고조파 대책 (QHC)
고조파 대책
1️⃣변환기의 다펄스화
\[I_h=kn\cdot\frac{I_1}{n},n=mp±1\]
1)펄스수가 증가하고 상수(m)가 증가하면, 고조파 차수(n)가 증가하고 고조파 크기는 감소한다
2)고조파 전류 억제방법 중 가장 좋은 방법이나 변압기 대수 증가, 사이리스터 소자수 증가로 설치공간과 비용이 크게 증가하므로 다른 고조파 대책과 종합적인 검토가 필요하다
2️⃣단락용량의 증대
1)%임피던스가 상승하면
단락용량이 감소하여 고조파 성분을 증가시킨다
2)%임피던스가 낮으면
단략용량이 증대하여 고조파 성분이 감소한다
3)기기용량 선정 시 고려사항
손실증가
고조파 부하가 많을 경우 중첩, 표피효과에 의해 I²R증가하여 손실이 증가한다
변압기 용량증가
- 용량을 2~2.5배로 하거나, 발주 시 K-factor 고려하여 고조파를 저감할 필요가 있다
- K-factor : 고조파의 영향에 대하여 변압기가 과열 없이 전원을 안정적으로 공급할 수 있는 능력
발전기 용량 증가
- 고조파 등가 역상전류에 의한 발전기 용량 추가 필요
3️⃣교류 리액터 설치
1)3고조파 공진 리액터 설치
TR 2차 측에서 제 3, 5고조차가 발생
\[3\omega L =\frac{1}{3\omega C}\]
\[\omega L=0.11\cdot\frac{1}{\omega C}\]
즉, 11%임
합성 리액턴스를 유도성으로 하기 위하여 13~15%로 함
L값은 계통의 고조파 차수에 따라 변함
2)5고조파 공진 리액터 설치
TR 2차 측에서 제 3, 5고조파가 발생하여 Δ권선을 통과하면서 제5고조파만 존재
제5고조파에 공진하는 Lrkqt
\[5\omega L=\frac{1}{5\omega C}\]
즉 4%임
합성 리액턴스를 유도성으로 하기 위하여 여유 있게 6%로 함
4️⃣필터의 설치
1)수동필터
- 부하단 근처에 저임피던스 회로 (L-C동조필터, 고차수 필터)를 설치하여 고조파 전류가 그 회로에 흡수되게 한다
- 부하에서 발생하는 고조파의 종류 및 크기를 측정하여 차수별 Passive Filter를 설계
2)능동필터
- 부하에서 발생하는 고조파 전류의 크기 및 차수를 검출하여 역고조파를 발생시켜 상호 상쇄시켜 정현파 구현
5️⃣전자장치 설치
1)중성선 영상 고조파 전류 저감장치(ZED)
- 영상 임피던스가 낮은 장치를 부하 말단에 설치하여 영상 고조파 전류를 전원계통과 분리하여 저감시킴
2)능동형 중성선 영상 고조파 전류 저감장치(Active ZED)
중성선에 흐르는 전류를 검출하여 기본파(불평형)전류만 흐르도록 IGBT에서 제어
고조파 대책(QHC)
고조파 대책
💯기출문제
●C01 전원계통에 유입되는 고조파를 억제하기 위한 수동필터와 능동필터의 원리를 비교 설명하시오
모범답안(수동필터 능동필터 QHC01)
수동필터
- 부하단 근처에 저임피던스 회로를 설치하여 고조파 전류가 그회로에 흡수되게 한다
- 부하에서 발생하는 고조파의 종류 및 크리를 측정하여 차수별 passive filter를 설치한다
능동필터
- 부하에서 발생하는 고조파 전류의 크기 및 차수를 검출하여 역고조파를 발생시켜 상호 상쇄시켜 정현파 구현
○C133 고조파 장해를 방지하기 위해 설치하는 수동필터와 능동필터의 특징을 비교 설명하시오
모범답안(수동필터 능동필터 QHC01)
수동필터
- 부하단 근처에 저임피던스 회로를 설치하여 고조파 전류가 그회로에 흡수되게 한다
- 부하에서 발생하는 고조파의 종류 및 크리를 측정하여 차수별 passive filter를 설치한다
능동필터
- 부하에서 발생하는 고조파 전류의 크기 및 차수를 검출하여 역고조파를 발생시켜 상호 상쇄시켜 정현파 구현
●C02 인텔리전트 빌딩의 고조파 발생에 대한 대책을 설명하시오
모범답안(고조파 발생에 대한 대책 QHC02)
- 변압기의 다펄스화,
- 단락용량의증대,
- 교류리액터설치,
- 필터설치,
- 전자장치설치(ZED)
○C08.인버터 제어방식에 의한 전동기를 사용하는 경우는 주파수 변환에 의한 고조파가 발생한다. 이때 발생하는 고조파에 의한 전기설비의 오동작을 방지하기 위해 설치하는 노이즈필터용 접지에 대하여 고려할 사항을 쓰시오
모범답안(노이즈 필터 접지 QHC08)
인버터 제어 방식의 전동기를 사용하는 경우, 주파수 변환 과정에서 고조파가 발생하여 전기 설비의 오동작을 유발할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 노이즈 필터를 설치하며, 효과적인 노이즈 필터 접지를 위해서는 다음과 같은 사항들을 고려해야 합니다.
1. 접지 시스템의 중요성
- 저임피던스 경로 확보: 노이즈 필터의 접지는 고조파 전류를 효과적으로 제거하기 위한 저임피던스 경로를 제공해야 합니다. 접지 저항이 높으면 고조파 전류가 제대로 빠져나가지 못하고, 노이즈 필터의 효과가 감소할 수 있습니다.
