KR100428459B1 - 고조파 저감장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고조파를 저감할 수 있는 고조파 저감장치에 관한 것으로, 삼상 다선식 결선의 전원 계통과 연결되되, 상선들 각각과 연결되는 한 상의 권선 각각을 세 개의 레그를 가진 코아에 권취한 - 제 1 권선은 제 1 및 제 2 레그에 권취하고 제 2 권선은 제 2 및 제 3 레그에 권취하고 제 3 권선은 제 3 및 제 1 레그에 권취하되 권선의 권취하는 방향을 반대로 하면서 권취하고 중성선에 각각 연결함- 리액터와, 전원 계통과 리액터 사이의 각 상선에 접속된 고조파 저감 소자 구조체를 포함하며, 고조파 저감 소자 구조체는 캐패시터와 직렬로 연결된 저항 인덕터 병렬 회로인 고조파 저감 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전력 계통에서의 고조파 저감장치에 관한 것으로서, 전력라인에서 전압과 전류들 사이의 불균형을 제거하고 3배수 이상의 고조파 성분을 저감할 수 있는 고조파 저감장치에 관한 것이다.
종래에는 3상 자동리액터가 사용될 때, 3상 사이에 불균형이 발생할 수 있으며 나아가 3배수 이상의 고조파 전류가 불평형 전류와 함께 중성선에 다량으로 흐를 수 있다. 고조파는 변압기, 콘덴서, 전동기, 케이블 등 각종 전기기기에 이상전류를 발생시켜 전기기기의 수명을 단축시키고 운전에 지장을 주며 배전계통에서 중성접지 리액터(NGR: neutral grounding reactor) 과열, 중성선 과열 등 다양한 문제점을 야기한다.
전력계통의 고장은 지락이 전체 고장의 70 내지 80%를 차지하며 지락 고장을 초기에 차단하지 못하면 이상전압 발생으로 다른 전력설비를 손상시켜 수명을 단축시키는 원인이 된다. 주리액터 NGR은 전력계통에서 지락사고가 발생하였을 때 지락전류를 제한하여 고장전류가 변전소 주리액터로 유입되는 것을 줄이기 위해 설치된다. 그런데 각 수용가에서 발생한 3배수 고조파는 한전 배전선로의 중성선으로 모두 유입되어 변전소 주리액터의 NGR에 정격전류 이상의 전류가 흐르게 되어 NGR이 과열된다. 도 1은 각 수용가에서 발생한 3차 고조파가 한전 배전선로의 중성선으로 유입되는 과정을 예시한 도면이다.
한편, 통상 사용되는 중성선의 굵기는 다른 상에 비하여 같거나 가늘게 선정되어 있는데 영상분 고조파에 의하여 중성선에 많은 전류가 흐르면 케이블이 과열된다. 특히 3배수 고조파는 기본파보다 높은 주파수를 갖고 있기 때문에 표피효과와 근접 효과에 의한 저항 증가로 과열이 심해지게 된다.
본 발명은 3상 자동리액터가 사용될 때 3상 사이에 불균형을 방지하면서 동시에 3배수 이상의 고조파 전류가 중성선에 다량으로 흐르는 것을 방지하여 배전계통에서의 중성선 과열, 중성접지 리액터 과열, 전기기기 손상 등의 문제점을 해결한 고조파 저감장치를 제공하고자 한다.
즉, 본 발명은 전술한 바와 같은 고조파 성분으로 인한 문제점을 해결하며 동시에 전류 불평형을 개선하여 전력 저감을 실현하는 고조파 저감장치를 제공하고자 한다.
도 1은 종래 기술에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 대한 회로도이다.
