[논문]6펄스 컨버터를 사용한 대용량 전해조 설비의 고조파 저감기법

민완기; 김남오; 민병국; 조금배; 서길모

[국내논문] 6펄스 컨버터를 사용한 대용량 전해조 설비의 고조파 저감기법
Method of Harmonic Reduction for Large Electrolyzer Facility using 6-Pulse Converter 원문보기

민완기 (조선이공대학) , 김남오 (조선이공대학) , 민병국 (조선대학교) , 조금배 (조선대학교) , 서길모 ((주)한화석유화학)

To improve the power factor and reduce the harmonic contents of the system, the design of tunned filters for six-pulse thyrister converter which is used by electrolyzer system is discussed in this paper. Tunned filters are added to high-power rectifiers to keep the line current distortion within allowable limits and to improve the rectifier power factor. For electrolyzer system, the design procedure of tunned filters of AC 14.4kV power system are proposed by dynamic simulation. It is shown that these harmonic filters can meet most operational requirments. The the proposed design procedure is verified with the simulation and experimental results.

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문제 정의

본 연구에서 동조필터 설계의 목적은 이러한 영향을 제거하기 위한 연구로 가장 적은 비용으로 최대의 효과를 얻고자 하는 것이다. 동조필터 설계 시 다이나믹 시뮬레이션을 통하여 L-C파라메타를 선정하였다.
더욱이 현재 세계적으로 전기분해로의 용량이 증가하고 있기 때문에 그 피해 정도 또한 계속해서 증가될 전망이다. 전해조에 있어서 가장 대표적인 문제점으로써 플리커(flicker)와 고조파를 들 수 있으며, 본 연구는 이 중 고조파와 역률개선을 위한 문제들을 다루고 있다. 그리고 동조필터의 설계 시 다이나믹 시뮬레이션을 통하여 인근 계통 및 부하의 관계를 고려하여 동조필터를 설계하는 새로운 기법을 제시하였고 실증시험을 통하여 설계의 타당성 등을 입증하였다.

제안 방법

설계하였다. 정상 투입 시의 고조파 모의계산 결과로서 데이터를 비교 하였다.
기대효과로 설비 이용률의 개선은 물론 역률 93%초과분에 대하여 전력요금을 보상받아서 생산비의 절감을 하였다. 계통운영상 5대를 동일한 모선에서 운전하는 것은 주변압기 용량을 초과하여 불가능하므로 이를 제외한 운전 형태 중 고조파를 최소화하는 운전형태를 제시하였다. 그리고 전해 조부의 154kV, 100MVA 변압기와 가 고조파 유입에 의한 변압기의 이상 과온도 상승으로 인하여 고장이 발생되고 수명이 단축되는 문제가 발생되었는데 필터를 설치하여 유사한 고장이 예방되었다.

대상 데이터

본 연구에서 동조필터 설계의 목적은 이러한 영향을 제거하기 위한 연구로 가장 적은 비용으로 최대의 효과를 얻고자 하는 것이다. 동조필터 설계 시 다이나믹 시뮬레이션을 통하여 L-C파라메타를 선정하였다. 시뮬레이션 및 실증시험 결과 전압과 전류가 낮은 총고조파 왜형율로 운전되고 고 역률로 유지됨을 확인하였다.

성능/효과

전해조에 있어서 가장 대표적인 문제점으로써 플리커(flicker)와 고조파를 들 수 있으며, 본 연구는 이 중 고조파와 역률개선을 위한 문제들을 다루고 있다. 그리고 동조필터의 설계 시 다이나믹 시뮬레이션을 통하여 인근 계통 및 부하의 관계를 고려하여 동조필터를 설계하는 새로운 기법을 제시하였고 실증시험을 통하여 설계의 타당성 등을 입증하였다.
4kV 의 전압과 전압 THD의 파형들이다. 시뮬레이션결과 IEEE Std 519-1992 전압기준 154kV 계통의 전압 THD 2.5[%] 미만으로 정하고 있는데 전압 고조파 함유율 미만이었다. 14.
5[%] 미만으로 정하고 있는데 전압 고조파 함유율 미만이었다. 14.4kV 계통은 전압THD 5[%] 미만인데 시뮬레이션 결과 전압 고조파 함유율 3[%] 미만으로 확인되었다. 부하운전 또는 계통 조건에 따라 고차 전압 고조파가 상승할 수 있다고 판단된다.
시뮬레이션 결과 *펄스 정류방식으로 변환됨과 동시에 5, 7, 11, 13, 17차 고조파 투입으로 인하여 35차보다 낮은 차수의 고조파는 저감되었다. 단, 36펄스 정류방식의 특성상 35, 37차고 조파는 제거되지 않았다.
단, 36펄스 정류방식의 특성상 35, 37차고 조파는 제거되지 않았다. 각 운전형태별 고조파전류 및 전압을 계산한 결과 정류기 5대를 동일한 모선에서 운전할 경우 전류 왜형률은 1.93%, 전압 왜형률은 5.66%로 최소가 된다.
동조필터 설계 시 다이나믹 시뮬레이션을 통하여 L-C파라메타를 선정하였다. 시뮬레이션 및 실증시험 결과 전압과 전류가 낮은 총고조파 왜형율로 운전되고 고 역률로 유지됨을 확인하였다. 교류필터 설치 후 고조파전압의 낮은 왜형 율로 되었고 역률은 한전 수전역률이 각각 0.
시뮬레이션 및 실증시험 결과 전압과 전류가 낮은 총고조파 왜형율로 운전되고 고 역률로 유지됨을 확인하였다. 교류필터 설치 후 고조파전압의 낮은 왜형 율로 되었고 역률은 한전 수전역률이 각각 0.95정도의 고역율을 유지하였다. 기대효과로 설비 이용률의 개선은 물론 역률 93%초과분에 대하여 전력요금을 보상받아서 생산비의 절감을 하였다.
95정도의 고역율을 유지하였다. 기대효과로 설비 이용률의 개선은 물론 역률 93%초과분에 대하여 전력요금을 보상받아서 생산비의 절감을 하였다. 계통운영상 5대를 동일한 모선에서 운전하는 것은 주변압기 용량을 초과하여 불가능하므로 이를 제외한 운전 형태 중 고조파를 최소화하는 운전형태를 제시하였다.
46%이하로서 IEEE-519 STD 기준 적용 결과 모두 규정치 범위 내에 있다. 전압 및 전류 RMS 치를 10분 간 관찰한 결과 부하변동이 없이 일정하며 고조파 전압 및 전류 THD 또한 변동이 없어 매우 안정적으로 운전되었다.

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