[논문]순간전압강하에 대한 비선형 저압전기기기의 동적특성

이현철; 정성원; 김재현; 이근준

순간전압강하에 대한 비선형 저압전기기기의 동적특성
A Dynamic Characteristics on Non-linear Voltage Electric Equipment under Voltage Sag 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.57 no.3, 2008년, pp.336 - 343

이현철 ((주)그린넷 파워) , 정성원 (순천대학교 공대 전기공학과) , 김재현 (순천대학교 공대 전기제어공학과) , 이근준 (충북과학대학교 전기과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a transition of power quality was characterized by non-linear voltage electric equipments under voltage sag. The test was inputted voltage sag to IPC(Sag Generator) from AVR, and then to equipments by IPC which adjust voltage magnitude and duration. The load test which non-linear voltage electric equipments used PLC, Magnetic Contactor, SMPS, HID Lamp. The test result was different from each other according to a manufacturing companys, models, and equipments. PLC was greatly described to be stabilized voltage sag in case of no load then rated load. Magnetic Contactor was made a difference to phase angles on voltage sag, which was $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$. HPD Lamp was described to be stabilized the sodium lamp, and to be unstabilized the metal hailed lamp. The test result was showed CBEMA curve that stand for evaluated responsiveness of voltage sag. This study was tested description to dynamic characteristics on non-linear voltage electric equipment under voltage sag. There was hoped that power system designed the essential particulars.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 순간전압강하에 대한 비선형 저압전기 기기의 동적 특성에 대한 연구이다. 비선형 부하기기들은 제조 자나 모델에 따라 표준과 다소 다를 수 있으므로 안정성을 보장하기 위해서 부하기기의 동적특성에 대해 연구하였다.
대한 연구이다. 비선형 부하기기들은 제조 자나 모델에 따라 표준과 다소 다를 수 있으므로 안정성을 보장하기 위해서 부하기기의 동적특성에 대해 연구하였다. 비선형 부하기기 는 PLC, 전자접촉기, PC-Power Supply(SMPS), 고압방전램프이고, 순간전압저하에 대한 기기의 동적 특성은 전력 허용 곡선(CEBMA)을 이용하였다.

제안 방법

변화에 대한 실험이다. 그리고 고압방전램프는 아크 특성에 대한 설명으로서 고압방전램프를 대표하는 세 가지의 램프를 이용하여 실험하였다. 본 실험에서 출력파형 계측은 IPC와 전력품질분석기를 이용하였다.
그리고 고압방전램프는 아크 특성에 대한 설명으로서 고압방전램프를 대표하는 세 가지의 램프를 이용하여 실험하였다. 본 실험에서 출력파형 계측은 IPC와 전력품질분석기를 이용하였다. 또한, sag에 대한 각기기의 특성은 그림 1에서 제시한 IEEE 1159 국제 규격과 전력 허용곡선을 이용하였다[1]
비선형 부하기기들은 제조 자나 모델에 따라 표준과 다소 다를 수 있으므로 안정성을 보장하기 위해서 부하기기의 동적특성에 대해 연구하였다. 비선형 부하기기 는 PLC, 전자접촉기, PC-Power Supply(SMPS), 고압방전램프이고, 순간전압저하에 대한 기기의 동적 특성은 전력 허용 곡선(CEBMA)을 이용하였다.
순간전압강하가 발생하였을 경우에 비선형 저압전기 기기인 PLC, 전자접촉기, SMPS, 고압방전램프가 어떠한 영향을 미치는지 계측하고, 부하의 동작에 대한 한계전압과 기간에 대한 동적특성을 전력허용곡선을 이용하여 나타내었다. 그 결과 전압품질이 비선형 부하기기에 의해 미치는- 영향은 전압에 대한 민감성에 따라 변동하였다.
시스템이다[11-12]. 실험 시스템은 AVR(Auto Voltage Relay), Sag발생 기 (IPC), 전력 품질분석 기 (PQ Meter), 전기기기 (PLC, 전자접촉기, SMPS, 고압방전램프) 로구성하였다. 시스템에 공급하는 상용전원은 220[Vac], 60[Hz]이며, 상용전원을 Sag발생 전까지 저압전기기기에 일정한 전압의 크기를 투입하기 위해 AVR을 사용하였다.
실험항목으로, PLC와 PC-Power Supply는 주변장치에 안정된 전원을 공급을 목적으로 하는 기기로 부하의 변화에 따른 sag의 영향에 대한 살험이며, 전자접촉기는 코일과 전기자에 흐르는 자속으로 기기가 동작하므로 sag의 위상에 따른 변화에 대한 실험이다. 그리고 고압방전램프는 아크 특성에 대한 설명으로서 고압방전램프를 대표하는 세 가지의 램프를 이용하여 실험하였다.
정상적으로 동작한다는 규정이 있다. 이 규정을 이용하여 sag가 PLC에 미치는 영향을 계측하였다. 그림 3은 PLC 의 sag에 대한 실험 파형중의 하나이다.
Sag 발생기는 PSL사의 IPC로서 Sag의 크기, 기간, 위상을 조정할 수 있게 공급하는 기능을 가지고 있으며, 전력 품질분석기는 FLUKE사의 3상 PQ Meter로서 IPC에서 sag투입 시 실험기기에 입력과 출력되는 전력품질을 실시간으로 모니터링 및 분석하는 기능을 가지고 있다. 이 시스템으로 비선형 부하의 순간전압강하에 대한 영향을 시험하였다.
첫 번째 방법은 PC-Power Supply에 연결되어 있는 주변장치(모니터, Hard-Disk, CD-ROM)의 동작과 정지 상태에 따른 평가이고, 두 번째 방법은 측정되는 파형으로 평가이다. 두 가지의 평가방법을 이용하여 SMPS에 대한 sag의 결과를 표 5에 나타내었다.
6[pu], 기간은 60[cycle]인 것이고, (b)는 PLC의 출력전압과 전류파형을 측정한 것이다. 측정된 파형으로 동작 상태를 판별하였다.

