전력품질 및 국제표준: 실용적인 엔지니어링 가이드
01 전력 품질이란 무엇입니까??
전력 품질 표준은 엔지니어가 전력 시스템이 올바르게 작동한다고 말할 때 의미하는 바를 정의합니다.. 전원 품질 (PQ) 전압이 얼마나 가까운지를 나타냅니다., 회수, 전기 공급 장치의 파형은 의도한 이상형(정현파)과 일치합니다., 여러 단계에 걸쳐 균형 유지, 크기와 주파수가 일정함, 중단 없이. 실제로, 모든 전력 시스템은 어느 정도 이상에서 벗어납니다.. PQ 현상과 그 원인에 대한 기본 개요, 참조 PQ 기초 IPQDF에. 표준은 이러한 편차가 허용되는 경계를 설정합니다..[1]
유틸리티 엔지니어링 관점에서, 전력 품질은 단일 매개변수가 아니라 일련의 매개변수입니다., 각각 고유한 측정 방법이 있음, 자체 시간 집계 창, 그리고 그 자체의 한계. 주어진 상황에 어떤 표준이 적용되는지 이해, 측정 가능한 수량 측면에서 해당 표준이 실제로 요구하는 사항, 의미 있는 전력 품질 평가를 위한 전제 조건입니다..
02 전력 품질 장애 - 표준이 규제하는 것
각 유형의 PQ 방해에는 서로 다른 표준이 적용됩니다., 다양한 장비로 측정, 다양한 기간에 걸쳐 평가됩니다.. 아래 표는 주요 장애 범주를 이를 해결하는 표준에 매핑합니다..[1][2]
| 방해 | 기술 | 1차 표준 | 주요 지표 |
|---|---|---|---|
| 화성학 | 기본 정수배의 파형 왜곡 | IEEE 519 IEC 61000-3-6 | THD에, THD나는, ITDD |
| 전압 강하/강하 | RMS 전압의 단기 감소 (10 ms - 1 나의) | IEC 61000-4-30 IN 50160 | 잔류전압, 지속 |
| 전압이 부풀어 오른다 | RMS 전압의 단기 증가 | IEC 61000-4-30 IN 50160 | 크기, 지속 |
| 깜박임 | 가시적인 램프 깜박임을 유발하는 급격한 전압 변동 | IEC 61000-4-15 IEC 61000-3-7 | 피세인트 (10 나의), 피그건 (2 시간) |
| 불균형 | 상 전압 간의 불평등 | IN 50160 IEC 61000-4-30 | 네거티브 시퀀스 비율 (%) |
| 방해 | 공급의 완전한 손실 (< 1% 정격 전압의) | IN 50160 IEC 61000-4-30 | Duration, 연간 빈도 |
| 과도현상 | 빠른 충격성 또는 진동성 전압 스파이크 | IEC 61000-4-5 | 피크 전압, 상승 시간 |
| 주파수 편차 | 명목상의 출발 50/60 Hz에서 | IN 50160 IEC 61000-4-30 | 주파수 (Hz에서), 10-평균 |
03 주요 국제 표준 - 각각의 역할
IEC 61000 — 프레임워크 표준
The IEC 61000 시리즈 전자기 호환성에 대한 주요 국제 프레임워크입니다. (EMC) 및 전력 품질. 6개 부분으로 구성되어 있습니다, 각각은 EMC 문제의 서로 다른 측면을 다루고 있습니다..[1]
- IEC 61000-2-x - 환경: 전자기 환경 및 호환성 수준을 설명합니다. (장비가 견뎌야 하는 방해 수준)
- IEC 61000-3-x — 한계: 공용 네트워크에 연결된 장비의 방출 제한 (어떤 장비를 주입할 수 있나요?)
- IEC 61000-4-x — 테스트 및 측정: PQ 매개변수를 측정하고 장비 내성을 테스트하는 방법
가장 중요한 IEC 61000 현직 엔지니어를 위한 하위 표준:
- IEC 61000-4-30 — 모든 PQ 매개변수에 대한 측정 방법을 정의합니다.. 클래스 A를 지정합니다. (최고의 정확도, 계약/준수 측정용), 클래스 S (측량), 및 클래스 B (범용). 계약 목적으로 PQ 감사를 수행하는 경우, 귀하의 장비는 Class A를 충족해야 합니다..
- IEC 61000-4-7 — 고조파 및 상호고조파 측정: 10-주기 (200 MS) 그룹화 창, 시간 경과에 따른 고조파 전류 및 전압 측정을 집계하는 방법.
