[논문]고조파 전류원에 의한 콘덴서 임피던스 특성 해석

김종겸; 박영진

doi:10.5207/jieie.2011.25.4.057

고조파 전류원에 의한 콘덴서 임피던스 특성 해석
Analysis of Impedance Performance for Condenser by Harmonic Current Source 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.25 no.4, 2011년, pp.57 - 64

김종겸 (강릉원주대학교 전기공학과) , 박영진 (강릉원주대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Most of the user has been used linear load and non-linear load. The former is usually inductive load which is needed power factor compensation, the latter is power conversion system device. Actually two kinds of load is used together in the customer application. Generally capacitor is used for power-factor compensation of inductive load and reduction harmonics of non linear load with reactor. Non-linear load generates harmonic current for its energy conversion process. If harmonic current pass along the low impedance side of distribution system, the magnification of voltage and current is appeared by the series and parallel resonance. As a result, condenser has received a bitter electrical stress by the harmonic component. In this paper, we analyzed that how resonance is changed by the 5-th harmonic current pattern and proposed an alternative plan for non-magnification.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그래서 본 연구에서는 수용가 설비에서 비선형 부하의 운전시 발생하는 고조파 전류에 의해 공진이 발생한 경우를 분석하고 확대를 피하기 위한 대안을 제시하였다.
본 연구에서는 선형 및 비선형 부하가 함께 사용되는 설비에서 고조파 전류에 의해 그 영향이 확대되는 경우와 확대되지 않는 경우에 대한 해석 결과 공진에 의해 전압이나 전류가 확대되어 전원측 및 부하측 특히 콘덴서에 큰 영향을 미칠 수 있는 조건을 해석하였으며, 각각 해석에서 그 영향을 줄이기 위해 적절한 파라미터를 선정하여 저감방안을 제시하였다.

제안 방법

5[mH] 로 선정하였다. 이들 파라미터를 가지고서 포인트 1과 포인트 2에서의 주파수 변화에 따른 임피던스의 크기를 해석하였다.

데이터처리

그림 1과 같은 회로에서 고조파 전류원에 의한 임피던스의 주파수 스캔은 PCC((a) : Point 1)와 콘덴서에 리액터를 부착한 곳((b) : Point 2) 두 곳에서 해석하였다. 해석에는 전자계과도해석 프로그램(EMTP)을 사용하였다[5].

성능/효과

78차에서 병렬공진이 일어나므로 확대가 발생하지 않게 된다. 그러나 공진이 일어나는 차수에서는 전압이나 전류의 확대가 일어날 수 있으므로 대책으로서 콘덴서 회로를 유도성으로 해 두면 콘덴서 회로와 전원 모두 확대하지 않는 가장 바람직한 조건이고, X_L1을 크게 함에 따라 콘덴서 과부하 조건을 더욱 경감시킬 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고조파 확대현상은 일반적으로 어떻게 나타나는가?	이것을 고조파 확대현상이라고 한다. 이 현상은 보통 전원측으로의 고조파 전류 확대 또는 콘덴서 회로에 확대되어 나타나지만, 특히 전원측과 콘덴서 회로 임피던스가 공진 조건이 성립하면 작은 고조파 전류라도 크게 확대되어 문제를 일으키게 된다. 따라서 고조파 전류에 의한 파형의 왜형 증대나 콘덴서 설비의 과부하를 방지하기 위해서는 발생 고조파에 대하여 콘덴서가 부착된 회로의 임피던스를 유도성으로 할 경우 고조파에 의한 영향을 줄일 수 있다.
	수용가에서는 유도전동기와 같은 유도성 부하의 역률을 보상하기 위해 무엇을 설치하는가?	수용가는 유도전동기와 같은 유도성 부하의 역률을 보상하기 위해 콘덴서를 설치하거나 비선형 부하에서 발생하는 고조파를 줄이기 위해 콘덴서에 리액터를 직렬로 연결한 수동형 필터를 사용하는 경우가 많다. 비선형 부하의 사용증가로 인해 발생하는 고조파의 영향을 줄이기 위해 여러 가지 방법을 도입하고 있다.
	전력공급 시스템에 고조파가 존재할 경우 문제점은?	전력공급 시스템에 고조파가 존재할 경우 역률 보상 콘덴서와 리액터 및 변압기의 리액턴스 성분에 의해 공진현상이 발생할 경우 전압 및 전류의 확대로 변압기의 경우 지나친 열을 발생하여 사용 수명 감소를 초래할 수 있고, 콘덴서의 경우 전압 및 전류의 확대로 절연파괴에 이를 수도 있다. 따라서 각 나라별 또는 기관별로 콘덴서의 안정적인 사용을 보장하기 위해 전압, 전류 등에 따른 제 규격을 정해 운영하고 있다[2-8].

참고문헌 (8)

김종겸 외 2인, “선형 및 비선형 부하량에 따른 고조파 성분의 변화”, 대한전기학회 논문지, Vol.51, No.8, pp.441-448, 2002.8.
Ramasamy Natarajan, “Power System Capacitors”, Taylor & Francis, 2005.
김종겸외 2인, “불평형 전압 동작시 전력 콘덴서 특성 분석”, 조명전기설비학회 논문지, Vol.22, No.5, pp.64-72, 2008. 05.

원문보기 상세보기
Thomas M. Blooming, “Capacitor Application Issues”, IEEE Trans on IAS, Jul-Aug, pp.1013-1026, 2008.

상세보기
H.W. Dommel, “Electromagnetic Transients Program. Reference Manual (EMTP Theory Book)”, BPA 1986.
IEEE Std 18-2002, “IEEE Std For Shunt Power Capacitors”.
일본 전기학회 기술보고서 제 581호, “工場.빌딩에 있어 電源品質確保現狀과 對策”, 1996년.
지식경제부, “전기품질 변동에 따른 콘덴서의 전기적 스르레스 해석 및 저감 방안 연구”, 2009.

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