UPS에 대하여

목차

제1절 UPS의 개요와 동향 5
1. 순시전압 저하 현상 5
1.1 개요 5
1.2 순시전압 저하 발생 메커니즘 5
1.3 기기의 순시전압 저하 내량 6
1.4 순시전압 저하가 발생하는 사고 9
2. 순시전압 저하의 방지대책 10
2.1 무정전 전원장치(UPS)에 의한 대책 10
2.2 기기별 순시전압 저하대책 11
3. UPS의 기술동향 14
3.1 회전형UPS 14
3.2 정지형 UPS 15
3.3 Dynamic UPS 15

제2절 정지형 UPS 16
1. 정지형 UPS의 개요 16
1.1 정지형 UPS의 구성요소 16
1.2 정지형 UPS의 동작원리 17
2. 주회로 변환기술 18
2.1 AC/DC 변환 18
2.2 DC/AC 변환 19
3. 정지형 UPS 스위치 19
3.1 스위치의 구성요소 19
3.2 스위치의 용도와 응용 예 19
4. 충전기의 기본구성과 동작 22
5. 정지형 UPS용 축전지 23
6. 정지형 UPS의 급전방식 분류 24
7. 정지형 UPS의 최근의 경향 25
7.1 소형·경량화 25
7.2 입력특성의 개선 25
7.3 출력특성의 개선 25
7.4 저소음화 25
7.5 전자노이즈 저감 25
7.6 보수의 간단화 26
7.7 조작·감시기능의 인텔리전트화 26

제3절 Dynamic UPS 27
1. 개요 27
2. Dynamic UPS의 원리 27
2.1 상시운전 27
2.2 정전시 운전으로 전환 28
2.3 정전시 운전 28
2.4 상시운전으로 전환 29
2.5 바이패스 회로 29
3. D UPS의 구성 30
3.1 Dynamic 필터 유니트 30
3.2 비상에너지 유니트 31
3.3 인덕션 커플링 32
3.4 동기발전기 32
4. D UPS의 시스템 구성 32
4.1 단독운전 32
4.2 병렬운전 32
5. D UPS의 특징 33
5.1 무 축전지 정전보상 방식 33
5.2 정전시 정전시간과 무관(연속사용) 33
5.3 특수부하조건에 최적 33
5.4 대용량 병렬운전 방식(최대 5MVA) 33
5.5 연간 장비유지비용 저렴(효율 96% 이상) 33
5.6 백 업용 발전기 불요 33
5.7 입력 고역률 33
5.8 입력 역류 고조파 극소(5% 이하) 33
5.9 출력전압 안정도(±1%) 33
5.10 높은 단락전류 용량(정격전류의 10배) 34
5.11 소음 34
6. D UPS의 적용 예 34


