[논문]고조파전류 측정에 근거한 국내 고조파 관리기준 검토

박용업; 강문호; 이남우

고조파전류 측정에 근거한 국내 고조파 관리기준 검토
Examination of the domestic harmonic standard introduction based on measurement of harmonic current 원문보기

박용업 (한국전력공사 전력연구원) , 강문호 (한국전력공사 전력연구원) , 이남우 (한국전력공사 전력연구원)

In order to increase an efficiency of electric machine, the power electric devices are rapidly increasing of late. These electric components are mainly caused to lower of power quality. To take precautions against lower of power quality, the advanced countries already made effort to control of harmonic level. For these harmonic control of advanced countries have applied harmonic planning level, emission of harmonic based on the technical calculation and experiment. In this paper, we have investigated the introduction abroad advanced country standard through compared IEEE, IEC with the real measurement of domestic harmonic level.

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문제 정의

현재 정부 및 전력회사에서는 최근 해외 고조파 관리기준에 대한 벤치마킹을 시도하고 있다. 본 논문에서는 IEEE, IEC 기준을 토대로 실측정한 고조파 전류 및 국내여건 등을 고려하여 좀 더 합리적인 국제규격에 대한 도입여부를 검토하였다.
이미 선전국에서는 고조파 관리기준을 적용하고 있으며, 국내에서도 최근 고조파에 관련 된 문제발생으로 국제규격에 대한 벤치마킹을 시도하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내 여건을 고려한 해외 고조파 관리기준의 적용성을 간략하게 검토해 보았으며, 계통의 고조파 전압에 대한 단상부하의 영향을 고려하여 IEC 고조파 관리기준이 국내 기준으로 적합 할 것으로 판단된다.

가설 설정

고조파 측정 장소는 고압수용가 MOF내 VCB 1차측을 공통점 (Point of Common Coupling)으로 가정하여 측정을 수행하였으며, 고조파 전압은 IEC 61000-3-6의 1주일 이상의 장기측정 절차에 근거하였고, 고조파 전류는 1일간 최대부하 전류를 적용한 TDD 방식으로 전류값을 산출하였다. 측정대상 수용가 A, B는 D/L내에서 가장 큰 용량을 가지고 있는 부하이며, 이들이 연계되어 있는 D/Le 대부분 공업용 수용가이다.

제안 방법

이와 같은 10초 측정방식(Ta)으로 측정된 10분간의 시간윈도우의 평균 실효치 값(T_h)은 10분 동안 측정된 고조파 전압 왜형률의 대표값으로 선정되며, 아래 식과 같이 산출된다. 그리고 이와 같은 대표값들의 누적 확률 분포 95%에 해당하는 값을 IEC 고조파 전압 계획레벨에 적용하여 기준치 초과여부를 판별하였다. 아래 그림은 본 논문에서 적용한 누적확률 분포 95%를 나타낸 히스토그램의 한 예이다.
이 곳은 프레스, 금형, 용접 및 로봇을 이용한 자동화 생산 공정 설비를 가지고 있는 비선형 공업 부하이며, 선로 말단부에 연계되어 있다. 전압측정은 12사이클 동안 15개의 시간 윈도우로 구성된 3초와 이들 간격 사이의 유효 측정시간 7초로 구성하여 측정하였다. 이와 같은 10초 측정방식(Ta)으로 측정된 10분간의 시간윈도우의 평균 실효치 값(T_h)은 10분 동안 측정된 고조파 전압 왜형률의 대표값으로 선정되며, 아래 식과 같이 산출된다.

대상 데이터

방식으로 전류값을 산출하였다. 측정대상 수용가 A, B는 D/L내에서 가장 큰 용량을 가지고 있는 부하이며, 이들이 연계되어 있는 D/Le 대부분 공업용 수용가이다. 이 곳은 프레스, 금형, 용접 및 로봇을 이용한 자동화 생산 공정 설비를 가지고 있는 비선형 공업 부하이며, 선로 말단부에 연계되어 있다.

성능/효과

전절의 측정결과에서 비선형 소자를 많이 사용하는 공업 부하라도 수용가 내의 변압기가 계통으로 유입되는 영상분 고조파 전류를 차단하고 있으며, 수용가 부하 내의 인버터 필터로 인하여 고조파 전류의 유출이 거의 없었지만, 전압 고조파는 주변 지역의 단상 부하에 의해 기준치를 초과하는 것을 알 수 있었다. 실제로 전압 고조파가 기준치를 초과하는 B 수용가 지역은 단상 부하가 넓게 분포되어 있었다.

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