KDS 설계기준 316030 신전원설비

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1. 일반사항

1.1 목적

• 본 기준은 신에너지 및 재생에너지설비를 이용한 신전원설비의 안전하고 안정적인 전원 확보를 위한 표준적 설계 방법을 제공하여 합리적인 계획 및 설계를 도모하는 데 목적이 있다.

1.2 적용범위

• 건축물 구내 및 옥상 등에 설치하는 태양광발전설비, 풍력발전설비, 연료전지발전설비, 전기차 전원설비, 이차전지를 이용한 전기저장장치 등과 그 부속설비의 설계에 적용한다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

• 산업표준화법령
• 신에너지 및 재생에너지 개발, 이용, 보급촉진법령
• 에너지이용합리화법령
• 전기사업법령, 전기공사업법령, 전력기술관리법령
• 항공법령
• 환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법령

1.3.2 관련 기준

• 건축물의 에너지절약설계기준 (국토교통부)
• 고효율에너지기자재의 보급촉진에 관한 규정 (산업통상자원부)
• 공공기관 에너지이용합리화 추진에 관한 규정 (산업통상자원부)
• 신재생에너지설비의 지원 등에 관한 규정 (산업통상자원부)
• 전기설비기술기준 (산업통상자원부)
• KDS 31 10 20 (건축전기설비 일반사항, 국토교통부)
• KDS 41 17 00 (건축물 내진설계기준, 국토교통부)

1.3.3 참조 표준

1.3.3.1 태양광발전설비

• KS C IEC 60146 반도체 컨버터 일반 요구사항 및 선 전류 컨버터
• KS C IEC 60227 정격전압 450/750 V 이하 염화비닐절연케이블
• KS C IEC 60364 저압전기설비
• KS C IEC 60502 정격전압 1kV∼30kV 압출성형 절연 전력케이블 및 그 부속품
• KS C IEC 60614-1-A 전기설비용 전선관
• KS C IEC 60904-1 태양전지 소자 : 제1부- 태양전지 전류-전압 특성측정
• KS C IEC 60904-2 태양전지 소자 : 제2부 기준 태양전지 셀의 요구사항
• KS C IEC 60904-8 태양전지 소자 : 제8부-태양전지(PV) 소자의 스펙트럼 응답측정
• KS C IEC 60904-9 태양전지소자-솔라 시뮬레이터의 성능 요구사항
• KS C IEC 61194 독립형 태양광시스템의 개별 요구사항
• KS C IEC 61215 지상설치용 결정계 실리콘 태양전지 (PV) 모듈
• KS C IEC 61277 지상용 태양광발전시스템
• KS C IEC 61646 지상용 박막태양광모듈의 설계요건과 형식 인증
• KS C IEC 61660 발전소와 변전소의 직류보조 설비에 흐르는 단락전류
• KS C IEC 61727 태양광 발전시스템
• KS C IEC 61730-1 태양광발전(PV) 모듈안전 조건
• KS C IEC 61829 태양광발전 (PV) 어레이-전류-전압 특성의 현장 측정방법
• KS C IEC 61836 태양광발전 에너지시스템
• KS C IEC 61851-21 전기자동차 직접식 충전시스템
• KS C IEC 61853 태양광 모듈 성능시험 및 정격에너지
• KS C IEC 62109 태양광발전 시스템용 전력변환장치의 안전성
• KS C IEC 62116 계통연계형 태양광 인버터
• KS C IEC 62305 피뢰시스템
• KS C IEC 62477-1  전력전자 변환기기 및 시스템의 안전요구사항 제1부: 일반
• KS C IEC 62548 태양광 발전 (PV) 어레이 – 설계요건
• KS C IEC 62670 집관형 태양광 발전장치
• KS C IEC 62727 태양광발전 시스템-태양 추적기 시방서
• KS C IEC 62817 태양광발전 시스템-태양광 추적기 설계 요구사항
• KS C 8526 결정계 태양전지 모듈 출력 측정방법
• KS C 8528 결정계 태양전지 셀 출력 측정방법
• KS C 8529 결정계 태양전지 셀, 모듈의 출력전압, 출력전류의 온도계수 측정방법
• KS C 8531 결정계 태양전지 모듈
• KS C 8533 태양광발전용 파워컨디셔너의 효율 측정방법
• KS C 8534 태양전지어레이 출력의 온사이트 측정방법
• KS C 8535 태양광발전시스템 운전특성의 측정방법
• KS C 8536 독립형 태양광 발전시스템 통칙
• KS C 8540 소출력태양광발전용 파워조절기의 시험방법
• KS C 8560 태양광 마이크로 인버터 (계통연계형,독립형)
• KS C 8561 결정질 실리콘 태양광 발전 모듈 (성능)
• KS C 8562 박막 태양전지 모듈 (성능)
• KS C 8563 태양광 발전 (PV) 모듈 (안전)
• KS C 8564 소형 태양광 발전용 인버터 (계통연계형,독립형)
• KS C 8565 중대형 태양광 발전용 인버터 (계통연계형,독립형)
• KS C 8566 태양전지
• KS C 8567 태양광 발전용 접속함
• KS C 8568 태양광 집광채광기
• KS C 8574 충전제어시스템
• KS C 8576 모니터링 설비
• KS C 8577 건물일체형 태양광 모듈 (BIPV)-성능평가 요구사항

