고조파 왜형률(THD)

정의

고조파 왜형률은 전력품질을 판단하는 기본 지표다.

정의는 기본파 실효값에 대한 모든 고조파 실효값의 비율이다.

1교시 정의 문제와 4교시 계산 문제에 반복해서 나온다.

원리

비선형 부하는 전류를 정현파가 아닌 펄스 형태로 끌어간다.

그 과정에서 계통에 고조파 전류가 주입된다.

고조파 전류는 유효전력 없이 피상전력만 키워 역률을 낮춘다.

같은 유효전력이라도 전류 실효값이 커져 역률이 떨어진다.

계산 예제

앞서 정의한 식에 실제 값을 넣어 계산해 본다.

분자는 5차와 7차 고조파 실효값의 제곱합에 제곱근을 취한 값이다.

20의 제곱과 14의 제곱의 합은 596이고, 그 제곱근은 약 24.4A다.

기본파 100A로 나누어 100을 곱하면 THD_I는 약 24.4%다.

이 값은 산업용 비선형 부하에서 흔히 보이는 범위다.

헷갈리는 점

앞 문제의 정답은 약 24.4%다.

같은 THD라도 분모가 기본파인지 전체 신호인지에 따라 값이 다르다.

분모가 전체 신호이면 THDR이 되어 값이 작게 나온다.

답안에는 어떤 분모를 썼는지 반드시 적는다.

TDD와 수용가 평가

전류 왜형률 평가에는 두 가지 지표가 쓰인다.

THD는 측정 순간의 파형을 기준으로 한 값이다.

TDD는 최대 수요 전류를 분모로 쓰는 값이다.

수요 전류는 이전 12개월 최대 수요 전류의 평균으로 잡는다.

기준 한계

전압 THD 한계는 IEEE Std 519가 가장 널리 인용된다.

병원과 공항은 일반 시스템보다 엄격한 3% 이하를 적용한다.

이 값은 국제 권고 기준이므로 적용 조건을 함께 적는다.

정리

정리하면 THD는 기본파를 분모로 하는 고조파 실효값 비율이다.

고조파가 커지면 왜곡 역률이 낮아져 진정 역률이 떨어진다.

수용가 평가는 TDD와 PCC 기준으로 한다.