I로 작성된이 우수한 종이 발견 2000 당신과 함께 공유하기로 결정.
저자
| 다니엘 J. Carnovale, 체육 시간. DanielJCarnovale@eaton.com 이튼 | 커틀러 - 해머 피츠버그, PA |
토마스 J. Dionise, 체육 시간. ThomasJDionise@eaton.com 이튼 | 커틀러 - 해머 워런, PA |
토마스 M. 지독한, 체육 시간. ThomasMBlooming@eaton.com 이튼 | 커틀러 - 해머 미니애폴리스, MN |
소개
이 문서는 독자가 전력 시스템 고조파의 몇 가지 기본적인 지식을 가지고 있다고 가정. 간단한 복습로 - 일반적으로 수용 설명하는 고조파 전류의 흐름이나 하중을 "공급"하는 전압 왜곡을 생성 (또는 고조파 전압) 그들은 같은 케이블과 같은 업스트림 전력 시스템 임피던스 구성 요소를 통해 통과, 변압기, 발전기에게. 일반, 더 멀리 고조파 전류의 소스에서 (i.e. 로드), 당신이 볼 적은 전압 왜곡. 물론 예외는 존재하고 고조파 전압은 일부 장비에 의해 "생산"할 수 있습니다 (일부 발전기, 예를 들면) 상업 및 산업용 전력 시스템의 전형적인 고조파 생산 부하를 처리 할 때 있지만이 논문의 일반적인 논의는 표준 고려 사항을 다루고.
종종 때 전력 품질의 피사체가 생긴다, 명이 자동으로 피사체가 고조파 관련된다고 가정. 이 두 용어는 서로 교환되어 불행히도 많은 혼란이 결과로 발생한. 고조파의 주제는 전력 품질의 하위 집합입니다 (PQ). 기타 전력 품질 고려 전압 변동을 포함 (경우, 중단, 깜박임, 기타), 과도 (서지, 번개, 전환 이벤트), 접지 - 모두가 자신의 중요한 주제입니다. 따라서, 모든 PQ 문제는 고조파 관련이 없습니다.
고조파 문제에 대해서는, 결론은 isthis: 그들이 문제가 아닌 고조파 문제가되지 않는다. 모든 전력 품질 문제와 마찬가지로, 문제는 비용이 아닌 경우는 PQ 문제가 무엇인가를 고려하지합니다 (유틸리티 처벌의 관점에서, 금전적 손실, 생산 손실 또는 오작동).
당신은 고조파 전류는 시스템에 흐르는하고 당신은 전압 왜곡을 측정하고해서, 당신은 반드시 문제가없는. 매우 자주, 수준이 IEEE 표준을 초과했기 때문에 고조파 문제가 발생된다 519-1992 전력 시스템의 어딘가에 추천 한계.
실제로는 대부분의 기기는 물론 이러한 보수적 추천 한계의 고조파 왜곡 레벨을 견딜 수있다. 고조파 흥미와 문제가 될 수 있지만 종종 진짜 증명 문제를 비난하고 있습니다. 고조파에 대해 배울 수있는 시간을 가지고 확실히 많은 돈을 전력 시스템 및 장비 실제로 영향을받는 당신은 자신에게 문제를 많이 절약 할 방법!
당신이 식별 한 후에 당신은 참으로 고조파와 관련된 전력 품질 문제를 가지고, 이 고려 - 당신의 문제를 해결하기 위해 적어도 10 가지 방법이 있습니다. 어느 하나가 바로 당신을위한 가장 비용 효과적인 솔루션이 될 것입니다 어느 하나 명확하게 발생한 문제를 해소한다? 경제 토론 (솔루션은 가장 적은의 선택 “가장 좋은”) 매우 상세한 분석을 필요로하며,이 논문은 그 결정을 지원하기 위해 가이드 라인을 제공 할 것입니다. 게다가, 고조파 솔루션을 선택하면 항상 모든 경우에 경제적 의사 아니다. 가격과 성능은 확실히 상호 연관 및 모두를위한 고려 사항은 명확하게 "최고"솔루션을 선택하는 데 필요한.
고조파 소스
고조파는 어디에서 오는가? 고조파 생산 부하의 일반적인 범주 (또한 비선형 부하라고) 아르:
- 전력 전자 장비 (드라이브, 정류기, 컴퓨터, 기타)
- 장치를 아킹 (용접기, 아크로, 형광 빛, 기타)
- 철 포화 장치 (변압기)
- 회전 기계 (발전기)
오늘, 가장 널리 퍼진 성장 고조파 소스는:
- 가변 주파수 드라이브 (AFD)
- 스위치 모드 전원 공급 장치 (컴퓨터)
- 형광등
고조파 증상
당신은 문제가 있다면 어떻게 알? 알 onlyway 고조파의 증상을 확인하는 것입니다. 매우 자주, 당신은 고조파의 특정 증상을 인식하는 경우, 문제는 이미 전력 시스템에 문제를 만들었습니다. 트릭은 인식 "가능성"증상이 발생하기 전에 잠재적 인 고조파 문제를 식별하거나 시스템 설계에 보정을 구현하는 것입니다. 때때로 모델링 및 간단한 계산은 문제가되기 전에 문제를 식별하는 데 도움이됩니다.
고조파 문제의 증상은 네 개의 주요 영역으로 분할 될 수있다: 장비 고장 및 오작동, 경제적 고려, 역률 보상 커패시터 및 다른 문제의인가. 다음의 증상은 장비 고장 및 오작동의 예 전력 시스템의 고조파와 연관된.
- 전압 노칭
- 비정상적 전자 장비 운영
- 컴퓨터 및 / 또는 PLC 록업
- 과열 (모터, 케이블, 변압기, 중성)
- 모터 진동
- 변압기 및 회전 기계의 소음
- 성가신 회로 차단기 동작
- 전압 레귤레이터 오작동
- 발전기 레귤레이터 고장
- 디지털 타이밍 또는 클록 에러
- 전기 화재
고조파에 대하여 평가해야 경제적 고려 사항은 다음과.
