역율개선용 콘덴서를 적용할 때 발생하는 고조파 장해에 대한 대책

역율개선용 콘덴서를 적용할 때 발생하는 고조파 장해에 대한 대책으로 직렬리액터를 사용한다. 직렬리액터를 사용하는 이유와 영향이 큰

제3, 5고조파 저감을 위한 직렬리액터의 용량을 산정에 대하여
◁해설▷
(1) 역율개선용 콘덴서를 설치하는 경우 발생하는 부작용
① 역율 개선용으로 콘덴서를 사용하면 고조파를 발생하는 경우가 많은데, 이들 고조파로 인해 변압기 소음증대, 콘덴서 회로에 이상전류 발생, 고조파 전류에 의한 계전기류의 오동작 등의 문제가 야기된다
② 고조파는 전류가 정현파로 흐르지 못할 때 발생한다. 그런데 콘덴서에 가해지는 전압이 증가할 때는 콘덴서에는 충전전류가 흐르고, 가해지는 전압이 낮아질 때는 방전전류가 흐르는데 충전전류와 방전전류의 크기가 같으면 고조파가 발생하지 않겠으나, 콘덴서에서는 유전체손이 발생하고 또한 누설콘덕턴스를 통해 흐르는 전류가 있기 때문에, 방전전류가 충전전류보다 작아져서 왜형파가 되어 고조파가 발생한다
③ 전력계통의 인덕턴스와 전력용 콘덴서 사이에 고조파 공진현상이 발생하기도 한다
④ 또한 단락용량이 큰 계통에 대용량의 콘덴서군이 설치되어 있는 경우 직렬리액터가 없는 상태에서 콘덴서를 투입하면 큰 과도 돌입전류에 의해 CT 가 소손 되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

(2) 직렬리액터를 설치하는 이유
① 콘덴서 회로를 고조파에 대해서 유도성으로 만들어 주기 위해서
직렬리액터를 설치하는 가장 큰 목적은 콘덴서 회로를 고조파에 대해서 유도성회로로 만들어 주기 위한 것이다.
② 콘덴서에서 발생하는 고조파전류가 유출되는 것을 억제하기 위해서
⑴ 콘덴서에서 고조파가 발생하면 이 고조파전류는 어디로든 그 고조파에 대한 임피던스가 작은 쪽으로 흘러간다.
⑵ 리액터는 파라데이의 전자유도법칙에 의한 역기전력을 발생시켜서 본능적으로 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능을 가지고 있기 때문에 고조파 전류가 억제된다.
③ 콘덴서 투입시의 돌입전류를 제한하기 위해서
⑴ 과도현상을 논할 때 전혀 충전이 되어있지 않은 콘덴서의 리액턴스는 0=t의 순간에 0=CX이다. 따라서 대용량 콘덴서에 전원을 투입할 때 전류를 제한하는 것은 단지 전원의 임피던스 뿐이다. 그러니까 전원의 단락용량이 큰 경우 콘덴서를 투입하면 순간적으로 대전류가 흐르게 된다.
⑵ 직렬리액터를 설치하면 리액터의 임피던스가 전원임피던스와 더불어 전류를 제한하니까 돌입전류의 크기를 감소시킬 수 있다
(3) 직렬리액터의 용량산정
① 3고조파에 대해
  3wL= 1/3wC

  wL=1/3제곱 wC = 1/9 - 1/wC =0.11 =11%
  여기에 여유를 두어 13%로 한다
② 5고조파에 대해
 5wL= 1/5wC

 wL=1/5제곱 wC = 1/25 - 1/wC =0.4 =4%
 여기에 여유를 두어 6%로 한다