배전반의 전압과 전류는 정상인데 전력품질 분석기에서 전압 왜형률이 높게 측정되는 이유는 무엇인가요?

Question

시설의 배전반에서 상전압과 부하전류를 측정하면 일반적인 운전 범위 안에 있고 전동기나 제어설비도 정상적으로 작동하는데, 전력품질 분석기로 측정했을 때 전압 왜형률이 높게 나타나는 경우가 있습니다. 일반적인 테스터기로 측정한 전압은 정상으로 보이더라도 실제 전압 파형에는 기본파 이외의 고조파 성분이 포함될 수 있다고 들었습니다. 인버터, 정류기, UPS, LED 조명 전원장치와 같은 비선형 부하가 이러한 현상에 영향을 줄 수 있을까요? 전압 왜형률과 전류 왜형률의 차이는 무엇이며, 현장에서 고조파가 실제 설비에 영향을 주는 수준인지 판단하려면 어떤 계측값과 운전 조건을 함께 확인해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

전압과 전류의 실효값이 정상 범위에 있더라도 전압 파형이 왜곡되어 있으면 전력품질 분석기에서 전압 왜형률이 높게 나타날 수 있습니다. 전압 왜형률은 일반적으로 기본파를 제외한 고조파 전압 성분의 크기를 기본파 전압과 비교해 나타내며, 전류 왜형률은 부하에서 발생하는 고조파 전류 성분을 기준으로 평가합니다. 인버터와 정류기, UPS, 스위칭 전원장치 등 비선형 부하는 고조파 전류를 발생시킬 수 있고, 이 전류가 전원 계통의 임피던스를 통과하면서 전압 파형에도 왜곡을 일으킬 수 있습니다. 따라서 전압 왜형률만 확인하기보다는 전압 및 전류의 총고조파왜형률(THD), 주요 고조파 차수별 크기, 부하 운전 상태, 측정 위치를 함께 확인하는 것이 좋습니다. 비선형 부하가 많이 연결된 배전반과 변압기 2차 측을 비교하면 왜곡이 발생하는 위치를 파악하는 데 도움이 됩니다. 고조파가 크면 변압기와 케이블의 추가 발열, 콘덴서 설비의 과전류, 계전기나 제어기기의 오동작 등이 발생할 수 있지만, 영향 여부는 고조파 수치와 설비 특성에 따라 달라집니다. 측정 결과는 적용되는 전력품질 기준과 설비 제조사의 허용 범위를 기준으로 평가하고, 단순히 THD 수치 하나만으로 설비 고장 여부를 단정하지 않는 것이 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

전기는 눈에 안 보여도 뾰족한 기계들 때문에 파도처럼 일그러질 수 있어요. 전압과 전류가 찌그러진 정도를 비교해 보고 전선이나 변압기가 뜨거워지지 않는지 확인하면 위험한지 알 수 있답니다