전력품질향상

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전력품질 향상

• 전기 품질이 강조되는 이유는 정보통신기기 및 컴퓨터는 물론 각종 산업기기 가전제품등이 복잡하고 정밀한 전자회로로 구성되어 조그만 전압 변동이나 정정사고에도 전자회로가 오작동하거나 파괴될 수 있기 때문이다
• 앞으로 상업의 고도 정밀화 및 생활수준 향상에 따른 전기 품질에 대한 국민적 욕구는 갈수록 증대될 것이기 때문이다
• 또한, 지구온난화 및 오존층 파괴 등에 의한 환경 변화로 자연 서지의 증가 및 차단성능이 좋은 속류차단 시 발생하는 서지 등 서지의 원인 또한 증가하고 있다
• 따라서 앞으로 서지의 원인증가, 서지로 인한 충격파에 약한 반도체의 증가 등으로 전력품질의 문제점은 지속적으로 증가될 것이다.

전력품질 지표

1)국내(전기사업법 제18조 전기품질의 유지)

• 전압유지율

표준전압	허용오차
110[V]	110[V]의 상하로 6[V]이내
220[V]	220[V]의 상하로 13[V]이내
380[V]	380[V]의 상하로 38[V]이내

• 주파수유지율

표준주파수	허용오차
60[Hz]	60[Hz]상하로 0.2[Hz]이내

• 정전시간 및 정전횟수

2)국외

한국의 품질 지표 이외에도 다음과 같은 사항을 지표로 고려하고 있다

• surge(임펄스)
• swell(과도전압)
• sag(순간 저전압)
• harmonic(고조파)
• 전압불평형
• Flicker

전력 품질 저하현상

1)순시 전압강하

• 공급자 측 저력계통의 낙뢰, 지락 발생, 차단기의 재폐로 동작으로 발생
• 수용가 측 사고, 작업정전, 상간 전압불평형, Flicker, 고조파에 의해 발생
• 일반적으로 정상 전압30%이하, 3사이클 이상 발생시 부하에 영향을 준다

• 기기별 품질 저하현상
  • 전자기기 : 0.1초 이내 오동작
  • 전자개폐기 :0.01초 이내 개방
  • 가변속정동기 : 0.02초 이내 정지
  • HID램프 : 0.05초 이내 소등
  • 컴퓨터 설비 : CPU정지 및 Data손실

2)정전

• 전력설비의 상태는 운전 상태와 정지(정전) 상태로 나눌 수 있고, 정지 상태에서는 보수 등을 위한 계획적 정지와 사고정지가 있다. 전력 품질 저하현상에서 고려대상은 사고정지(정전)이다
• 정전의 원인은 다양하게 존재하고, 정전으로 인한 피해는 수용가에 있어서 치명적이므로 수전방식, 모선방식, 고조파 대책, Noise 대책 등을 마련하여 정전을 예방해야 한다

3)플리커현상

• 불규칙적으로 발생하는 저주파의 전압 변동을 말하며, 일반적으로 플리커는 여러 정현파가 합성된 것으로 주파수 변동에 따라 눈에 주는 깜박임 정도가 달라지므로 시감도와 함께 검토할 필요가 있다
• 발생원인으로는 간헐적 부하 사용, 전기로 및 아크로 사용, 저항용접기 사용, X-ray, CT 촬영기 사용 등이 있다
• 부하에 미치는 영향으로는 전력손실, 전압강하 증강, 고조파 발생기기의 열화 촉진, 계전기 오동작 및 소손 등을 들 수 있다.

4)서지

• 정상전압의 10% 이상으로 돌발 상승하는 것을 말한다

5)과전압 및 저전압

• 과전압은 정상전압의 6% 이상 상승하는 것, 저전압은 정상전압의 13%이하로 떨어지는 것을 말한다

6)고조파

• 고조파는 60[Hz]파형에 들어 있는 기본파의 정수배 주파수를 갖는 것으로 최근 반도체 소자를 사용한 전력기기의 대량 보급과 전력설비의 자동화에 따라 고조파의 발생이 점차 증가하고 있는 추세이다.

• 고조파의 발생원인은 변압기의 여자전류, OA기기 입력부 비선형 부하, 전력변화장치, 형광램프 전자식 안정기, 유도로, 용접기 등이 있다.

• 고조파의 영향은 전력설비 과열소손, 변압기 출력 감소, 중성선 전류 증대, 계통공진, 역률 저하 전력손실 증대, 기기 오동작, 계측기 오차 증대 등이 있다.

