목차(UPS)
UPS
1️⃣UPS의 구성

1)컨버터(정류기)
- 교류 입력전압을 직렬로 변환시키는 역활을 하는 설비
2)축전지
- 상용전원의 정전, 순간의 전압 저하 시 순간적인 직류전원을 공급하는 역할
3)AC/DC필터, DC/AC필터
- DC 필터는 정류기에서 변환된 직류를 평활하게 하고 AC 필터는 정현파의 AC 전원을 만든다
4)인버터
- 부하에 필요로 하는 양질의 AC 전원으로 변환
2️⃣UPS의 분류
1)급전방식에 따른 분류
- 연속 사용방식(OnLineUPS)

정의 | 정상 시에는 정류기와 인버터를 거쳐 공급, 축전지는 부동 충전 이상 시에는 축전지의 방전에 의하여 인버터를 거쳐 AC전원확보 |
특징 | 전원 품질이 우수 무순단이므로 어떤 부하에도 적용 가능 |
- 대기방식(OffLineUPS)

정의 | 정상 시에는 상용전원의 By-pass회로에 전원 공급 정전 시에는 인버터 측 축전지로 전환하여 출력 |
특징 | 전원 품질은 입력과 동일 순간정전 발생, 순간정전 허용부하에 적합 |
2)접속방식에 따라 분류(UPS운영방식)
- 단독운전(단일 모듈방식)
- 1대의 UPS와 바이패스 회로로 구성된 단일 시스템
- 만약 UPS 이상 시 자동 또는 수동으로 상용 전원부하로 전원공급

- 병렬운전(병렬 운전 방식)
- 2대 또는 2대 이상의 UPS가 바이패스와 병렬로 연결되는 시스템
- UPS 용량의 합계는 필요한 전력량에 비하여 같거나 조금 크다

- 예비 병렬운전(병력stand-by운용방식)
- 총필요전력량을 수 대의 UPS로 균등분할하여 사용하고 1대 더 여유있게 연결하는 방식
- 만약 1대가 고장시에도 전체 시스템에 영향을 주지 않고, 계속하여 운전이 가능

