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전력품질분석기법
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최근에는 설비 전반에 걸쳐 전력전자 소자의 광범위한 응용으로 복잡화, 첨단화, 자동화 및 고정밀화 되고 있는 추세이며, 전력품질(Power Quality)의 중요성이 더욱 요구되어지고 있습니다. 그러나 대 다수의 사용자는 그들이 경험한 “전력문제의 빈도수”와 “전력품질” 을 동일시하는 경우를 봅니다. 문제가 없다면 전력의 품질은 좋은 것이며, 문제가 있다면 전력의 품질은 나쁜 것으로 평가하는 경향이 있습니다. 그러나 이것은 전력 사용자에 대한 근사적 평가 수준이지만 전력의 품질에 책임이 따르는 전문가에게 “전력문제”와 “전력품질”에 대한 정의는 더욱 복잡하게 평가되어져야 합니다.

따라서 “전력품질”을 모니터링하는 절차에 있어서 엔지니어들이 빈번하게 반복하는 시행착오를 최소하도록 “전력문제”의 “물리적인 조사” 방법을 간략히 정리하여 소개합니다.

※ 전력문제와 전력품질의 조사계획 절차는 다음과 같이 수행되어져야 합니다.
ⓐ 조사단계
ⓑ 조사계획 세우기
ⓒ 조사를 위한 준비
ⓓ 위치조사
ⓔ 전력 모니터링
ⓕ 분석 및 대책
 
 
 
1.1 조사단계
ⓐ 조사계획 세우기
ⓑ 조사를 위한 준비
ⓒ 장소(위치) 조사
ⓓ 전력시설물 관찰
ⓔ 전력 모니터링 및 데이터 분석
ⓕ 전력문제 규명하기
ⓖ 대책 방(안)

1.2 조사계획 세우기
어떤 전력의 품질조사는 품질조사가 사전에 잘 계획되지 못 했기 때문에 확실한 대책 없이 수개월 동안이나 계속되기도 한다. 조사 계획은 2개의 주요 요소로 구성된다.

① 조사 대상
조사 대상의 선정은 조사를 수행하기 위해서 얻어져야할 자원(전력모니터, 요원 등)을 정의하는 데 도움을 준다.
② 활동 범위 : 활동범위는 언급된 대상을 직접적으로 따른다.

1.3 조사를 위한 준비
문서와 데이터 수집 및 전력의 품질조사를 위한 필요한 Tool의 윤곽을 말한다.

① 문서와 데이터 수집

[표 1] 설비 돌발사고 로그
DATE DAY TIME DESCRIPTION UNUSUAL EVENTS
         
         
         
         

② 조사를 위한 Tool
ⓐ 전력 모니터
ⓑ 회로 시험기 : 중성선 및 접지선 등의 배선 에러규명에 사용
ⓒ True RMS(Root Mean Square) 멀티 미터와 악세서리
ⓓ Clamp - on 전류 프로브(홀 효과 전류 프로브) : 2000A까지 사용하며 DC, AC 혹은 DC와 AC 합성전류를 측정, 전자기장에 민감
ⓔ 적외선 스캐너 : 일반적으로 전체 전기시설에 대한 배전 시스템의 광범위한 조사를 위해 사용함
ⓔ 카메라

1.4 위치 조사
위치 조사는 육안조사와 물질적인 조사로 2가지의 활동을 수반한다.

① 육안조사
전기시설의 내부조사는 장해 원인이 되는 설비를 규명하고, 배전 시스템에서 명백한 문제가 되는 장소를 찾아낸다. 주요한 전기 부하의 예는 다음과 같다. 가변속도 드라이브·UPS 시스템·엘리베이터·공기 압축기·용접기·밧데리 충전기·제어회로·커패시턴스

② 물리적인 조사
조사과정은 중요한 부하에서 전기시설 인입구까지의 배선을 조사하기 위해서 시설의 재 확인과정이 필요하다. 다음의 [표2]는 배선에 의해 야기되는 심각한 전력문제를 보여주고 있다.

