고조파 왜곡 이란 무엇이며 왜 중요합니까?

고조파는 눈에 보이지 않지만 그 효과는 있습니다. 고조파 왜곡은 깨끗한 전압 또는 전류 파형의 반복적이고 지속적인 변형을 말합니다.

프랑스 수학자가 개발한 기술인 푸리에 분석을 사용하면 시스템에 존재하는 고조파의 크기를 시각화할 수 있습니다.

푸리에에 따르면 왜곡된 파형은 주파수와 진폭이 다른 개별 사인파의 집합을 합친 것일 뿐입니다. 왜곡된 파형은 정현파 기본 곡선과 고조파로 구성됩니다.

이러한 개별 높은 차수 사인파를 고조파라고 합니다. 일반적으로 2kHz 미만의 주파수 범위에서 발생하는 전력 왜곡을 "고조파 왜곡"이라고 합니다.

자세히 알아보기

파형의 고조파 왜곡은 전원 공급 장치에 연결된 비선형 부하에서 발생합니다. 비정현파 전류를 소비하는 모든 부하를 비선형 부하라고 합니다. 고조파의 가장 큰 원인은 다음과 같습니다.

• 스위치 모드 전원 공급 (SMPS)
• 형광등 및 LED 조명 장비
• 무정전 전원 공급 장치(UPS)
• 주파수 변환기, 또한 가변속 드라이브(VSD), 가변 주파수 드라이브(VFD), AC 드라이브 또는 그냥 드라이브라고도 합니다

장비 손상을 줄이기 위해 규정에서는 전원 공급 네트워크에서 고조파를 낮은 수준으로 제한합니다. 고조파 저감 장치가 항상 필요한 것은 아니지만, 필요한 경우 고조파 저감 장치를 사용하면 이러한 규정을 준수하기 위해 고조파를 줄일 수 있습니다. 성공적인 고조파 저감을 위해 고조파 필터, 액티브 프론트엔드(AFE) 드라이브 등을 사용하는 등 다양한 방법을 선택할 수 있습니다.

어플리케이션 전문가에게 문의하여 조언을 구하십시오.

전기 시스템의 고조파 왜곡은 과열, 전압 스트레스, 에너지 손실을 유발하여 구성품에 부담을 주고 수명을 단축시켜 장비를 손상시킵니다. 고조파 왜곡이 증가하면 동일한 시스템에 연결된 모든 전기 장비에 영향을 미치기 때문에 그 영향은 광범위합니다.

과도한 고조파 왜곡은 케이블과 모터의 과열을 유발할 수 있습니다. 모터, 스위치 기어, 퓨즈, 케이블, 민감한 측정 장비가 모두 영향을 받습니다. 고조파 성분으로 인한 왜곡은 Wi-Fi 시스템과 같은 중요한 원격 측정 및 통신 장치에 간섭을 일으킬 수도 있습니다.

고조파 필터나 전력 품질 개선과 같은 시정 조치를 취하지 않으면 퓨즈 단선, 회로 차단기 트립, 모터 과열과 같은 조기 장비 고장으로 이어져 전체 산업 플랜트에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다.

이 이미지는 고조파 왜곡 발생장치가 전기 모터 과열에 미치는 영향을 보여줍니다.

고조파 왜곡은 시스템 손실을 증가시키고 전반적인 시스템 효율을 떨어뜨려 전력 요금을 증가시킵니다.

이러한 에너지 낭비는 산업 사용자의 주요 운영 비용 문제입니다.

동일한 양의 유효 전력을 확보하면서 총 요금을 줄이려면 고조파 왜곡을 줄여야 합니다.

전기 요금은 유효 전력과 무효 전력으로 구성됩니다. 활성 전력만 사용할 수 있지만 두 구성품 모두에 대한 비용을 지불합니다. 추가 비용은 수익성에 영향을 미칠 수 있습니다.

고조파를 포함한 전력 왜곡은 단순히 성가신 것 이상의 문제입니다. 공정이 중단되어 생산 라인에 가동 중단과 멈춤을 초래할 수 있습니다. 또한 플랜트 운영을 위한 장비 및 연료 구매 시 CAPEX에도 영향을 미치므로 운영 비용 목표에 큰 영향을 미칩니다.

일반적으로 고조파 왜곡과 왜곡은 모든 범위(Scope 1, 2, 3 배출)의 온실가스(GHG) 배출 목표에도 영향을 미칩니다. 전원 공급 장치의 왜곡은 이러한 바람직하지 않은 결과를 초래합니다.

• 손상을 견디기 위해 장비가 대형화됨
• 장비가 비효율적으로 작동함
• 왜곡으로 인해 에너지 효율 이니셔티브가 진행되지 못함

좋은 소식은 고주파 고조파 및 낮은 차수 고조파를 포함한 고조파 왜곡을 저감할 수 있다는 것입니다. 전압 왜곡을 낮은 수준으로 유지하기 위한 조치를 취할 수 있습니다.

• 변압기 부하 용량을 증가시킵니다. 이는 필요한 변압기와 발전기의 크기를 줄일 수 있음을 의미합니다.
• 장비 수명 연장
• 장비 효율을 높여 손실 감소
• 전력 트립 및 생산 중단 위험 감소

고조파는 전기 파형을 왜곡하여 네트워크의 안정성을 떨어뜨리고 민감한 장비와 시스템의 성능에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 시스템에 더 많은 비선형 전기 장치가 추가될수록 시스템은 이러한 왜곡에 더 취약해집니다.



따라서 장애가 발생하지 않는 탄력적인 시스템을 구축하려면 고조파와 이를 저감하는 방법을 고려하는 것이 중요합니다.