전원 전압의 고조파 왜곡률이 높아지면 전기설비에 어떤 문제가 발생하나요?

Question

전력분석기로 전기설비를 측정했을 때 전압의 실효값은 정격에 가깝지만 전압 고조파 왜곡률이 높게 나타나는 경우가 있습니다. 고조파는 기본 주파수의 정수배에 해당하는 주파수 성분으로 알고 있는데, 전압 왜곡률이 높아지면 전동기나 변압기, 전자식 제어장치에 어떤 영향을 줄 수 있나요? 또한 고조파 문제를 진단할 때 전압과 전류 중 어떤 항목을 함께 확인해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전압의 고조파가 심해지면 변압기나 전동기 안에서 열이 많이나오게 됩니다. 고주파 때문에 철심 손실이 늘어나기 때문이죠. 그래서 장비가 과열되면 절연의 성능도 떨어지구요. 따라서 설비의 수명이 전체적으로 떨이진다고 생각하시면 되겠네요.

진단하실때는 전압이랑 전류를 반드시 같이 봐야됩니다. 왜냐하면 고조파를 만드는 주범은 결국에는 부하쪽이기 때문입니다. 그래서 전류 성분까지 같이 분석을 하셔야만 정확한 원인을 찾으실수가 있으실 겁니다. 따라서 두개의 데이터를 한번에 측정하는게 가장 정확하다고 말씀드릴수 있겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

전압 고조파 왜곡률이 높아지면 전압 파형이 정현파에서 벗어나 전기설비의 발열과 오동작, 전력 품질 저하를 유발할 수 있습니다. 전동기와 변압기에서는 추가 손실과 발열이 증가할 수 있고, 일부 전자식 제어장치나 계측기는 파형 왜곡의 영향을 받아 측정 오차 또는 오동작을 일으킬 수 있습니다. 다만 실제 영향은 고조파의 차수와 크기, 설비의 특성 및 계통 구성에 따라 달라집니다. 현장에서는 전압 총고조파왜곡률(THDv)뿐 아니라 전류 총고조파왜곡률(THDi), 각 차수의 고조파 크기, 부하 운전 상태를 함께 확인해야 합니다. 고조파가 높게 측정되면 인버터나 정류기 등 비선형 부하의 운전 상태를 조사하고, 필요에 따라 필터 적용이나 설비 운전 방식 개선을 검토하는 것이 좋습니다.