, Ji-Hyun Park, Dae-Seok Rho, "A Study on the Large-scale Adoption Method of Distribution System Interconnected with PV System by Energy Storage System", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 67, No. 8, pp. 1031-1039, 2018. DOI: http://doi.org/10.5370/KIEE.2018.67.8.1031 

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  12. Sung-Sik Choi, Min-Kwan Kang, Hu-Dong Lee, Yang-Hyun Nam, Ji-Hyun Park, Dae-Seok Rho, "A Study on an Evaluation Modeling of Power System Performance for Frequency Regulation ESS Based on the PSCAD/EMTDC", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 67, No. 8, pp. 1024-1030, 2018. DOI: http://doi.org/10.5370/KIEE.2018.67.8.1024 

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