1.3.3.2 풍력발전설비

• KS C IEC 60050-415 국제전기기술용어-제415부: 풍력발전 시스템
• KS C IEC 60227 정격전압 450/750 V 이하 염화비닐절연케이블
• KS C IEC 60364 저압전기설비
• KS C IEC 60146 반도체 컨버터
• KS C IEC 60204 기계류의 안전성
• KS C IEC 60478-1 안정화 직류전원장치-제1부: 용어 및 정의
• KS C IEC 60502 정격전압 1kV∼30kV 압출성형 절연 전력케이블 및 그 부속품
• KS C IEC 60614-1-A 전기설비용 전선관
• KS C IEC 60686 안정화 교류전원장치
• KS C IEC 61400 풍력터빈
• KS C IEC 62305 피뢰시스템
• KS C 8570 소형 풍력 터빈
• KS C 8571 소형 풍력 터빈용 인버터
• KS C 8572 육상용 중대형 풍력터빈 설계 요구사항 
• KS C 8573 해상용 중대형 풍력터빈 설계 요구사항 

1.3.3.3 연료전지발전설비

• KS C IEC 60227 정격전압 450/750 V 이하 염화비닐절연케이블
• KS C IEC 60364 저압전기설비
• KS C IEC 60614-1-A 전기설비용 전선관
• KS C IEC 60622 각형 밀폐형 니켈 카드뮴 축전지
• KS C IEC 60623 알칼리 또는 기타 비-산성 전해질을 포함하는 2차 단전지와 전지 – 각형 배기식 니켈-카드뮴 축전지
• KS C IEC 62282 연료전지기술
• KS C IEC 62305 피뢰시스템
• KS C IEC 62620 알칼리 또는 기타 비-산성 전해질을 포함하는 리튬 2차 단전지 및 전지 – 산업용으로 사용되는 리튬 2차 단전지 및 전지
• KS C 8547 에너지 저장장치용 레독스 흐름전지- 성능및 안전성 시험방법

1.3.3.4 전기자동차 전원설비

• KS C IEC 60227 정격전압 450/750 V 이하 염화비닐절연케이블
• KS C IEC 60364 저압전기설비
• KS C IEC 61851-1 전기자동차 전도성 충전시스템-제1부: 일반 요구사항
• KS C IEC 61851-21 전기자동차 직접식충전시스템-제21부: 교류/직류 전원접속의 전기자동차 요구사항
• KS R IEC 61851-22 전기자동차 전도성 충전시스템-제22부: 교류충전설비
• KS C IEC 62660-1 전기자동차용 리튬이차전지셀-제1부: 성능평가
• KS C IEC 62660-2 전기자동차용 리튬이차전지셀-제2부: 안전성평가
• KS C IEC 62660-3 전기자동차용 리튬이차전지셀-제3부: 안전 요구사항
• KS R 0113 도로차량 – 전기자동차 용어

1.3.3.5 이차전지 등을 이용한 전기저장장치

• KS C IEC 62477-1  전력전자 변환기기 및 시스템의 안전요구사항 제1부: 일반
• KS C IEC 60622    각형 밀폐형 니켈 카드뮴 축전지
• KS C IEC 60623   알칼리 또는 기타 비-산성 전해질을 포함하는 2차 단전지와 전지 – 각형 배기식 니켈-카드뮴 축전지
• KS C IEC 62620   알칼리 또는 기타 비-산성 전해질을 포함하는 리튬 2차 단전지 및 전지  – 산업용으로 사용되는 리튬 2차 단전지 및 전지
• KS C IEC 61427-1  재생 에너지 저장용 이차 단전지 및 전지 – 일반 요구사항 및 시험방법  – 제1부: 독립형 태양광 설비
• KS C 8547 에너지저장장치용 레독스 흐름전지- 성능 및 안전성 시험방법

