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전력 시스템에서 고조파 전류는 다양한 전력 장치 및 부하에 의해 발생하며, 이는 시스템에 많은 영향을 미칠 수 있습니다. 본 글에서는 고조파 전류의 발생 원인과 그로 인한 장해에 대해 설명하고, 이를 방지하기 위한 방법에 대해 알아보겠습니다.
고조파 발생원
1. 전력 계통에서의 고조파 발생원
고조파 전류의 발생은 주로 전력 전자 소자 사용 장치에서 발생하며, 다음과 같은 원인이 있습니다.
- 변환장치: 인버터, 컨버터, UPS, VVVF 등 다양한 변환장치에서 고조파가 발생합니다.
- 아크: 전기 호 및 용접기 등에서도 고조파가 발생할 수 있습니다.
- 조명기기: 형광등, 회전자기기, 변압기 등에서도 고조파가 발생합니다.
- 기타: 과도 현상 및 전력 변화로 인해 고조파가 발생할 수 있습니다.
2. 고조파 크기와 영향
고조파의 크기는 부하의 종류와 사용 방식에 따라 달라지며, 다음과 같은 영향을 미칩니다.
- 일시적 고조파: 순간적으로 발생하는 고조파는 크기가 작아 큰 문제를 일으키지 않지만, 장기적으로는 문제가 될 수 있습니다.
- 지속적 고조파: 크기가 크고 지속되는 고조파는 전력 계통에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
고조파 전류에 의한 장해
1. 커패시터와 리액터에 미치는 영향
고조파는 커패시터(SC)와 직렬 리액터(SR)에 큰 영향을 미치며, 다음과 같은 현상을 일으킵니다.
- 공진 현상: 전력 신호와 공진하여 전압 상승 및 다각적인 손상을 유발합니다.
- 과부하 현상: 과부하 및 과열, 진동 등으로 인한 수명 단축 및 소음을 발생시킵니다.
- 전력 손실: 커패시터의 리액턴스가 고조파에 의해 증가하여 전력 손실을 유발합니다.
2. 변압기에 미치는 영향
고조파 전류는 변압기의 손실 증가, 효율 저하, 및 열적인 문제를 일으킬 수 있습니다. 특히 변압기는 고조파로 인한 잦은 과열과 진동으로 인해 수명이 단축됩니다.
3. 유도 전동기에 미치는 영향
유도 전동기에서 고조파는 토크 진동 및 효율 저하를 유발하며, 이는 전력 소모와 진동에 의한 손실을 증가시킵니다.
4. 전자기기 및 계측기에 미치는 영향
고조파는 전자기기의 비선형 특성을 방해하며, 계기의 오차를 유발할 수 있습니다. 이는 전자기기의 동작을 불안정하게 만들며, 데이터 손실이나 장비 손상 등을 초래할 수 있습니다.
고조파 방지 대책
고조파로 인한 장해를 방지하기 위해서는 다음과 같은 대책이 필요합니다.
- 필터 설치: 고조파 필터를 설치하여 고조파를 제거하거나 감소시킵니다.
- 고조파 발생 장치 관리: 고조파 발생이 많은 장치의 사용을 최소화하거나, 장치에 적합한 고조파 필터를 부착합니다.
- 정류기 사용: 다중 정류기를 사용하여 고조파 발생을 줄입니다.
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