제4절 결론 35
1. 정지형UPS와 회전형UPS
(Rotary UPS[M/G],Dynamic UPS)의 비교 35
2. 검토결과 36

본문내용

PS의 보수점검시에도 전력공급이 가능하도록 안전성과 보전성을 배려한 시스템을 구성할 수 있다.
4.1 단독운전
한 대의 UPS와 바이패스 회로로 된 단일 시스템으로 만약 UPS가 이상이 있을때는 자동 혹은 수동으로 상용전원이 부하에 공급되어지며 이때 부하는 전혀 영향을 받지 않는다.
4.2 병렬운전
그림26 D UPS의 병렬운전
두 대 또는 그 이상의 UPS가 바이패스회로에 대해 병렬로 연결되는 시스템으로 이때 UPS 용량의 합계는 필요한 전력량의 합계와 같거나 조금 큰 정도이다. 따라서 UPS중 어느 하나라도 이상이 생기면 즉시 사용전원을 공급하게된다.
5. D UPS의 특징
5.1 무 축전지 정전보상 방식
축전지 설치장소 확보, 운영관리, 교체 등의 경제적 손실을 줄일 수 있다.
5.2 정전시 정전시간과 무관(연속사용)
정전사고시에도 24시간 연속사용할 수 있다.
5.3 특수부하조건에 최적
유도성, 용량성 및 전류 변동량이 매우 크거나 고조파를 다량 발생시키는 기기를 부하로 사용하는 곳, 기동성 부하 등에 적합하다.
5.4 대용량 병렬운전 방식(최대 5MVA)
최고 25대 까지 병렬운전이 가능하며 최대 5MVA까지 가능하다.
5.5 연간 장비유지비용 저렴(효율 96% 이상)
상용전원에 직렬이 아닌 병렬로 연결되어 전력변환과정이 없으므로 효율성과 신뢰성이 높다.
5.6 백 업용 발전기 불요
UPS용량에 준하는 발전기를 기본적으로 내장하고 있으므로 정지형 UPS, 축전지, 비상발전기를 개별적으로 설치할 필요가 없다.
5.7 입력 고역률
입력전원의 역률을 0.98까지 개선하여 역률보상기를 별도로 설치할 필요가 없다.
5.8 입력 역류 고조파 극소(5% 이하)
출력전압에 찌그러짐을 발생하는 비 정현파 부하전류를 본질적으로 유발하지않는 시스템으로 고조파 발생 부하는 물론이고 입력전원측의 고조파도 Blocking Filter로 제거된다.
5.9 출력전압 안정도(±1%)
정상운전 및 비상운전 상태에서 출력단의 부하조건이 무 부하에서 정격부하 사이의 어떠한 조건에서도 출력전압 안정도는 ±1%이내 이다.
5.10 높은 단락전류 용량(정격전류의 10배)
높은 단락용량은 정상운전 동안 부하측에 단락이 발생했을 경우 즉시 바이패스 회로로 절체하여 메인전원을 제어하며, 단락이 발생한 그룹만의 회로차단기를 동작한다.
5.11 소음
표8의 실측한 결과와 같이 방음벽 설치에 주의 하여야 한다.
표8 D UPS 소음의 현장 실측치
측 정 위 치
소음[dB]
비 고
인덕션 커플링, 동기발전기에서 1m 지점
95
대화 불가능
UPS 실내
90
대화 불가능
방음벽이 설치된 옆 공간
58
보일러실 잡음 포함
6. D UPS의 적용 예
유럽 및 미국에서는 이미 20여년 전부터 실용화 되어 사용하고 있으며 우리나라의 경우에는 최근에 반도체 공장, 병원, 공항 등에서 적용하고 있는 실정이다.
제4절 결론
UPS의 선정 및 UPS의 설비계획에 있어 어느 부하를 몇 분간 보호할 것인가가 기본이 되며 언제나 경제성과 신뢰성에 염두를 두고 전기적 특성 뿐만아니라 부하기기, 부하시스템과의 조화를 이루는 것이 중요하다.
UPS의 설치목적은 전원의 안정화는 물론이고 전력의 공급신뢰도의 향상에 있으며 이점을 충분히 이해하고 설비를 계획해야 하며, 단지 UPS는 설치 수용가 측 대책의 일부분일 뿐이므로 계속해서 완전한 무정전 공급을 이룰 수 있다고 생각해서는 안된다.
1. 정지형UPS와 회전형UPS
(Rotary UPS[M/G], Dynamic UPS)의 비교
항목
정지형 UPS
(비상발전기 제외)
회전형 UPS[M/G]
Dynamic UPS
고조파
고조파 발생
(PWM 방식으로 개선)
고조파 발생 없음
고조파 흡수역활 없음
고조파 발생은 없으며, 고조파 흡수역활
설치면적
크다(배터리실 포함)
크다(배터리실 포함)
정지형에 비하여 작다
(배터리실 불필요)
UPS실
냉방장치
필요함(배터리, 전자회로 보호용)
필요함(배터리, 전자회로 보호용)
불필요
전력설비
주전원설비는 부하량의 1.5배
주전원설비는 부하량의 1.4배
부하량의 설비와 동일
설계수명
배터리 : 3년∼15년
UPS : 7년
배터리 : 3년∼15년
회전형 UPS : 10년
20∼25년
운용관리
배터리 관리 필요
복잡(엔진점검 등)
운용관리가 쉽다
과전류
강도
약함
약함
강함
부품교환
쉽다(국산)
쉽다(국산)
어렵다(외산)
초기
설치비용
저렴
저렴
고가
운전시간
단시간 공급
(배터리 용량에 의함)
단시간 공급
비교적 장시간 공급
소음
65dB∼70dB
약 120dB
설치장소:90dB∼95dB
방음벽 바깥공간:65dB
진동
적다
크다
크다
2. 검토결과
UPS의 종류별로 그 특성을 비교 검토한 결과
① 정지형UPS와 Rotary UPS[M/G]는 비교적 단시간의 정전에 적용 가능하며, Dynamic UPS는 비교적 장시간의 정전에 대비할 수 있다.
② 정지형UPS의 경우에는 교류/직류, 직류/교류 전환시 고조파 발생이 있으며, 최근에는 반도체 소자의 발달로 대폭 개선되고 있다. 반면에 Dynamic UPS는 탭 인덕터와 동기기로 조합된 안정필터를 이용하여 고조파의 유입을 차단함과 동시에 차단 불가능한 고조파의 유입시는 상용전원 측으로부터 분리되어 비상운전 상태로 운전하므로써 고조파의 영향은 전혀 없다.
③ D UPS의 경우 무 축전지 정전보상 방식으로 축전지의 유지보수가 필요없다.
④ D UPS의 경우에는 정지형UPS와 같이 배터리, 발전기를 따로 설치할 필요가 없으므로 설치에 필요한 공간이 절약된다.
⑤ D UPS의 경우 과전류강도가 매우 높아 신뢰도가 높다.
⑥ D UPS의 소음이 90∼95dB로 매우 심한 상태이므로 방음벽 설치에 주의하여야한다.
⑦ Rotary UPS[M/G]의 경우 최근에는 거의 사용하지 않는 실정이다.
과전류강도, 고조파발생 및 차단, 설치면적 측면에서는 D UPS가 유리하나 소음, 진동, 연료저장 측면, 고장발생시 부품교환, 초기설치비 측면에서는 정지형 UPS보다 불리하다.
특히 소음, 진동, 대기오염 등이 중요한 요소로 작용하므로
D UPS 적용시는 환경적, 건축적으로 부적절한 요인을 충분히 검토·협의한 후 적용해야 한다.

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