비선형 부하 증가에 따른 고조파저감 및 전력품질개선에 대한 고찰

Abstract

최근 산업의 고도화와 반도체 기술의 발전으로, 대부분의 전력전자기기는 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등으로 만들어진 전원회로를 구성되며, 점차 선형부하의 비중에 비하여 비선형부하의 비중이 급격하게 증가하고 있다. 이런 경향 때문에 공장, 빌딩, 오피스, 공공기관청사 등 대부분의 건축물 전력계통에 고조파로 인한 영향으로 기기의 소손, 과열, 진동 및 소음 등이 발생되어 전원 공급의 신뢰성 및 양질의 공급에 심각한 문제가 되고 있다. 고조파 전류는 전압강하를 일으키고, 이 전압강하는 전압왜형파로 왜곡시키며, 이 전압왜형파는 각종 계전기장치 오동작, 정밀 전력전자기기의 동작불량, 과열 및 기기손상 등은 물론 에너지 손실 등을 발생 시킨다. 이에 대한 대책으로, 능동고조파 필터, 수동필터, K-factor TR, 리액터 설치 등 다양한 방식이 개발되고 있으며 현장에 적용되고 있다. 전력품질개선 및 고조파 저감을 다양한 방식으로 구현하고 있으나, 이들 방식은 기존 변전설비에 추가설비를 함으로써 효과를 낼 수 있다. 지그재그 권선을 통한 하이브리드 변압기를 설치할 경우에, 고유의 변압기 기능과 더불어 고조파 저감효과, 불평형 감쇄기능 등이 가능하여 이를 통하여 가장 효율적이고 경제적인 전력품질 확보가 가능한지를 실증을 통해 확인과 고찰이 필요하다. 이를 통해, 전력계통과 전기기기의 안정성을 확보하고 계통운영의 개선으로 고조파에 대한 장해를 최소화 하고자 한다. 본 논문은 수용가 전력계통의 고조파 저감을 통한 최적의 전력품질을 확보하고 관리하기 위해서, 기존 수용가 적용사례를 검토하고, 실증사례를 통해 실증결과를 분석하여, 전력품질이 개선될 경우 불필요한 전력손실은 억제할 수 있으며, 고조파로 인한 피해예방 뿐만 아니라 에너지 절약 등의 효과를 기대하며, 비선형부하 증가에 따른 고조파 저감 및 전력품질 개선의 실질적인 효과를 고찰하고자 한다. | In recent years, with the advancement of industrial and semiconductor technology, most electronic devices consist of power circuits made of diodes, transistors, thyristors, etc., and the proportion of nonlinear loads is increasing rapidly compared to the proportion of linear loads. Due to this trend, harmonic effects on most building power systems, such as factories, buildings, offices, and public office buildings, have caused equipment burn, overheating, vibration and noise, causing serious problems in power supply reliability and quality supply. Harmonic current cause voltage drops, which distort them into distorted voltage wave, and which cause malfunction of relay devices, malfunction of precision power electronics, overheating and device damage, as well as energy loss. As a countermeasure, various methods such as active high-frequency filters, manual filters, K-factor TR, and reactor installation are being developed and applied to the site. Although it is implementing improvements in power quality and harmonic reduction in various ways, these methods can be effective by adding additional facilities to existing substation facilities. When a hybrid transformer is installed through zigzag winding, it is possible to reduce harmonics and reduce inequality in addition to its unique transformer function, so it is necessary to verify and consider whether the most efficient and economical power quality can be secured through this. Through this, it is intended to ensure the stability of the electricity system and electrical equipment, and to minimize disturbances to harmonics by improving the operation of the system. In order to secure and manage optimal power quality through harmonic reduction of the receptive power system, we review existing acceptance applications, analyze demonstration results, and expect unnecessary power loss to be suppressed if power quality is improved, prevent harmonic damage as well as energy savings.