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고조파
고조파는 기본주파수에 대해 2배, 3배, 4배와 같은 정수의 배에 해당하는 물리적 전기량을 말한다
고조파는 정수배 주파수에 의하여 기존 정현파가 파형이 찌그러지는 왜곡된 파형이 되어 전원 측으로 유입되어 설비에 악영향을 끼치는 이상현상을 말한다
이러한 고조파는 최근 변환기의 사용이 늘면서 모든 전기 설비에 영향을 끼쳐 소손, 열화, 불량 전원 양산 등의 영향으로 반드시 제거하여야 할 이상전원이다.
고조파용어
1)전압 총합 왜형률
(VTHD : VoltageTotalHarmonicDistrotion)
기본파 전압 대비 고조파 전압의 합유율로 고조파 전압 규제치의 판단 기준값으로 사용한다
\[V_{THD}=\frac{\sqrt{V_2^2+V_3^2+V_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{V_1}\times 100[\%]\]
\[\frac{고조파 저압 실효치}{기본파저압실효치}\times 100[\%]\]
\[=\frac{\sqrt{\sum_{n=2}^n V_n^2}}{V_1}\times 100[\%]\]
2)전류 총합 왜형률
(ITHD : CurrentTotalHarmonicDistrotion)
기본파 전류 대비 고조파 전류의 함유율을 말한다
\[I_{THD}=\frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{I_1}\times 100[\%]\]
\[=\frac{\sqrt{\sum_{n=2}^n I_n^2}}{I_1}\times 100[\%]\]
3)전류 총수요 왜형률
(ITDD : CurrentTotalDemandDistrotion)
최대 부하 전류 대비 고조파 전류의 함유율로 고조파 전류 규제치의 판단 기준값으로 사용한다
\[I_{THD}=\frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdot\cdot\cdot}}{I_P}\]
4)등가방해전류
(EDC : EquivalentDisturbingCurrent)
전력계통에서 발생한 고조파는 인접해 있는 통신선에 영향을 주며, 통신선에 영향을 주는 고조파 전류의 한계를 등가방해전류(EDC)로써 규제하고 있다
\[EDC=\sqrt{\sum_{n=3}^n(S_n^2\times I_n^2)}[A]\]
5)고조파 전류 보정계수
- 정의
고조파 성분이 얼마나 있느냐에 따라서 상전류, 중성선 케이블 규격을 구하기 위하여 기본파에 여유율을 감안하여 선정하기 위한 것이다
- 케이블에 고조파 전류가 흐르면
- 케이블이 이상 가열된다
- 3배수 고조파는 영상전류가 되어 중성선에 흘러서 중성선이 가열된다
- OCGR을 오동작시키기도 한다
- 보정계수 전용
- 보정계수는 제3고조파 전류를 기준으로 계산하고 제9, 15조파등의 고조파 성분이 10[%]이상 포함되어 있는 경우에는 낮은 보정계수를 적용한다
- 상전류가 중성선 전류보다 클 때는 상전류를 고려해서 케이블 규격을 정한다
- 중성선 전류가 상전류보다 클 때는 중성선 전류를 고려한다
- 4심 케이블의 중성선은 상도체와 같이 단면적과 재질로 한다
- 고조파 전류 보정계수
| 상전규에 포함된 제3고조파 성분 | 상전류를 고려 | 중성선 전류를 고려 |
|---|---|---|
| 0~15[%] | 1.0 | – |
| 15~33[%] | 0.86 | – |
| 33~45[%] | – | 0.86 |
| 45[%] | – | 1.0 |
6)K-factor
- K-factor란 고조파 전류의 영향을 고려하여 설계한 변압기를 말한다
- ANSI/IEEEE에서는 부하가 고조파 전류를 발생하는 경우 변압기의 과열을 방지하기 위하여 변압기의 용량을 저감시키는 계산과 factor가 기술되어있다
- K-factor 적용방법
- 설치된 변압기의 부하전류 중 고조파 함유량을 직접 실측 및 평가하여 변압기가 과열되지 않는 허용 부하용을 결정하여 용량을 저감시키는 방법
- 설계단계부터K-factor를 고려하여 변압기를 설계하는 방법
- UL 1562-1994에도 명기되어 있으며, 고조파에 대한 변압기의 능력을 표시하는 표준적도로 사용하고 있다
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