- IEC 61000-4-15 — 플리커미터 설계 및 평가 방법. P를 정의합니다세인트 와 P그건 계산. 규정 준수에 사용되는 모든 깜박임 측정기는 이 알고리즘을 구현해야 합니다..
- IEC 61000-3-6 — 중압 및 고전압 네트워크의 고조파에 대한 계획 수준. 유틸리티 회사에서 고객에게 고조파 방출 허용량을 할당하는 데 사용됩니다..
- IEC 61000-3-7 — 중압 및 고전압 네트워크의 깜박임에 대한 계획 수준.
IEEE 519 — 북미 고조파 표준
IEEE 표준 519 공통 커플링 지점에서 고조파 전류 주입에 대한 제한을 설정합니다. (PCC) 유틸리티와 고객 사이. The 2022 개정 (IEEE 519-2022) 몇 가지 핵심 사항을 명확히 했습니다.:[3]
- 개별 장비 터미널이 아닌 측정 지점인 PCC에 제한이 적용됩니다.
- 현재 왜곡 한계는 ITDD를 사용합니다. (총수요왜곡) THDi가 아닌 — 최대 수요 부하 전류를 기반으로 한 고정 분모, 순간적인 기본이 아닌
- 전압 왜곡 한계: THD에 ≤ 5% 아래 시스템의 경우 1 kV의, ≤ 3% 1~69kV용, ≤ 1.5% 69~161kV용
- 개별 고조파 전압 제한은 특정 주문에 대한 THD 제한보다 더 제한적입니다.
IN 50160 — 유럽 전압 특성
IN 50160 유럽의 공공 배전망에서 공급되는 전압의 특성을 정의합니다. 이는 본질적으로 유틸리티가 고객 연결 지점에 전달해야 하는 전압입니다.. 정상 상태 전압 크기를 다룹니다., 회수, 파형 모양, 대칭, 그리고 단기 이벤트.[4] 주요 요구 사항:
- 주파수: 50 헤르츠 ± 1% 에 99.5% 올해의 (상호 연결된 시스템)
- 전압 크기: 공칭의 ±10% 95% 일주일 동안 평균 10분 동안
- THD에: ≤ 8% 최대 25번째까지의 개별 고조파용; ≤ 5% 총
- 깜박임: 피그건 ≤ 1 에 95% 시간의
- 불균형: ≤ 2% 음의 순서 95% 10분 평균
CSA C235 — 캐나다 전압 제한
CSA C235는 AC 시스템의 기본 전압 레벨 및 범위에 대한 캐나다 표준입니다.. 이는 캐나다에서 서비스 제공을 위한 공칭 전압 및 허용 범위를 설정합니다. 이는 EN과 동일합니다. 50160 캐나다 상황에 맞게. IEEE보다 고조파 제한에 대한 규정이 덜합니다. 519, 캐나다 전력회사가 고조파 준수를 위해 일반적으로 채택하는 것.
IEEE 1159 — PQ 모니터링
IEEE 1159 전력 품질 모니터링을 위한 권장 사례를 제공합니다.. 더 넓어질수록 IEEE 전력 품질 생태계 IPQDF의 페이지는 PQ와 관련된 전체 범위의 IEEE 작업 그룹 및 표준을 다루고 있습니다.. 용어를 정의합니다., PQ 이벤트 분류, 장비 선택 및 배치에 대한 지침. PQ 측정 결과를 특성화하고 보고하기 위한 참조 표준이며 한계 표준이 아닙니다., 하지만 측정이 의미하는 바에 대한 틀은.[3]
지역 표준 - 기타 주요 관할권
IEC 동안 61000, IEEE 519, 그리고 EN 50160 국제 엔지니어링 관행을 지배하다, 몇몇 주요 관할권에서는 자체 국가 PQ 표준을 유지합니다.. 다국적 프로젝트 또는 장비 인증에 참여하는 엔지니어는 이러한 프레임워크를 알고 있어야 합니다..
