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  제  목 : 한전 배전계통 고조파관리 기준 잠정 시행 및 시범 적용계획
  글쓴이 : 관리자      등록일 : 2009-07-16 05:33     조회 : 12371    
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   한국전력 배전계통 고조파 측정기준과 PQube구성도.pdf (646.0K), Down : 232, 2009-09-20 14:08:01
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Ⅰ. 총 칙

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1. 목 적

IT기술 발달에 따른 고객의 전기품질 고급화 요구에 부응하고 전력전자소자 반도체 이용기기 등 비선형부하의 급증에 따른 고조파로 인한 피해를 예방하기 위하여, Global Standard에 부합한 고조파 관리기준을 도입하여 배전계통의 공급신뢰도를 제고하고 고품질의 전력서비스를 제공함을 목적으로 한다.

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2. 적 용

2.1 적용범위

이 기준은 배전계통의 고조파를 일정수준 이하로 유지, 관리하기 위하여 배전계통에 연결되는 신규고객에 대한 전력공급 승인조건을 결정하는 데 적용한다. 단, 필요시 신규공급 후 해당 고객의 고조파 수준을 관리하는 데에도 적용할 수 있다.

2.2 적용근거

(1)「전기사업법」제18조 (전기품질의 유지)

(2)「전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준」[지경부 고시] 제7조 (고조파 및 플리커 허용치)

(3)「기본공급약관」제39조 (전기사용에 따른 보호장치 등의 시설)

(4)「기본공급약관」제45조 (고객의 책임으로 인한 공급의 정지)

(5)「기본공급약관 시행세칙」제30조 (고객의 책임으로 인한 공급의 정지)

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3. 용어의 정의

이 기준에서 사용하는 주요 용어의 정의는 다음과 같다.

3.1 고조파

전력변환기기, 인버터 등 전력전자 반도체 응용기기와 같이 비선형 부하에 전압을 인가하면 부하에 흐르는 전류는 파형이 찌그러지게 되는데, 찌그러진 파형(왜형파, 歪形波) 중 기본파를 제외한 부분을 고조파라 한다. 고조파(高調波, Harmonics)는 주기적 복합파의 각 성분 중 기본 주파수(60Hz)의 정수배인 주파수를 말하며 기본 주파수에 대한 고조파 주파수의 비율이 고조파의 차수가 된다. 즉 제N고조파라는 것은 기본파의 N배 주파수를 의미한다.

 

3.2 종합 고조파 왜형률(THD : Total Harmonic Distortion)

계통전압/전류의 고조파는 파형의 찌그러짐 정도로 평가하는데 보통 종합 고조파 왜형율(THD)로 평가한다. 종합 왜형률은 기본 성분의 실효값에 대한 특정 차수(H차)까지의 모든 고조파 성분의 실효값 총합의 비율을 말하며 다음과 같이 나타낸다.

 

여기서, Q는 전류나 전압, Q1은 기본 성분의 실효값, h는 고조파 차수, Qh h차 고조파의 실효값을 의미한다.

3.3 적합성 레벨(Compatibility level)

전력회사는 항상 계통의 모든 것을 제어할 수 없다는 사실을 전제로 전체 계통의 전자기 적합성(EMC)을 보증하기 위해 전력계통의 일부 또는 전력계통에 의해 공급되는 기기의 고조파 내성과 유출의 정합(整合, coordination)을 위해 설정된 기준값을 말한다. IEC 기준에서는 종합 고조파 왜형률(THD) 8% 이하로 정하고 있다.

3.4 계획레벨(Planning level)

모든 부하 설비로부터 유출되는 고조파가 공급계통에 미치는 영향을 검토하는데 있어서 사용되는 고조파 제한범위에 대한 기준값을 말한다. 전력회사에서 정하며 전력회사의 계통 내부 전기품질 관리를 목표로 적합성 레벨보다 같거나 작게 설정한다.

3.5 전자기 적합성(EMC : ElectroMagnetic Compatibility)

전기․자기 환경 내에서 기기나 계통이 과도한 전자기적 장해 없이 정상적으로 동작하는 성능을 의미한다.

3.6 비선형 부하 또는 비선형 설비

 

<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 정현파 전압 인가시 비정현파의 전류를 흐르게 하여 전원측에 비정현파 전압강하를 발생시킴으로써 정현파 전압을 왜곡시키는 부하 또는 설비를 말한다. 컴퓨터 전원에 많이 사용되는 직류 정류기 전원장치나 DC 모터 속도제어장치, 인버터 등 전력전자 반도체 사용기기, 교류 아크로(Arc爐) 등은 대표적인 비선형 부하이다.

3.7 공통 접속점(PCC : Point of Common Coupling)

전력계통에서 검토대상 비선형 부하 고객으로부터 전기적으로 가장 가까운 지점으로서 타 고객 또한 전력을 공급받거나 받을 수 있는 위치를 말한다. 배전계통에서 특정 고객으로부터 발생된 전기품질 저하가 타 고객에게 영향을 미치는 위치로도 정의할 수 있으며, 일반적으로 [그림 2]와 같이 나타낼 수 있다.