- 손실 / 비 효율성 (모터)
- 케이블과 변압기 kW의 손실
- 낮은 총 역률
- 발전기 크기 조정 고려 사항
- UPS 크기 조정 고려
- 용량 문제 (변압기, 케이블)
- 유틸리티 부과 된 벌금
역률 보상 커패시터 적용 고조파에 대하여 특별한 고려가 필요.
- 커패시터 실패
- 퓨즈 또는 차단기 (공급 커패시터) 트립이
- 계산 또는 측정 된 고조파 공진 조건 (직렬 또는 병렬 공명)
다른 중요한 문제 일반적으로 고조파에 대하여 융기. 재미있게, 이러한 문제는 고조파에 대한 이해의 부족에 의해 생성 자주 진짜 문제가 아니라 과대 광고입니다. 많은 "고조파 문제"사양 문제보다는 실제 문제입니다.
- 측광 - 당신은 정말 문제가 있나요 아니면 그냥 당신에게 파형을 보여줄 수있는 새로운 계기를 설치 않았고 당신은 문제가 있다면해야한다 "처럼 보인다"?
- 당신도 문제가 않습니다 또는 누군가가 당신이 그들의 제품을 구입 문제가 그렇게 존재한다는 믿음으로 당신을 무서워한다 - 마케팅 과대 광고는 제품 사양에 따라?
- Specmanship - "너는 IEEE-519을 따라야한다 ...". IEEE519는 권장 연습하는 동안 (주의 핵심 단어는 "권장"된다), 몇 가지 생각은 표준의 실제 측에 제공해야합니다. 게다가, 전력 시스템의 다른 위치에서 IEEE519 제한을 적용 (시점 공통 결합 이외의, 또는 PCC) 일반적으로 과잉 종종 비용이나 문제가.
이러한 증상이나 문제의 각각은 자신의 기술 문서에서 설명하지만, 이러한 증상의 "비용"의 크기가 솔루션의 복잡성과 비용에 일반적으로 비례한다는 것을 말하는 것으로 충분 될 수 있습니다.
IEEE STD 519-1992
IEEE 표준 519-1992 이 "IEEE는 전력 시스템에서 고조파 제어에 대한 연습 및 요구 사항을 권장". 고조파가 전력 계통에 문제가 발생할 경우 많은 사람들이 도움을 결정 왜곡 전압 및 전류 제한 테이블을 사용 (또는 클라이언트의 전원 시스템 그들은 컨설턴트 경우). 이 표준은 심각하게 오용 년 동안 잘못 인용 된. 여러번 경제적 해법은 표준의 오용과 최종 사용자에게 상당한 비용으로 기초하여 "선택"아르.
IEEE 권고를 초과하는 샘플 사양
다음은 샘플 스펙 인 문구. 주의: 이 권장 사항이 아니라 IEEE의 오해의 샘플 아니다 519 드라이브 설치에 대한 표준.
IEEE 표준의 최신판에 기재된 모든 또는 완전 부하에서 작동하는 가변 주파수 드라이브 구동 모터 부하의 조합 조작에 의한 고조파 왜곡 값은 제한되어야한다 519.
이 문장이 나오는데, 표준으로, 만 PCC 적용 (포인트의 공통 커플 링) 유틸리티 - 여기에 정의되지로. 이것은 PCC의 위치 광범위한 논의를 가져온다 (PCC에 다음 섹션을 참조). 재미있게, 심지어 헤더 등이 문 (동일 사양), 문 1, 3 과 4 아래의 IEEE는 모순 519 추천.
- 최대 허용 총 고조파 전압 왜곡 (THD): 3% 기본의
- 최대 허용 개별 주파수 고조파 전압 왜곡: 3% 기본의
- 최대 허용 개별 주파수 및 총 고조파 전류 수요 왜곡 (TDD): 5% 기본의
- 고조파 왜곡의 레벨은 하나의 단위 또는 가변 주파수 드라이브의기를 공급하는 배전반 버스 구체적한다
- 이들 값에 고조파 레벨을 제한하는 임의의 및 모든 수정 비용 장비 제조자의 책임이다.
이 규격은 크게 모든 전력 시스템 고조파 아니라 아래 임의의 바람직한 수준을 최소화 할 수 있지만, 그것은 표준 내놓은 권고를 넘어 명확하게. 그것은 밝혀, 지정 엔지니어가 발생하기 전에 잠재적 인 문제를 다룰 것입니다하지만 크게 작업의 비용을 증가. 더 실용적인 접근 방식을 권장합니다. 그건 말했다되고, 사후 교정 장비의 비용은 전형적으로 더 높은 정도로 필요한 제약이 고려되어야하며, 실용적인 솔루션을 구현하는 동안 일부 양보 충족 IEEE 요건 모두 이루어져야이고.
전압 또는 전류 고조파?
IEEE와 관련된 또 다른 문 519 그는 종종 상당한 논쟁은 다음과 같다 발생:
선택된 디자인하고 확고한 미만으로 메인 서비스 트랜스포머의 2 차측 전체 고조파 왜곡을 감소시킬 요법을 구현하는 것 5%.
이 경우의 문제는 - 전압 또는 전류 고조파? 표준의 주요 관심사는 전압 왜곡. ISC / IL이 낮은 경우에 따라서 (i.e. 로딩은 시스템 용량의 비율이 높은 독특한), 전류 왜곡 제한은 5% (그러나 단순히 전압 왜곡을 최소화). IEEE 519 표준 명확 고조파 전류는 전압의 왜곡을 최소화하기 위해 감소되어야한다고. 고조파 전류는 또한 시스템에 부하를 최소화하기 위해 감소되어야 그러나 심지어 최대 허용 (20%) 왜곡은 총 평균 제곱근을 증가 (RMS) 약에 의해 현재 2%.