| 국가 / 지역 | 주요 표준 | 참고 |
|---|---|---|
| 중국 | GB / T 14549 (화성학), GB / T 15543 (불균형), GB / T 12325 (전압 편차), GB / T 30137 (전압 sags) | 구조는 IEC에 맞춰져 있지만 중국별 제한 및 측정 간격이 있습니다.. 중국에서 판매되는 장비에 대한 필수 사항. 국가에너지청이 관리하는 (동북아). |
| 호주 / 뉴질랜드 | AS AS / NZS 61000 시리즈 (거울 IEC), AS 4777 (그리드 연결형 인버터), ESAA EG0 | 호주, IEC 채택 61000 현지 개정으로. AS 4777 이는 특히 태양광 PV 및 인버터 고조파 제한과 관련이 있으며 호주의 예외적으로 높은 옥상 태양광 보급률을 고려하면 중요합니다.. |
| 남아프리카 공화국 | NRS 048 시리즈 (NRS 048-2 한계를 위해, NRS 048-4 측정용) | IEC/IEEE 프레임워크 외부에서 가장 포괄적인 국가 PQ 표준 중 하나. NRS 048 사하라 이남 아프리카 전역에서 참조되며 역사적으로 문제가 있었던 국가의 공급 품질을 고려하여 전압 강하 요구 사항에 특히 엄격합니다.. |
| 브라질 | 프로디스트 모듈 8 (아닐), ABNT NBR 시리즈 | 프로디스트 (전기 에너지 분배 절차) 기준 치수 8 브라질 유통 네트워크에 대한 PQ 제한 정의 - 고조파, 전압 편차, 깜박임, 불균형. ANEEL이 관리함 (국립전력청). IEC에 따라 현지 전압 레벨에 맞춰 조정됨 (127/220 에, 60 Hz에서). |
| 일본 | JIS C 61000 시리즈 (거울 IEC), 제악 9701 (유틸리티 PQ 지침) | 일본은 IEC를 채택 61000 JIS를 통해 (일본공업규격) 뼈대. 유틸리티 산업 협회 (FEPC) 보충 지침을 발표합니다. 이중 주파수 시스템에 주목하세요: 50 일본 동부의 Hz (도쿄), 60 일본 서부의 Hz (오사카) — 지역 간 장비 호환성과 관련됨. |
| 인도 | 이다 12360 (전압과 주파수), CEA 규정 2010 (그리드 표준), 이다 13234 (화성학) | 인도의 PQ 프레임워크는 중앙전력청(Central Electricity Authority)에서 관리합니다. (CEA) 및 중앙 전기 규제위원회 (원). IS 표준은 IEC를 반영하지만 시행 및 측정 인프라는 주마다 크게 다릅니다.. 그리드는 다음에서 작동합니다. 50 공칭 전압이 다음과 같은 Hz 230 에 (단상) 과 415 에 (삼상). |
04 한계값 - 중요한 숫자
아래 표에 사용된 전압 레벨 임계값은 국제 규칙을 따릅니다.. 국가별 공칭 전압 및 주파수 표준에 대한 포괄적인 참조, 참조 국제 주파수 및 전압 레벨 IPQDF 페이지.
고조파 전압 제한
| 전압 레벨 | IEEE 519 THD에 한계 | IN 50160 THD에 한계 | IEC 61000-2-2 (LV 호환성) |
|---|---|---|---|
| 낮은 전압 (< 1 kV의) | 5% | 8% | 8% |
| 중간 전압 (1-69kV) | 3% | 5% (MV 시스템) | 5% |
| 높은 전압 (69-161kV) | 1.5% | - | 3% |
깜박임 제한
| 기준 | 피세인트 한계 | 피그건 한계 | 시간 기준 |
|---|---|---|---|
| IN 50160 | - | ≤ 1.0 | 95% 주의 |
| IEC 61000-3-7 | ≤ 0.9 (계획) | ≤ 0.7 (계획) | MV/HV 할당 |
| IEC 61000-3-3 | ≤ 1.0 (장비) | ≤ 0.65 (장비) | LV 장비 방출 |
전압 불균형
| 기준 | 한계 | 기초 |
|---|---|---|
| IN 50160 | ≤ 2% 부정적인 순서 | 95% 10분 평균 / 주 |
| IEC 61000-2-2 | 2% 호환성 수준 | LV 시스템 |
| MG-1 없음 | 1% 모터 명판 정격에 대한 최대 전압 불균형 | 위에 모터 경감 곡선이 적용됩니다. 1% |
05 어떤 표준이 적용되나요?? 선택 가이드
실무에서 가장 많이 묻는 질문은: 이 상황에서는 어떤 표준을 준수해야 합니까?? 대답은 지역에 따라 다릅니다., 시스템 전압 레벨, 문제의 성격 (방출 대 방출. 면역 대. 성격 묘사), 책임은 누구에게 있습니까? 유틸리티 또는 고객.