- 접지 루프 최소화: 접지 루프는 고조파 전류가 흐르는 경로를 형성하여 노이즈를 유발할 수 있습니다. 따라서 접지 루프를 최소화하기 위해 접지 선의 길이를 짧게 하고, 접지점을 가능한 한 가깝게 배치해야 합니다.
- 공통 접지점 사용: 노이즈 필터, 인버터, 전동기 등 관련 설비들의 접지점을 공통으로 사용하여 접지 시스템의 등전위성을 확보해야 합니다. 이는 접지 전위차로 인한 오동작을 방지하는 데 도움이 됩니다.
2. 접지선의 굵기 및 재질
- 충분한 굵기: 접지선은 고조파 전류를 안전하게 흘려보낼 수 있도록 충분한 굵기를 가져야 합니다. 일반적으로 허용 전류 밀도를 고려하여 접지선의 굵기를 결정합니다.
- 낮은 저항 재질: 접지선은 저항이 낮은 구리 또는 알루미늄과 같은 재질로 제작해야 합니다. 이는 접지 임피던스를 낮춰 고조파 전류를 효과적으로 제거하는 데 도움이 됩니다.
3. 접지 방법
- 단독 접지: 노이즈 필터는 다른 설비와 독립된 단독 접지 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 이는 다른 설비에서 발생하는 노이즈가 노이즈 필터 접지 시스템에 영향을 미치는 것을 방지합니다.
- 접지봉 또는 접지망: 접지 시스템은 접지봉 또는 접지망을 사용하여 구축할 수 있습니다. 접지봉은 대지와의 접촉 면적을 넓혀 접지 저항을 낮추는 역할을 하며, 접지망은 넓은 지역에 걸쳐 접지 저항을 균등하게 분포시키는 역할을 합니다.
4. 접지 시공 시 유의 사항
- 접지 저항 측정: 접지 시공 후에는 반드시 접지 저항을 측정하여 적정 값 이하인지 확인해야 합니다.
- 정기적인 점검: 접지 시스템은 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있으므로, 정기적으로 점검하고 필요한 경우 보수해야 합니다.
- 전문가 상담: 노이즈 필터 접지 시스템 구축은 전문적인 지식을 필요로 하므로, 반드시 전문가와 상담하여 시공해야 합니다.
5. 추가 고려 사항
- 노이즈 필터의 종류: 노이즈 필터의 종류에 따라 접지 방법 및 고려 사항이 달라질 수 있습니다. 따라서 노이즈 필터 제조사의 기술 자료를 참고하여 적절한 접지 방법을 선택해야 합니다.
- 전기 설비 규정: 국내 전기 설비 관련 규정을 준수하여 접지 시스템을 구축해야 합니다.
○C17.고조파 발생원이 많은 수용가에서 역률을 개선하는 방법
모범답안(고조파 역률개선 QHC17)
고조파 발생원이 많은 수용가에서 역률 개선 방법
- 능동형 전력 필터(APF) 설치:
- 고조파 성분과 반대 위상의 전류를 주입하여 고조파를 상쇄시키는 가장 효과적인 방법입니다.
- 다양한 고조파 성분을 동시에 제어할 수 있으며, 역률 개선 효과도 뛰어납니다.
- 초기 투자 비용이 높지만, 장기적으로 볼 때 시스템 신뢰성 향상 및 유지보수 비용 절감 효과를 기대할 수 있습니다.
- 수동형 필터 설치:
- 특정 고조파 주파수에 대해 공진 현상을 이용하여 고조파 전류를 흡수합니다.
- 설계가 비교적 간단하고, 초기 투자 비용이 저렴합니다.
- 하지만, 특정 고조파에 대해서만 효과적이며, 시스템 변화에 따라 성능이 저하될 수 있습니다.
- 변압기 교체:
- 기존 변압기 대신 고조파 특성이 우수한 저손실 변압기로 교체하여 고조파 발생을 줄일 수 있습니다.
- 변압기의 용량과 종류에 따라 투자 비용이 크게 달라질 수 있습니다.
- 비선형 부하 교체:
- 고조파를 많이 발생시키는 비선형 부하를 고조파 발생량이 적은 부하로 교체하거나, 능동형 전력 보상 장치를 설치하여 고조파를 줄일 수 있습니다.
- 역률 개선용 콘덴서 설치:
- 역률 개선 효과는 있지만, 고조파 문제를 악화시킬 수 있으므로 주의해야 합니다.
- 직렬 리액터와 함께 사용하여 고조파 공진을 방지해야 합니다.
역률 개선 시 고려 사항
- 고조파 분석: 정확한 고조파 분석을 통해 발생원과 특성을 파악하고, 적절한 대책을 수립해야 합니다.
- 경제성: 각 방법의 장단점과 비용을 비교하여 최적의 해결 방안을 선택해야 합니다.
- 시스템 안정성: 역률 개선 설비 설치 후 시스템 안정성을 확보하기 위한 검증이 필요합니다.
- 유지보수: 설치된 장비의 유지보수 계획을 수립하고, 정기적인 점검을 통해 성능을 유지해야 합니다.
○E24.전원계통에서 고조파 억제 수동필터와 능동필터 ❯01
모범답안(수동필터 능동필터 QHC01)
수동필터
- 부하단 근처에 저임피던스 회로를 설치하여 고조파 전류가 그회로에 흡수되게 한다
- 부하에서 발생하는 고조파의 종류 및 크리를 측정하여 차수별 passive filter를 설치한다
능동필터
- 부하에서 발생하는 고조파 전류의 크기 및 차수를 검출하여 역고조파를 발생시켜 상호 상쇄시켜 정현파 구현
고조파 대책(QHC)
고조파 대책
🌐V1103Z24 / QHC
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