디젤 발전기 용량 선정은 모든 부하의 운전 kW를 합산하고, 전동기 기동 시 추가로 소비되는 전류를 고려한 다음, 발전기의 역률 0.8을 적용해 kVA로 환산하고, ISO 8528-1에 따른 비상 또는 상용 정격이 적절한 여유를 두고 해당 수요를 충족하는 발전기 세트를 선택하는 과정입니다. 예를 들어 대형 전동기가 포함된 100 kW 혼합 부하는 일반적으로 최소 125 kVA의 발전기 세트가 필요하며, 전동기 기동과 10–25%의 여유를 고려하면 더 큰 용량이 필요한 경우가 많습니다.
핵심 요점
- kVA는 피상전력이고 kW는 유효전력입니다. 3상 발전기 세트의 kVA는 kW를 역률로 나눈 값이며, 역률은 일반적으로 0.8이므로 100 kW는 125 kVA에 해당합니다.
- ISO 8528-1에 따르면 비상 대기 정격은 평균 부하 70% 이하에서 연간 약 200시간으로 제한되며, 상용 정격은 평균 부하 70% 이하의 변동 부하에서 시간 제한 없이 운전할 수 있습니다.
- 직입 기동 유도전동기는 일반적으로 기동 시 운전 전류의 약 6배를 소비하므로, 운전 부하보다 기동 전류가 발전기 세트 용량을 결정하는 경우가 많습니다.
- 디젤 발전기 세트를 약 30% 미만의 부하로 장시간 운전하면 웨트 스태킹이 발생할 위험이 있으므로, 과도한 용량 선정에는 대가가 따릅니다.
- 고도와 높은 주변 온도는 출력을 감소시킵니다. 반드시 데이터시트의 출력 저감표를 확인하십시오.
kW와 kVA: 무엇이 다른가요?
kW(킬로와트)는 실제로 일을 하는 유효전력이고, kVA(킬로볼트암페어)는 전동기와 변압기가 소비하는 무효전류를 포함하여 교류발전기가 감당해야 하는 전체 피상전력입니다. 두 값은 역률(PF)로 연결됩니다: kW = kVA × PF.
3상 발전기는 거의 항상 0.8 PF로 정격이 표시되므로 500 kVA 발전기 세트는 400 kW를 공급합니다. 단상 휴대용 발전기는 1.0 PF로 정격이 표시되는 경우가 많아 kW와 kVA 값이 같습니다. 엔진은 실제로 구동해야 하는 동력인 kW를 기준으로 용량을 선정하고, 교류발전기는 kVA와 전류를 기준으로 선정합니다.
3상 시스템의 전류는 다음과 같이 계산합니다: 전류(A) = kVA × 1000 ÷ (1.732 × 선간 전압). 표는 0.8 PF에서 일반적인 발전기 용량을 보여줍니다.
| 정격(kW) | 정격(0.8 PF에서의 kVA) | 400 V에서의 전부하 전류(A) | 480 V에서의 전부하 전류(A) | 일반적인 용도 |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 25 | 36 | 30 | 소규모 매장, 통신 시설, 펌프장 |
| 50 | 62.5 | 90 | 75 | 소규모 상업용 건물, 현장 가설 사무실 |
| 100 | 125 | 180 | 150 | 작업장, 냉장 창고, 소규모 공장 생산라인 |
| 200 | 250 | 361 | 301 | 중규모 공장, 호텔, 건설 현장 |
| 400 | 500 | 722 | 601 | 대형 상업용 건물, 채석장 설비 |
| 600 | 750 | 1,083 | 902 | 병원 병동, 공정 플랜트 |
| 2,000 | 2,500 | 3,608 | 3,007 | 데이터센터 모듈, 광산, 전력망 지원 |
비상, 상용, 연속 정격: 어떤 정격이 필요한가요?
발전기 운전 시간과 부하의 일정한 정도에 따라 정격을 선택하십시오. ISO 8528-1은 아래 범주를 정의합니다. 개별 제조사는 데이터센터 정격과 같은 자체 정격을 추가할 수 있으므로 데이터시트의 정의를 확인하십시오.
| ISO 8528-1 정격 | 연간 운전 시간 | 부하 특성 | 과부하 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|---|---|
| 비상 대기 출력(ESP) | 연간 최대 약 200 h/yr | 변동 부하, 24 h 동안 평균 최대 70% | 없음 | 상용 전원 정전 시 예비 전원 |
| 제한 시간 운전 출력(LTP) | 연간 최대 약 500 h/yr | 일정 부하, 최대 100% | 없음 | 최대 전력 수요 저감, 계획 정전 |
| 상용 정격 출력(PRP) | 제한 없음 | 변동 부하, 24 h 동안 평균 최대 70% | 일반적으로 12 h 중 1 h 동안 10% | 전력망 미연결 현장, 건설 현장, 광산 |
| 연속 운전 출력(COP) | 제한 없음 | 일정 부하, 최대 100% | 없음 | 기저부하 발전소, 전력망 병렬 운전 |
동일한 발전기 세트라도 비상 정격은 상용 정격보다 높으며, 그 차이는 흔히 약 10%입니다. 따라서 비상 정격이 "100 kW"인 세트는 상용 정격이 "100 kW"인 세트보다 작은 장비입니다. 견적을 비교할 때는 항상 동일한 정격 기준으로 비교하십시오.