일반적인 커플 링의 포인트 (PCC)
표준, PCC는 다른 유틸리티 고객이 제공 될 수있는 곳이며, 반드시 메인 서비스 변압기의 2 차하지 않고 확실히 하류 panelboard 아니다, MCC, 공급 장치 또는 부하. 유틸리티 계약에 가끔 참고, IEEE 항에 PCC는 명시 이외의 위치에서 정의 될 수있다 519, 이러한 측정 지점으로.
또한, 장비 제조 업체 조심, 하나의 부하가 IEEE-519 전압 및 전류 권장 사항을 준수해야한다는 주장 계약자 또는 엔지니어. 이것은 표준의 의도 결코.
고조파 솔루션
상업적 전력 시스템에서 전압 고조파 왜곡 고조파 전류를 감소시키고 최소화 가능한 제품 또는 제품의 조합 물이다 고조파 솔루션은 다음과. 고조파 솔루션은 세 가지 주요 범주로 나누어집니다: 드라이브 및 정류기 솔루션 (산업 시설에 대한 일반적인), 상업 시설과 역률을 보정하는 고조파 솔루션 해법.
드라이브 및 정류기 솔루션
다음 솔루션은 드라이브 또는 3 상 정류기위한 (큰 upsss, 예를 들면) 고조파 전류의 상당한 양이 생성되는 응용.
라인 리액터
라인 리액터 (초크) 드라이브 라인 측의 3 상 직렬 인덕턴스는. 라인 리액터 모든 AFDs에인가되면, 어디까지 IEEE 가이드 라인을 충족 할 수있다 15% 에 40% 시스템 부하의 AFDs은, 라인의 강성 및 라인의 리액턴스 값에 따라. 라인 원자로 %의 임피던스의 다양한 값에서 사용할 수 있습니다, 가장 일반적으로 1-1.5%, 3%, 과 5%.
IEEE (519A)은도에서 라인 리액터를 사용하는 장점의 예를 도시 2. 표 1 다양한 크기의 라인 리액터와 드라이브의 일반 전류 왜곡을 요약 한 것입니다.
- 표 1 - 라인 리액터 대. 예상 고조파
장점
• 낮은 비용
• 전압 및 전류 고조파에 적당한 감소를 제공 할 수 있습니다
• %의 임피던스의 다양한 값에서 사용 가능
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
단점
• 분리 설치 또는 큰 AFD 인클로저가 필요할 수
• IEEE519 이하로 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 1992 지침
K-요소 및 드라이브 아이솔레이션 트랜스포머
보험업자 연구소 (UL) 변압기 제조업체들은 평가 방법을 확립, KFactor, 드라이 타입 변압기 고조파 환경에서 듀티 대한 적합성을 평가하기위한. K 팩터는 변압기의 정격 온도 상승 한계를 초과하지 않고, 비선형 부하의 다양한 정도를 공급하는 기능을 변압기 관한. IEEE 표준 C57.110-1986의 단순화 된 방법에 규정 된 K-계수는 예상 손실에 기반, IEEE는 비 정현파 부하 전류를 공급 변압기 용량을 설정하기위한 연습을 권장 (ANSI). 과열에 관련된 제한 요소가 다시 권선 와전류 손실로 가정.
K 팩터 정격 변압기 고조파 전류의 크기를 감소시키는 수단을 제공하지 (그들이 라인 리액턴스를 제공하는 것을 제외하고는 - 라인 원자로를 참조). 그러나 Kfactor 방법은 엔지니어가 손상 또는 성능의 손실없이 고조파 의무를 견딜 수있는 건식 변압기를 선택할 수 있습니다. 표준 K-요인 평점은 4, 9, 13, 20, 30, 40, 과 50.
절연 변압기가 라인 리액터와 유사한 라인 임피던스를 제공한다는 점에서 변압기 요인 K와 그 "수"있는 고조파 전류의 양을 줄일 비슷 드라이브 드라이브에서 고조파를 감소시키지 않는 그렇지 않으면 부하에 흐르는하지만합니다. 일반적으로, 그들이 1:1 비 변압기와 드라이브에 의해 만들어진 높은 주파수에서 다른 부하를 보호하기 위해 사용되며, 12 펄스 분배 시스템을 만드는 데에 사용되는 조합 물.
장점
• 소스 리액턴스를 추가하여 전압 및 전류 고조파의 적당한 감소를 제공 할
• 필요에 따라 퍼센트 임피던스의 다양한 값을 구입할 수
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
• 고조파 취소 라인 리액터 및 변압기와 조합하여 사용할 수 있습니다.
단점
스스로 • K-요인 변압기는 고조파 "함께 생활"에 대한 방법이지만 상당히 저렴 원자로 솔루션을 통해 고조파를 감소하지 않습니다.
• 크기해야합니다 (완전 정격) 드라이브의 각 드라이브 또는 그룹에 맞게.
• 일반적으로 부하의 다양성을 활용할 수 없습니다.
• 아래에 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다
IEEE519 1992 지침
DC 초크
이것은 단순히 직렬 인덕턴스 (원자로) AFD의 전단에 반도체 브리지 회로의 DC 측. 여러 가지면에서, DC 초크 등가 AC 측 라인 리액터에 필적, % 총 고조파 왜곡 있지만 (THD) 다소 작. DC 초크는 주로 5, 7 고조파의 큰 감소를 제공. 고차 고조파 라인 반응기 우수, 그래서 IEEE 가이드 라인을 충족의 측면에서, DC 초크 라인 반응기는 유사하다. DC 초크 경우 (또는 라인 리액터) 모든 AFDs에 적용, 어디까지 IEEE 가이드 라인을 충족 할 수있다 15% 에 40% 시스템 부하의 AFDs은, 라인의 강성에 따라, 선형 부하의 양 및 초크의 인덕턴스 값.
장점
• AFD에 일체 패키지
• 전압 및 전류 고조파에 적당한 감소를 제공 할 수 있습니다
• 동등한 라인 리액터 이하의 전압 강하
단점
• AFD 입력 반도체의 다른 방법보다 덜 보호
• IEEE 표준 이하로 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 519-1992 지침
• DC 초크 임피던스는 일반적으로 디자인에 의해 고정되어 (선택 필드하지)
• 많은 AFDs에 대한 옵션으로 사용할 수 없음.
