고조파 영향 및 대책

고조파의 정의

고조파는 기본파 주파수의 정수배 주파수를 갖는 정현파 성분이다.

60Hz 계통에서 제5고조파는 300Hz다.

고조파는 비선형 부하가 전압·전류 파형을 왜곡시켜 생긴다.

발생에서 피해까지

비선형 부하가 전류를 끊어 쓰면 고조파 전류가 발생한다.

고조파 전류는 설비에 과열·공진·오동작을 일으킨다.

전류 고조파는 계통 임피던스와 곱해져 전압 고조파가 된다.

전원의 소스 임피던스가 작을수록 전압 왜곡이 줄어든다.

3고조파와 중성선

3고조파는 세 상에서 위상이 같아 중성선에 합산된다.

평형 3상 3선 계통에서는 선 전류에 나타나지 않는다.

4선 계통에서는 중성선에 각상 영상분 전류의 3배가 흐른다.

이조 리액터 공진 계산

공진 차수는 두 리액턴스 비의 제곱근으로 정한다.

이조율 p 는 리액터 리액턴스를 커패시터 리액턴스로 나눈 값이다.

이조율이 6%이면 공진 차수는 약 4.08이 된다.

4.08차는 제5고조파보다 낮아 제5고조파에서 커패시터가 유도성이 된다.

대책 비교

수동형 필터는 LC 직렬공진으로 설계 차수의 전류를 흡수한다.

능동형 필터는 역위상 전류를 주입해 여러 차수를 상쇄한다.

다펄스 정류는 정류기 위상을 달리해 5·7차 등 저차 고조파를 줄인다.

설계자는 계통 임피던스와 부하 특성을 함께 보고 고른다.

채점 포인트와 정리

채점에서는 고조파 영향을 원인과 결과로 나누어 써야 한다.

실효저항과 실효전류가 늘어 과열되고, 중성선 과열과 계전기 오동작이 생긴다.

직렬 리액터는 커패시터와 직렬로 두어 공진 주파수를 낮춘다.

정리하면 발생원 억제, 필터, 리액터, 전원 임피던스 저감이 대책의 기본이다.