1.4 용어의 정의

• 전기저장장치(Electrical Energy Storage System): 전기를 저장하고 공급하는 시스템, 전력변환장치(PCS), 전력관리장치(PMS), 배터리관리장치(BMS) 등으로 구성된다.
• 전기자동차: 전기 공급원으로부터 충전 받은 전기에너지를 동력원으로 사용하는 자동차를 말한다.
• 풍력발전소: 바람으로 풍차를 회전하여 전기를 일으키는 발전소를 말한다.
• 풍력터빈: 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치 (가동부 베어링, 나셀, 블레이드 등의 부속물을 포함)를 말한다.
• 풍력터빈을 지지하는 구조물: 타워와 기초로 구성된 풍력터빈의 일부분을 말한다.

1.5 기호의 정의

• 내용 없음

1.6 설계 고려사항

1.6.1 일반

• 신재생에너지설비의 시공기준 및 설치확인 등에 대해서는 신재생에너지설비의 지원 등에 관한 규정 제4장에 따른다.
• 모니터링설비의 설치에 대해서는 신재생에너지설비의 지원 등에 관한 규정 제17조에 따른다.

1.6.2 태양광발전설비

• 태양광발전설비의 설계 시 표 1.6-1의 사항을 검토한다.

표 1.6-1 태양광 발전시스템 설계시 참조사항

| 구분 | 일반 사항 | 기술적 사항 |
|—|—|—|
| 설치 위치 결정 | – 양호한 일사 조건
– 태양고도별 비음영 지역 선정 | – 설치의 차별화
– 건물과의 통합성
– 태양광발전과 건물과의 통합 수준
– BIPV 설치 위치별 통합방법 및 배선방법 검토
– 유지보수의 적절성 |
| 디자인 결정 | – 실용성
– 설계의 유연성
– 실현 가능성 | – 경사각, 방위각의 결정
– 구조 안정성 판단
– 시공 방법 |
| 태양전지 모듈 선정 | – 시장성
– 제작 가능성 | – 설치 형태에 따른 적합한 모듈 선정
– 건자재로서의 적합성 여부 |
| 설치 면적 및 시스템 용량 결정 | – 모듈 크기
– 모듈 크기에 따른 설치면적 결정 | – 어레이 구성 방안 고려 |
| 시스템 구성 | – 최적 시스템 구성
– 실시 설계
– 사후 관리
– 복합시스템 구성 방안 | – 성능과 효율
– 어레이 구성 및 결선방법 결정
– 계통연계 방안 및 효율적 전력공급 방안
– 모니터링 방안 |
| 어레이 | – 고정
– 가변 | – 경제적 방법 고려
– 설치장소에 따른 방식 |
| 구성요소별 설계 | – 최대 발전 보장
– 기능성
– 보호성 | – 최대발전 추종제어(MPPT)
– 역전류 방지
– 최소 전압강하
– 내외부 설치에 따른 보호기능 |
| 독립형 시스템 | – 신뢰성
– 최대공급 가능성
– 보조전원 유무 | – |
| 계통연계형 시스템 | – 안정성
– 역류 방지 | – 지속적인 전원공급
– 상호 계측 시스템 |

1.6.3 풍력발전설비

• 풍력발전설비는 전기설비기술기준 제6장 발전용 풍력설비 및  전기설비기술기준의 판단기준 5. 발전용 풍력설비에 따른다.

1.6.4 연료전지발전설비

• 연료전지발전설비는 전기설비기술기준 제6절(연료전지설비) 및 전기설비기준기준의 판단기준 2. 발전용 화력설비 제9장에 따른다.

1.6.5 전기자동차전원설비

• 전기자동차 전원설비는 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제2절 전기자동차 전원설비에 따른다.

1.6.6 이차전지를 이용한 전기저장장치

• 전기저장장치는 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제4절 이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설에 따른다.

