고조파 규제에 대한 해당 수용가 엔지니어링 보고서를 아래에 게시한다.
◈. 고조파 규제.
1. 고조파 규제 기준.
고조파, 전압 불평형, 플리커 등의 장해를 발생시키거나 발생시킬 우려가 있는 부하에 대해 전력을 공급하는 경우 이런 장해를 방지하는 조정장치의 시설을 요구할 수 있는 제도적 장치가 마련 돼 있다.
이러한 제도적 장치는 다른 다수의 수용가에 전력공급을 책임지고 있는 전력회사가 특정 수용가 측의 장해발생으로 인해 여러 수용가 측에 피해가 가지 않도록 관리하기 위함이다.
상기의 여러 장해는 전력품질을 저하시키게 되는데 이러한 전력품질 저하를 규제 할 수 있는 근거는 전기공급규정에 명시 돼 있다. 전기공급규정은 모든 전력사용 고객이 전력 사용신청을 할 때 이 규정의 조건을 수락한다는 조건으로 전력공급을 승낙받아 수급계약을 체결하게 된다.
관련 규정은 전기공급규정 제 41조로 다음과 같이 정의하고 있다.
-> 수용가 전기사용이 전기기기의 특성으로 인하여 다음 중의 어느 하나의 원인으로 다른 수용가의 전기사용을 방해하거나 방해 할 우려가 있을 경우, 또한 당사의 전기설비에 지장을 초래하거나 지장을 미칠 우려가 있을 경우에는 수용가의 부담으로 당사가 인정하는 조정장치 또는 보호장치를 수용장소에 시설해야 하며 특히 필요할 경우 공급설비를 변경하거나 또는 전용 공급설비를 시설해야 한다. (당사 = 전력공급사)
1). 국내 기준.
한국전력공사 고조파 허용기준
– 전압 고조파왜형율 규제치 –
국내는 전압에 대한 규제만 있고 전류에 대한 규제는 아직 미 수립상태이다.
하여 전류 규제는 미국 전기전자 기술인협회(IEEE) 규정을 따르도록한다.
2). 국외 기준.
미국 전기전자 기술인협회(IEEE) 고조파 허용기준 (120V부터 ~ 69 000V까지)
미국 전기전자 기술인협회(IEEE) 고조파 허용기준 (69 001V부터 ~ 161 000V까지)
주). 1). 우수 고조파 규제치는 기수 고조파 전류 규제치의 25%로 한다.
2). 직류 편향을 일으키는 반파정류 설비의 사용을 금지한다.
– 모든 발전기의 고조파전류는 
값과 관계 없이 표에 주어진 값으로 규제한다.
– 
규제 지점에서의 최대 단락전류
– 
규제 지점에서의 최대 수요전류
3). 그외 기준.
일본 & IEC에서 별도의 규제치를 제공하여 규제하고 있으나 크게 중요하지 않으므로 당 설명에서는 생략한다.
2. 고조파 규제 값 확인.
부하에서 발생되는 고조파는 부하종류 부하운전상태 사용조건에 따라 수시로 변동하므로 당 해석에서는 OOOOO사 OOOO년 OO월 OO일 측정 Data를 기준으로 확인할 것이며 전류 규제치는 전기전자 기술인협회 IEEE Std 519-2014 규제치를 적용한다.
1). 조건.
– 측정 일자 ; OOOO. OO. OO일
– 측정장소 ; OO 1공장 정류기 전기실
– 규제지점 ; ABCF N-4111B & UBCF N-4111C PNL’ 6.6kV Line V C B
– 최대 단락전류 ; ABCF N-4111B & UBCF N-4111C PNL’ 6.6kV Line V C B 점의 LS산전 ETAP프로그램 계산 값을 적용
-> Is(3상 고장전류) ; N-4111B = 9 564A & N-4111C = 9 593A
– 최대 부하전류 ; 정류기 부하 특성상 부하변동이 거의 없는 관계로 당일 최대치 전류를 적용한다.
-> ABCF = 201A, UBCF = 358A
– 전압 왜형율 ; ABCF = 6.7% (당일 최대 부하 15:06分 T상)
UBCF = 6.7% (당일 최대 부하 15:06分 T상)
– 전류 왜형율 ; ABCF = 22.7% (당일 최대 부하 15:06分 T상)
UBCF = 24.0% (당일 최대 부하 15:06分 T상)
– Check Point ; ABCF 50V 34kA Rectifier = VCB-N-4111B
Check Point ; UBCF 75V 38kA Rectifier = VCB-N-4111C
2). 전류고조파 왜곡 규제치.