12-펄스 컨버터
A 12 펄스 컨버터는 두 개의 분리 된 AFD 입력 반도체 다리를 통합, 이로부터 공급된다 30 도 phase는 동일한 임피던스 전원을 이동. 소스는 두 개의 절연 변압기 일 수있다, 하나는 델타 / 와이 디자인이고 (이는 위상 시프트를 제공한다) 및 상기 제 델타 / 델타 디자인 (어떤 변화를 단계적으로하지 않습니다). 또한, 기본 및 델타 델타 "세 태엽"트랜스포머 될 권선 및 보조 권선을 와이 수도. 델타 / Y 형 변압기의 임피던스와 동일 라인 리액터는 델타 / 델타 변압기 대신에 사용될 수있다.
12 펄스 장치는 특정 고조파를 할 수 있습니다 (주로 5, 7) 제 1 컨버터에서 두 번째의 고조파를 취소하려면. 약까지 85% 고조파 왜곡 전류 및 전압의 감소가 달성 될 수있다 (표준 6 펄스 변환을 통해). 이는 IEEE 표준 하에서 AFD 부하의 큰 비율을 사용하도록 설비를 허용 519-1992 라인 리액터 또는 DC 초크를 사용하여 허용보다는 가이드 라인.
장점
• 합리적인 비용, 원자로 또는 초크보다 훨씬 더 있지만,
• 상당한 감소 (약까지. 85%) 전압 및 전류 고조파
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
단점
• 단계의 임피던스 매칭 소스를 이동 성능에 매우 중요합니다
• 변압기는 종종 분리 설치 또는 큰 AFD 인클로저를 필요로
• IEEE 표준 이하로 분포 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 519-1992 지침
고조파 완화 변압기 또는 다중 펄스 배포
이 12 펄스 변환과 유사, 매크로 규모. 동일한 HP와 부하의 두 AFDs은 델타 / 와이 변압기로부터 1 AFD를 공급함으로써 위상 이동하는 경우, 델타 및 / 또는 델타 변압기 등가 임피던스의 라인을 통해 반응기 제 공급, 펄스 (12)와 유사한 성능을 달성 할 수있다. 로드 AFD에서 AFD에 따라 달라질으로 취소 저하, 단일 AFD상의 부하가 감소함에 따라 비록, 개별 왜곡 공헌 비율 감소, 취소 이하의 필요성을 초래. 위상 시프트 된 변압기로부터 AFDs 수가 많은 설비가 분포의 두 반쪽을 공급하는 것이 가능하다, 최소의 비용으로 고조파 수준에 큰 감소를 산출, 및 IEEE 표준에 따라 AFD로드의 높은 비율을 허용 519-1992 지침.
다중 고조파 전류는 변압기의 소스 사이의 상이한 위상 시프트를 개발하는데 사용될 수있다. 예를 들면, 두 개의 변압기 60 Hz의 위상 시프트 30 그들 사이도는 5 일의 취소가 발생합니다 , 7일 , 17일 , 19, 등. 고조파와 유사합니다 12 펄스 구동 방식.
네 개의 변압기로 이동 15 서로에 대해 24 도의 펄스 분포에서 발생하고 현저 공통 버스의 상류에 생성 된 고조파를 최소화.
장점
• 비용 중 낮은 또는 높은 구현에 따라 할 수있다
• 상당한 감소를 제공합니다 (50-80%) 전압 및 전류 고조파
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
단점
구현에 따라 • 비용이있을 수 있습니다 높거나 낮은
• 단계의 임피던스 매칭 소스를 이동 성능에 매우 중요합니다
• 최대 취소 드라이브로드 균형 경우에만 발생
• 변압기는 분리 설치가 필요합니다
• IEEE 표준 이하로 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 519-1992 지침
조정 고조파 필터
튜닝 고조파 필터는 반응기 및 커패시터 소자의 조합으로 구성. 필터가 시스템 레벨에서 적용되는 경우 역률 보정 필터 디자인에 혼입 될 수 있지만,주의가 필요 있도록 60 Hz에서 용량 보상 부하가 적은 조건에서 상당히 시스템 전압을 증가시키지 않는다. 자주, 전환 고조파 필터 (의 단계 50 왼쪽, 예를 들면) 의 양을 조절하기 위해 사용될 수있다 60 Hz에서 필터링은 동적으로 변화하는 부하에 의해 요구.
이러한 필터 AFD의 라인 측에 또는 다수의 구동 부하에 대한 공통 버스에 병렬 배열로 설치. 튜닝 된 필터는 "튜닝"주파수에서 단락 회로 또는 매우 낮은 임피던스. 드라이브로드의, 조정 필터는 다소 5 고조파 아래 튜닝, 이는 고조파 왜곡의 가장 큰 구성 요소입니다. 필터는 또한 일부 일곱째 고조파 전류를 흡수. 고차 고조파에 동조 일곱째 고조파 필터 또는 추가 필터도 사용될 수있다. 더 많은주의가 다른 방법에 비해 조정 고조파 필터의 응용 프로그램이 필요하다. 관리가 시스템에 고조파 모든 소스에 대한 계정으로 연결되어 있지 않은 경우 필터는 오버로드 할 수 있습니다. 추가 AFD 또는 비선형 부하는 필터링없이 추가하는 경우, 이전에 설치 한 필터는 과부하가있다 (그들은 일반적 보호를위한 융합). 산업용 애플리케이션을위한, 필터와 함께 사용 선택적 라인 리액터이 발생의 가능성을 최소화하고, 필터 성능을 향상 (총 리액턴스는 종종 AFD / 내부 반응기 및 선택 반응 사이에 분할됩니다).
여러 번, 역률 보정은 고조파 소스와 전원 시스템에 필요한 경우, 동조 고조파 필터는 예측 가능한 공진 주파수를 제공하는 동시에 무효 전력을 공급하도록 요구 커패시터 대신에 적용될.