3.8 연결지점(POC : Point Of Connection)

전력계통에서 검토대상 비선형 부하 고객설비가 연결되거나 연결될 수 있는 지점을 말한다. 공급약관상 “수급지점”과 유사한 개념으로 이해할 수 있다.

3.9 검토지점(POE : Point Of Evaluation)

전력계통에서 검토대상 비선형 부하 고객으로부터의 고조파 방출값이 제한값과 비교 검토되는 지점을 말한다. 공통 접속점이나 연결지점 또는 필요시 고객과의 협의를 통해 전력회사에서 정한 제3의 지점이 될 수 있다. 일반적으로 전용선로로 공급하는 경우에는 변전소 모선의 인출지점을, 일반선로로 공급하는 경우에는 수급지점을 검토지점으로 정한다.

Ⅱ. 고조파 관리기준

1. 관리목적

고조파 전류는 고객의 고조파 발생원에 의해 전력 계통으로 유입되며 고조파 전압은 고조파 전류와 임피던스에 의해 발생되기 때문에 고조파 전류 전압으로 인한 피해를 막기 위해서는 배전계통에 유입되는 고조파 전류를 제한해야 한다. 고조파 관리의 목적은 실계통에서 고객기기 및 전력설비가 고조파 전압으로 인해 장해를 초래하지 않는 적절한 레벨(계획레벨) 이하로 제한하기 위한 것이다.

 

2. 관리책임

전력회사는 계통의 고조파와 관련하여 고객과 책임을 분담한다. 고객은 할당된 범위 이내에서 고조파 전류를 유출하여 계통의 고조파 수준이 일정수준 이하로 유지될 수 있도록 협조해야 하며, 전력회사는 공통 접속점에서 고조파 전압 왜형률이 일정 수준 이하가 되도록 관리해야 한다.

 

3. 목표수준

고조파 전류 유출원은 배전선로에 산재되어 있기 때문에 전력회사는 신규 공급방안 검토단계에서 계통의 고조파 전압 왜형률이 제한치 이하가 되도록 목표수준을 설정하여 관리해야 한다. 배전계통의 고조파 전압 목표수준(계획레벨)은 <표 1>과 같다.

3의 배수가 아닌 기수 고조파

3의 배수인 기수 고조파

우수 고조파

차수 h

고조파 전압 %

차수 h

고조파 전압 %

차수 h

고조파 전압 %

배전계통

송전계통

배전계통

송전계통

배전계통

송전계통

5

3.8

1.7

3

3.1

1.4

2

1.3

0.6

7

3.1

1.4

9

0.9

0.4

4

0.6

0.3

11

2.2

1.0

21

0.2

0.1

6

0.3

0.1

13

1.9

0.9

>21

0.2

0.1

8

0.3

0.1

17

{1.36

×

(17/h)}

-

0.16

0.6

>8

{(0.15

×

(10/h)}

+

0.15

0.1

19

0.5

23

0.4

25

0.4

29

0.3

31

0.3

35

0.2

37

0.2

41

0.2

43

0.2

47

0.2

49

0.1

주) 종합 고조파 왜형률(THD) : 배전계통에서 5%

4. 검토절차

4.1 고조파 검토 단계는 [그림 3]과 같다.

 

4.2 각 단계별 검토방법은 다음과 같다.

(1) 1단계(Step 1) : 소규모 고객 고조파 검토 면제

계약전력 1,000kW 미만의 소규모 신․증설 고객이 배전계통에 연결될 경우에는 고객설비에 대한 고조파 유출 적정성 검토를 생략하고 신규공급을 승인하며 계약전력이 1,000㎾ 이상일 경우에는 2단계 검토에 들어간다.

(2) 2단계(Step 2) : 고객측 고조파 전류 유출 적정성 검토

(a) 고객측 고조파 전류 제한값 할당

특정선로의 모든 고객이 유출하는 고조파 총량이 계통의 계획레벨을 초과하지 않는다는 전제 하에 개별 고객에게 허용 가능한 차수별 고조파 전류 제한값을 할당한다. 제한값 산정은「고조파 전류 제한값 산정 프로그램(“Harmonic Limit”)」을 활용하여 시행한다.(부록 2 참조)

① 배전계통 전 부하에 대한 고조파 전압 허용치 산정

<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 각 고조파 차수에 대하여 계통의 고조파 전압은 송전, 배전, 저압계통에 연결된 모든 비선형 설비로부터 방출되는 해당 차수 고조파 전압의 벡터적 조합으로서 이것이 배전계통의 계획레벨을 초과하지 않아야 하므로, 고객이 연결되어 있는 배전계통과 저압계통 전체 부하에 대해 할당할 수 있는 고조파 전압 허용치는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

② 개별 고객측 고조파 전류 제한값 할당

개별고객은 다음 식과 같이 전체 배전계통 공급용량에서 고객이 차지하고 있는 용량만큼 고조파 전압 유출 제한값을 할당받게 되며,

 

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