초록

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전력산업이 발전함에 따라 전력품질 요구도 증가하고 있으나 고조파왜형률에 대한 국제기준이 제조사와 운영자의 입장에 따라 계산방법이 상충되는 부분이 현실적으로 존재하고 있는 것으로 검토되었다. 본 논문에서는 원자력발전소에 사용되는 축전지 및 충전기의 시험 및 관리규격인 ANSI/IEEE 519와 NEMA PE-5에 대한 THD 계산방식에 대한 차이점을 설명하고 현장 규제경험 사례를 통해 바람직한 관리 방향을 제시하고자 한다.

전력산업이 발전함에 따라 전력품질 요구도 증가하고 있으나 고조파왜형률에 대한 국제기준이 제조사와 운영자의 입장에 따라 계산방법이 상충되는 부분이 현실적으로 존재하고 있는 것으로 검토되었다. 본 논문에서는 원자력발전소에 사용되는 축전지 및 충전기의 시험 및 관리규격인 ANSI/IEEE 519와 NEMA PE-5에 대한 THD 계산방식에 대한 차이점을 설명하고 현장 규제경험 사례를 통해 바람직한 관리 방향을 제시하고자 한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 따라서, 본 본문에서는 Utility에게 타당성을 입증한 내용으로 실제 현장 측정값을 이용하여 IEEE 519-1992와 NEMA PE-5-1997(Utility Type Battery Charges)의 THD식에 적용하여 계산함으로써 현장에서는 적용이 불가능한 산업기준(KEPIC EEH1000)임을 입증하여 시험절차와 관리기준을 Utility가 개선하도록 유도하여 전력품질의 안전성 확보에 기여하고자 한다.

제안 방법

• 현장에서 측정한 고조파분석결과는 총 11번이며 이 중 최소와 최대 전압왜형률 분석값만을 사용하여 표3과 같이 정리하였다. 이로부터, ANSI/IEEE 519-1992와 NEMA PE-5에서 제시하는 계산식을 사용하여 표4와 같이 기본파성분 포함여부에 따라 결과를 간략하게 나타내었다. 여기서, 고조파차수가 증가함에 따라 Distortion Value는 비례하여 증가하므로 고조파 차수는 20차수까지만 계산하였다.
• 현장에서 측정한 고조파분석결과는 총 11번이며 이 중 최소와 최대 전압왜형률 분석값만을 사용하여 표3과 같이 정리하였다. 이로부터, ANSI/IEEE 519-1992와 NEMA PE-5에서 제시하는 계산식을 사용하여 표4와 같이 기본파성분 포함여부에 따라 결과를 간략하게 나타내었다.

성능/효과

• 기준에 대한 차이점을 이해하지 못하는 것으로 검토되었다. ANSI/IEEE나 NEMA(National Electrical Manufacturers Association) 기준을 수정이나 검토 단계없이 번역자에 의해 그대로 직역되어 국내 산업기준으로 채택됨에 따라 사업자 및 설계자가 적용에 대한 적합성과 타당성 검토없이 그대로 인용함에 따라 시험자도 기준에 대한 계산방법의 차이점을 검토하지 않고 관리기준으로 적용하고 있음을 확인하였다. 이에 일관되고 통일된 계산방법에 대한 기준과 제한값을 사업자, 설계자및 시험자에게 제시함으로써 계산방법에 대한 적합성과 타당성을 유지 하여 전력품질 향상에 제고에 일조할 수 있었다.
• 5[%] 로 관리하고 있다. 저자가 원자력발전소의 충전기와 축전지에 대한 설계 단계에서 운영단계까지의 시험 및 관리기준을 조사한 결과, Utility는 적용기준에 대한 차이점을 이해하지 못하는 것으로 검토되었다.

후속연구

• 해외기준을 국내기준으로 활용하고자 하는 일련의 활동에는 비경험자에 의한 번역수준은 바람직하지 않으며 이는 현장에 적용하기도 어렵다. 이에 관련분야에 실무적이고 국제감각을 갖고 있는 전문가들에 의한 검토물을 활용하는 것이 부적합사항을 최소화할 수 있을 것이고 보다 나은 전력계통의 품질을 향상시킬 수 있으며 내용의 적합성 평가를 통해 전력계통에 대한 안전성을 확보할 수 있고 나아가 대국민에게는 신뢰성이 보장받을 수 있을 것이다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
고조파왜형률	고조파왜형률은 어떻게 구분하고 있나?	고조파왜형률은 Individual 및 Total Harmonics Distortion으로 구분하고 있으며 이에 대한 제한값으로는 각각 3[%], 5[%]로 관리되고 있다. 국내에서는 전압별 차등화한 고조파 관리기준을 ANSI/IEEE 내용의 일부를 인용하여 66kV 이하에서는 3[%], 154kV 이상 전압에서는 1.
THD	THD는 무엇인가?	또한, THD(Total Harmonics Distortion)은 서론에서 언급한 바와 같이 전압과 전류의 고조파왜형률로 제한값은 5[%]이며, IHD(Individual Harmonics Distortion)인 경우 3[%]이고 관련 국내기준은 표1과 같으며 계산식은 다음과 같다.
NEMA Value	NEMA Value을 번역한 국내 산업기준은 원자력 산업뿐만 아니라 계통사업자가 관리하고 있는 제한값을 만족하지 못하여 적합하지 않은 기준임을 보여주는 것은 무엇에 의해서인가?	표3에서의 기본 Data를 이용하여 표4에서와 같이 전압왜형률를 구한결과, 기본파성분값의 포함여부에 따라 최고 38배의 차이가 발생하고 있음을 알 수 있다. IEEE 519를 인용하지 않고 NEMA PE-5를 인용한 충전기에 대한 산업기준 KEPIC EEH1000으로 계산한 THD값은 5[%]을 초과하고 있다. 따라서, NEMA Value을 번역한 국내 산업기준은 원자력 산업뿐만 아니라 계통사업자가 관리하고 있는 제한값을 만족하지 못하여 적합하지 않은 기준임을 보여주어 고조파 왜형률을 최소화하기 위한 적합하고 타당한 기준인지 Utility로부터 재검토가 필요하다.

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