| 상황 | 지리학 | 적용규격(에스) |
|---|---|---|
| 고객이 고조파를 주입함 - 유틸리티 불만 사항 | 북아메리카 | IEEE 519 — PCC의 ITDD 제한 |
| 고객이 고조파를 주입함 - 유틸리티 불만 사항 | 유럽 | IEC 61000-3-6 — 계획 수준, 배출 할당 |
| 유틸리티 전압 품질 - 고객 불만 | 유럽 | IN 50160 - 전압 특성 |
| 유틸리티 전압 품질 - 고객 불만 | 북아메리카 | CSA C235 (캐나다) / 유틸리티 요금표 (미국) |
| 계약/분쟁에 대한 PQ 측정 | 글로벌 | IEC 61000-4-30 클래스 A 장비 필요 |
| 아크로에서 깜박임 / 용접공 | 글로벌 | IEC 61000-3-7 계획 수준; IEC 61000-4-15 깜박임계 |
| VFD 고조파 필터 크기 | 북아메리카 | IEEE 519 — PCC에서 목표 ITDD ≤ 5~8% |
| 전압 불균형에 대한 모터 용량 감소 | 글로벌 | MG-1 없음 — 위의 경감 곡선 1% 불균형 |
| 장비 내성 테스트 | 글로벌 | IEC 61000-4-x 시리즈 - 방해 유형별 특정 테스트 |
| PQ 모니터링 프로그램 설계 | 글로벌 | IEEE 1159 — 이벤트 분류 및 기기 안내 |
06 측정 클래스 및 기기 요구 사항
IEC 61000-4-30 PQ 장비에 대한 세 가지 측정 클래스를 정의합니다.. 클래스는 측정의 정확성과 그에 따른 다양한 목적에 대한 적합성을 결정합니다..[1]
| 수업 | 정확성 | 사용 사례 | 일반적인 기기 |
|---|---|---|---|
| 클래스 A | 최고 - 모든 매개변수가 정확하게 정의됨 | 계약상의, 분쟁 해결, 유틸리티 규정 준수 확인 | 요행수 1760, 드라네츠 HDPQ, 히오키 PW8001 |
| 클래스 S | 통계 — 설문조사에 적합 | 사이트 조사, 에너지 감사, 일반 PQ 평가 | 대부분의 휴대용 PQ 분석기 |
| 클래스 B | 일반 목적 - 일부 매개변수는 다를 수 있음 | 문제 해결, 지표 측정 | PQ 소프트웨어가 포함된 오실로스코프, 기본 로거 |
07 전체 EMC 및 전력 품질 표준 카탈로그
위 섹션에서는 엔지니어링 실무에 가장 일반적으로 적용되는 표준을 다루고 있습니다.. 포괄적인, CENELEC/EN을 포함하여 지역별 EMC 및 PQ 표준의 검색 가능한 참조 목록, CEN, ETSI, 오스트레일리아 사람, 캐나다 사람, 중국인, 유럽 사람, 및 미국 표준 - IPQDF는 전용 카탈로그 페이지를 유지합니다..
모든 주요 EMC 및 PQ 표준의 지역별 목록: CENELEC, CEN, ETSI, 오스트레일리아 사람, 캐나다 사람, 중국인, 유럽 사람, 그리고 미국 표준. 현직 엔지니어를 위한 업데이트된 참고 자료.
카탈로그는 특정 제품 카테고리에 어떤 표준 번호가 적용되는지 확인할 때 특히 유용합니다.. 추가 전문 카탈로그도 제공됩니다.: 자동차 EMC 표준 과 상업용 EMC 표준. 또는 EU EMC 지침 또는 동등한 국가 프레임워크에 따른 설치 유형. 해당 표준의 분석적 적용을 위해 - 한계값을 해석하는 방법, 사용할 측정 클래스, 고조파 방출 예산을 할당하는 방법 - 위 섹션에서는 엔지니어링 컨텍스트를 제공합니다..
참조
- [1] IEC 61000 시리즈, “전자기 호환성 (EMC),” 국제 전기 기술위원회, 제네바, 스위스. 사용 가능: iec.ch
- [2] IN 50160:2010+A1:2015, “공공 전력망에서 공급되는 전기의 전압 특성,” CENELEC, 브뤼셀.
- [3] IEEE 표준 519-2022, “전력 시스템의 고조파 제어에 대한 IEEE 표준,” IEEE, 뉴욕, NY, 2022.
- [4] IEEE 표준 1159-2019, “전력 품질 모니터링을 위한 IEEE 권장 사례,” IEEE, 뉴욕, NY, 2019.