장점
• 라인 리액터 및 초크보다 AFD 시스템 부하의 높은 비율을 허용
• 역률 보정을 제공
• 하나의 필터는 여러 개의 드라이브를 보상 할 수
단점
• 높은 비용
• 별도의 장착 및 보호 장치 (차단기 / 퓨즈) 필요
• IEEE 표준 이하로 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 519-1992 지침
• 관리는 필터가 과부하가되지 않도록하기 위해 응용 프로그램에서 필요
• 케어는 전압을 인상하지 않을 것이다 과잉 보상을 보장하기 위해 응용 프로그램에서 필요
크게
• 중 부하가 적은 조건에서 역률을 선도 될 수 있습니다
광대역 필터 차단
이 필터는 튜닝 필터와 유사하지만 몇 가지 주요 디자인 차이가. 튜닝 된 필터는 고조파 부하에 병렬로 연결되어있는, 광대역 필터 AFD 직렬로 접속하고 전체 AFD 전류를 나른다. 이 차이는 AFD의 입력 전원 부분에 대한 추가 보호 기능을 제공합니다. 광대역 필터는 더 조정이 필요하지 않습니다, 시스템의 역률을 개선하고, 모든 고조파를 최소화, 제 3 고조파를 포함. 또한, 그들은 시스템의 공진을 방지하고 다른 부하에서 고조파에 의해 오버로드되지 않습니다.
장점
• 라인 리액터 및 초크보다 AFD 시스템 부하의 높은 비율을 수 있습니다
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
• AFD 입력 전원 부분에 대한 추가 보호 기능을 제공합니다
• 시스템 역률 보정을 제공
• 일반적인 블로킹 필터는 시뮬레이션 12/18 펄스 드라이브 고조파
단점
• 높은 비용
• 별도의 장착이 필요합니다
• 드라이브 당 하나의 필터가 필요합니다
• IEEE 표준 이하로 고조파 수준을 감소되지 않을 수 있습니다 519-1992 지침
• 부하가 적은 조건에서 역률을 선도 될 수 있습니다
18 펄스 변환기 - 차동 델타
이 방법은 12- 펄스 변환기과 유사한, 비록 사용하는 대신 두 개의 상 전원 반도체 브릿지 시프트, 세 가지가 사용된다. 한 제조업체는 특수하게 상처 단권 변압기를 사용 (차동 델타) 과 18 입력 반도체. 이러한 구성을 이용하면, 위에 90% 의 고조파 전류이 취소됩니다 (일반적인 총 고조파 전류 왜곡 2-3%).
- 그림 9 - 차동 델타 (18 펄스) 드라이브
장점
• 사실상 IEEE 표준 준수를 보장 519-1992 - 드라이브에 대한 우수한 >100 HP
• 라인 과도에서 AFD와 반도체 용 증가 입력 보호 기능을 제공합니다
• 최대 4 배의 고조파 감소 12 펄스 방법
• 12 펄스 변환에 사용되는 절연 변압기보다 작은 트랜스포머
단점
• 높은 비용 (하지만, 훨씬 더 나은 성능)
• 다른 방법보다 더 크고 무거운 마그네틱
활성 필터
이 방법은 다른 부하에 의해 생성 된 취소 전원 시스템 상에 동일하고 반대의 고조파를 주입 정교한 전자 및 전원부의 IGBT를 사용. 이러한 필터는 비선형 전류가 비선형 부하에서 요구 모니터링 (이러한 AFDs로) 전자적 일치 전류를 생성하고, 고조파 전류 부하를 취소. 능동 필터는 본질적으로 비 공진하고 쉽게 시스템 부하와 병렬로 접속되고. 활성 고조파 필터는 고조파를 보상하기 위해 사용될 수있다, 고조파 및 역률 또는 단순히 역률. 그들은 또한 고조파 공진 대한 걱정없이 기존 역률 보상 커패시터와 함께 사용할 수있는.
평행 (보다 일반적인 유형) 활성 고조파 필터는 고조파 부하 전류를 보상.
평행 (분로) 능동 필터는 고조파 부하 전류를 제거하여 부하에 의한 전압 왜곡 보상. 활성 고조파 필터는 소스 고조파를 보상 시리즈 (전압) 하지만 고조파 부하 전류를 보상하지 않는다. 션트 필터 부하 고조파로부터 시스템을 보호하기 위해 설계되는 반면 시리즈 필터는 일반적으로 손상 소스 고조파로부터 부하를 보호하기 위해 사용되는. 션트 능동 필터가 최대 능력까지 고조파 및 역률을 보상하며 또한 오버로드 될 수 없다.
장점
• IEEE 표준 준수를 보장합니다 519-1992 제대로 크기의 경우
• 션트 장치는 심지어 미래의 고조파 부하가 추가로 오버로드 할 수 없습니다
• 50 고조파에 2에서 고조파 취소
• 션트 연결 장치없이 주요 시스템 재 작업과 쉬운 설치를 제공합니다
• 반응 제공 (했다) 시스템 역률 개선 전류
• 여러 AFDs을 보상하기 위해 고객 센터로 설계 할 수있다
단점
• 다른 방법보다 일반적으로 더 비싸다 인해 고성능 제어 및 전원 섹션
• 시리즈 장치는 전체 부하의 크기해야
상업 시설에 대한 솔루션
3 상에, 4-단상 스위치 모드 전원 공급 장치에 전력을 공급하는 유선 전력 시스템 (컴퓨터 파워 서플라이, 예를 들면) 또는 형광 조명, 중요한 고조파 (홀수 고조파, 일반적으로) 부하에서 발생하는 비선형 전류의 결과로서 도체 상에 흘러. 중성선에, 제 3 고조파 전류 (및 제 3 고조파의 홀수 배수, 9일, 15일, 등. -라고도 triplens) 각 단계에서 함께 추가되고 중성선에 과부하를 할 수 있습니다, 상황이 해결되지 않은 경우 panelboards 및 변압기에 연결. 중성 전류가 접근 할 수 175% 위상 전류 도체.
