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| 자동제어계측 |
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 제목 |
전력계통의 고조파 발생원인,영향,대책 |
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| 분류 |
자동제어계측 > 제어계측 |
작성일 |
2006-09-27 |
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| 다운 |
0 |
조회 |
4799 |
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| 작성자 |
admin   |
평점 |
0
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| 키워드 |
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1.개요
1)고조파(Harmonics)란 기본파의 정수배를 갖는 전압,전류를 말하며 일반적으로50차
수 정도 까지를 말한다. 그이상은 고주파(High Frequency) 혹은 Noise로 구분된다.
2)전력계통에서 논의되는 고조파의 범위는 제5고조파에서 제37고조파 까지임.
3)고조파전류의 크기(Im)
Im = Km x I1 / n
단, Km ; 고조파 저감계수
I1 ; 기본파전류
n ; 발생고조파 차수
2.고조파 발생원인
1)변환장치에 의한 고조파
; 변환장치(정류기,인버터,VVVF등)내의 Power Electronics에 의한 고조파는 2차 부
하측의 DC,AC변환시 구형파가 전원으로 유입되어 발생한다.
2)아크로에의한 고조파
; 3상단락 혹은 2상단락, 아크끊김과 같은 극단적인 변동의 ARC로 사용이 반복될
때발생, 제3고조파가 현저하며 변압기 델타결선해도 흡수 안된다.
3)회전기에의한 고조파
; 회전기내의 Slot에의한 Slot하모닉스로서, 고차수 고조파로 발생량이 미소하여 문제
시 안된다.
4)변압기에의한 고조파
; 변압기의 자화특성(히스테리시스 현상)으로 변환전류의 위상차로 인한 여자전류내
고조파가 함유됨 , 특히 제3고조파가 주성분임.
5)과도현상
; 전압의 순시동요, 계통서지, 개폐기의 개폐등 일시적인 현상.
6)전력용콘덴서와 전원측 유도성 리액턴스의 공진
; 고조파의 직접발생원인은 아니나 전원측 유도성 리액턴스와 콘덴서의 용량성 리액
턴스가 직,병렬 공진시 전력용 콘덴서로 유입된 고조파의 확대현상을 초래함.
7)송전선로의 코로나
; 코로나 방전은 전위경도 30kv/cm 초과시 교류전압의 반파마다 전압의 최대치 부근
에서 발생하여 고조파 전압,전류 발생됨.
3.고조파의 영향
1)유도장해
; 코로나에의한 고조파전류중 제3고조파 성분은 중성점 전류로써 나타나고 중성점
직접접지 방식에서는 부근의 통신선에 유도장해 발생함.
2)기기에의 영향
- 전력용콘덴서의 과열 또는 고장
- 전력케이블의 절연열화 또는 고장
- 변압기의 절연열화 또는 과열
- 피 전기기기의 과열
- 개폐장치의 고장
- PLC 또는 마이크로프로세서 이용기기의 자동화 및 제어기기의 오동작
- 보호계전기의 오동작 및 부동작
- 변환장치의 여유각 감소
- 발전기의 국부적 과열 등 그 피해가 많다.
3)계통공진
; 전력계통의 고조파로 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스의 직,병렬공진 발생시
변압기 및 콘덴서의 절연파괴, 케이블의 절연파괴등 발생.
4. 고조파 저감대책
1)계통측면에서의 대책
(1)계통의 단락용량 증대
; 배전선의 저항과 리액턴스를 낮추어 공급점의 단락용량을 크게함.
(2)공급배전선의 전용선화
; 배전선의 단락용량을 증대하는 것은 한계가 있어 용량이 큰 고조파 발생기기의
전원공급 배전선을 전용선화 함.
(3)배전선의 선간전압의 평형화
; 반도체 정류기에 공급전원이 불평형시 특히 제3고조파 발생이 크므로 각상의 부
하의 밸런스를 유지할 것.
(4)계통절체
; 고조파의 원인과 발생을 정확히 알 수 있을 때 고압배전계통 수용가 공급분의
계통절체 또는 변전소 뱅크의 변경으로 선로정수를 변경하여 공진상태 회피시킴.
2)수용가측의 대책
(1)필터의 설치
- 교류필터 ; 콘덴서와 리액터로 고조파전류를 흡수하는 장치
; 구성이 간단하고,취급 및 보수가 용이한 설비
; 특정주파수에는 큰효과가 있는 반면 분로를 만들지 않는 주파수의
개선효과는 낮고, 역률개선효과가 있다.
; 경제적이다
- 액티브필터
; 인버터기술을 응용해서 부하와 역위상의 고조파를 발생시켜 구 고
조파를 제거하는 장치.
; 변동하는 고조파에 대응할수 있고, 전압변동,전압플리커의 저감에
도 효과적이다.
; 모든조파에 대해 효과가 있지만 비교적 고차 조파의 개선효과는
낮다.
- 하이브리드파워필터
; 교류필터와 액티브필터 각각의 특성 모두 가진 장치
; 교류필터가 흡수하는 고조파전류를 인버터로 제어하기 때문에 높은
필터효과 얻음.
; 설치비 교류필터와 액티브필터 중간정도.
(2)변환장치의 다(多)펄스화
(3)기기 자체의 고조파 내량 증가
- 통신선의 케이블화 하고 외장도체의 접지를 철저히 한다.
- 장애발생건수가 많은 리액터의 경우 리액터 전류용량 증가 또는 리액터용량 변
경(6%에서 8%), 공진주파수를 늦춘다.
(4)PWM 방식 채용
; GTO나 파워트랜지스터등 소자를 사용하여 컨버터나 인버터의 입출력 파형을
다수의 펄스로 변환하여 사용.
(5) 변압기의 델타결선 |
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