스마트계측기

고조파란 '변형파 교류 속에 포함되어 있는 기본파의 정수배의 주파수를 갖는 정현파'라고 정의되어 있는 전류의 변형으로, 전기회로나 접속 기기에 악영향을 미치는 성질이 있다.

기본파의 3배의 주파수를 제3고조파, 5배의 주파수를 제5고조파라고 하며, 이 둘을 중점적으로 확인하고 억제하는 것이 고조파 대책으로서 유효하다.

기본파란?

가정에 공급되는60Hz로 공급되는 전원주파수를 말하며 이보다 높은 주파수를 갖는 전류는 전동기가 이상회전이나 진동을 일으키는 등 전기기기에 악영향을 미친다.

전력회사가 유지관리하고 있는 전력계통에서는 고압계통 5%, 특별고압계통 3%라는 전압왜곡률을 유지하고 있어 수요자가 설치하는 전기기기에서 전압이 왜곡되지 않도록 고조파 유출전류가 작아지도록 대책이 요구된다.

자가용 전기공작물을 설치하고 전력회사로부터 전력을 공급받을 때 설치하는 구내 전기설비에 고조파가 발생할 우려가 없는지 설계도를 제시하도록 요구된다.

설계 단계에서는 전기 기기류의 메이커등이 결정되지 않았기 때문에, 시공이 진행되어 메이커가 결정한 시점에서 제출하는 것이 기본이 된다.

수전 전에 제출을 실시해 전력회사 내부에서의 검증을 요구하면 좋다.

​

EN 규격의 고조파 전류 규제

고조파 전류 규제란 전자기기가 발생시키는 고조파 전류를 규제하기 위해 등급 A~등급 D로 전기 기기를 분류하고 각각의 고조파 발생 한계를 정한 것이다.

등급 A는 평형 3상 기기 및 다른 클래스에 속하지 않는 모든 기기가 대상이다.

클래스 B는 손지형 전동공구, 클래스 C는 조명기구, 클래스 D는 특수 전류 파형을 갖는 600W 이하의 전기 기기가 해당된다.

고압 또는 특별 고압으로 수전하는 수요자의 고조파 억제 대책 가이드라인에서는 고압·특별 고압 수전을 실시하는 수요자가 실시해야 하는 고조파 대책에 관한 가이드라인이 명기되어 있는데, 적용 범위 안에 '일본공업규격 kS C61000-3-2의 적용 대상이 되는 기기 이외의 기기'라고 되어 있다.

전력회사로부터 전력을 공급받는 경우의 고조파 계산서 제출에서는 EN규격의 고조파 전류규제에 준거한 전기기기를 채용하고 있는 경우, 효과적으로 고조파를 억제할 수 있기 때문에 개별적으로 계산할 필요가 없다.

수천 대의 형광등 기구를 설치하는 대규모 상업 빌딩 등이라도 클래스 C에 준거하고 있으면 고조파에 대해서는 문제가 없다.

​

인버터와 고조파

인버터는 직류와 교류의 전력변환을 수행하는 장치가 전기설비공사에서 일반적인 것이다.

교류를 직류로 변환하는 것은 순변환이라고 불리며 이는 정류라고도 불린다.

반대로 직류를 교류로 변환하는 것을 역변환이라고 부른다.

범용 인버터는 전압형 인버터와 전류형 인버터로 분류된다.

전압형 인버터는 부하와 직류 전원을 반도체 스위치로 전환하여 부하에 대해 방형파의 교류 전원을 공급한다.

전동기에 채용되는 경우는 유도성의 부하가 되기 때문에 주소자와 역병렬로 귀환 다이오드가 접속된다.

정류 회로에는 큰 평활 콘덴서가 필요하다.

전류형 인버터는 직류측에 리액터가 삽입되고 전류파형이 방형파를 이룬다.

전류는 항상 한 방향으로 흐르기 때문에 귀환 다이오드를 설치할 필요가 없다.

인버터는 교류전원의 주파수나 전압, 전류를 제어할 수 있기 때문에 안정된 전압과 주파수를 공급하기 위한 CVCF장치나 엘리베이터의 교류전동기 구동제어용 VVF장치에 응용되고 있다.

인버터는 반도체를 이용하여 전력변환을 수행할 때 고조파를 발생시킨다.

인버터 부하에 전력을 공급할 경우 입력 전류가 일반 부하보다 커진다.

전압형 PWM 인버터의 경우는 1.5배, 전압형 PAM 인버터는 3배, 전류형 인버터는 1.2배의 입력 전류값이 된다.

인버터 투입시 평활회로에 사용되고 있는 콘덴서에 돌입전류가 흐르기 때문에 인버터회로에 전력을 공급하는 변압기에 대해서도 전압강하 등을 고려해야 한다.