[논문]고조파 필터용 커패시터와 리액터의 특성 해석

김종겸; 박영진; 이은웅

고조파 필터용 커패시터와 리액터의 특성 해석
Characteristics Analysis of Capacitor and Reactor for Harmonic Filter 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.58 no.1, 2009년, pp.1 - 8

김종겸 (강릉대학교 전기정보통신공학부) , 박영진 (강릉대학교 전기정보통신공학부) , 이은웅 (충남대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, application of non-linear load is gradually increased. Non-linear load produces harmonic components of current during the energy conversion transition. Passive filter is used for reducing of harmonics in the user power systems. This filter, which is composed of capacitor and reactor, frequently get out of order by electrical stress. There are voltage and current increase when capacitor and reactor are applied in the user's filter systems. If increased voltage and current is above stipulated values, they have severely an influences on the life of capacitor and reactor. This paper describes that the voltage and current of capacitor used for filter is within the limits of allowable values, but reactor is beyond the limits and reveals spike voltage. Therefore this phenomenon brings about premature fault of reactor and capacitor.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 비선형 부하를 사용하는 수용가에서 전력변환과정에서 발생하는 고조파를 줄이기 위해 설치하는 수동형 필터의 리액터 및 커패시터에 대한 전압 및 전류의 동작 특성을 분석하여 스트레스에 의해 발생하는 사고의 원인을 분석하였다. 분석결과 필터용 리액터에서 전압 스트레스가 매우 높게 분포함을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 비선형 부하에서 고조파를 저감하기 위해 사용되는 필터용 리액터 및 커패시터의 전압, 전류 특성을 해석하였다.

제안 방법

많이 이용되고 있다. 사이리스터 정류기를 사용하는 경우가 다이오드를 사용하는 경우에 비해 고조파의 발생이 높기 때문에 5고조파를 줄이기 위해 리액터를 커패시터의 4[%]로 설정하고서 해석하였다.

데이터처리

본 연구에서 비선형 부하를 운전하는 경우 커패시터 및 리액터가 받는 영향을 분석하기 위해 전자계과도해석 프로그램을 이용하였다 113].

성능/효과

비선형 부하의 영향으로 전력 및 역률이 매우 불안정함을 알 수 있다. 그림 2(b)는 4[%] 리액터를 커페시터에 직렬로 사용하여 해석한 결과로서 필터를 사용하지 않은 그림 2(a)의 경우에 비해 전력 및 역률은 다소 안정적임을 확인할 수 있다.
계산결과에서 커패시터에 리액터의 추가는 전류가 같아도 커패시터 전압의 증가로 커패시터 용량은 증가시켰고, 리액터 전압의 증감에 따라 리액터 용량도 함께 변화하였다. 특히 6[%]의 리액터를 사용한 경우가 리액터 및 커패시터의 용량을 모두 증가시킨다는 것을 알 수 있다.
분석결과 필터용 리액터에서 전압 스트레스가 매우 높게 분포함을 확인할 수 있었다.
이는 고조파 성분을 고려하지 않았기 때문이다. 커패시터에 리액터를 추가하여 해석한 결과에서 리액터 용량은 당초 보다 감소하였고, 전류도 조금함을 확인할 수 있었다. 그러나 커패시터 용량은 1.
필터용 커패시터와 리액터에서 커패시터의 경우 전압 파형은 매우 안정적이므로 허용범위에 근접하지만, 리액터에서의 전압은 기본파와 거의 일치하는 고조파 성분과 기본파를 초과하는 차수의 전압이 존재하여 리액터의 절연에 큰 스트레스로 작용함을 확인할 수 있었다.

후속연구

향후 본 연구결과는 필터용으로 사용되는 리액터와 커패시터의 설계파라미터 산출에 좋은 설계 자료가 될 것으로 판단된다.

참고문헌 (14)

김종겸, 이은웅, 이동주, "불평형 전압으로 운전하는 비선형 부하의 고조파 특성 분석" 대한전기학회 논문지(B) 제 52권 10호, No. 10, pp.491-500, 2003.10

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상세보기
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