결과 고조파 "라이브"고조파를 제거하기 위해 다양한 방법 또는이 있습니다. 각 솔루션은 경제적, 기술적 장점과 단점이 있습니다.
전력 시스템에 제 3 고조파와 관련된 문제에 대한 일반적인 시판 솔루션은 다음과.
중립 차단 필터
중성 블로킹 필터는 그 중성선에 직렬로 연결되어 커패시터 및 반응기 조합. 이러한 구성 요소는 허용 3 고조파에서 "병렬 공진"입니다 60 Hz에서 (정상 부하) 흐름 그러나 제 3 고조파 전류가 매우 높은 임피던스와 그 주파수에서 "소스"전류 부하를 허용하지 않는 전류.
모든 부하 하류로부터 배신 트랜스포머 블록이 유형의 필터를 적용
제 3 고조파를 생성. 이것은 부하 전류를 감소시키는 추가적인 이점을 갖는다 (RMS) 모든 부하에서 크게 변압기와 부하 사이의 변압기 손실과 도체를 줄일 수 있습니다.
장점
• 이상으로 중성 전류를 감소 80% (셋째 고조파 전류 흐름을 방지함으로써)
• 감소의 실효 상 전류에 의해 10-30%
•만큼이나에 의해 않은 사용 가능한 용량을 자료 30%
• 모든 시스템 중립에서 제 3 고조파 전류를 제거, 밖으로 변압기
멀리 콘센트 • 에너지 절감을위한 최고의 가능성
단점
• 높은 비용
• 변압기 중립 최대 예상 부하에 맞는 크기
• 부하 단자에서 전압 왜곡을 증가시킬 수.
지그재그 변압기 (제로 시퀀스 트랩)
단상 비선형 부하에 의해 생성 된 제 고조파 공유 중립 통하여 역류. 상류 중립 회로 대형 아닌 경우 변압기 과도한 고조파 전류를 "처리"또는 설계하지 않으면, 고조파는 변압기에 앞서 해결해야. 지그재그 변압기 중 외부 적용 (또한 "제로 시퀀스 트랩"라고) 기존의 델타 - 와이 변압기 또는 변압기 자체에 내장 (권선은 그 구성이 델타 지그재그 것, 일반적으로), 3 차 고조파에 대한 매우 낮은 임피던스를 제공한다 (제 3의 홀수 배수) 전류.
지그재그 변압기의 애플리케이션 또는 단순히 델타 / 지그재그 분포 변압기
제 3 고조파 전류에 대한 대체 경로 흐름에 제공하는 현재의 주요 스텝 다운 변압기를 통해 역류하는 것을 허용하지 않습니다. 이것 및 / 또는 다른 병렬 부하 변압기의 상류 전체적인 전압 왜곡을 감소, 일부 경우에, 하류. 선택 라인 리액터 가끔 원래 변압기와 새로운 지그재그 변압기 전류 간의 분열을 감소시키고 지그재그 통해 셋째 고조파 전류의 대부분을 강제로인가.
장점
• 기존 시스템을 개조 할 수 있습니다 또는 신축 위치에 지정 될 수있다
상당한 단상 고조파 전류가 예상.
• 또는 증가하지 않을 수 있습니다 시스템 비용이 크게 응용 프로그램에 따라
디자인.
단점
• 또는 증가하지 않을 수 있습니다 시스템 비용이 크게 응용 프로그램에 따라
디자인.
• 고조파가 흐르도록 단순히 소스로 다시 낮은 임피던스 경로를 제공한다.
• 제로 순서 임피던스를 줄여 사용할 수 고장 전류를 증가시킬 수.
• 부하의 관점에서 소스 임피던스를 감소시킴으로써 증가 할 수 고조파.
중립 대형, 변압기 K-평가 및 / 또는 변압기 드-평가
중립 회로에서 전류의 크기를 이해하는 것은 접근 할 수 175% 위상 전류에서 중요한 3 차 고조파가 존재하는 경우, 몇 가지 방법이 상당한 금액을 지출하지 않고 증가 된 전류 "함께 살기"위해 개발되었다. 이들 방법은 어느 하나의 전원 시스템 구성 요소 또는 구성 요소를 디 - 등급 고조파 용량을 증가시키는 것은 고조파 전류를 수용 할 것을 포함.
역으로 평가 전력 시스템 구성 요소의 한 방법은 중립의 크기를 두 배로하는 것이다
지휘자. 이것은 위상 크기의 두 배로 중성선 크기를 증가 포함
이 "중립 공유"어떤 회로에서 도체가 사용된다. 이는 사무실 건물의 칸막이 서브 회로에서 발견되는 등 panelboards 및 공유 중립 회로를 포함, 예를 들면. 오늘, 많은 설비마다 회로는 위상 도체 자체 중성선 포함.
따라서, 진정한 "공유"중립은 panelboard와 변압기에. 그러나, 기존 시설, 이것은 확실히 사실이 아니다. 이 문서의 앞부분에서 설명한 바와 같이 K-평가 변압기 임피던스의 전형적인 값을 유지하면서 과도한 고조파 전류 "살"하도록 설계 (즉,, 이들은 단순히 대형하지 변압기 있습니다). 일반적으로, 권선은 중성 표준 변압기에 비해 상당히 높은 등급이 표준 연결은 델타 / 와이입니다. 델타는 말했다 권선에 "함정"트리플 린 (triplen) 고조파 (3RD의와 제 3의 배수) 그러나 권선 세트 모두는 고조파 전류를 수용하기 위해 평가되어야.
주로 스위치 모드 전원 공급 장치 부하를 공급하는 시스템의, K13 또는 K20은 전체 정격 용량을 활용하기 위해 필요할 수 있습니다 (KVA).
최종적으로, 트랜스포머 주로 비선형 부하를 공급하고, 변압기 고조파를 처리하도록 설계된 K 등급 변압기 또는 다른 트랜스포머 아닌 경우, 변압기는 그림에서 IEEE 에메랄드 도서 추천에 따라 해제로 평가되어야한다 14.