[표 2] Wire Problems Cause Power Problems
PROBLEM EFFECNT
Loose Connections Impulses, Voltage Drop-out
Faulty(Hot) Breakers Impulses, Voltage Drop-out
Neutral-to-Ground Tie Ground Current
Neutral and Ground Reversal Ground Current
High Impedance Neutral(Open) in Poly-Phase Circuit Extreme Voltage Fluctuation (High or Low), Neutral-to-Ground Voltage Fluctuation
High Impedance Neutral-to-Ground Bond at Transformer Voltage Fluctuation, Neutral-to-Ground Voltage Fluctuation
High Impedance Neutral-to-Ground Bond at Service Entrance Voltage Fluctuation, Neutral-to-Ground Voltage Fluctuation
High Impedance(Open) Circuit Grounding Neutral-to-Ground Voltage Fluctuation

ⓐ 전기 배전반

 
1.5 전력 모니터링
가장 좋은 절차는 모든 배선보정이 완료된 후 모니터하는 것이다. 설비 운용자의 문제를 해결하려는 절박함이나 스케쥴 상의 어려움은 모니터링 과정을 반복하게 하거나 시행착오를 유발하여 곤경에 처하는 경우가 발생하기도 한다.

① 기본적인 전압과 전류를 측정한다.
② 전력문제를 도출하기 위해서 전압을 관찰하며, 원인을 발견하기 위해서 전압과 전류를 관찰한다.
③ 3단계별 모니터링
- 스코프 모드의 전압크기와 파형을 관찰한다.
- 모니터를 민감한 수준(Sensitivity)으로 설정하고 수분(15~30분)동안 관찰하며 이상 징후의 요약 로그를 작성 및 자료를 저장한다.
- 중요한 돌발 사고를 기록하며, 돌발 사고를 잡거나 원인을 분석하기 위해 필요에 따라 모니터를 재설정한다.

1.6 분석
- 배선환경의 재조사는 [표2] Wire Problems Cause Power Problems를 참조한다.
- 돌발 사고를 요약한다.
- 설비상의 이상 징후와 전력품질간의 관계는 [표4]와 같다.
- [표1]의 설비돌발사고 로그에 전력문제를 비교한다.
- 전력문제와 설비동작의 특성을 비교한다.
설비의 주요한 특성은 제한전압, 임펄스, 중성점과 접지 전압의 한계와 전압강하 등을 모니터 데이터와 비교한다. 일반적인 설비동작 표준은 [표3]과 같다.
- 중요한 전력 돌발 사고를 분류한다.
중요한 전력 돌발 사고를 일반적인 범주로 분류함으로써 분석을 향상시킬 수 있다.
- 원인을 규명한다.
 
[표 3] 일반적인 설비동작특성
  NORMAL TOLERANCE CRITICAL TOLERANCE
Voltage Fluctuations 105-132VAC (-12% to +10%) 114-126VAC (-5% to +5%)
Frequency Deviation 47-63Hz 59.5-60.5Hz
Impulses 100-300Volts (1~3× Normal) 50-100Volts (0.5~1× Normal)
Voltage Drop-outs 20milliseconds 4milliseconds
N-G Voltage 3-5Volts 1Volts
Harmonic Distortion(Voltage) 10-20% Max. THD 3-10% Max. THD
 
[표 4] 이상 징후와 전력품질간의 관계
Suspected Interference Voltage Sag Impulse Voltage Distortion Outage N-G Voltage Repetitive Disturbance Overvoltage Remarks
Hard Disk Crash   Yes   Yes     Yes  
Semiconductor Failure   Yes       Yes Yes  
AC Detect Activation Yes   Yes Yes     Yes  
Lock Up/Me-mory Scramble Yes Yes       Yes Yes  
Soft Errors   Yes     Yes Yes Yes  
Breaker Trip Yes   Yes          
Reset/Reboot Yes     Yes Yes      
Measurement Error   Yes Yes   Yes Yes    
Poor Signal to Noise Ratio   Yes     Yes Yes    
Speed or Setting Drift   Yes       Yes    
Power Supply Failure   Yes   Yes   Yes Yes  
 
[표 5] Voltage Terminology Differences
과도 현상 전압 변동
주 기 0.07초 이하 0.07 - 2초(미국 0.067 - 1초) 2초 이상
구 분



 

 

 
 
 


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