고조파에 의한 중성선 과전류  

      
1. 고조파 전류는 전원측으로 유출된다. 

  일반적으로 전력의 흐름은 전원측에서 부하측으로 흐르는 것으로 알고 있으나 고조파 전류는 부하측에서 전원측으로 흐른다고 이해하면 된다. 요즘 사용이 증가하고 있는 Power electronics 응용기기(정류기, UPS, 컴퓨터 등) 는 파형을 왜곡시키는 비선형 특성을 가지고 있으며 이때 발생하는 고조파 전류는 <그림1>과 같이 부하측에 고조파 정전류원이 있는 것으로 간주하여 전원측으로 유출된다고 생각하면 된다.

<그림1 고조파 전류 발생 및 유출>

  이와 같이 전원측으로 유출되는 고조파 전류는 Power electronics 응용기기의 사용증가에 따라 점점 증가하고 있   으며 이와 비례하여 계통에 미치는 영향도 커지고 있다. 

2. 영상분 고조파 

  고조파에 의한 불평형을 이해하기 위하여 정상, 역상, 영상의 개념을 도입하는데 그 구분은 1, 4, 7, 10, … 으로 나타나는 정상분 고조파와 2, 5, 8, 11, … 로 나타나는 역상분 고조파 그리고 3, 6, 9, 12, … 로 나타나는 영상분 고조파로 나눌 수 있다.  

구  분	벡터도	고조파
정상분 고조파		(3N＋1) : 4, 7, 10,…
역상분 고조파		(3N＋2) : 5, 8, 11,…
영상분 고조파		3N : 3, 6, 9,…

<표1> 대칭좌표에 의한 고조파 구분

  이것은 다음과 같이 간단히 표시할 수도 있다. 

고조파	1 (기본파)	2	3	4	5	6	7	8	9
대칭분요소	＋	－	0	＋	－	0	＋	－	0

3. 영상분 고조파의 발생원 

  고조파 발생차수를 나타내는 식은 다음과 같다.     
 h = np ± 1       
  h : 고조파 발생 차수
  n : 정수 (1, 2, 3, 4, 5, … )
  p : 정류기 상수

단상정류기 : 2
6상 정류기 : 6
12상 정류기 : 12 

  위의 식에서 정류기 상수별 발생하는 고조파 차수는 다음 <표2>와 같다.   

상수	발    생    차    수
	식	3	5	7	9	11	13	23	24
단상 (P=2)	2×2±1 : 3, 5  3×2±1 : 7	○	○	○	○	○	○	○	○
6상 (P=6)	1×6±1 : 5, 7  2×6±1 : 11, 13		○	○		○	○	○	○
12상 (P=12)	1×12±1 : 11, 13  2×12±1 : 23, 25					○	○	○	○

<표2> 정류기 상수별 발생 고조파 차수

위의 표에서 단상정류기는 3, 9 고조파 즉, 영상분 고조파가 발생하나 6상 및 12상 정류기에서는 영상분 고조파가 발생되지 않음을 알 수 있다.

<표3>은 단상정류기에서 발생하는 고조파를 측정한 것으로 측정 Data에서 알 수 있듯이 제3고조파가 기본파의 65.7%, 제5고조파가 37.7%, 제7고조파가 12.7% 로 나타나고 있다.

컴퓨터, 복사기, 자판기, 전자식 안정기 등 단상정류기에서는 주요발생고조파가 영상분 고조파인 제3고조파임을 알 수 있다.