대상 데이터

실험 시스템은 AVR(Auto Voltage Relay), Sag발생 기 (IPC), 전력 품질분석 기 (PQ Meter), 전기기기 (PLC, 전자접촉기, SMPS, 고압방전램프) 로구성하였다. 시스템에 공급하는 상용전원은 220[Vac], 60[Hz]이며, 상용전원을 Sag발생 전까지 저압전기기기에 일정한 전압의 크기를 투입하기 위해 AVR을 사용하였다. Bypass S/W는 AVR의 단락 사고 또는 용량 초과 시 안정적인 계통의 전원을 Sag 발생기에 공급하기 위함이다.
것이다. 실험의 종류로는 현재 디지털 프로세서 제어장치로 광범위하게 사용되고 있는 전기기기로 PLC 와 PC-Power Supply, 소규모 프로세서의 주제어장치로 사용되는 전자접촉기, 그리고 비선형 아크특성으로 sag에 민감한 고압 방전 램프(나트륨, 수은, 메탈헬라이드램프)를 이용하여 sag의 영향에 대해 실험하였다.

이론/모형

본 실험에서 출력파형 계측은 IPC와 전력품질분석기를 이용하였다. 또한, sag에 대한 각기기의 특성은 그림 1에서 제시한 IEEE 1159 국제 규격과 전력 허용곡선을 이용하였다[1]

성능/효과

고압방전램프의 전력허용곡선에서 sag의 기간에 따라 나트륨램프가 크기의 변동이 가장 작게 나타났으며, 메탈헬라이드램프가 크기의 변동이 크게 나타났다. 이것은 나트륨램프가 다른 램프보다 순간전압강하에 대한 영향이 적어 전압 품질에 강한 내성력을 가지고 있다고 사료된다.
5[pu]에서 sag의 영향이 나타났으며, 크기에 따라 sag의 영향이 나타나고 나타나지 않는 현상이 없었다. 실험결과는 sag의 위상에 따라 영향이 미치는 범위가 변화하는 현상이 발생하였고 또한, 전력허용곡선에서 위상에 따러 서로 다르게 나타났다. 실험의 결과 샘플 1과 샘플 2의 전력허용 곡선이 약간의 차이가 보이는 것은 제조상의 차이이며, 동적 특성은 거의 비슷한 경향을 나타내었다.
그림 4의 (a)는 제조사 별 무부하, (b)는 정격부하일 경우로서, 제조사에 따라 전력허용곡선이 서로 다르게 나타났다. 실험결과는 무부하일 경우에 정격부하일 경우 보다 상대적으로 sag에 대한 영향이 적게 나타났다. 이러한 영향은 PLC의 구조와 회로의 설계에 따라 순간전압강하에 대한 동적 특성이 변화하는 것으로 사료된다.
실험결과는 sag의 위상에 따라 영향이 미치는 범위가 변화하는 현상이 발생하였고 또한, 전력허용곡선에서 위상에 따러 서로 다르게 나타났다. 실험의 결과 샘플 1과 샘플 2의 전력허용 곡선이 약간의 차이가 보이는 것은 제조상의 차이이며, 동적 특성은 거의 비슷한 경향을 나타내었다. 이러한 경향으로 나타나는 것은 sag의 위상에 따라 전자접촉기의 코일과 전기자에 작용하는 자속의 영향이며, 전력시스템 설계 시 고려해야 될 사항이라고 사료된다.
복귀되는 파형으로 나타났다. 이러한 파형은 안정기의 전류의 값의 감소에 의해 전압의 값이 상승하는 것으로 전류가 감소하게 되면 램프의 밝기가 약해지면서 안정기에 정격출력으로 전압이 증가됨으로 나타났다.

후속연구

그 결과 전압품질이 비선형 부하기기에 의해 미치는- 영향은 전압에 대한 민감성에 따라 변동하였다. 따라서 전기기기의 전압 민감성에 대해 많은 논의가 필요하다고 생각되어지며, 본 연구에서 나타낸 부하기기의 전력허용곡선을 고려하여 전원 시스템의 설계 및 운영에서 활용이 가능할 것이다.

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원문보기 상세보기
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