3️⃣설치시 고려사항
1)설치장소
- 옥내설치가 바람직하다
- 옥외 설치 시 방수형, 특수시방으로 한다
- 화재 등이 발생할 염려가 적은 장소로서 일반전기실과 같은 불연성 장소
- 부하에 가까운 위치에 설치
- 바닥을 방진도장하여 먼지가 UPS내부에 들어가지 않도록 한다
- 소, 중형은 큐비클에, 대형은 랙에 설치한다.
2)타 시설물과의 관계
- 전면 측 거리 : 1~1.5[m]
- 배전 측 거리 : 0.5~1[m]
3)실온, 환기
- 동작실온 0~40도 가 일반적이나 UPS의 신뢰성의 중요를 감안하여 연간 25도의 실온을 유지하는것이 좋다
- 공조 설치작업및 용량은 발열량에 따라 결정
- 정당한 면적의 환기구 설치 및 공조 필요
- UPS장치 중 축전기는 수소를 발생하기 때문에 위험농도 이하 유지가 필요
4️⃣용량 선정 시 고려사항
1) 수용률(부하용량)
부하가 복수기기로 구성되는 경우 부하 운전 특성을 고려하여 수용률을 결정
- 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
- 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
- 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
2) 부하 불평형(부하의 종류)
3상 출력 UPS에 단상과 3상 부하가 혼용되는 경우 부하설비의 불평형율이 가능한 10% 이내로 하고, 소요 용량 산출을 위한 부하 용량은 최대 상 부하용량의 3배로
- 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
- 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
3) 고조파에 대한 고려
고조파에 대한 여유계수는 3상 출력에는 1.2~1.4, 단상 출력에는 1.3~2.0 정도로 하고 저항부하나 리액터와 같은 선형부하에 대한 여유계수는 작게 하며 컴퓨터 응용기기 등의 비선형부하는 여유계수를 크게
4) 기동 돌입전류 고려
기동 시 돌입전류를 포함한 피크전류와 지속시간이 UPS 과부하 내량 허용값 이내
5) 부하 급변에 따른 전압 변동
부하 급변량이 정격 용량의 50% 이내가 되도록
- 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
- 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
6) 장래 부하증가에 대한 대응
향후 2~3년 정도 앞을 내다보고 그 동안 부하 증가를 고려하여 용량을 결정
7)정전 시간:
- 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
- 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
8)환경 조건:
- 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
- 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
9)UPS의 특성:
- UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선정
5️⃣축전지 용량 선정
1)축전지 용량
- 용량 선정 결정조건
- 방전전류
- 방전시간
- 방전종지전압
- 축전지액 온도(납축전지의 경우 1도 변화에 용량 1%변화)
- 방전전류 계산
\[I=\frac{P_o\times 10^3\times P_f}{e_f\times n_s\times \eta_{inv}\times k}[A]\]
\[P_o : UPS출력\]
\[ P_f:부하역률\]
\[ e_f :방전종지전압\]
\[n_s:축전지\ 직렬연결\ 개수\]
\[\eta_{inv}:인버터의\ 역변환\ 효율 \]
\[k:컨버터의\ 부하율에\ 결정되는효율\]
2)UPS용량 산정방식
- 정상부하에 의한 산정
\[P_1\ge K_1\sum P_{n1}\]
- 부하 기동용량에 의한 선정
\[P_2\ge K_1\sum P_{n1}+P_{Pn}\]
- 부하 기동 시 전압변동에 의한 산정
\[P_3\ge\frac{P_{P1}}{L}\]
3)UPS와 전원의 관계(비상발전기외)
- 고조파 발생
입력 측에 설치된 정류기에 의해 발생하고 고조파가 전원 측으로 흘러나옴
- 고조파 영향
자가발전기 가동시 자가발전기 계통에 헌팅현상 발생으로 온도가 국부적으로 상승하여 열 발생
- 대책
- 발전기 용량을 UPS용량의 2.5~3배 이상으로 선정
- 부하가 발전기 전체 부하의 50[%]이하가 되도록 조정
6️⃣결론
- 무정전 전원장치는 컨버터와 인버터로 구성되어 있어 고조파를 발생시키는 원인이 되므로 간선의 굵기 선정, 변압기 용량선정, 차단기 동작특성을 결정할 때 제작사와 충분한 협의를 거쳐서 결정하여 전원공급 중단 사태가 발생치 않도록 하여야 한다
- 건축물 설비의 종류 및 특성에 따라 UPS를 설계, 시공, 운영하여야 할 것
목차(UPS)
UPS
💯기출문제
●A02 무정전전원설비의 구성에 따라 분류하고 설명하시오
○A03 무정전전원장치를 종류별로 비교 설명하시오
○A05 직류전원장치의 기술발전추세는
●A09 무정전전원장치의 용량설계 시 고려사항에 대하여 설명하시오
●A12 무정전전원장치의 용량산정 시 고려사항을 설명하시오 ❯A09
○A13 정류기 용량과 정류기용 변압기의 용량이 다른이유를 설명하시오
●A14 UPS에 공급되는 자가발전설비의 용량선정방법
●A17 설계 시 고려사항과 축전지 용량산정시 고려사항 ❯A09
UPS 용량 설계 시 고려 사항
- 부하 용량:
- 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
- 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
- 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
- 부하의 종류:
- 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
- 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
- 부하 변동:
- 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
- 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
- 정전 시간:
- 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
- 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
- 환경 조건:
- 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
- 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
- 성장 가능성:
- 미래에 부하가 증가할 가능성을 고려하여 UPS 용량을 여유 있게 선정하는 것이 좋습니다.
- UPS의 특성:
- UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선택해야 합니다.
UPS 용량 산정 시 주의사항
- 수용률: UPS의 용량을 산정할 때, 부하의 종류에 따라 적절한 수용률을 적용해야 합니다. 예를 들어, 통신 장비와 같이 연속적으로 동작하는 부하는 수용률을 100%로 적용하는 것이 일반적입니다.
- 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파는 UPS의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시킬 수 있습니다. 고조파 필터를 설치하거나 고조파에 강한 UPS를 선택해야 합니다.
- 부하의 기동 전류: 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하는 UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 수 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
●A20 무정전전원장치 용량설계시 고려사항에 대하여 설명하시오
○A21 무정전전원장치용 대용량 축전지 선정에서의 요구사항과 필요조건에 대하여 설명하시오
목차(UPS)
UPS
🌐1003M24
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