동력설비는 수전부터 부하까지 전기를 공급하고 안전하게 운영하는 데 필요한 설비를 다룬다. 수전 설비 운영에서는 차단기와 단로기의 조작 순서를 지키도록 인터록을 걸고, 건물 전체의 부하 설비 용량은 부하 밀도에 면적을 곱해 구한다. 변전시설 용량은 수용률과 역률까지 반영해 산출한다.
인터록(interlock)은 수전 설비를 운영할 때 단로기의 무부하 조작 원칙을 강제하는 연동 장치다. 단로기는 전류를 차단하는 기능이 없으므로 전류가 흐르지 않는 상태에서만 조작해야 한다. 인터록이 걸려 있으면 차단기가 닫혀 있는 상태에서는 단로기를 조작할 수 없고, 차단기가 열려 있어야만 단로기를 닫을 수 있다. 개방은 차단기 먼저, 폐로는 단로기 먼저라는 순서가 핵심이다.
부하 설비 용량은 부하 밀도법으로 구한다. 부하 밀도는 건물 1m²당 필요한 전력(VA)을 나타내는 값으로, 전등·일반 동력·냉방 등 용도별 밀도를 모두 더한 뒤 건물 면적을 곱하면 전체 설비 용량이 나온다. 단위가 VA로 나오면 kVA로 바꿀 때 1000으로 나눈다.
변전시설 용량은 여기에 수용률과 역률을 더 반영한다. 수용률은 설비 전체가 동시에 가동되지 않는 점을 고려한 비율이므로 총 설비전력에 곱해 실제 부하를 줄인다. 변전 설비의 용량은 kW가 아니라 kVA로 정하므로 역률로 나누어 kW를 kVA로 환산한다. 즉 설비전력×수용률÷역률이 용량이 되고, 역률은 곱하는 것이 아니라 나누는 수다.
이 개념의 계산은 세 단계가 정형이다. 밀도나 전력을 더하고, 수용률을 곱해 줄이고, 역률로 나눠 kVA를 만든다. 답 단위가 kVA이면 마지막에 역률 나눗셈을 했는지 확인하면 실수가 줄어든다.
예제
예제 1 — 부하 설비 용량: 전등이 1m²당 50VA, 동력 부하가 1m²당 55VA, 냉방이 1m²당 45VA이고 면적이 3300m²일 때
설비 용량 = (50+55+45)×3300 = 150×3300 = 495,000VA
495,000÷1000 = 495kVA가 된다.
예제 2 — 변전시설 용량의 최저값: 총 부하 설비전력 400kW, 수용률 0.5, 역률 0.8일 때
변전설비 용량 = 400×0.5÷0.8 = 200÷0.8 = 250kVA
수용률만 적용해 200을 고르는 것은 kW→kVA 환산을 빠뜨린 오답이다. 역률이 1보다 작으면 같은 전력을 감당하려면 더 큰 용량이 필요하므로 역률로 나눈다.
대표 기출 3문항
수전 설비의 운영에 있어서 인터록(inter lock)의 설명으로 옳은 것은?
차단기가 열려 있어야만 단로기를 닫을 수 있다.
차단기가 닫혀 있어야만 단로기를 닫을 수 있다.
차단기가 열려 있으면 단로기가 닫히고, 단로기가 열려 있으면 차단기가 닫힌다.
차단기의 접점과 단로기의 접점이 기계적으로 연결되어 있다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 수전 설비 운영에서 인터록의 설명으로 옳은 것을 묻고 있다. 인터록은 단로기를 무부하 상태에서 조작하도록 강제하는 장치로, 차단기가 열린 상태일 때만 단로기를 닫을 수 있게 하여 투입 순서를 안전하게 유지한다.