[전기기사] 비정현파, 고조파, 플리커 문제

#비정현파 교류 = 직류분+기본파 + 고조파 (암기 : 직키고) 

#실효값 

      I = $\sqrt{I^2_0+(\frac{I_{m1}}{\sqrt2})^2+...}$

#왜형파(비정현파) = 기본파(정현파) + 고조파(Harmonics)

왜형률 : 비정현파에서 기본파에 대해 고조파 성분이 어느 정도 포함되었는가를 나타내는 값

         D = $\frac{전 고조파의 실효값}{기본파의 실효값}$ =$\frac{전고실}{기실}$ = $ \frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2}}{I_1}$

왜형파 실효값 계산 공식

          I = $\sqrt{I_0^2+(\frac{I_{m1}}{\sqrt2})^2+(\frac{I_{m2}}{\sqrt2})^2+...}$

고조파 발생원인
      1)정지형 전력변환장치
      2)변압기, 전동기
      3)용접기, 아크로
      4)전력전자응용기기
고조파 영향
      1)통신선의 유도장해
      2)보호계전기의 오.부동작 
      3)전력용 기기의 과열 및 소손
      4)3상 4선식 회로의 중선선 과열
고조파 경감 대책
      1)전력변환기의 다펄스화
      2)리액터 설치
      3)능동필터에 의한 억제
      4)수동필터에 의한 억제
      5)역률 개선 커패시터에 의한 억제

플리커 현상 경감 대책
    1) 전원측
        -전용 계통에서 공급한다.
        -단락용량이 큰 계통에서 공급한다.
        -전용 변압기로 공급한다.
        -공급 전압을 승압한다.
    2)수용가측
       -전원계통에 리액터분을 보상
       -전압강하를 보상
       -부하의 무효 전력 변동분을 흡수하는 방법
       -플리커 부하 전류의 변동분을 억제하는 방법

필기	실효값	전류 2019-1 전압 2016-2 전력 2019-1, 2018-2 전력 2014-3  왜형파 2015-1
	왜형률	2019-3, 2014-2,
실기	왜형파	2021-2 실효값 2021-1 (2017-1) 2017-1 왜형률 2015-2
	고조파	2021-3 2014-2 2008-1 (2007-1) 2007-3 2006-2 고조파 영향
	플리커	2016-2 2014-2 2005-3 줄이는 방법 1991-6

 

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선간전압 200[V] 역률과 효율이 각각 100%이고, 용량 200[kVA]를 6펄스 3상 UPS로 공급중일 때, 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. 단, 제5고조파 저감계수 K=0.5이다.

(1) 기본파 전류 $I_1=\frac{200\times10^3}{\sqrt{3}\times200}$=577.35A
(2) 제5고조파 전류 $0.5\times\frac{1}{5}\times577.35$=57.735

실기 2021-3 

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출처 : 전기기사 실기  2021-1 (2017-1)

출처 : 전기기사 실기  2017-2 (2008-1, 2007-3, 2007-1, 2002-1, 2001-2)

출처 : 전기기사 실기  2017-1 왜형률

출처 : 전기기사 실기  2016-2 플리커 대책

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배전선의 기본파 전압 실효값이 V₁ [V], 고조파 전압의 실효값이 V₃ , $V_5$, Vn[V]이다. THD(Total Harmonics Distortion)의 정의와 계산식을 적어라.

(1) 정의 : 기본파에서 기본파에 대해 고조파 성분이 어느 정도 포함되었는가를 나타내는 값

(2) 계산식 :V = $\sqrt{V_0^2+(\frac{V_{m1}}{\sqrt2})^2+(\frac{V_{m2}}{\sqrt2})^2}\times100$[%]

출처 : 전기기사 실기 2015-2

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> 선로나 간선에 고조파 전류를 발생시키는 발생 기기가 있을 경우

그 대책을 적절히 세워야 한다. 이 고조파 억제대책을 5가지만 서술하시오.

① 전력변환 장치의 펄스 수를 크게한다.
② 고조파 필터를 사용하여 제거한다.
③ 전력용 콘데서에는 직렬 리액터를 설치한다.
④ 고조파를 발생하는 기기들을 따로 모아 결선해서 별도의 상위 전원으로부터 전력을 공급하고 여타 기기들로부터 분리시킨다
⑤ 변압기 결선에서 델타결선을 채용하여 고조파 순화회로를 구성하여 외부에 고조파가 나타나지 않도록한다.

> TV나 형광등과 같은 전기제품에서의 깜빡거림 현상을 플리커 현상이라 하는데 이 플리커 현상을 경감시키기 위한 전원측과 수용가 측에서의 대책을 각각 3가지씩 서술하시오

(1) 전원측
      ① 전용계통으로 공급한다.
      ② 공급 전압을 승압한다.
      ③ 단락 용량이 큰 계통에서 공급한다.
(2) 수용가 측
      ① 직렬 콘덴서 설치
      ② 부스터 설치
      ③ 직렬 리액터 설치

출처 : 전기기사 실기 2014-2 

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출처 : 전기기사 실기 2011-2 플리커 현상

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고조파 전류는 SCR 등 전력제어소자 등에 의하여 발생하고 있는데 이러한 고조파 전류가 회로에 흐를 때 발생하는 장해요인과 그 대책을 각각 3가지씩 쓰시오. 

 

(1) 장해요인 (2) 대책 

[답안작성] 

 

(1) 장해요인 

① 변압기, 전동기 등의 여자 전류 

② Converter, Inverter, Chopper 등의 전력 변환 장치 

③ 전기로, 아크로 등 

(2) 대책 

① 전력 변환 장치의 pulse 수를 크게 한다. 

② 고조파 필터를 사용하여 제거한다. 

③ 변압기 결선에서 △결선을 채용하여 고조파 순환회로를 구성하여 외부에 고조파가 나타나지 않도록 한다. 

출처 : 전기기사 실기  2008-1, 2007-3, 2007-1, 2002-1, 2001-2

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선로에서 발생하는 고조파가 전기설비에 미치는 장해를 4가지만 설명하시오.
[답안작성] 

① 전력용 기기의 과열 및 소손 

② 3상 4선식 회로의 중성선 과열

③ 통신선의 유도장해

④ 보호계전기의 오⦁부동작 

출처 : 전기기사 실기 2007-3

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선로에서 발생하는 고조파가 전기설비에 미치는 장애를 4가지만 설명하시오.

 ① 통신선의 유도장해

 ② 보호계전기의 오 부동작

 ③ 전력용 기기의 과열 및 소손

 ④3상 4선식 회로의 중성선 과열

출처 : 실기 2006-2

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출처 : 전기기사 실기 2005-3 깜박임 줄이는 방법