2. 조사 및 계획

• 내용 없음

3. 재료

• 내용 없음

4. 설계

4.1 태양광발전설비

4.1.1 태양전지판

• 방위각은 그림자의 영향을 받지 않는 곳에 정남향 설치를 원칙으로 하되, 건축물의 디자인 등에 부합되도록 현장 여건에 따라 배치할 수 있다.
• 경사각은 현장 여건에 따라 조정하여 설치를 검토한다.
• 주변에 일사량을 저해하는 장애물이 없도록 배치한다.
• 건축물일체형 태양광발전(BIPV) 설계 시 방열에 대한 조치를 검토해야 한다.
• 태양전지판은 지락, 단락사고 등으로부터 안전하게 보호되도록 설계한다.

4.1.2 지지대 및 부속자재

• 지지대는 자중, 적재하중, 적설 또는 풍압 및 지진, 기타의 진동과 충격에 대하여 안전한 구조의 것으로 하고, 건축물의 방수 등에 문제가 없도록 한다.
• 지지대 제작 시 형강류 및 기초지지대에 포함된 철재 부위는 용융아연도금 처리 또는 녹방지 처리를 해야 한다.
• 태양전지 모듈의 프레임은 지지물과 전기적으로 완전하게 접속해야 한다.

4.1.3 인버터

• 옥내, 옥외용을 구분하여 설계해야 한다.
• 정격용량은 인버터에 연결된 모듈 정격용량 이상이어야 하며, 각 직렬군의 태양광발전의 출력전압은 인버터 입력전압 범위 내에 있어야 한다.

4.1.4 전기배선 및 접속함

• 배선에 관한 사항은 KDS 31 65 10 및 전기설비기술기준에 따른다.
• 접속반 내의 배선으로부터 지락, 과전압 등으로부터 안전하게 보호되도록 설계한다.
• 역전류방지 다이오드
  • 1대의 인버터에 연결된 태양광전지 직렬군이 2병렬 이상일 경우에는 각 직렬 군에 역전류방지 다이오드를 별도의 접속함에 설치한다.
  • 접속함은 발생하는 열을 외부에 방출할 수 있도록 환기구 또는 방열판 등을 갖춘다.
  • 용량은 모듈 단락전류의 2배 이상이어야 하며, 현장에서 확인할 수 있도록 표시한다.
• 접지 및 피뢰
  • 접지공사에 관한 사항은 KDS 31 80 20에 따른다.
  • 낙뢰의 우려가 있는 경우에 피뢰설비 설치에 관한 사항은 KDS 31 80 10에 따른다.

4.1.5 태양광발전설비의 안전 확보

• 태양광발전설비의 지락, 단락 등으로부터의 보호에 관한 사항은 전기설비기술기준에  따른다.

4.2 풍력발전설비

4.2.1 풍력터빈 및 지지 구조물

• 풍력터빈의 선정에 있어서는 시설장소의 풍량과 환경, 적용규모 및 적용형태 등을 고려하여 선정해야 한다.
• 풍력터빈의 강도계산은 전기설비기술기준의 판단기준 5. 발전용 풍력설비 제12조 및 제17조에 따른다.
• 자중, 적재하중, 적설 또는 풍압 및 지진 기타의 진동과 충격에 대하여 안전한 구조의 것으로 한다. 풍력타워의 내진에 관한 사항은 KDS 41 17 00에 따른다.

4.2.2 발전기 및 나셀

• 건축물의 설치 유효 공간, 연중 풍향 및 풍속, 경제성, 안전성 등을 고려하여 시스템을 선정한다.
• 풍력발전설비는 설치 가능 위치와 발전효율을 고려하여 최적의 효율을 얻을 수 있도록 한다.

4.2.3 제어 및 보호장치

• 풍력발전시스템의 제어 및 보호장치에 관한 사항은 전기설비기술기준 등에 따른다.

4.2.4 인버터

• 정격용량은 인버터에 연결된 발전기의 정격출력 이상으로 하며, 발전기 출력전압이 인버터 입력전압 범위 내에 있도록 한다.

4.2.5 전기배선 및 접지, 피뢰설비

• 배선에 관한 사항은 KDS 31 65 10에 따른다.
• 접지공사에 관한 사항은 KDS 31 80 20에 따른다.
• 풍력터빈은 손상, 감전 또는 화재의 우려가 없도록 피뢰설비를 시설해야 하며, KDS 31 80 10 및 전기설비기술기준의 판단기준 5. 발전용 풍력설비 제8조에 따른다.

