비상전원 수전설비 결선방법

왜 배우는가: 소방시설용 비상전원 수전설비는 화재 시 소방펌프·제연설비·비상조명 등에 전원을 끊기지 않게 공급하는 마지막 보루다. 수전설비의 결선과 구획 방식은 건축전기설비 시험에서 반복해서 출제되는 핵심 주제다.

출제 이력: 제135회 1교시 11번, 제127회 3교시 1번, 제116회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

비상전원 수전설비는 화재 시 상용전원의 사고와 무관하게 소방회로에 계속 전원을 공급하도록 상용전원의 안전성과 내화성능을 높인 설비다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 수전설비
• 소방회로
• 일반회로
• 방화구획형
• 옥외개방형
• 큐비클(Cubicle)형
• 전용배전반과 공용배전반
• 인입구배선

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 비상전원 수전설비는 건물에 들어오는 전기를 받는 자리에서 소방용 전기만 따로 살려 두는 장치다. 화재로 일반 전기가 끊어지거나 과부하가 걸려도 소방펌프와 제연설비는 계속 돌아가야 한다.

정식 정의는 「소방시설용 비상전원수전설비의 화재안전기술기준(NFTC 602)」 1.7절이 정한다. 비상전원수전설비는 화재 시 상용전원이 공급되는 시점까지만 비상전원으로 적용이 가능한 설비로서 상용전원의 안전성과 내화성능을 향상시킨 설비다. 소방회로는 소방부하에 전원을 공급하는 전기회로이고, 일반회로는 소방회로 이외의 전기회로다.

수전설비는 전력수급용 계기용변성기, 주차단장치 및 그 부속기기를 말한다. 변전설비는 전력용변압기와 그 부속장치를 말한다. 두 설비를 합쳐 수전설비 전체의 구성을 파악하는 것이 답안의 출발점이다.

수전설비의 형태는 세 가지다. 방화구획형은 수전설비를 건축법상 방화구획으로 다른 부분과 나눈 방식이다. 옥외개방형은 건물 옥외나 옥상에 울타리를 두고 그 안에 수전설비를 설치한 방식이다. 큐비클(Cubicle)형은 수전설비를 금속제 외함에 수납한 방식으로, 소방회로와 일반회로를 함께 쓰면 공용큐비클식, 소방회로 전용이면 전용큐비클식이다.

배전반과 분전반은 구분해서 써야 한다. 배전반은 전력생산시설 등에서 직접 전력을 받아 분전반에 공급하고, 분전반은 배전반에서 받은 전력을 부하에 공급한다. 소방회로와 일반회로를 함께 수납하면 공용, 소방회로만 수납하면 전용이라 부른다.

3. 등장 배경과 필요성

건물 화재가 나면 일반 전기 설비가 먼저 손상되거나 과부하와 단락으로 차단되는 일이 잦다. 그러면 소방펌프, 제연설비, 비상조명 같은 소방부하까지 전원을 잃어 피난과 진압이 막힌다. 이 문제를 막기 위해 소방부하 전용 경로를 확보하는 수전설비 기준이 만들어졌다.

기준의 핵심 요구는 일반회로에서 과부하, 지락사고 또는 단락사고가 발생해도 이에 영향을 받지 않고 소방회로에 계속 전원을 공급할 수 있어야 한다는 것이다. 따라서 수전설비는 차단기 선택성과 물리적 구획을 함께 갖춰야 한다. 여기서 15 ㎝ 이상 이격 또는 불연성 격벽 구획 같은 조건이 실제 설계 기준으로 쓰인다.

특고압이나 고압으로 수전하는 경우와 저압으로 수전하는 경우는 설비 규모와 배선 방식이 달라 기준이 나뉜다. 고압 이상은 방화구획형·옥외개방형·큐비클형 중 하나를 쓰고, 저압은 배전반·분전반 등급(제1종·제2종)으로 외함 두께를 정한다.

소방회로는 일반회로의 사고와 독립적으로 전원을 받는 것이 핵심 요건이다.

4. 구성요소·원리·절차

비상전원 수전설비는 상용전원이 정전되었을 때 소방부하에 끊김 없이 전원을 공급하도록 구성된다. 핵심은 일반회로 사고의 격리와 소방회로 전원 유지다. 수전 방식(특별고압·고압, 저압)에 따라 구성요소와 결선이 달라진다.

인입구배선과 인입선은 화재로 손상되지 않도록 설치한다. 인입구배선은 내화배선으로 한다. 고압·특고압 수전설비는 방화구획형, 옥외개방형, 큐비클형 중 하나로 설치한다.

원리는 다음과 같다. 일반회로에서 과부하, 지락사고 또는 단락사고가 나도 소방회로 전원은 계속 공급되어야 한다. 이를 위해 소방회로 차단기가 일반회로 차단기보다 먼저 차단되지 않도록 보호협조를 맞춘다. 이 원리가 결선도의 핵심이다.

절차는 다음 순서로 진행한다.

• 인입구배선과 인입개폐기를 설치한다.
• 수전설비(차단기 또는 개폐기)를 설치한다.
• 변압기 2차 측에서 소방회로와 일반회로를 분기한다.
• 소방회로 차단기를 일반회로 차단기보다 나중에 차단되도록 협조시킨다.
• 소방회로 개폐기·차단기에 "소방시설용" 표시를 한다.

보호협조 조건은 다음과 같다. 전용 변압기 방식에서는 CB₁(또는 PF₁₁)과 CB₁₂(또는 PF₁₂)가 CB₂₁(또는 PF₂₁)과 CB₂₂(또는 PF₂₂)보다 먼저 차단되면 안 된다. 공용 변압기 방식에서는 CB₁₁(또는 PF₁₁)이 CB₁₃(또는 PF₁₃)과 동등 이상의 차단용량을 가져야 한다. 차단용량은 같거나 커야 한다.

일반회로 고장 시에도 소방회로 차단기는 나중에 차단되어야 한다

5. 관련 법령·기준·표준

비상전원 수전설비의 기준은 소방시설법 체계에서 성능기준(NFPC 602)과 기술기준(NFTC 602)으로 나뉜다. 2022-12-01부터 이 체계가 적용된다. 수치와 조건은 아래 표에 정리한다.

기준 수치는 전용 방화구획, 큐비클 외함 두께, 방화문 등급, 환기구 면적이 핵심이다. 제1종과 제2종 배전반의 외함 두께 차이도 자주 묻는다. 개정 연혁으론 2022-12-01 NFTC 체계 시행과 NFPC 602 제정이 있다. 구 명칭은 NFSC 602이며, 경과조치로 종전 기준을 적용할 수 있다.

6. 유형과 비교

수전설비 결선은 수전 방식(특별고압·고압·저압)과 설치 형태(방화구획형, 옥외개방형, 큐비클형)에 따라 나뉜다. 형태별 차이는 외함과 설치 장소에 있고, 결선 원리는 소방회로를 일반회로 사고로부터 격리하는 데 있다.