THD(전압·전류 종합왜형률)는 무엇이고 기준은 얼마인가요?

핵심 답변

THD(종합고조파왜형률)는 전압이나 전류 파형에 섞인 고조파 성분 전체의 실효값을 기본파 실효값으로 나눈 비율로, 파형이 사인파에서 얼마나 일그러졌는지를 한 숫자로 보여 줍니다. 전류 THD는 부하가 고조파 전류를 얼마나 만들어 내는지, 전압 THD는 그 전류가 계통 임피던스를 지나며 공급 전압을 얼마나 일그러뜨렸는지를 나타내므로 두 값은 따로 봐야 합니다. 전류 THD가 40%면 실효전류는 기본파 전류의 약 1.08배가 되어 같은 일을 하면서도 전선과 변압기에 더 많은 열이 납니다. 전압 THD는 국제 표준과 여러 전력회사가 저압 8%, 고압(MV) 6.5%, 특고압(HV) 3%를 넘지 않아야 할 수준으로 보고 있으며, 한전 약관은 고조파가 다른 고객에게 영향을 주면 고객 부담으로 보호장치를 시설하도록 정합니다.

원리 이해

해외 제조사 기술 가이드는 THD를 신호에 포함된 모든 고조파 성분의 실효값과 기본파의 비로 정의하고, 보통 50차(대부분 25차로 충분)까지 계산하며 1을 넘을 수 있어 대개 백분율로 표시한다고 설명합니다. 전류 THD(THDi)를 쓰면 실효전류를 '기본파 전류 × √(1 + THDi²)'로 구할 수 있고, THDi가 40%면 실효전류가 기본파의 약 1.08배라는 예를 듭니다. 고조파 전류는 비선형 부하가 만들며, 그 전류가 계통 임피던스를 지나면서 전압 고조파가 생겨 공급 전압을 일그러뜨린다고 정리합니다^[1].

같은 가이드는 고조파 관련 표준을 계통과 기기의 양립성(공공 저압 계통은 IEC 61000-2-2, 저압·고압 산업 설비는 IEC 61000-2-4), 공급 품질(EN 50160, IEEE 519), 기기 방출(IEC 61000-3-2·3-12)로 나누어 소개하고, 많은 전력회사가 넘지 않아야 한다고 보는 전압 고조파 수준으로 5차 6%(저압), 전압 THD 저압 8%·고압 6.5%·특고압 3%를 제시합니다^[2]. 한전 기본공급약관 제39조는 고객의 부하가 고조파를 발생시켜 다른 고객의 전기 사용에 지장을 줄 우려가 있으면 고객 부담으로 이를 조정하거나 필요한 보호장치를 시설하도록 정합니다^[3].

전압 THD와 전류 THD 비교

숫자를 읽을 때 주의할 점

전류 THD는 부하가 가벼울 때 퍼센트로는 크게 나와도 실제 고조파 전류는 작을 수 있습니다. 그래서 전류 THD 하나만 보고 판단하기보다 그때의 전류 크기와 함께 보고, 부하가 많은 시간대의 값을 기준으로 삼는 편이 정확합니다. 전압 THD가 높다면 같은 모선에 붙은 다른 기기도 영향을 받으므로, 어느 부하가 원인인지 분기별 전류 고조파를 함께 확인해야 합니다. 계측기는 실효값(True RMS)과 고조파를 함께 잴 수 있는 것을 써야 실효전류를 작게 읽는 실수를 줄일 수 있습니다.

확인 순서

1. 관리자 수전단과 주요 간선에서 전압 THD와 전류 THD를 시간대별로 기록합니다.
2. 관리자 전압 THD가 저압 8%에 가까워지거나 넘으면 원인 부하를 찾도록 자격자 점검을 요청합니다.
3. 자격자 분기별 전류 고조파 스펙트럼으로 어떤 차수가 큰지, 어느 부하에서 나오는지 확인합니다.
4. 자격자 콘덴서·변압기 과열 여부를 함께 보고 필터·리액터 등 대책을 검토합니다.

하지 말아야 할 것

• 경부하 때의 전류 THD 퍼센트만 보고 과하게 대책을 세우지 마세요.
• 전압 THD가 높은데 역률 개선 콘덴서를 그대로 늘리지 마세요. 공진 위험을 먼저 봐야 합니다.
• 평균값만 읽는 계측기로 고조파가 많은 회로의 전류를 판단하지 마세요.

관련 기준과 근거

• THD 정의, THDi·THDu, 실효전류 관계(40% → 약 1.08배) — 제조사 기술 가이드^[1]
• IEC 61000-2-2·2-4, EN 50160, IEEE 519와 전압 THD 수준(저압 8%·고압 6.5%·특고압 3%)^[2]
• 한전 기본공급약관 제39조 고조파 등에 대한 고객 부담 보호장치^[3]

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