[발송배전기술사] 고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향 및 대책!

다음은 발송배전기술사 변전공학 문제 중 고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향 및 대책에 대한 설명입니다.

고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향, 대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향 및 대책에 관하여 설명하시오.

[답]

1. 고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향

  1) 고조파전류 중첩에 의한 동손 및 철손의 증가

    (1) 동손

        ① 동손은 다음식을 이용하여 계산할 수 있다.

          · $P_{C} = \frac{1}{2}  \sum_{n=1}^ \infty   R_{n}   I_{n}^{2} [W]$

                · $I_{n}$ : n차 고조파전류의 peak값                · $R_{n}$ : n차 고조파에서 설비의 저항

        ② 설비의 저항이 상수(주파수 독립)인 경우에 동손은

          · $P_{C} = \frac{1}{2} R \sum_{n=1}^ \infty  I_{n}^{2} = \frac{1}{2} R   I^{2}[1+(CDF) ^{2}]  [W]$

          · CDF(Current Distortion Factor)는 전류왜형률을 나타내며 고조파발생에 의해서 동손이 증가하는 것을 결정

            하는 요인은 전류왜형률이다.

    (2) 철손

        ① 철손은 히스테리시스손과 와류손으로 분류되며 다음식과 같다.

          · $P_{i} =P_{h} +P_{e} = k_{n} f  B_{m} ^{1.6} +k_{e}  t^{2} f^{2}   B_{m} ^{2}[W]$

        ② 이러한 철손증가로 인하여 변압기의 온도상승을 초래한다.

  2) 철심의 자화현상으로 인한 이상음 발생

    (1) 변압기는 고조파전류에 따른 철심의 자속으로 인하여 철심에 자화현상이 일어난다.

    (2) 따라서 고조파가 변압기에 유입되면 소음이 발생하며 때로는 금속적인 소리나 이상음을 만들기도 한다.

    (3) 또한, 소음의 크기도 평소보다 10~20[dB] 높아진다.

  3) 무부하시 변압기권선의 인덕턴스와 선로의 정전용량 사이의 공진현상

    (1) 변압기권선의 인덕턴스와 선로의 정전용량과의 병렬공진이 형성되면 고조파전류 및 고조파전압은 대단히

          커지고, 고조파 확대현상이 나타난다.

    (2) 이와같이 변압기 여자전류에 의한 고조파가 발생하면 계통조건(공진)에 따라서는 고조파가 확대되는 현상이

         발생할 수 있으므로 유의할 필요가 있다.

  4) 절연열화

    (1) 절연열화는 순간적인 1차측 전압크기와 2차측 전압 증가비율에 따라 달라진다.

    (2) 고조파전압의 발생은 파고치를 증가시켜 절연열화의 원인이 된다.

    (3) 고조파전압으로 변압기 전압이 높아지고 절연열화 정도가 빨라진다.

    (4) 그러나 보통 고조파레벨에 의한 과전압보다 더 높은 고전압레벨에 대한 절연이 되어 별문제가 없다.

 

2. 고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향에 대한 대책

  1) 기기로부터 발생되는 고조파전류를 저감하는 방법

    · 변환장치의 다펄스화

  2) 기기로부터 발생한 고조파를 분류시켜 유출전류를 저감하는 방법

    (1) 리액터(ACL, DCL) 설치

    (2) 전력용 콘덴서의 설치(고압측 또는 저압측)

    (3) 필터의 설치(수동 Filter, 능동  Filter)

  3) 고조파에 대해서 장해를 받지 않도록 하는 방법

    (1) 직렬리액터 용량증가

    (2) 계통분리

    (3) 전력용 변압기의 고조파내량 증가

    (4) 단락용량의 증대

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 변전공학 문제로 나올 법한  고조파가 전력용 변압기에 미치는 영향 및 대책에 대하여 알아보았습니다.