■. 규제지점 = #6.6kV Line N-4111B & N-4111C, V C B PANEL.
※ 실효치 전류는 측정당일 최댓 값을 적용하여 실효치 부하전류가 곧 최대 부하전류가 된다.
2-1). 전체고조파 실효치전류.
◇. 전류 왜형율(I-THD) = {전(全) 고조파 실횻 값(In) / 기본파 실횻 값(I1)} x 100
– 그러므로 N-411B, ABCF 정류기의 고조파 실효치 전류 In?
– N-411C, UBCF 정류기의 고조파 실효치 전류 In?
※. 실효치 전류 201A에서 전류 왜형율 22.7%면 이 때 실효치전류 201A에 포함된 고조파 전류는 44.49A가 된다.
2-2). 최대 부하전류에 대한 단락전류의 比 (Isc/IL)
2-3). 전류고조파 규제 T D D 확인?
– N-411B, ABCF 정류기의 전류 고조파 규제 TDD?
– N-411C, UBCF 정류기의 전류 고조파 규제 TDD?
2-4). 전압 & 전류고조파 규제 값 확인.
– 전압 고조파 ; 규제지점에서의 규제 값 V-T H D 3.0을 크게 벗어나고 있다.
– 전류 고조파 ; 규제지점에서의 규제 값 T D D 8.0을 크게 벗어나고 있다.
3. 결어(結語).
고조파(Harmonic)는 여러 장애를 유발시키며 전력계통에 존재하게 된다. 이는 전력설비 및 부하 특성에 따른 것으로 고조파 발생을 애초부터 없게 할 방법은 없다. 다만 발생량을 낮추고 외부로의 유출을 억제할 수 있다.
고조파의 발생원인과 그에 따른 장해는 실로 복잡 다양하고 대책 또한 고도의 기술을 필요로 하게 된다.
그러므로 상기에서 나열한 것 처럼 현장여건에 맞는 방법을 찾아 분석하고 모의를 통해 현장에 부합된 대책을 수립해야한다.
이는 전문가의 도움이 필요하고 큰 비용이 지불된다 하더라도 완벽한 대책을 위해선 이를 감수해야 한다.
1). 현재 OOO실리스 OO 1공장 정류기실의 계통 전원품질은 규제 기준에 비춰볼 때 매우 안좋은 상태에서 운전이 되고 있다.
전압 왜형율은 한국전력공사 규제치 3.0을 크게 벗어난 6.7에서 운전되고 있고 최대 부하전류에 대한 고조파전류 수용률 규제치 역시 8.0을 크게 벗어난 22.13 & 23.33에서 운전되고 있다.
이렇게 고조파 영향이 높은 상태에서의 운전은 자칫 큰 사고로 이어질 수 있어 관련된 조치가 조속히 실행 되어야 한다.
더불어 계통 부하역률 또한 4111B=60.34~62.18%, 4111C=65.45~67.55%로 나빠있어 설비여력을 떨어트리고 있다.
이 역시 역률개선을 통해 역률개선에 따른 효과가 곧바로 실현될 수 있도록 빠른 조치가 필요하다.
2). 현재 사용하고 있는 정류기 고조파 억제용 한류리액터(Rectifier Harmonic Current-limiting Reactor)는 설계수명 10년을 훨씬지나 사용하고 있는 것으로 언제 고장이 발생될 지 사고 예방을 보증(Warranty)할 수 없는 상태이다.
또한 리액터는 과전류 상태에서 운전되고 있어 과부하에 따른 수명감소는 더 빠르게 진행 되고있을 것으로 판단된다.
[198kVA ; 정격전류 = 192.5A 실제 인가 전류 = 201A(MAX), 333kVA ; 정격전류 = 323.6A 실제 인가 전류 = 358A(MAX)]
특히 현재 사용중인 리액터는 생산설비인 정류기에 직렬로 구성 돼 있어 고장시 곧바로 조업을 중단하는 사태가 발생하게 된다.
이런 중요설비는 이중화하여 생산진행에 차질이 없도록 System을 구성하거나 예비품(Spare)을 확보, 고장에 대해 신속히 대응 할 수 있도록 준비 되어야 한다.
현재 설계수명이 만료된 고조파억제용 한류리액터에 대해 고장에 따른 조업 중단으로 매출손실이 발생하지 않도록 빠른 Action을 강력히 권고한다.