전력 품질 분류(IEEE 1159), 플리커 발생 대책

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전력 품질은 전기 설비의 효율적이고 안전한 운영에 매우 중요한 요소입니다. 전력 품질이 저하될 경우 전기 설비의 수명이 줄어들거나 전력 손실이 발생할 수 있습니다. IEEE 1159 표준에서는 전력 품질 문제의 다양한 종류를 정의하고, 각 문제의 특성 및 원인을 설명합니다.

전력 품질의 종류 (IEEE 1159)

전력 품질 문제는 다양한 요인에 의해 발생하며, 그 종류와 원인은 다음과 같습니다.

1. 순간 전압 강하 (Voltage Sag)

• 파형: 전압이 급격하게 떨어지는 형태
• 크기 및 지속 시간: 0.1 ~ 0.9 p.u, 0.5 ~ 30사이클
• 원인: 낙뢰, 충돌한 개체의 단락 전류, 순간 부하 증가

2. 순간 전압 상승 (Voltage Swell)

• 파형: 전압이 급격하게 상승하는 형태
• 크기 및 지속 시간: 1.1 ~ 1.8 p.u, 0.5 ~ 30사이클
• 원인: 지락, 감전된 부하 감소, 전력기의 고장

3. 정전 (Interruption)

• 파형: 전류의 완전한 중단
• 크기 및 지속 시간: 1 p.u 이하, 3초 이상
• 원인: 선로 사고로 인한 퓨즈 차단

4. 서지 (Surge)

• 파형: 전압이 갑자기 급증하는 형태
• 크기 및 지속 시간: 1.4 p.u 이상, 수 마이크로초(ms)
• 원인: 낙뢰, 전력 설비 개폐, 단락 사고

5. 고조파 (Harmonics Distortion)

• 파형: 전압 및 전류 파형이 왜곡됨
• 크기 및 지속 시간: 0 ~ 20%, 6 kHz 이하
• 원인: 비선형 부하, 아크로 인한 문제, 위조 전력

6. 잡음 (Noise)

• 파형: 고주파수 신호에 의한 파형의 왜곡
• 크기 및 지속 시간: 0 ~ 1%, 진동 주파수 25 ~ 50 Hz
• 원인: 고주파 발생 기기, 전자적 간섭, 스위칭 노이즈

7. 플리커 (Flicker)

• 파형: 전압이 주기적으로 변화하는 형태
• 크기 및 지속 시간: 0.1 ~ 7%, 25 Hz 이하
• 원인: 아크 용접, 저압 부하의 불안정한 작동

플리커 (Flicker) 정의 및 원인

1. 플리커 정의

플리커는 주로 부하의 특성에 의해 전압 동요, 즉 전압 전류의 불규칙적인 변화로 인해 발생합니다. 조명이 깜빡거리거나 TV 화면이 흔들리는 등의 현상이 나타나면 플리커 현상이 발생한 것입니다.

2. 플리커 허용 기준

• 예측 계산 시: 최대 전압 강하율이 2.5% 이하
• 측정 시: 최대 전압 변동률이 0.45% 이하

3. 플리커의 원인

• 임펄스 부하의 변동이 심한 경우
• 철강 기계의 가동
• 전력기의 빈번한 기동
• 스위칭 동작

4. 플리커의 특성 및 한계

플리커의 크기는 사람의 눈에 민감하게 반응할 수 있으며, 전압의 변동이 클수록 심각한 불편을 느낄 수 있습니다. 특히 플리커의 주파수가 10Hz를 넘을 경우 사람이 가장 민감하게 반응합니다.

전력 품질 문제 해결 대책

1. 플리커 저감을 위한 대책

플리커 문제를 해결하기 위한 여러 가지 방법이 있습니다.

• 전압 강화: 전압 보상 장치를 통해 전압 변동을 최소화합니다.
• 부스터 사용: 송전선로의 전압을 높이는 장치입니다.
• UPS 시스템 설치: 무정전 전원 공급 장치를 설치하여 플리커 문제를 해결합니다.

2. 잡음 저감을 위한 대책

• 필터 사용: 고주파 필터를 설치하여 전력 라인에서 발생하는 잡음을 줄일 수 있습니다.
• 차폐 케이블 사용: 전자기 간섭으로부터 전력 라인을 보호하기 위해 차폐된 케이블을 사용합니다.

3. 서지 보호 대책

• 서지 억제기 설치: 서지 발생 시 전력 설비를 보호하기 위한 장치를 설치합니다.
• 접지 시스템 강화: 접지 시스템을 강화하여 서지로 인한 손상을 줄입니다.

결론

전력 품질 문제는 다양한 원인에 의해 발생하며, 이를 적절히 관리하지 않을 경우 전력 설비와 시스템에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 전력 품질 문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 원인을 정확히 파악하고, 그에 맞는 대책을 마련하는 것이 중요합니다.