고조파의 정의 및 억제 방법 (전력공학)

 

고조파의 정의 및 억제 방법

 

고조파의 정의

고조파(Harmonics)는 전력 시스템에서 기본 주파수(보통 50Hz 또는 60Hz)의 정수 배수에 해당하는 주파수를 갖는 전류나 전압을 의미합니다. 예를 들어, 기본 주파수가 60Hz인 시스템에서 3차 고조파는 180Hz, 5차 고조파는 300Hz입니다. 고조파는 전력 품질에 악영향을 미치며, 장비의 과열, 진동, 효율 저하, 전기적 간섭 등을 유발할 수 있습니다.

 

전력 계통에서의 고조파 발생원

1. 전력 전자 장치
   • 인버터, 컨버터, 정류기 등 전력 전자 장치는 전력 변환 과정에서 고조파를 생성합니다.
2. 불평형 부하
   • 삼상 시스템에서 불평형 부하로 인해 고조파가 발생할 수 있습니다.
3. 조명 장치
   • 형광등, LED 조명 등도 고조파를 발생시킬 수 있습니다.
4. 모터와 드라이브
   • 변속기와 모터 드라이브는 고조파 발생의 주요 원인 중 하나입니다.
5. 컴퓨터와 전자 기기
   • 컴퓨터, 프린터, 복사기 등 전자 기기도 고조파를 발생시킵니다.

 

고조파 억제 방법

1. 필터 사용
   • 패시브 필터 (LC 필터): 특정 고조파 주파수를 차단하는 저항-인덕터-캐패시터 조합.
   • 능동 필터: 고조파를 검출하고 이를 상쇄하는 전류를 생성하여 고조파를 억제.
2. 고조파 억제 변압기 사용
   • 델타-와이(Delta-Wye) 변압기와 같은 특수 변압기를 사용하여 고조파를 억제.
3. 전력 전자 장치의 개선
   • 고조파를 적게 발생시키는 설계의 전력 전자 장치 사용.
4. 배선 및 접지 개선
   • 적절한 배선과 접지 방법을 통해 고조파 전류의 경로를 최소화.
5. 부하 분산
   • 고조파를 많이 발생시키는 부하를 여러 회로에 분산시켜 고조파의 영향을 줄임.
6. 전압 조정
   • 고조파 민감도가 낮은 전압으로 조정하여 고조파 영향을 줄임.