전기공학 - 고조파(Harmonic)

 1 . 고조파(Harmonic)

 

① 기본 주파수에 대해 2배, 3배, 4배와 같이

정수의 배에 해당하는 물리적 전기량이다.

② 정수배 주파수에 의하여 기본 정현파가 파

형이 찌그러지는 왜곡된 파형이 되어 전원 측

으로 유입되어 설비에 악영향을 주는 이상현

상을 말한다.

③ 변환장치특성, 자려변환장치, 정지전력 변

환장치의 고조파 억제와 무효전력보상 용어

 

 

 2 . 고조파 발생 및 원인

 

⑴ 발생과정

① 상용주파수인 정현파 전류를 전원에서 

공급하는 것에 비하여 부하가 방형파 전류

를 필요로 하게 된다.

② 사인파와 방형파의 차이에 상당하는 전

류가 전원 측으로 흘러들어 전원측 정현파와

합성되어 고조파 전류의 형태를 만들게 되

는 것이다.

 

 

⑵ 발생원인

① 고조파 전류의 발생은 대부분 전력 전자

소자를 사용하는 기기에서 발생한다.

ⓐ 전원임피던스가 콘덴서 임피던스보다

크면 고조파 전류는 콘데서로 유입된다.

ⓑ 전원임피던스보다 콘데서 임피던스가

크면 고조파 전류는 전원으로 유입된다.

② 발생원

ⓐ 변환장치(인버터, 컨버터, UPS, CVCF,

정류기, VVVF)

ⓑ 아크로, 전기로

ⓒ 형광등

ⓒ 회전기기

ⓓ 변압기, 과도현상에 의한 것 등

 

 3 . 고조파 방지

 

⑴ 변환기의 다펄스화

① 고조파 전류 억제방법 중 가장 좋은 방법

으로 변압기 대수 증가, 사이리스터 소자수

증가로 설치공간과 비용증가 한다.

② 다른 고조파 대책과 종합적 검토가 필요

하다.

⑵ 단락용량 증대

① 임피던스가 상승하면 단락용량이 감소

하여 고조파 성분이 증가한다.

② 임피던스가  낮으면 단락용량이 증대

하여 고조파 성분이 감소한다.

⑶ 기기용량 선정

① 고조파 부하가 많을 경우 중첩, 표피효

과에 전력이 증가하여 손실이 증가한다.

② 변압기 용량을 2~5배 증가하여 선정

고조파 영향에 대하여 변압기가 과열 없이

전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

③고조파 등가 역상전류에 의한 발전기

용량 추가 후 선정한다.

⑷ 교류 리액터 설치

3 고조파 공진 리액터를 설치한다.

⑸ 고조파 필터 설치

① 수동필터 설치

ⓐ 부하단 근처에 저임피던스 회로를 설

치하여 고조파 전류가 회로에 흡수되게

한다.

ⓑ 부하에서 발생하는 고조파 종류 및 크

기를 측정하여 차수별 Passive Filter를 

설치한다.

② 능동필터 설치

부하에서 발생하는 고조파 전류의 크기

및 차수를 검출하여 역고조파를 발생시켜

상호 상쇄시킨다.

② 변압기 용량을 2~5배 증가하여 선정

고조파 영향에 대하여 변압기가 과열 없이

전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

③고조파 등가 역상전류에 의한 발전기

용량 추가 후 선정한다.