현대 전력 시스템에서 더 높은 고조파가 나타나는 이유

현대 세계의 전기 장비는 특히 IT 기술의 경우 점점 더 복잡해지고 있습니다. 이러한 추세로 인해 전력 품질 보증 시스템은 이러한 요구 사항을 충족해야 합니다. 산업 네트워크 및 관련 사용자가 정상적으로 작동할 수 있도록 변동, 서지, 전압 강하, 노이즈, 임펄스 노이즈 등을 쉽게 처리해야 합니다.

비선형 부하로 인한 고조파로 인한 그리드 전압 재구성은 해결해야 할 주요 문제 중 하나입니다. 이 기사에서는 이 문제의 심층적인 측면을 살펴보겠습니다.

문제의 본질은 무엇인가

현재 사무실 장비, 컴퓨터, 사무실, 멀티미디어 장비의 주요 부분은 일반적으로 비선형 부하이며, 이는 일반 전원 네트워크에 대량으로 연결되어 네트워크 전압의 모양을 왜곡합니다.

이 왜곡된 전압은 다른 전기 장치에 의해 고통스럽게 감지되며 때로는 정상 작동을 크게 방해합니다. 오작동, 과열, 동기화 중단, 데이터 전송 네트워크에 간섭 생성, 일반적으로 비정현파 교류 전압은 다양한 장비를 유발할 수 있습니다. , 재료를 포함하여 사람에게 프로세스 및 불편을 끼칩니다.

이와 같은 전압 왜곡은 다음과 같은 한 쌍의 계수로 설명됩니다. 더 높은 고조파의 rms 값과 네트워크 전압의 기본 고조파의 rms 값의 비율을 반영하는 정현파 계수 및 다음과 같은 부하 파고율 유효 부하 전류에 대한 피크 전류 소비의 비율.

고조파가 위험한 이유는 무엇입니까?

더 높은 고조파의 발현으로 인한 영향은 노출 기간에 따라 즉시 및 장기로 나눌 수 있습니다. 공급 전압 형태 왜곡, 배전망 전압 강하, 고조파 주파수 공진을 포함한 고조파 효과, 데이터 전송 네트워크의 유해한 간섭, 음향 범위의 소음, 기계 진동 등 순간적인 현상을 언급하는 것이 일반적입니다. 장기적인 문제에는 발전기 및 변압기의 과도한 열 손실, 커패시터 및 배전망(전선)의 과열이 포함됩니다.

고조파 및 선간 전압 형태

네트워크 사인파의 절반에 상당한 피크 전류가 있으면 파고율이 증가합니다.피크 전류가 높고 짧을수록 왜곡이 강해지는 반면 콤 팩터는 전원의 기능, 내부 저항(피크 전류를 전달할 수 있는지 여부)에 따라 달라집니다. 일부 소스는 정격 전력과 관련하여 과대 평가되어야 합니다. 예를 들어 발전기에는 특수 권선을 사용해야 합니다.

그러나 무정전 전원 공급 장치(UPS)는 이 문제에 훨씬 더 잘 대처합니다. 이중 변환으로 인해 언제든지 부하 전류를 제어하고 PWM을 사용하여 조정할 수 있으므로 전류의 높은 콤 계수로 인한 문제를 피할 수 있습니다. . 즉, 높은 파고율은 고품질 UPS에 문제가 되지 않습니다.

더 높은 고조파 및 전압 강하

위에서 언급한 바와 같이 UPS는 높은 파고율을 잘 처리하고 파형 왜곡이 6%를 초과하지 않습니다. 일반적으로 여기에 전선을 연결하는 것은 중요하지 않으며 상당히 짧습니다. 그러나 선간 전압의 풍부한 고조파로 인해 전류 파형은 특히 단상 및 3상 정류기에 의해 도입된 홀수 고주파수 고조파의 경우 정현파에서 벗어납니다(그림 참조).

배전망의 복잡한 임피던스는 일반적으로 유도성, 따라서 대량의 전류 고조파는 100m 길이의 라인에서 상당한 전압 강하로 이어지고 이러한 강하는 허용치를 초과할 수 있으며 그 결과 부하의 전압 모양이 왜곡됩니다.

예를 들어 변압기가 없는 전원 공급 장치의 입력 필터 저항에 따라 다른 네트워크 임피던스에서 단상 다이오드 정류기의 출력 전류가 어떻게 변하고 이것이 전압 파형에 어떤 영향을 미치는지 확인하십시오.

세 번째의 고조파 배수 문제

셋째, 아홉째, 열다섯째 등 - 주전원 전류의 고조파는 높은 진폭 계수를 특징으로 합니다. 이러한 고조파는 단상 부하에서 발생하며 3상 시스템에 미치는 영향은 매우 구체적입니다. 만약에 삼상 시스템은 대칭입니다, 전류는 서로 120도 변위되고 중성선의 총 전류는 0입니다. — 전선 전체에 전압 강하가 없습니다.

이것은 이론상 대부분의 고조파에 해당되지만 일부 고조파는 기본 고조파의 전류 벡터와 같은 방향으로 전류 벡터가 회전하는 특징이 있습니다. 결과적으로 중성에서는 3의 배수인 홀수 고조파가 서로 중첩됩니다. 그리고 이러한 고조파가 대부분이기 때문에 총 중성 전류는 위상 전류를 초과할 수 있습니다. 예를 들어 20암페어의 위상 전류는 30암페어에서 150Hz의 주파수를 갖는 중성 전류를 제공합니다.

고조파의 영향을 고려하지 않고 설계된 케이블은 단면적을 늘려야 하므로 과열될 수 있습니다. 세 번째 고조파 배수는 3상 회로에서 서로에 대해 360도 오프셋됩니다.

공진, 간섭, 소음, 진동, 발열

유통망은 공명의 위험 더 높은 전류 또는 전압 고조파에서 이러한 경우 고조파 구성 요소는 시스템 구성 요소 및 장비에 부정적인 영향을 미치는 기본 주파수보다 높은 것으로 판명됩니다.

고조파 전류가 흐르는 전력선 근처에 위치한 데이터 전송 네트워크는 간섭을 받고 정보 신호가 저하되는 반면 라인에서 네트워크까지의 거리가 짧을수록 연결 길이가 길어질수록 고조파 주파수 - 왜곡 정보 신호가 클수록.

변압기와 초크는 더 높은 고조파로 인해 더 많은 소음을 내기 시작하고 전기 모터는 자속의 맥동을 경험하여 샤프트에 토크 진동을 발생시킵니다. 전기 기계 및 변압기는 과열 및 열 손실이 발생합니다. 커패시터에서는 그리드보다 높은 주파수에서 유전 손실 각도가 증가하고 과열되기 시작하여 유전 파괴가 발생할 수 있습니다. 온도 상승으로 인한 라인 손실에 대해 이야기하는 것은 불필요합니다 ...