고조파 저감대책

정의

고조파 저감대책은 비선형 부하가 만든 고조파 전류의 유출을 억제하는 방법이다.

기기 측에서는 발생을 줄이고, 계통 측에서는 유출된 고조파를 흡수하거나 상쇄한다.

고조파 전류가 상한치를 넘을 때 이 대책을 적용한다고 이해하면 된다.

왜형률 THD

고조파 왜형률 THD는 기본파 대비 고조파 성분의 실효값 비율이다.

전류 왜형률은 고조파 전류 제곱합의 제곱근을 기본파 전류로 나눈 값이다.

전압 왜형률도 같은 구조로 쓴다. 분자와 분모의 의미를 함께 기억한다.

수동·능동 필터 비교

수동 필터와 능동 필터는 같은 고조파를 다루지만 방식이 서로 다르다.

수동 필터는 L과 C를 조합해 특정 차수에서 임피던스가 낮아져 고조파를 흡수한다.

능동 필터는 부하 전류의 고조파와 크기가 같고 위상이 반대인 보상 전류를 주입한다.

수동 필터는 공진 위험이 있고, 능동 필터는 공진이 없지만 가격과 손실이 크다.

저감대책의 구성

정답은 능동 필터다. 보상 전류를 주입해 공진 없이 여러 차수를 억제한다.

저감대책은 기기측과 계통측으로 나뉜다. 기기측은 부하 전류 자체를 줄인다.

리액터는 전원 임피던스를 높여 저차 고조파 전류의 흐름을 막는다.

위상변위 변압기는 여러 피더로 나뉜 비선형 부하에서 위상차로 고조파를 상쇄한다.

능동 필터 용량 계산

능동 필터의 설계 용량은 운전 전류에 전류 왜곡률을 곱해 구한다.

운전 전류 500A와 전류 왜곡률 23%, 즉 0.23을 대입한다.

500 × 0.23은 115A다. 단위는 모두 A로 맞춘다.

최종 설치 용량은 이 값에 관련 기준의 여유 계수를 곱해 정한다.

기준과 흔한 실수

고조파 한계는 PCC에서 평가하는 것이 원칙이며, 국제 기준으로는 IEEE 519가 널리 쓰인다.

전류 TDD 한계는 15% 이하이고, 11차 이하 개별 차수는 12% 이하다.

답안에는 대책마다 대상과 효과를 쓰고, 수동 필터의 공진 위험을 빠뜨리지 않는다.

정리

정리하면, 고조파 대책은 발생원 억제와 유출 차단을 함께 설계한다.

필터를 설치한 뒤에는 고조파를 다시 측정해 THD를 확인한다.