4.2.6 화재방호설비 및 주전원 개폐장치 시설

• 500 kW 이상의 풍력터빈은 나셀 내부의 화재 발생 시 이를 감지하고 소화할 수 있는 화재방호설비를 시설해야 한다.
• 풍력터빈은 작업자의 안전을 위하여 유지, 보수 및 점검 시 전원차단을 위해 풍력터빈 타워의 기저부에 개폐장치를 시설해야 한다.

4.3 연료전지발전설비

4.3.1 일반

• 연료전지발전설비는 전기설비기술기준 제6절 및 전기설비기준기준의 판단기준 2. 발전용 화력설비 제9장에 따른다.
• 안전 및 보호장치
  • 연계 운전 시의 부하 단락 시에 안전하게 정지할 수 있는 안전장치 또는 보호설비를 설치한다.
  • 독립 운전 시의 부하 단락 시에 안전하게 정지할 수 있는 안전장치 또는 보호설비를 설치한다.
  • 연료전지 설비를 설치하는 장소는 연료가스가 누설되었을 때 체류하지 않는 구조 및 연료전지 설비로부터 누설되는 가스가 체류할 우려가 있는 장소에 해당 가스의 누설을 감지하고 경보하기 위한 설비를 설치해야 한다.
  • 연료 계통 설비 내의 연료가스의 압력 또는 온도가 현저하게 상승하는 경우, 실내에 설치되는 경우 및 연료가스가 누설하는 경우 비상정지장치를 설치해야 한다.
  • 통풍이 잘 되는 장소에 위치해야 하며, 실내에 설치할 경우에는 환풍기를 설치한다.
  • 사람이 접할 우려가 있고 감전, 상해 등의 우려가 있는 가동 부분은 안전장치(보호망 등)을 설치한다.

4.3.2 전기배선 및 접지

• 전기배선에 관한 사항은 KDS 31 65 10에 따른다.
• 접지공사에 관한 사항은 KDS 31 80 20에 따른다.

4.4 전기자동차 전원설비

4.4.1 일반

• 전력계통으로부터 교류의 전원을 입력받아 전기자동차에 전원을 공급하기 위한 전기설비(분전반, 구내배선 등), 충전시설(급속충전기, 완속충전스탠드, 홈 충전장치 등) 및 케이블 및 부속품(충전케이블, 커넥터, 플러그 등), 부대시설을 포함한다.
• 전기자동차 전원설비는 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제2절 전기자동차 전원설비에 따른다.

4.4.2 전기자동차 충전시설

• 전기자동차 충전시설은 고효율에너지기자재 보급촉진에 관한 규정 제3조 및 전기설비기술기준의 판단기준에 따른다.
• 그 밖에 전기자동차 충전시설과 관련된 사항은 KS C IEC 61851-1 및 KS C IEC 61851-21 표준을 참조한다.
• 자립형 충전시설의 설치 시에는 이용자 동선이 확보되도록 공간을 계획한다.

4.4.3 충전시설의 부대설비

• 부대설비는 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제2절 전기자동차 전원설비에 따른다.

4.4.4 전기배선 및 접지

• 전기배선에 관한 사항은 KDS 31 65 10에 따른다.
• 전기자동차 전원공급설비에 전기를 공급하는 전로는 옥내의 인출구 가까이에서 쉽게 개폐할 수 있는 장소에 전용의 개폐기 및 과전류차단기의 시설에 관한 사항은 전기설비기술기준에 따른다.
• 접지공사에 관한 사항은 KDS 31 80 20에 따른다.

4.5 이차전지를 이용한 전기저장장치

4.5.1 일반

• 건축물 및 구내에 설치되는 이차전지를 이용한 전기저장장치에 대한 전원의 공급, 보호, 배선, 운전방법 등의 사항을 포함한다.
• 전기저장장치는 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제4절 이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설에 따른다.

4.5.2 전기저장장치

• 전기저장장치는 고효율에너지기자재 보급촉진에 관한 규정 제3조에 따른다.
• 전기저장장치의 제어 및 보호장치, 계측장치 등에 관한 사항은 전기설비기술기준의 판단기준 제8장 지능형전력망 제4절 이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설에 따른다.

4.5.3 전기배선 및 접지

• 전기배선 및 차단기 시설에 관한 사항은 KDS 31 65 10 및 전기설비기술기준에 따른다.
• 접지공사에 관한 사항은 KDS 31 80 20에 따른다.

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