장점
• 일반적으로, 이들에 고조파 전류를 처리하는 비용이 가장 적게 드는 방법이 있습니다
시스템 및 다른 부하가 과도하게 처리 할 수 있음을 가정하고 전력 시스템
전류 및 / 또는 전압 왜곡. 대부분의 변압기 때문에 일반적으로로드되지 않습니다 자신의
kVA의 평가 (전형적인 변압기로드의 범위이고 30-40%), 드의 평가가 종종있다
가장 합리적이고 가장 저렴한 솔루션.
단점
• 이러한 모든 솔루션은 단순히 전원에 과도한 고조파 전류 "살"
체계. 그들은 본질적으로 전류 또는 전압 왜곡을 감소하지 않습니다.
역률 보정을위한 고조파 솔루션
종종, 고조파 솔루션은 역률 보정 커패시터 치환. 커패시터는 일반적으로 세 가지 이유 중 하나의 전원 시스템에 적용:
• 역률 개선
특히 변압기 나 케이블에서 • 증가 시스템 용량 (총 kVA의 감소에 의한)
• kW의 효율을 향상 - 즉를. I2R 손실의 감소를 초래 총 부하 전류를 감소.
고조파 커패시터 전력 시스템에 존재할 때, 전력 시스템의 커패시터 또는 다른 구성 요소를 손상시킬 수 고조파 공진. 게다가, 고조파는 통상적로서 무효 전력 성분을 표시 - 예를. 더 낮은 고조파 = 역률
때때로, 당신은 역률을 개선하려고하는 경우, 결과 고조파 공진 수있다 (부정 결과). 때때로, 당신은 전력 시스템에 흐르는 고조파를 감소시키기 위해 시도하는 경우에, 실제로, 역률을 개선 할 수있다 (긍정적 인 결과). 케어 커패시터와 고조파 간의 복잡한 관계를 이해하기 위해 취해 져야한다 [4].
고조파 공진 방지
고조파 공진을 피하기 위해서 아직 역률 정정, 두 가지 옵션을 사용할 수 있습니다:
- 역률 정정 KVAR 보상하는 또 다른 방법을 적용. 기본 보상됩니다 다른 고조파 솔루션 (50 또는 60 Hz에서) 무효 전류 포함; 고조파 필터, 능동 필터와 시리즈 광대역 드라이브 필터. 게다가, 전방 단부에 다이오드 정류 회로를 사용하여 오늘날 대부분의 드라이브 비교적 높은 역률 그래서 다른 고조파 완화 솔루션이 솔루션 이용시 (원자로, 18 펄스, 위상 이동, 등) 역률을 개선하는 경향. 게다가, 동기 콘덴서는 역률 보정을 제공 및 고조파 공진을 방지 할 수 있습니다.
- 받으려는 또는 필요한 KVAR에 대한 과소 보상이 방법은 다른 문제가 발생하지 않도록주의해야합니다 ramifications.Care 함께 살기 위해 커패시터 뱅크의 크기를 변경 (과잉 보상이 완료되면 문제를 especiallyovervoltage).
올바른 선택은 정말 상황에 따라 달라집니다. 고조파 용액 역률 저하를 경감시키고, 전체 시스템 고조파를 감소시킬 수 있다면, 아마도이 최선의 선택이다. 그렇지 않으면, 단순히 통상적 과잉 보상 또는 보정 아래에서 얻어진 전력 factorTransformer 페널티 인한 과전압이 허용되는만큼 최소 비용 솔루션 커패시터의 크기를 변경한다.
중간 전압 솔루션에 비해 낮은 전압
역률 보정 커패시터 또는 고주파 솔루션을 적용하기위한 하나의 중요한 요소는 용액 저전압으로 적용되어야 여부 (LV) 또는 고압 (MV) 수평. 역률 패널티는 유일한 관심사이면, 중간 전압 솔루션은 일반적으로 더 큰 은행에 대한 대부분의 전자 conomical의 선택 (일반적으로 > 1500 KVA). 게다가, 고조파 공진 MV 레벨 의미 똑바로 커패시터가 적용될 수 있음을 방지하는 것이 더 쉽다. 그러나, 다단계 은행, MV 전환 때문에 상당한 비용과 추가, MV에서 은행은 일반적으로 큰 전환 또는 고정 단계가.
킬로와트 효율 시스템 용량을 향상 또는 개선하면 중요한 관심사이다, 다음 LV 솔루션을 적용하면 항상 가장 경제적 인 선택이 될 것입니다. 게다가, 작은 KVAR 요구 사항, LV 은행은 거의 항상 가장 경제적 인 솔루션입니다.
방법 HARMONICS SAVE 당신의 돈을 REDUCING CAN?
문제는 장비 또는 장비의 오작동에 물리적 손상을 초래하는 경우 고조파 문제를 수정하는 것은 명백한 방법으로 비용을 절약 할 수 있습니다. 손상이나 오작동과 관련된 비용이 용액의 비용보다 더 크게하는 경우에는 이러한 문제가 즉시 회수를 표시 경감. 기타 미세하지만 때로는 심각한 문제는 전압 왜곡 전력 시스템 전체에 흐르는 고조파 전류의 결과로서 발생할. 이러한 문제는 주로 이외의 주파수에서 동작하는 전력 시스템 장비의 효율성 감소와 관련된 비용에 관한 50 또는 60 그들은 설계된하는 Hz에서.
다음은 고조파 당신이 그것을 실현하지 않고 요금을 부과 할 수있는 몇 가지 방법입니다.
1. 변압기, 모터, 발전기, 고조파가 존재하고,이 위에 디자인과 관련된 비용이 발생하거나 중요 할 수있을 때 케이블 및 UPS 시스템은 종종 위에 설계.
다음 예를 살펴 보겠습니다.