디젤 발전기 용량은 단계별로 어떻게 선정하나요?
20 kW 발전기든 2000 kW 발전 설비든, 올바른 용량 선정은 다음과 같은 순서로 진행합니다:
- 모든 부하를 목록으로 작성하고 정격 kW 또는 kVA, 전압, 상수, 역률을 기록하십시오. 차단기 용량이 아닌 명판 또는 측정 데이터를 사용하십시오.
- 운전 부하와 기동 부하를 구분하십시오. 전동기, 압축기, 펌프, 엘리베이터는 기동 중 추가 kVA가 필요하지만 조명, 히터, 전자기기는 그렇지 않습니다.
- 동시에 운전할 부하를 결정하십시오. 실제적인 부하 동시 사용률을 적용하되, 인명 안전 및 핵심 공정 부하는 항상 켜져 있는 것으로 간주하십시오.
- 부하 투입 순서를 계획하십시오. 절체 스위치나 제어기가 부하를 단계적으로 투입할 수 있다면, 발전기 세트는 전체 부하가 아니라 가장 큰 단계 부하만 한 번에 감당하면 됩니다.
- 가장 큰 단계 부하를 과도 응답 성능과 대조하여 확인하십시오. 발전기 세트는 부하가 허용하는 한계 내에서 전압과 주파수를 회복해야 합니다. ISO 8528은 이를 위해 G1부터 G4까지의 성능 등급을 정의하며, 일반적인 상업용 전원에는 G2, 민감한 부하에는 G3가 적용됩니다.
- 비선형 부하를 고려하십시오. UPS 시스템, VFD, LED 드라이버는 고조파를 발생시키므로 이를 위해 교류발전기 용량을 더 크게 선정하는 경우가 많습니다.
- 고도, 주변 온도, 공기 질에 따른 현장 조건별 출력 저감을 적용하십시오.
- 향후 부하 증가를 위해 약 10–25%의 여유를 추가한 다음 운전 조건에 맞는 정격 범주를 선택하십시오.
제조사의 용량 선정 소프트웨어는 2~7단계를 상세하게 수행합니다. 대략적인 수동 추산도 유용하지만, 중요 시설에서는 소프트웨어를 사용하거나 전기 기술자의 검토를 받으십시오.
전동기 기동 부하는 발전기 세트 용량에 어떤 영향을 주나요?
전동기 기동은 디젤 발전기 용량 선정에서 결정적인 요인이 되는 경우가 많습니다. 직입 기동 유도전동기는 일반적으로 기동 시 낮은 역률에서 전부하 전류의 약 6배를 소비하므로, 50 kW 전동기도 순간적으로 수백 kVA를 요구할 수 있습니다. 발전기가 이를 공급하지 못하면 전압이 크게 떨어지고, 접촉기가 떨어지며, 전동기가 실속할 수 있습니다.
전동기에 필요한 발전기 세트 용량을 줄이는 방법:
- 소프트 스타터 또는 가변 주파수 드라이브를 사용하면 기동 kVA를 크게 줄일 수 있습니다.
- 발전기 세트의 부하가 낮을 때 가장 큰 전동기를 먼저 기동하십시오.
- 제어기의 타이머로 전동기 기동 시점을 분산하십시오.
- 전동기 기동 능력이 더 높은 교류발전기를 선택하십시오. 엔진 크기보다 교류발전기의 프레임 크기가 기동 kVA를 제한하는 경우가 많습니다.
3상 발전기와 단상 발전기 중 무엇을 선택해야 하나요?
약 20 kW를 초과하는 산업용 및 상업용 발전기 세트는 대부분 3상입니다. 3상 발전기는 전력을 더 균일하게 공급하고, 동일한 전력에 필요한 구리 사용량이 적으며, 3상 전동기를 직접 구동합니다. 단상 발전기 세트는 가정, 소규모 매장, 소형 공구에 적합합니다.
일반적인 3상 전압은 유럽, 중국, 아시아와 아프리카 대부분 지역에서 50 Hz의 400/230 V이며, 북미에서는 60 Hz의 480/277 V 또는 208/120 V입니다. 미국 공장용 480 V 발전기와 수출용 400 V 발전기는 동일한 엔진을 사용할 수 있지만, 교류발전기 권선, 조속기 속도, 전압 설정은 달라야 할 수 있습니다. 4극 발전기 세트는 50 Hz에서 1500 rpm, 60 Hz에서 1800 rpm으로 운전하기 때문입니다.
