변전실 배터리 충전기술의 이해

우리가 살고 있는 아파트나 초고층 빌딩 그리고 생산시설인 공장 등 전기를 사용하는 수용가의 변전실에서 통상 최대사용전력이 약 500KW급 이상이 되면 변전실에는 22.9KV의 고전압이 인입되고, 진공차단기(VCB)나 기중차단기(ACB) 등을 사용하는데 이 차단기를 움직이는 주동력과 디지털 보호계전기의 주  전원은 배터리에서 나오는 직류 110V를 주로 사용한다.

그래서 직류 전원을 인출하기 위해서 12볼트 대용량(110~125Ah) 배터리 9개를 직렬로 연결해서 사용하는데 이 때 사용되는 연(납)축전지의 수명은 대략 4~5년 정도가 되고 4년 주기로 교체하는 것이 바람직하다. 

평소에 이 배터리를 사용만하고 충전하지 않는다면 1개월 안에 방전되어 사용할 수 가 없기 때문에 변전실에 설치되어 있는 수배전반정류기가 이 배터리를 평소에 충전하여 주는 역할을 맡고 있다. 그렇기 때문에 배터리의 충전기술은 예방보전 차원에서 대단히 중요하다. 왜냐하면 배터리의 수명과 성능을 좌지우지하기 때문이다.
  
배터리를 충전하는 방식은 크게 두 가지로 구분할 수 가 있는데 부동충전과 균등충전 방식이 주로 적용되고 있다.
 

사진=세기라텍

  
부동충전(Floating Charge)
부동충전 방식은 대략 116~119V의 전압으로 평상시에 주로 충전하는 방식을 말한다. 이 충전 방식은 충전기에 축전지의 부하를 병렬로 접속하여 항상 축전지에 정전압을 유지하면서 충전하는 방식으로 축전지의 자기 방전을 보충하는 동시에 일정 이하 상용부하의 전류를 공급하도록 한다. 
특징은 충전기가 부담하기 어려운 일시적인 대전류 부하는 배터리에서 부담하게 한다. 이 충전 방식의 가장 큰 장점은 정류기가 작아도 되며 배터리의 수명이 길어지고, 방전전압을 일정하게 유지 시킬 수 있다.

균등충전(Equalizing Charge)
균등충전 방식은 대략 125~129V의 전압으로 간헐적으로 충전을 해주는 방식을 말한다.  평상시 3개월에 1회의 주기로 1시간 정도로 실시해주고, 초기 충전이나, 정전 등으로 배터리가 많은 방전이 되었을 때 주로 실시를 해주는 방식으로 균등충전을 해주면 배터리의 성능과 수명에 효과적이다. 즉 부동충전 전압보다 약 7~9V가 더 센 전압으로 과충전하는 방식이다. 라고 이해를 하면 된다. 

더 상세하게 설명하면 균등충전은 부동충전으로 다수의 전지를 충전하면 전압이 서로 불균일하게 충전되어 배터리 9개의 Cell 간 서로 전위가 다를 수 있는데 이를 보정해주는 방식이다. 배터리 간 개별 전압이 0.3V 이상일 때만 실시하는 것이 바람직하고, 개별 전압의 차이가 0.2V 이하일 때는 균등충전을 실시하지 않는 것이 배터리의 수명을 더 길게 한다. 

※ 주의사항
근래에 사용되는 대부분의 배터리는 무보수 밀폐형을 사용하기 때문에 전해액을 보충할 수 가 없어 4년 정도가 지나면 일정량의 전해액이 증발하여 급속한 성능저하의 문제를 일으킬 수 가 있다. 그렇기 때문에 4년을 주기로 배터리를 교체해 주는 것이 차단기나 디지털 보호계전기의 정상적인 동작을 위해서 효과적이다. 과방전된 배터리를 교체할 때에는 배터리 단자 간 조그마한 전기적인 충격에도 배터리가 폭발을 일으킬 수 있기 때문에 수배전반정류기 PANEL의 AC POWER용 MCCB와 DC POWER용 MCCB를 반드시 OFF한 후 작업을 해야 배터리 폭발사고를 방지할 수 있다.