고조파 대책(필터·리액터·변압기 선정)에는 무엇이 있나요?

핵심 답변

고조파 대책은 크게 세 가지입니다. 첫째는 설비 배치를 바꾸는 것으로, 비선형 부하를 상류(변압기 가까이)에 연결하거나 한 모선으로 묶고 필요하면 별도 변압기로 분리합니다. 둘째는 리액터와 특수 결선 변압기 같은 기기로 고조파 전류를 제한하거나 상류로 퍼지지 않게 막는 것입니다. 셋째는 필터로, 수동(LC) 필터와 능동 필터, 둘을 합친 하이브리드 필터가 있습니다. 어느 대책이 맞는지는 측정으로 문제 차수와 크기, 콘덴서와의 공진 여부를 먼저 확인한 뒤 정합니다.

대책 한눈에 보기

위 원리와 적용 예는 제조사 기술 가이드의 분류를 따랐습니다^[1·2]. 이 가이드는 수동·하이브리드 필터는 비선형 부하가 약 500 kVA를 넘는 산업 설비, 능동 필터는 그보다 작은 상업 설비의 대표 적용 예로 듭니다^[2].

원리 이해 — 왜 콘덴서와 함께 봐야 하나

역률 개선 콘덴서는 계통(변압기·선로)의 인덕턴스와 함께 특정 주파수에서 병렬 공진을 일으킬 수 있습니다. 그 주파수 근처의 고조파가 있으면 전압 왜곡이 커지고 콘덴서로 큰 고조파 전류가 흘러 과열됩니다. 국제 표준(IEC 60831-1)은 저압 자기회복형 콘덴서에 흐르는 실효전류를 정격의 1.3배 이하로 하도록 하므로^[3], 고조파가 있는 설비는 직렬 리액터가 달린 콘덴서나 필터로 공진을 피합니다.

대책을 고르는 순서

1. 자격자 전력품질 분석기로 수전단·간선·문제 회로의 전압·전류 THD와 차수별 크기를 시간대별로 측정합니다.
2. 관리자 고조파를 만드는 기기와 그 용량, 콘덴서 뱅크 유무, 문제 증상(발열·오동작·퓨즈 용단)을 정리합니다.
3. 자격자 3배수 차수가 크면 중성선 전류와 굵기를, 5·7차 등이 크면 콘덴서와의 공진 가능성을 먼저 검토합니다.
4. 자격자 배치 변경·리액터처럼 단순한 대책으로 충분한지 보고, 모자라면 필터 종류와 용량을 설계합니다.
5. 자격자 대책 설치 후 같은 조건에서 다시 측정해 효과를 확인합니다.

중성선 굵기와 함께 보기

3배수 고조파가 큰 회로는 필터와 별개로 중성선 굵기도 확인합니다. KEC 231.3.2는 3배수 고조파의 전류 THD가 15~33%인 3상 회로의 중성선을 선도체 이상으로, 33%를 넘으면 더 굵게 하도록 하고, 232.5.4는 고조파 함유율이 기본파 선전류의 15%를 넘으면 중성선을 선도체 이상으로 하도록 합니다^[5].

하지 말아야 할 것

• 측정 없이 필터부터 사지 마세요. 차수와 크기를 모르면 효과가 없거나 오히려 공진을 만들 수 있습니다.
• 고조파가 있는 설비에서 리액터 없는 콘덴서를 그대로 늘리지 마세요.
• 필터·리액터 설치를 통전 중에 하지 마세요. 수변전 설비 작업은 전기안전관리자 책임하에 정전 후 진행합니다.

관련 기준과 근거

• 한전 기본공급약관 제39조 — 현저한 고조파 발생 시 고객 부담의 조정·보호장치 시설^[4]
• KEC 231.3.2 중성선의 단면적, 232.5.4 통전도체의 수^[5]
• 대책 분류와 적용 예, 콘덴서 전류 한도(IEC 60831-1) — 제조사 기술 가이드^[1·2·3]

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