전원 외란(Power Disturbance)

전원 외란(Power Disturbance)의 종류 및 특성

 

전원 외란(Power Disturbance)이란, 전원의 정상상태에서 벗어난 현상들을 통칭하여 말한다.

낙뢰, 갑작스러운 부하 감소, 전력선 사고, 대형전동기의 기동 등으로 인한 전력계통의 순간 정전, 순간 전압강하 및 전압상승, 서지 등이 발생하는 현상을 전원 외란이라고 한다.

 

전원 외란의 종류별 파형과 형태

전원 외란(Power Disturbance)의 형태로는 정전, 고조파 왜형, 전압이도, 전압융기, 서지, 전기적 잡음, 전압 불평형 등 여러 종류가 있다.

 

전원 외란(Power Disturbance)의 형태, 현상, 기본특성 및 발생원인은 다음과 같다. 

전원 외란(Power Disturbance)으로 인한 영향

1. 전압강하 영향

 - 방전등이 점멸되어 재점등 되기까지 수분 소요

 - 전압정격치 80% 에서 제어장비가 오동작하거나 생산라인 정지

 - 컴퓨터 시스템의 오동작

 - 인버터 오동작

 - 수변전설비의 부족전압계전기 작동

 - 송전용량이 감소하고 전력손실 증대

 

2. 전압상승 영향

 - 전기설비와 전자소자에 스트레스 증가로 수명 단축

 - 제어장비와 가변속 구동장치의 내부 보호 장치 작동에 의한 트립

 - 전자장비의 소손과 오동작

 - 전력계통에 설치한 무효전력 보상용 콘덴서 뱅크들의 접속, 탈락

 - 자성재 사용기기의 자기포화로 인한 고조파 발생으로 기기의 절연열화 초래

 

3. 순간정전 영향

 수초 동안의 정전은 유도전동기의 속도를 급감시켜 공정 프로세서를 혼란시키고 유도전동기 가변속 구동 장치를 트립 시킨다.

 

4. 고조파 전류 및 고조파 전압 왜형의 영향

 - 고조파 전류왜형은 변압기, 전력케이블로 구성되는 계통의 과부하 상태 유발

 - 직렬저항 값을 증가시키며 실효치가 같은 정현파 전류보다 더 많은 손실 초래

 - 회전기의 동손이나 철손을 증가시키고 효율과 토크에 영향을 준다.

 

5. 전압 불평형의 영향

 수용가들은 3상 유도전동기나 3상 전기로 등 3상 부하를 제외하면 거의 단상부하를 사용하기 때문에 각상의 부하들의 크기와 역률이 다르게 되어 전압 불평형이 된다. 이와 같은 전압, 전류의 불평형은 설비의 이용률을 저하시키고, 평형 3상 전력회로에 역상 및 영상 전류가 흐르게 하여 전압왜형을 일으켜 전력품질이 저하된다. 3상 부하에서 역상분 전압은 불평형 전압이다. 3상 유도전동기의 경우 3.5%의 전압 불평형에서 역상 토크가 발생하고, 중형 유도전동기는 약 15%의 출력감소와 10% 이상의 온도상승, 그리고 4% 정도의 손실이 발생한다.

 

6. 전압변동의 영향

정상운전상태에서 발생하는 부하전류의 크기가 연속적으로 빠르게 변화하므로 발생하는 0.9~1.1 p.u 범위의 전압변동이나 플리커는 TV의 화면과 조명기의 빛의 떨림을 일으키며, 컴퓨터와 정밀부하에도 악영향을 미친다.

 

전원 외란(Power Disturbance)에 대한 대책

전원 외란(Power Disturbance)을 해결하기 위한 전원장치들은 다음과 같다.

 

 

맺음말 

전력품질은 크게 공급 신뢰성과 전압의 질로 평가된다.

전력의 공급 신뢰성에 영향을 주는 요인으로는 전력의 공급이 일시적으로 중단되거나 외란 등으로 인해 전압이 순간적으로 허용 범위를 벗어나는 것들이다.

전압의 질을 떨어 뜨리는 요인으로는 고조파 문제, 전압 불평형, 전압의 순간 상승, 서지의 발생 등이 있으며, 이 요인들은 수용가측 설비의 회로와 부하에 전기적인 절연을 파괴하고, 오동작을 일으키는 등 악영향을 준다.

 

수용가에 공급신뢰성이 높고, 고품질의 전력을 공급하기 위해서는 전력품질개선장치 등을 적절하게 설치 운용하여야 한다. 전원동요에 의한 사고 또는 순간적인 정정에 의한 전력품질의 저하를 방지하기 위해 무정전 전원장치(UPS)등을 적용하고, 전력품질 유지에 심혈을 기울여야 한다.