고조파
❓고조파
- 기본주파수에 대해 2배, 3배, 4배와 같은 정수의 배에 해당하는 물리적 전기량
- 고조파는 정수배 주파수에 의하여 기존 정현파가 파형이 찌그러지는 왜곡된 파형이 되어 전원 측으로 유입되어 설비에 악영향을 끼치는 이상현상
- 고조파는 최근 변환기의 사용이 늘면서 모든 전기 설비에 영향을 끼쳐 소손, 열화, 불량 전원 양산 등의 영향으로 반드시 제거하여야 할 이상전원
1)종합 고조파 왜형율
(VTHD : VoltageTotalHarmonicDistrotion)
- 고조파 전압, 전류의 실효치를 기본파 전압 전류의 실효치 비로 표현되며 고조파 발생 정도를 나타냄
- 기본파전압, 전류 대비 고조파전압, 전류가 어느정도 찌그러진 정도를 평가 할때 적용
\[\frac{고조파 저압 실효치}{기본파저압실효치}\times 100[\%]\]
- 전압 총합 왜형률(VTHD)
\[V_{THD}=\frac{\sqrt{V_2^2+V_3^2+V_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{V_1}\times 100[\%]\]
\[=\frac{\sqrt{\sum_{n=2}^n V_n^2}}{V_1}\times 100[\%]\]
- 전류 총합 왜형률(ITHD)
기본파 전류 대비 고조파 전류의 함유율을 말한다
\[I_{THD}=\frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{I_1}\times 100[\%]\]
\[=\frac{\sqrt{\sum_{n=2}^n I_n^2}}{I_1}\times 100[\%]\]
2)전류 총수요 왜형률
(ITDD : CurrentTotalDemandDistrotion)
최대 부하 전류 대비 고조파 전류의 함유율로 고조파 전류 규제치의 판단 기준값으로 사용한다
\[I_{THD}=\frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{I_P}\]
3)등가방해전류
(EDC : EquivalentDisturbingCurrent)
전력계통에서 발생한 고조파는 인접해 있는 통신선에 영향을 주며, 통신선에 영향을 주는 고조파 전류의 한계를 등가방해전류(EDC)로써 규제하고 있다
\[EDC=\sqrt{\sum_{n=3}^n(S_n^2\times I_n^2)}[A]\]
4)고조파 전류 보정계수
- 정의
고조파 성분이 얼마나 있느냐에 따라서 상전류, 중성선 케이블 규격을 구하기 위하여 기본파에 여유율을 감안하여 선정하기 위한 것이다
- 케이블에 고조파 전류가 흐르면
- 케이블이 이상 가열된다
- 3배수 고조파는 영상전류가 되어 중성선에 흘러서 중성선이 가열된다
- OCGR을 오동작시키기도 한다
- 보정계수 전용
- 보정계수는 제3고조파 전류를 기준으로 계산하고 제9, 15조파등의 고조파 성분이 10[%]이상 포함되어 있는 경우에는 낮은 보정계수를 적용한다
- 상전류가 중성선 전류보다 클 때는 상전류를 고려해서 케이블 규격을 정한다
- 중성선 전류가 상전류보다 클 때는 중성선 전류를 고려한다
- 4심 케이블의 중성선은 상도체와 같이 단면적과 재질로 한다
- 고조파 전류 보정계수
| 상전규에 포함된 제3고조파 성분 | 상전류를 고려 | 중성선 전류를 고려 |
|---|---|---|
| 0~15[%] | 1.0 | – |
| 15~33[%] | 0.86 | – |
| 33~45[%] | – | 0.86 |
| 45[%] | – | 1.0 |
5)K-factor
- K-factor란 고조파 전류의 영향을 고려하여 설계한 변압기를 말한다
- ANSI/IEEEE에서는 부하가 고조파 전류를 발생하는 경우 변압기의 과열을 방지하기 위하여 변압기의 용량을 저감시키는 계산과 factor가 기술되어있다
- K-factor 적용방법
- 설치된 변압기의 부하전류 중 고조파 함유량을 직접 실측 및 평가하여 변압기가 과열되지 않는 허용 부하용을 결정하여 용량을 저감시키는 방법
- 설계단계부터 K-factor를 고려하여 변압기를 설계하는 방법
- UL 1562-1994에도 명기되어 있으며, 고조파에 대한 변압기의 능력을 표시하는 표준척도로 사용하고 있다
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