본 발명은 고조파 저감장치에 관한 것으로서, 제 1 레그, 제 2 레그 및 제 3 레그를 구비한 코아와 상기 코아에 권취된 제 1 권선, 제 2 권선 및 제 3 권선으로 구성된 리액터 - 상기 리액터는 삼상 전원 계통에 연결됨- 와, 상기 전원 계통과 상기 리액터 사이의 각 상선에 접속된 고조파 저감 소자 구조체를 포함하며, 상기 제 1 권선은 상기 제 1 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 2 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 2 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 1 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며, 상기 제 2 권선은 상기 제 2 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 3 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 3 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 2 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며, 상기 제 3 권선은 상기 제 3 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 1 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 1 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 3 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며, 상기 고조파 저감 소자 구조체는 캐패시터와 직렬로 연결된 저항 인덕터 병렬 회로인 고조파 저감 장치에 관한 것이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 2에 의하면, 본 발명의 장치는 전원 계통(10)과 연결된 리액터(20)와; 전원계통과 리액터 사이에 연결된 캐피시터, 저항, 인덕터로 구성된 소자로 구성된다. 리액터는 3개의 레그를 가지는 아이언(iron)과 이에 권취된 도선들로 구성된다. 제 1 권선은 제 1 레그의 상단에 권취된 후 제 2 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결된다. 이 때 제 2 레그에 권취될 때는 제 1 레그에 권취된 방향과 권취방향이 바뀌게 된다. 제 2 권선은 제 2 레그의 상단에 권취된 후 제 3 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결된다. 제 3 레그의 하단에 권취될 때는 제 2 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 된다. 제 3 권선은 제 3 레그의 상단에 권취된 후 제 1 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결된다. 이 때 제 1 레그에 권취될 때는 제 3 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 된다. 이렇게 권취방향을 반대로 하면서 권취시킴으로써 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 상호 반대로 되어 상쇄되게 되어 중성선에 영상분 전류가 적게 흐르게 한다. 여기서 각 상의 권선수는 동일하게 구성한다. 도 2의 아이언 코아의 레그들 각각에 감기어 있는 한 쌍의 권선들을 통해 흐르는 영상 고조파 전류는 크기는 같으나 극성이 반대이다. 이러한 권선들에 흐르는 전류에 의해 야기되는 자속도 크기는 동일하나 극성이 반대가 된다. 자로를 공통으로 사용하므로 자속이 서로 상쇄되며, 자속 상쇄로 인하여 영상 임피던스는 감소하게 된다. 따라서 부하(30)측에서 발생된 영상 고조파 전류는 영상 임피던스가 낮은 리액터를 통해 다시 부하(30)측으로 흐르고, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 중성선을 통해 흐르게 된다. 따라서 중성선에 다량의 영상 고조파 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 나아가 전원계통(10)과 리액터(20) 사이에 고조파 저감용 소자로서 병렬로 연결된 저항과 인덕터에 캐패시터를 직렬로 연결한다. 이러한 구조의 고조파 저감용 소자는 특정 고조파에 대하여 임피던스를 작게 하여 고조파를 흡수할 수 있다. 이렇게 특정 주파수의 고조파에 대하여 임피던스를 작게 한 고조파 저감용 소자를 연결함으로써, 엇갈려 권취된 리액터 구조를 통해 저감된 고조파 전류를 다시 저감시킨다. 따라서 본 발명은 특수하게 권취된 리액터 및 특정 주파수의 고조파에 대하여 임피던스를 갖는 RLC회로를 이용하여 부하측에서 발생한 고조파를 다시 부하측으로 돌려보내 중성선에 흐르는 고조파를 저감시킨다. 즉,부하측에서 발생한 고조파 성분이 중성선에 흐르는 것을 방지한다.
본 발명은 중성선에 다량의 고조파 전류가 흐르는 것을 방지함으로써, 변압기, 콘덴서, 전동기, 케이블 등 각종 전기기기에 이상전류를 발생시켜 전기기기의 수명을 단축시키고 운전에 지장을 주며 배전계통에서 중성접지 리액터(NGR: neutral grounding reactor) 과열, 중성선 과열 등 고조파로 인한 다양한 문제점을 해결하는 효과를 가져온다.
Claims (1)
- 고조파 저감 장치에 있어서,제 1 레그, 제 2 레그 및 제 3 레그를 구비한 코아와 상기 코아에 권취된 제 1 권선, 제 2 권선 및 제 3 권선으로 구성된 리액터 - 상기 리액터는 삼상 전원 계통에 연결됨- 와,상기 전원 계통과 상기 리액터 사이의 각 상선에 접속된 고조파 저감 소자 구조체를 포함하며,상기 제 1 권선은 상기 제 1 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 2 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 2 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 1 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며,상기 제 2 권선은 상기 제 2 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 3 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 3 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 2 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며,상기 제 3 권선은 상기 제 3 레그의 상단에 권취된 후 상기 제 1 레그의 하단에 권취되고 중성선과 연결되되, 상기 제 1 레그의 하단에 권취될 때는 상기 제 3 레그에 권취된 방향과 권취방향이 반대로 권취되며,상기 고조파 저감 소자 구조체는 캐패시터와 직렬로 연결된 저항 인덕터 병렬 회로이며,상기 고조파 저감 소자 구조체는 특정 주파수의 고조파에 대하여 임피던스가 작게 형성되는고조파 저감 장치.
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2003
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