I. 고조파의 기원
비선형 하중의 영향
아크 퍼니스, 주파수 변환기, 데이터 센터 서버 전원 공급 장치 및 가계 LED 조명과 같은 현대 산업 장비는 작동 중에 순수한 사인파 전류를 왜곡합니다. 이상적인 사인 웨이브 전압에 연결되어 있어도 이러한 장치는 왜곡 된 전류 파형을 생성하여 고주파 고조파 전류를 전력망에 주입합니다. 예를 들어, 정류와 반전을 통해 작동하는 중간 주파수 용융 용광로는 상당한 고차 고조파 (11, 13 일, 23 일 등)를 생성하여 총 전압 왜곡 속도가 17.7%로 급증하여 국가 표준 한계가 3%를 초과합니다.
변압기의 코어 포화 효과
변압기 코어의 자화 곡선은 본질적으로 비선형입니다. 작동 전압이 상승하거나 설계된 자기 플럭스 밀도가 포화 영역에 접근하면 여기 전류가 심하게 왜곡되어 주로 홀수 고조파가 발생합니다 (3, 5, 7 일). 측정에 따르면 110% 정격 전압으로 무모한에서 작동하는 66kV 드라이 유형 변압기는 7.4%의 5 번째 고조파 전압 함량을 나타냅니다. 또한 전압의 3% 증가마다 고조파 수준이 20% 이상 증가합니다. 가볍게로드 된 고전압 조건 (예 : 야간)은 이러한 고조파 발생의 전형적인 시나리오입니다.
II. 고조파 파괴 : 미터에서 모터까지
고조파 주파수는 2500Hz와 같은 기본 주파수 (50Hz)의 수십에 도달 할 수 있으며, 기대 이상의 물리적 효과가 있습니다.
과도한 손실: 고주파 전류는 "피부 효과"를 유발하여 변압기 구리 손실을 크게 증가시키는 반면, 코어의 빠른 플럭스는 철 손실을 상승시킵니다. 파운드리에서, 10 개의 중간 주파수 용광로는 7000kVA 변압기에서 비정상적인 온도 상승과 가혹한 소음을 일으켰다. 단일 필터링 장치를 설치하면 온도 상승이 10도 감소했습니다.
보호 오해: 5 번째 고조파는 네거티브 시퀀스 전압 필터를 쉽게 침투합니다. 66kV 버스의 5 번째 고조파 함량이 11%에 도달하면 9V 설정으로 릴레이를 트리거하여 계획되지 않은 정전을 일으킬 수 있습니다.
부정확 한 계량: 고주파 에디 전류 저항으로 인해 기계식 와트 시간 미터가 느려지는 반면, 전자 미터는 고조파 에너지를 생성 된 전력으로 잘못 기록하여 "신비한 전력 손실"을 초래할 수 있습니다.
III. 고조파 퇴치 : 수동 방어에서 능동적 격리에 이르기까지
전통적인 완화 기술
수동 필터 (LC 회로): 이들은 커패시터 및 원자로의 직렬 공명을 통해 특정 고조파 (예 : 5, 7th)를 흡수합니다. 저렴한 비용은 공명 위험을 겪고 각 고조파마다 별도의 가지가 필요합니다.
활성 전원 필터 (APF): 이러한 실시간은 오염을 취소하기 위해 역 고조파 전류를 생성하여 전력 장치 용량으로 제한된 성능이 뛰어나지 만 비용이 많이 듭니다.
혁신적인 혁신 : 고조파 분리 변압기
4 와이드 유도 필터링 기술: 전통적인 220kV/110kV/35kV 구조에 제로 임피던스 필터링 권한을 추가하면 "암페어 회전 밸런스 밸런스 하모니 초전도 루프"가 생성됩니다. 고조파 플럭스는 코어 외부에 제한되어 소스의 전파가 차단됩니다. 프로젝트에 따르면 이는 220kV 측 고조파 왜곡이 6.9%에서 2.0%로 줄어들고 필터링 속도는 80%를 초과합니다.
단계 변화 변압기 은행: Δ- zigzag 및 Δ-y 변압기를 결합하면, 30도 위상 시프트는 두 그룹 사이에 고조파 전류를 취소합니다. 단상 비선형 하중의 경우, 두 변압기의 2 차 고조파는 위상을 벗어나 총 고조파 왜곡 (THD)을 크게 감소시킵니다.
IV. 산업 사례 연구 : 광산에서 고속 레일까지의 완화
광산 전원 공급 장치: 다운 홀 가변 주파수 드라이브는 고차 고조파를 생성합니다. Δ/YN- 연결 변압기를 사용하면 3 차 고조파가 그리드에 들어가는 것을 막아 변압기 하중 속도를 70% –80%로 유지하여 고조파의 열 마진을 예약합니다.
전기 철도: 트랙션 변전소의 380V 측에서 31, 35, 41 번째 고조파는 한계를 초과했습니다 (17% 함량). 병렬 고역 통과 필터는 전력 주파수 (거의 개방 회로) 및 고주파 고조파에 대한 낮은 임피던스에서 높은 임피던스를 제시함으로써 왜곡을 19%에서 3.98%로 감소시켰다.
V. 향후 방향 : 지능형 필터링 및 표준 업그레이드
고조파 완화는 "자원을 구동하는 기술과 기술이 표준을 정의하는 시대에 들어가고 있습니다. 중국의 야금 및 화학 산업에 50 개가 넘는 유도 필터링 변압기가 배치되며 연간 생산 능력은 22 억 위안에 이릅니다.
IEC 및 국가 표준이 고조파 내성을 조여함에 따라 향후 변압기 설계에는 소스의 고조파를 억제하기 위해 새로운 "포화 다중"테스트가 필요합니다.
독일 전기 전문가가 지적했듯이 :
"중국은 희토류 자원의 장점을 기술 표준 장점으로 전환하여 글로벌 산업 규칙을 재구성하고 있습니다."고조파 완화 에서이 조용한 기술 혁명은 똑같이 심오합니다.
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