목차(고조파)
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
- 전압 총합 왜형률(VTHD)
- 전류 총합 왜형률(ITHD)
기본파 전류 대비 고조파 전류의 함유율을 말한다
2)전류 총수요 왜형률
(ITDD : CurrentTotalDemandDistrotion)
최대 부하 전류 대비 고조파 전류의 함유율로 고조파 전류 규제치의 판단 기준값으로 사용한다
3)등가방해전류
(EDC : EquivalentDisturbingCurrent)
전력계통에서 발생한 고조파는 인접해 있는 통신선에 영향을 주며, 통신선에 영향을 주는 고조파 전류의 한계를 등가방해전류(EDC)로써 규제하고 있다
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
목차(고조파)
고조파
💯기출문제
○A03.종합 고조파왜형률을 설명하시오
○A11.고조파 왜형률을 나타내는 전류THD와 전류TDD차이점을 설명하시오
○a13.최근 정지형 전력변환기기에 이해 전력 품질을 저해하는 고조파의 발생이 증가하고 있다.다음에 대해서 설명하시오
- 고조파의 정의
- 고조파의 발생원
- 고조파의 측정방법
- 수동형 전력필터와 능동형 전력필터의 특징
○A19.고조파와 노이즈를 비교 설명하시오
고조파와 노이즈, 무엇이 다를까요?
고조파와 노이즈는 모두 전기 신호의 순수성을 떨어뜨리는 요소이지만, 그 발생 원인과 특징이 다릅니다.
고조파는 주로 비선형 부하(변압기, 정류기 등)에서 발생하는 정현파의 정수배 주파수 성분을 의미합니다. 즉, 기본 주파수(예: 60Hz)의 2배, 3배 등의 주파수를 가진 성분들이 합쳐져 전압 또는 전류 파형을 왜곡시키는 현상입니다. 고조파는 주로 전력 시스템에서 발생하며, 전력 품질 저하, 장비 손상, 통신 장애 등을 유발할 수 있습니다.
노이즈는 좀 더 광범위한 개념으로, 원하지 않는 신호를 모두 포함합니다. 고조파도 노이즈의 한 종류라고 볼 수 있지만, 노이즈에는 고조파 외에도 전자기 간섭, 열잡음, 샷 노이즈 등 다양한 종류가 있습니다. 노이즈는 전기 시스템뿐만 아니라 통신 시스템, 측정 시스템 등 다양한 분야에서 발생하며, 신호의 정확성을 저하시키고 시스템의 성능을 저해할 수 있습니다.
고조파와 노이즈의 비교표
| 구분 | 고조파 | 노이즈 |
|---|---|---|
| 정의 | 기본 주파수의 정수배 주파수 성분 | 원하지 않는 모든 신호 |
| 발생 원인 | 비선형 부하, 스위칭 소자 등 | 전자기 간섭, 열잡음, 샷 노이즈 등 다양 |
| 특징 | 주파수가 일정하고 정수배 관계 | 주파수, 진폭, 위상이 불규칙 |
| 영향 | 전력 품질 저하, 장비 손상, 통신 장애 | 신호 왜곡, 시스템 성능 저하 |
왜 고조파와 노이즈를 구분해야 할까요?
- 원인 분석: 고조파와 노이즈의 발생 원인이 다르기 때문에, 각각의 문제를 해결하기 위한 대책이 다릅니다.
- 대책 수립: 고조파는 필터, 능동형 전력 조절기 등을 이용하여 제거할 수 있으며, 노이즈는 차폐, 접지, 필터링 등 다양한 방법으로 감소시킬 수 있습니다.
- 시스템 설계: 시스템 설계 시 고조파와 노이즈에 대한 충분한 고려가 필요합니다. 예를 들어, 고조파가 심한 환경에서는 고조파 필터를 설치하거나, 노이즈에 강한 부품을 사용해야 합니다.
○A23.고조파K-factor
○A30변압기의 K-factor에 대하여 설명하시오
●a33.고조파에 대한 다음사항을 설명하시오
1)고조파의 정의
2)고조파 발생 원인
3)3상 평형 배선의 상전류에 고조파가 포함되어 흐르는 경우 4심 및 5심 케이블 고조파전류의 보정계수
4)보정계수 적용 시 고려사항
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고조파
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