7)과도전압 및 노치현상

전력품질

1)평균 정전시간의 최소화 대책

• 부하단위별 2계통 공급
• 보호계전방식의 적절한 시스템 및 보호협조의 확실
• 비상용 자가발전설비 설치
• 무정전 전원장치 설치

2)부하의 중요도별 전력공급 구성방법

부하용도	부하예	간성의 이중화	비상용 자가발전설비	UPS
순간정전 불허부하	대형 컴퓨터 부하	O	O	O
정전 후 단시간 내에 전력 공급 필요부하	방재부하, 컴퓨터용 공조열부하, UPS실의 공조, 보안용 부하	O	O	X
모선 점검 시에도 전력 공급 필요부하	일반부하I (공용부의 공조, 조명)	O	X	X
정전 시 계속 운전 필요 모선 점검 시 정기 가능 부하	일반부하II (일반 공조, 조면등)	X	O	X
모선 점검 시 정지 가능 부하	일반부하 (비 중요부하)	X	X	X

3)전력품질의 현상과 대책

• 정전,순간정전,단시간정전
  • 발생원인
    • 전력계통 단락
    • 전력 공급설비 불량
    • 근접 수용가
    • 설비 불량 등
  • 영향
    • 업무용빌딩 : 업무운용마비
    • 공장 : 생산마비
    • 병원 : 수술 등의 작업 마비
  • 대책
    • 밀폐기기 채용(가스절연형)
    • 비상용 발전설비 도입
    • 무정전 전원장치채용
    • 수전 배전방식의 2중화
    • 열화 진단 자동점검

• 순간전압강하
  • 발생원인
    • 근접 수용가 부하
    • 변동 전력계통 고장
    • 전력 공급설비 불량등
  • 영향
    • 컴퓨터 등의 정지
    • 반도체 사용 제어 전동기 정지
    • 전자개폐로 개로
    • 고압방전등 소등
  • 대책
    • 무정전전원장치 채용
    • 자동정지, 자동 재사동 제어
    • 축전지 백업화보 등

• 전압변동
  • 발생원인
    • 부하변동, 사고
    • 돌입전류, 계통 절체 등
  • 영향
    • 유도전동기 토크 저하
    • 부하전류 증가, 온도 상승
    • 전자기기 부동작, 조도저하등
  • 대책
    • 기기 임피던스의 저감
    • 변압기 탭절환 조정
    • 진상 콘덴서로 무효전력 조정
    • SVC등의 채용

• 이상전압
  • 발생원인
    • 직격뢰, 유도뢰 개폐서지
    • 고장 시 과도 이상전압
  • 영향
    • 기기 절연파괴
    • 저압측에의 이행 서지
    • 약전기기 파괴 등
  • 대책
    • 피뢰기 채용
    • 절연내력 강화
    • 서지 보호 대책

• 고조파
  • 발생원인
    • UPS,VVVF,회전기 등
  • 영향
    • 각종 계전기 오동작
    • 정밀 전자기기 동작불량
    • 기기손상 및 가열, 잡음
  • 대책
    • 고조파 발생원의 억제
    • 고내량 고조파
    • 고조파 필터의 도입

• 전자장해
  • 발생원인
    • 전력선, 신호선에서의 전도
    • 전자방사, 전자환경성
  • 영향
    • 전자파 잡음, 전원전압변동
    • 피해자인 동시에 가해자
    • 전자 방해작용(EMI)
  • 대책
    • 기기 허용 방해 레벨의 적정화
    • 전자 차폐대책의 도입

• 전기화재
  • 발생원인
    • 전로나 기기등의 절연 열화
    • 누전기기폭발 등
  • 영향
    • 인명 및 설비 피해
  • 대책
    • 소화설비, 불연화, 난연화 기기 채용, 밀폐기기채용, 세정, 옥내설치, 방청제 도포

• 설치환경
  • 발생원인
    • 소음, 진동 염진해 등
  • 영향
    • 거주자에 영향
    • 절연 저하, 금속 부식 등
  • 대책
    • 방음장치, 방진장치 채용, 밀폐기기 채용, 세정, 옥내 설치 방청제 도포

4)무정전화를 고려한 고신뢰도 전원시스템 구성 예

• 수전방식
  • 루프수전, 상용 예비수전, 스폿네트워크 수전방식중 선택
  • 계량용PTC는 2PCT또는 1PCT 바이패스 방식중 선택

• 특고 변압기
  • 2대로 하고 1차 개폐기는 차단기 채용
  • 몰드화, 난연화, 가스절연화, 컴팩트화 고려

• 주회로 모선
  • 2계통으로 하고 모선 연락차단기 2대 직렬

• 간선 배전 계통
  • 대규모 시설- 고압 배전계통 구성

★ 전력품질의 실체 및 기타
전력품질향상
전기사업법상 전기품질기준과 유지방법