1. 고조파 영향(발생원인 – 비선형 부하로 인버터, 전자식 안정기, 컴퓨터 등의 사무용기기, 각 종 전자장치)
1) 콘덴서
(1) 고조파 성분에 대해서 계통의 리액턴스가 용량성이 될 경우 고조파 전류는 증가한다.
(2) 콘덴서의 용량성 리액턴스와 계통의 유도성 리액턴스와의 사이에서 공진이 발생한 경우 고조파 전류 확대
(3) 발생되는 고조파에 대해서 계통의 임피던스가 유도성이 될 수 있도록 콘덴서에 질력리액터를 붙여야 한다.
2) 변압기
철심의 자화특성은 비선형의 히스테리시스특성이 있으므로 정현파의 자속을 만들어 내는 여자전류는 홀수 고조파를 포함한 비대칭 왜형파 전류로 된다. 또한 여자전류는 이 홀수 고조파 가운데서도 저차인 제 3고조파 성분이 크다.
(1) 고조파 전류에 의한 철심의 자화 현상에 의해 소음 발생
(2) 고조파 전류에 의한 철손, 동손의 증가와 함께 용량 감소
3) 전동기
고조파 전류 중에서 영상성분인 5,11,17… (6n-1)조파 전류는 회전자의 회전방향과 역방향으로 (6n-1)f (f는 기본파 주파수)의 속도로 회전하는 회전자계를 말한다. 정상성분인 7,13,19…(6n+1)조파의 전류는 회전자의 회전방향과 정방향으로 (6n+1)f의 속도로 회전하는 회전자계를 발생시킨다. 이것을 회전자에서 보면 회전자는 f에 상당하는 속도로 회전하고 있으므로 6nf의 속도로 정방향 또는 역방향으로 회전하는 회전자계로 된다. 때문에 회전자에는 이 고조파 자계를 보상하려고 하므로 6nf의 전류가 흐르게 된다.
(1) 고조파 전압 및 전류가 회전기에 미치는 영향은 고조파에서 철손과 동손으로 인해 열이 증가하여 기기의 효율을 떨어뜨리고 토크를 감소시킨다.
(2) 전동기에서는 고조파 전류로 인해 정현파 여자와 비교해서 더 큰 소음이 발생한다.
4) 케이블
(1) 3상4선식 회로의 중성선에서 고조파 전류가 흐름에 따라 중성선이 과열
(2) 고조파로 인해서 주파수 특성상 표피효과의 영향을 받기에 교류저항의 증가를 가져온다.
5) 통신선 – 전자유도에 의한 잡음 전압 발생
6) 계전기 – 고조파 전류에 의해 오동작 우려, 특히 영상분 고조파의 경우 OCGR을 오동작시키는 원인이 된다.
7) 전력퓨즈 – 과대한 고조파 전류에 의해 용단될 우려가 있다.
2. 고조파 대책
1) 계통측면
(1) 계통의 단락용량 증대 – 변압기 용량 증가 또는 저항과 리액턴스를 낮춘다.
(2) 공급 배전선의 전용화
(3) 계통의 선로정수를 변경하여 공진상태를 회피한다.
2) 리액터 설치
고조파 발생 부하장치의 1차측에 ACL(교류리액터)을 부착하여 전류리액턴스를 크게하거나 DCL(직류리액터)을 고조파 발생부하장치의 직류회로에 삽입하여 직류 파형의 리플을 작게 하여 고조파 발생률을 저감
3) 전력변환장치의 다펄스화
델타-델타 변압기에 연결되는 6상 운전의 정류기와 Y-델타 변압기에 연결되는 6상 운전의 정류기를 조합하여 다상화(12상화)를 도모할 수 있다. 델타-델타 변압기와 Y-델타 변압기의 부하가 동등하여 평형된 상태에서는 12펄스로 다상화 할 경우 제5차,7차…의 고조파 성분이 완전히 소거된다.
4) 필터의 설치
(1) 수동필터
(2) 능동필터
5) 전원단락용량증대
6) 영상고조파전류 저감장치
7) 고조파 내량형 변압기
(1) K-factor
(2) 허용용량계수