전기 에너지 절감을 위한 IEEE Std. 519-2014 규제의 의무화
IEEE Std. 519-2014 고조파 전류 왜형율 관련 규정
| IEEE Std. 519-2014, 120V ~ 69kV 계통 전류 왜형율 제한 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 최대 고조파전류 왜형율(최대 수요 전류의 100분위 기준) | ||||||
| 개별 고조파 차수 (기수 차수)a,b | ||||||
| ISC/IL | 3≤h<1<1 | 11≤h<17 | 17≤h<23 | 23≤h<35 | 35≤h≤50 | TDD |
| < 20c | 4.0 | 2.0 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | 0.5 |
| 20 < 50 | 7.0 | 3.5 | 2.5 | 1.0 | 0.5 | 8.0 |
| 50 < 100 | 10.0 | 4.5 | 4.0 | 1.5 | 0.7 | 12.0 |
| 100 < 1000 | 12.0 | 5.5 | 5.0 | 2.0 | 1.0 | 15.0 |
| > 1000 | 15.0 | 7.0 | 6.0 | 2.5 | 1.4 | 20.0 |
- a) 모든 우수 차수는 기수 차수 규제치의 25%이하로 엄격히 제한합니다.
- b) 하프웨이브 컨버터와 같이 dc offset에 의한 전류의 왜형은 허용하지 않습니다.
- c) 모든 전력 발생 장치 (발전기, UPS, PCS등은 단락 전류비와 무관 TDD 5%를 적용합니다).
- ISC : PCC에서 최대 단락전류
- IL : PCC에서 최대 수요 전류 (기본파 기준)
- 추가 해설)
- a) 우수 고조파는 전압 및 전류 파형의 비대칭성을 유발하며 DC 오프셋으로 이어질 수 있어 변압기 코어 포화 및 과열을 초래하고 설비 손상을 유발합니다.
또한 계전기 및 보호 장치에 오동작을 야기하여 시스템 신뢰성을 저하시킬 수 있기 때문에 엄격히 제한합니다. - b) dc offset을 유발하는 반파 정류기와 같은 장치에서 발생할 수 있는 dc 성분은 1)변압기 코어를 포화시켜 과열 및 손상을 초래할 수 있고, 2)보호 계전기의 동작에 영향을 미쳐 시스템의 신뢰성도와 3)전력 품질을 저하시키기 때문에 주파수 스펙트럼상에서 dc성분 (0 Hz)를 허용하지 않고 있습니다.
IEEE Std. 519-2014 고조파 전압 왜형율 관련 규정
| IEEE Std. 519-2014, 전압 왜형율 제한 | ||
|---|---|---|
| PCC의 모선전압 (V) | 개별 정수고조파 (%) | 총합 고조파 THD(%) |
| V ≤ 1.0kV | 5.0 | 8.0 |
| 1kV ≤ V ≤ 69kV | 3.0 | 5.0 |
| 69kV ≤ V ≤ 161kV | 1.5 | 2.5 |
| 161kV < | 1.0 | 1.5a |
- a) 수용가 증설이 예상되는 HVDC 접속단위 THD는 최대 2%까지 허용합니다.
- * 공항, 병원, 데이터 센터 등은 THD-v를 3% 이내로 제한합니다.
IEEE Std. 519에서 민감한 설비의 전압 왜형율(THD-v)을 3% 이하로 제한한 배경과 이유
- 배경:
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공항, 병원, 은행 등은 중요한 공공 서비스와 경제 활동을 수행하는 시설로, 전력 품질이 직접적으로 설비의 신뢰성과 운영 효율에 영향을 미칩니다.
이들 설비는 정밀 전자기기, 의료 장비, 데이터 센터 등 고성능 전자 장치를 포함하고 있으며, 고조파 왜곡에 민감합니다.
- THD-v 3% 제한의 이유
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(1) 민감한 장비의 보호
의료 장비(MRI, CT 스캐너 등)와 데이터 서버는 전압 왜곡에 민감하여, 고조파로 인한 왜곡이 신호 오작동, 데이터 손실, 또는 장비 손상을 유발할 수 있습니다. 이러한 장비들은 정밀성과 안정성이 필수적이므로 엄격한 전압 품질이 요구됩니다. -
(2) 신뢰성 및 연속성 보장
병원의 생명유지 장비, 공항의 항공 관제 시스템, 은행의 금융 거래 시스템은 24/7 운영을 필요로 하며, 전력 공급 중단이나 품질 저하는 중대한 위험을 초래합니다. THD-v를 3% 이하로 유지하면 이러한 설비의 신뢰성과 연속성을 보장할 수 있습니다. -
(3) 전자기 간섭(EMI) 최소화
고조파 왜곡은 전자기 간섭(EMI)을 유발하여 통신 시스템과 데이터 전송에 문제를 일으킬 수 있습니다.
EMI는 특히 무선 장비와 유선 네트워크에서 신호 손실이나 왜곡을 유발합니다. -
(4) 전력 변환 장치의 효율성 향상
민감한 설비는 UPS(무정전 전원 공급장치), 인버터, 정류기 등 여러 전력 변환 장치를 사용합니다.
전압 왜곡이 심할 경우 이러한 장치들의 효율성 저하 및 발열 증가가 발생합니다.
- 결론 및 효과
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THD-v 3% 이하는 민감한 설비의 장비 안정성, 신뢰성, 운영 연속성을 보장하기 위해 설정된 기준입니다.
이를 통해 시스템 장애, 데이터 손실, 장비 손상의 위험을 최소화할 수 있으며, 궁극적으로 안전하고 효율적인 전력 공급이 가능해집니다.