직렬리액터

직렬리액터의 정의

직렬리액터는 전력용 콘덴서와 직렬로 접속하는 리액터다.

목적은 콘덴서와 계통 사이의 병렬공진을 피하고 콘덴서 전압 상승을 억제하는 데 있다.

시험에서는 정의와 목적을 빠짐없이 쓰는 것이 기본이다.

병렬공진의 원인

콘덴서만 계통에 병렬로 두면 전원 측 인덕턴스와 병렬공진이 생길 수 있다.

공진이 생긴 주파수의 고조파 전류가 콘덴서로 몰려 확대 전류가 흐른다.

콘덴서는 고주파에서 임피던스가 작아 고조파 전류를 끌어들인다.

그 결과 콘덴서는 과열되고 절연이 파괴될 수 있으므로, 설계 때 공진 차수를 먼저 확인한다.

구성과 리액턴스 원리

직렬리액터는 콘덴서 뱅크와 직렬로 연결되는 유도성 리액터다.

리액터 리액턴스 X_L은 콘덴서 리액턴스 X_C의 p배로 정한다.

리액터 용량은 콘덴서 용량의 일정 비율로 정하며, 이를 직렬리액터 용량비(%SR)라 한다.

제n고조파의 합성 리액턴스가 0이 되는 차수 n_t가 직렬 동조점이다.

동조점은 n_t = 1/√p 로 구하며, p가 6%면 약 4.08이 된다.

동조점과 공진 회피

동조점은 n_t = 1/√p 로 구하며, 리액터 비율 p가 정해지면 공진 차수가 정해진다.

리액터 비율이 낮으면 동조점이 제5고조파 부근에 걸려 흡수에 가깝다.

리액터 비율을 6%로 하면 동조점은 약 4.08이 되어 5차 아래로 내려간다.

그래서 제5고조파에서 병렬공진을 피하게 된다.

콘덴서 단자전압 상승

리액터를 접속하면 콘덴서 단자전압은 원래보다 높아진다.

접속 후 콘덴서 전압은 V·X_C/(X_C−X_L)이며, 이를 정리하면 V/(1−p)다.

p가 0.06이면 V/0.94가 되어 약 1.064V, 즉 접속 전의 106.4%다.

분모가 1보다 작아 상승률이 6%보다 약간 크다.

고조파 대책 구분

직렬리액터는 고조파 대책의 한 방식이지만, 목적은 흡수가 아니라 공진 회피다.

동조 필터는 특정 차수를 흡수하지만 공진점이 계통 조건에 따라 움직인다.

능동 필터는 성능이 좋으나 설비비가 높아 직렬리액터와 병용하는 경우가 많다.

시험에서는 공진 회피와 고조파 흡수를 구분하고, 리액터 용량은 콘덴서 대비 %로 쓴다.

정리

정리하면 직렬리액터는 콘덴서와 직렬로 접속하는 유도성 리액터다.

목적은 병렬공진 회피와 고조파 확대 억제이며, 흡수가 주목적은 아니다.

리액터 용량은 콘덴서 용량의 6%를 표준으로 쓴다.

접속 후 콘덴서 단자전압은 상승하며, 계통이 바뀌면 공진 차수를 다시 계산한다.