발전기는 어떻게 전기를 생산하나요?
발전기는 전자기 유도로 전기를 생산합니다. 디젤 엔진은 여자기로부터 전원을 받아 자기장을 형성하는 교류발전기의 회전자를 회전시킵니다. 이 자기장이 고정자 권선을 지나가면서 권선에 교류 전압을 유도합니다. 3상 교류발전기에서는 3개의 고정자 권선이 120도 간격으로 배치되어 서로 겹치는 3개의 전압 파형을 만듭니다. 자동 전압 조정기는 여자를 조절하여 전압을 일정하게 유지하고, 엔진 조속기는 부하가 변해도 속도를 일정하게 유지하여 주파수도 안정적으로 유지합니다.
용량이 지나치게 큰 디젤 발전기는 왜 문제가 되나요?
용량이 지나치게 큰 발전기 세트는 구입 비용이 더 높고 지나치게 낮은 부하로 운전하면 손상될 수 있으므로, 적절한 디젤 발전기 용량 선정은 대부분의 시간에 충분한 부하가 걸리는 세트를 선택하는 데 목적이 있습니다. 약 30% 미만의 부하로 장시간 운전하는 디젤 엔진은 충분한 연소 온도에 도달하지 못할 수 있어 미연소 연료와 그을음이 배기계에 쌓이는 웨트 스태킹 현상이 발생합니다. 이는 카본 축적, 오일 희석, 후처리 장치 막힘으로 이어집니다.
부하 변동 폭이 크다면 트윈 팩이라고도 하는 2대 이상의 병렬 연결 발전기 세트를 수요에 맞춰 운전할 수 있습니다. 상용 전원에서는 대부분의 시간에 상용 정격의 약 50–80% 부하로 운전하는 것을 일반적인 목표로 삼습니다.
정격에 맞는 엔진 선택
발전기 세트 제작사는 먼저 1500 또는 1800 rpm에서의 상용 및 비상 출력을 기준으로 엔진을 선택합니다. 정격 92 kW의 6BTA 발전기용 엔진이나 6CTA8.3 제품군과 같은 6기통 엔진은 약 100–250 kVA 세트에 흔히 사용되며, 19리터 KTA19 플랫폼과 같은 대형 엔진은 더 높은 출력의 세트에 흔히 사용되는 기반입니다. 교류발전기를 조합하기 전에 건설기계용이나 선박용 정격이 아닌 발전기 세트용 정격을 확인하십시오. 자세한 내용은 디젤 엔진 페이지, 산업용 디젤 발전기 가이드, 선박용 선박용 발전기 용량 선정 가이드를 참조하십시오.
MARS는 출하 전 시험 운전을 실시하고 서면 보고서와 영상을 제공하는 발전기용 엔진을 공급합니다. 부하 목록에 맞는 엔진 선정에 도움이 필요하면 상세 정보를 보내주십시오.
자주 묻는 질문
발전기의 kW를 kVA로 어떻게 환산하나요?
kW를 역률로 나누십시오. 표준 역률 0.8에서 100 kW는 125 kVA, 400 kW는 500 kVA에 해당합니다.
3상 전동기를 구동하려면 어느 용량의 발전기가 필요한가요?
전동기의 기동 방식에 따라 다릅니다. 직입 기동에서는 발전기 세트에 전동기 kW의 2~3배 또는 그 이상의 용량이 필요한 경우가 많지만, 소프트 스타터나 VFD를 사용하면 이를 크게 줄일 수 있습니다. 용량 선정 소프트웨어로 확인하십시오.
비상용 발전기를 상용 전원으로 운전할 수 있나요?
비상 정격 값으로는 운전할 수 없습니다. 장시간 운전할 경우 일반적으로 약 10% 낮은 상용 정격을 적용하고, 평균 부하를 상용 정격 한계 내로 유지하십시오.
소규모 사업장에서 가장 일반적인 발전기 용량은 얼마인가요?
많은 소규모 상업용 건물이 20–100 kW 범위의 발전기 세트를 사용하지만, 적절한 용량은 반드시 부하 목록을 바탕으로 산정해야 합니다. 건물 면적이나 추측으로 용량을 선정하면 대개 과대 또는 과소 선정으로 이어집니다.
고도가 디젤 발전기 출력에 영향을 주나요?
예. 희박한 공기는 엔진 출력을 감소시키므로, 대부분의 데이터시트는 특정 고도와 주변 온도까지만 최대 출력을 명시하고 그 이상에서는 출력 저감률을 제시합니다.