백업 발전기 킬로와트 또는 부하 kVA의 고조파에 대한 크기 및 부하에 전력을 공급하는 경우, 결과 전압 왜곡은 동일한 하중이 유틸리티 공급 장치를 통해 공급하는 경우보다 훨씬 더 높을 것이다 (변환). 그림 15 소스 백업 발전기 대 유틸리티 인 경우 전압 왜곡 차이를 나타낸다. 발전기는 일반적으로 변압기의 적어도 세 번 임피던스가 상당히 많은 왜곡을 일으키는 것을 유의. 이런 이유로, 발전기 부하 전류 왜곡의 발생의 킬로와트 당 비용을 증가 "핸들"을 종종 대형 아르.
2. 케이블에서 kW의 손실, 변환, 당신이 고려할 때 발전기 및 모터는 중요한 의미를 그 제곱 평균 제곱근 (RMS) 현재는 일반적으로 할 수있다 10-40% 그것과 함께보다 고조파의 존재와 높은 50 또는 60 "작업"을 수행 Hz의 전류. 다운 스트림 부하의 고조파 전류를 감소 (실질적인 제 3 고조파 부하와 함께 회로에 차단 필터를 사용하여, 예를 들면) 시스템에 의해 손실을 감소시킬 수있다 3-8%. 손실의 감소와 관련된 절감은 일반적으로 시간의 합리적인 기간에 솔루션을 지불 할 수 있습니다.
3. 시스템 전압은 고조파 상당한 부하의 결과로 왜곡 될 경우, 와 "역상"전압을 감지 할 수있을 정도의 양이 존재 (5차 고조파, 예를 들면), 모터는 5 고조파 전류를 사용합니다. 이 전류는 모터가 필요한 작업을 수행하기 위해 극복해야하는 자동차의 바람직한 방향에 대향하는 역방향 토크 맥동을 생성.
지속적으로이 역 토크를 모터가 뜨겁고 매우 비효율적하게 싸움. 조기 모터 고장 및 발생합니다 상당한 손실. 이 경우, 전압 왜곡 보정되어야하지만, 문제가 존재하는지조차 즉시 나타나지 않을 수있다.
4. 고조파 전류의 결과로서 역률이 낮은 유틸리티에서 역률 저하에 기여할 수있다. 유틸리티가 사용하는 계산 방법에 따라, 총 역률 (고조파를 포함) 또는 변위 역률 (기본 전압과 전류 만) 청구서에 역률에 상당한 차이가 발생할 수 있습니다. 앞서 언급 한 바와 같이, 상당한 고조파 왜곡은 종종 낮은 총 역률에서 발생하고 그 결과 오늘날 유틸리티 부과 역률 패널티 있거나 미래에있다.
VTHD = 2.3% VTHD = 5.8%
유틸리티 소스 생성기 원본
고조파 솔루션에 대한 시스템 접근 VERSUS SINGLE LOAD
위에 다른 고조파 용액을 적용하는 결정은 전형적으로 하나 경제뿐만 아니라 용액의 효과에 크게 의존. 표 2 다양한 고조파 솔루션의 "일반"효과를 보여줍니다. 각 솔루션에 대한 결과 전형적인 ITHD가 표시됩니다. 예를 들면, 라인 리액터는 활성 필터보다 확실히 훨씬 저렴하지만 전형적인 라인 리액터는 약에 전류 고조파를 감소시킬 것이다 35% 능동 필터는 이하에 전류 왜곡을 감소하면서 5% 고조파 문제가 가장 가능성이 제거 될 것이라고 보장.
그림 16(a) 과 16(B) 시스템 접근 대 단일로드 다양한 고조파 솔루션의 비용을 입증. 그림 16(C) 보여준다 드라이브의 비용은 다양한 솔루션의 비용에 추가 될 때, 솔루션의 비용은 훨씬 더 비교하고, 각각의 용액 효과는 주요 결정 기준이되고.
개요
테이블 2 과 3 이 논문에서 논의 된 고조파 솔루션을 요약. 표 2 고조파 보정 장비 유형 및 표를 참조하여 정의 솔루션 3 로드 유형을 참조하여 해결 방법을 설명. 테이블은 각 기술의 가장 중요한 장점과 단점을 나타낼. 다른 장점과 각 솔루션의 단점 자세한 내용은이 문서의 본체에 표시됩니다.
해당 솔루션 LV 또는 MV에와 있는지 고조파 솔루션을 적용하기위한 결정은 개별 부하 또는 "시스템"솔루션으로 적용되어야한다, 상황의 경제성뿐만 아니라 용액의 유효성에 의존(에스). 각 솔루션은 장점은 다른 상황을 부여하고있다. 적합한 솔루션을 선택하면 응용 프로그램을위한 최상의 기술적, 경제적 해결책이 있는지 보장하기 위해 기술의 각 유형과 경험이 필요.
참조
- 디. J. Carnovale, "상업 및 산업 전력 시스템에 고조파 솔루션을 적용."Globalcon, 2003, 보스턴, MA.
- EEE 표준 1100-1999 - 전원 켜기 및 접지 전자 장비를위한 IEEE 권장 연습 (에메랄드 도서)
- IEEE 표준 519-1992 - 고조파에 대한 IEEE 권장 사례 및 요구 사항
전기 전력 시스템의 제어 - 디. J. Carnovale, "역률 보정 및 고조파 공명: 휘발성 믹스,"EC&엠
잡지, 6월, 2003. - 티. 키와 J. 라이, 상업용 오피스 빌딩 "비용 및 스위치 모드 전원 공급 장치에 대한 고조파 전류 감소의 혜택,"산업 응용 프로그램에 IEEE 거래에, 비행. 32, 아니 5, 9월 월 / 10 월 1996.
- J. 케이. 피부와 D. J. Carnovale, "상업 시설의 고조파 저감 방법의 경제 및 전기 장점."EPRI PQA 2003, 몬테레이, CA
- IEEE P519A - 초안 7. 고조파 워킹 그룹은 - "전원 시스템에 고조파 제한 적용에 대한 사례 및 가이드 추천",
