전력품질향상


전력품질 향상

  • 전기 품질이 강조되는 이유는 정보통신기기 및 컴퓨터는 물론 각종 산업기기 가전제품등이 복잡하고 정밀한 전자회로로 구성되어 조그만 전압 변동이나 정정사고에도 전자회로가 오작동하거나 파괴될 수 있기 때문이다
  • 앞으로 상업의 고도 정밀화 및 생활수준 향상에 따른 전기 품질에 대한 국민적 욕구는 갈수록 증대될 것이기 때문이다
  • 또한, 지구온난화 및 오존층 파괴 등에 의한 환경 변화로 자연 서지의 증가 및 차단성능이 좋은 속류차단 시 발생하는 서지 등 서지의 원인 또한 증가하고 있다
  • 따라서 앞으로 서지의 원인증가, 서지로 인한 충격파에 약한 반도체의 증가 등으로 전력품질의 문제점은 지속적으로 증가될 것이다.

전력품질 지표

1)국내(전기사업법 제18조 전기품질의 유지)

  • 전압유지율
표준전압허용오차
110[V]110[V]의 상하로 6[V]이내
220[V]220[V]의 상하로 13[V]이내
380[V]380[V]의 상하로 38[V]이내
  • 주파수유지율
표준주파수허용오차
60[Hz]60[Hz]상하로 0.2[Hz]이내
  • 정전시간 및 정전횟수

2)국외

한국의 품질 지표 이외에도 다음과 같은 사항을 지표로 고려하고 있다

  • surge(임펄스)
  • swell(과도전압)
  • sag(순간 저전압)
  • harmonic(고조파)
  • 전압불평형
  • Flicker

전력 품질 저하현상

1)순시 전압강하

  • 공급자 측 저력계통의 낙뢰, 지락 발생, 차단기의 재폐로 동작으로 발생
  • 수용가 측 사고, 작업정전, 상간 전압불평형, Flicker, 고조파에 의해 발생
  • 일반적으로 정상 전압30%이하, 3사이클 이상 발생시 부하에 영향을 준다
  • 기기별 품질 저하현상
    • 전자기기 : 0.1초 이내 오동작
    • 전자개폐기 :0.01초 이내 개방
    • 가변속정동기 : 0.02초 이내 정지
    • HID램프 : 0.05초 이내 소등
    • 컴퓨터 설비 : CPU정지 및 Data손실

2)정전

  • 전력설비의 상태는 운전 상태와 정지(정전) 상태로 나눌 수 있고, 정지 상태에서는 보수 등을 위한 계획적 정지와 사고정지가 있다. 전력 품질 저하현상에서 고려대상은 사고정지(정전)이다
  • 정전의 원인은 다양하게 존재하고, 정전으로 인한 피해는 수용가에 있어서 치명적이므로 수전방식, 모선방식, 고조파 대책, Noise 대책 등을 마련하여 정전을 예방해야 한다

3)플리커현상

  • 불규칙적으로 발생하는 저주파의 전압 변동을 말하며, 일반적으로 플리커는 여러 정현파가 합성된 것으로 주파수 변동에 따라 눈에 주는 깜박임 정도가 달라지므로 시감도와 함께 검토할 필요가 있다
  • 발생원인으로는 간헐적 부하 사용, 전기로 및 아크로 사용, 저항용접기 사용, X-ray, CT 촬영기 사용 등이 있다
  • 부하에 미치는 영향으로는 전력손실, 전압강하 증강, 고조파 발생기기의 열화 촉진, 계전기 오동작 및 소손 등을 들 수 있다.

4)서지

  • 정상전압의 10% 이상으로 돌발 상승하는 것을 말한다

5)과전압 및 저전압

  • 과전압은 정상전압의 6% 이상 상승하는 것, 저전압은 정상전압의 13%이하로 떨어지는 것을 말한다

6)고조파

  • 고조파는 60[Hz]파형에 들어 있는 기본파의 정수배 주파수를 갖는 것으로 최근 반도체 소자를 사용한 전력기기의 대량 보급과 전력설비의 자동화에 따라 고조파의 발생이 점차 증가하고 있는 추세이다.
  • 고조파의 발생원인은 변압기의 여자전류, OA기기 입력부 비선형 부하, 전력변화장치, 형광램프 전자식 안정기, 유도로, 용접기 등이 있다.
  • 고조파의 영향은 전력설비 과열소손, 변압기 출력 감소, 중성선 전류 증대, 계통공진, 역률 저하 전력손실 증대, 기기 오동작, 계측기 오차 증대 등이 있다.

7)과도전압 및 노치현상

전력품질

1)평균 정전시간의 최소화 대책

  • 부하단위별 2계통 공급
  • 보호계전방식의 적절한 시스템 및 보호협조의 확실
  • 비상용 자가발전설비 설치
  • 무정전 전원장치 설치

2)부하의 중요도별 전력공급 구성방법

부하용도부하예간성의
이중화
비상용
자가발전설비
UPS
순간정전 불허부하대형 컴퓨터
부하
OOO
정전 후 단시간 내에
전력 공급 필요부하
방재부하,
컴퓨터용 공조열부하,
UPS실의 공조,
보안용 부하
OOX
모선 점검 시에도
전력 공급 필요부하
일반부하I
(공용부의 공조,
조명)
OXX
정전 시 계속 운전 필요
모선 점검 시 정기
가능 부하
일반부하II
(일반 공조,
조면등)
XOX
모선 점검 시 정지
가능 부하
일반부하
(비 중요부하)
XXX

3)전력품질의 현상과 대책

  • 정전,순간정전,단시간정전
    • 발생원인
      • 전력계통 단락
      • 전력 공급설비 불량
      • 근접 수용가
      • 설비 불량 등
    • 영향
      • 업무용빌딩 : 업무운용마비
      • 공장 : 생산마비
      • 병원 : 수술 등의 작업 마비
    • 대책
      • 밀폐기기 채용(가스절연형)
      • 비상용 발전설비 도입
      • 무정전 전원장치채용
      • 수전 배전방식의 2중화
      • 열화 진단 자동점검
  • 순간전압강하
    • 발생원인
      • 근접 수용가 부하
      • 변동 전력계통 고장
      • 전력 공급설비 불량등
    • 영향
      • 컴퓨터 등의 정지
      • 반도체 사용 제어 전동기 정지
      • 전자개폐로 개로
      • 고압방전등 소등
    • 대책
      • 무정전전원장치 채용
      • 자동정지, 자동 재사동 제어
      • 축전지 백업화보 등
  • 전압변동
    • 발생원인
      • 부하변동, 사고
      • 돌입전류, 계통 절체 등
    • 영향
      • 유도전동기 토크 저하
      • 부하전류 증가, 온도 상승
      • 전자기기 부동작, 조도저하등
    • 대책
      • 기기 임피던스의 저감
      • 변압기 탭절환 조정
      • 진상 콘덴서로 무효전력 조정
      • SVC등의 채용
  • 이상전압
    • 발생원인
      • 직격뢰, 유도뢰 개폐서지
      • 고장 시 과도 이상전압
    • 영향
      • 기기 절연파괴
      • 저압측에의 이행 서지
      • 약전기기 파괴 등
    • 대책
      • 피뢰기 채용
      • 절연내력 강화
      • 서지 보호 대책
  • 고조파
    • 발생원인
      • UPS,VVVF,회전기 등
    • 영향
      • 각종 계전기 오동작
      • 정밀 전자기기 동작불량
      • 기기손상 및 가열, 잡음
    • 대책
      • 고조파 발생원의 억제
      • 고내량 고조파
      • 고조파 필터의 도입
  • 전자장해
    • 발생원인
      • 전력선, 신호선에서의 전도
      • 전자방사, 전자환경성
    • 영향
      • 전자파 잡음, 전원전압변동
      • 피해자인 동시에 가해자
      • 전자 방해작용(EMI)
    • 대책
      • 기기 허용 방해 레벨의 적정화
      • 전자 차폐대책의 도입
  • 전기화재
    • 발생원인
      • 전로나 기기등의 절연 열화
      • 누전기기폭발 등
    • 영향
      • 인명 및 설비 피해
    • 대책
      • 소화설비, 불연화, 난연화 기기 채용, 밀폐기기채용, 세정, 옥내설치, 방청제 도포
  • 설치환경
    • 발생원인
      • 소음, 진동 염진해 등
    • 영향
      • 거주자에 영향
      • 절연 저하, 금속 부식 등
    • 대책
      • 방음장치, 방진장치 채용, 밀폐기기 채용, 세정, 옥내 설치 방청제 도포

4)무정전화를 고려한 고신뢰도 전원시스템 구성 예

  • 수전방식
    • 루프수전, 상용 예비수전, 스폿네트워크 수전방식중 선택
    • 계량용PTC는 2PCT또는 1PCT 바이패스 방식중 선택
  • 특고 변압기
    • 2대로 하고 1차 개폐기는 차단기 채용
    • 몰드화, 난연화, 가스절연화, 컴팩트화 고려
  • 주회로 모선
    • 2계통으로 하고 모선 연락차단기 2대 직렬
  • 간선 배전 계통
    • 대규모 시설- 고압 배전계통 구성

전력품질의 실체 및 기타
전력품질향상
전기사업법상 전기품질기준과 유지방법


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