돌입전류현상의 해결방법

돌입전류현상의 해결방법

 

 

1. 돌입전류 현상

Capacitor가 Main 선로에 연결되는 순간에 높은 돌입 전류가 발생됩니다. 특히 이미 충전된 상태의 다른 Capacitor와 병 렬로 된 Capacitor를 투입할 때 더욱 큰 돌입전류가 발생하게 됩니다.

최근의 전력계통에 서는 자동 역률 제어 System으로써 높은 출력 밀 도와 손실의 감소를 얻게 되었으나 돌입전류 현상은 더욱 증가 되었습니다.

이러한 돌입전류는 정격전류의 약 200배 이상이 되기도 합니다.

이러한 돌입전류 현상은 개폐시 Capacitor의 매우낮은 임피던스에 의한것 입니다.

 

 

2. 돌입전류에의한 피해

· 개폐기의 수명 감소

· Capacitor의 스트레스 증가

· Capacitor Bank의 수명감소

· 전력 품질저하(예 : 전압SAG현상 . Transient전압발생)

· Reactor 부설시는 경우에 따라서 추가적인 저항손실 증가

 

 

3. 돌입전류 제한 방법

1) 직렬저항 부설

- 계 속적인 손실 발생

 

2) 직렬 AIR Coil 부설

- 계 속적인 손실 발생

 

3) Filter용 Reactor 부설

- Capacitor의 전압 상승

- 고조파 Tuning 필요 → 고조파 Filter용 Capacitor사용

- 추가적인 금액 상승

 

4) Pre-Lodding 저 항을 갖춘 Capacitor 전용개폐기 사용

- 직 렬저항에 의한 손실 없음

- 개폐 Surge 제 거

- Capacitor System의 수명증진

 

 

4. 직렬저항

최대 PEAK전류는 제한됩니다.

그러나 이 직렬저항은 계속적으로 높은 열손실을 발생 시킵니다.

 

 

5. 직렬저항을 갖춘 Capacitor 전용개폐기

최PEAK전류가 매우 감소 됩니다.

이 직렬저항은 접촉 시 순간적으로 회로에 투입되어 열손실은 발생하지 않습니다.

 

 

6. 해결방안 : Capacitor전용개폐기

1) 사용목적

Capacitor를 개폐하기 위해 특별히 고안된 유일한 제품입니다.

돌입 전류 현상을 기 초로 개폐기의 접촉시 Bounding현상과 매우 높은 Transient를 피할 수 있도록 Design되 었습니다.

이미 연결된 Capacitor 상태하에서 추가적인 Switching은 매우 높은 돌입전류(>200× IN)가 발생되는데 이것은 기존 System의 전력 품질을 떨어 뜨리고, Capacitor와 개폐기 및 PFC제어장치 의 수명에 부정적인 효과를 갖게 합니다.

 

2) 주요기능

· 확실한 돌입전류 감소효과

· 전력 품질(Power Quality)향상 (SAG/Transient현상 제거)

· Soft Switching에 의한 PFC Capacitor 수명 증진

· 고장없는 역률제어 System

 

 

3) 동작원리

그림과 같이 Precharging저항을 갖춘 Capacitor 전용개폐기는 주접점이 Close되기전에 보조접점 에 의 해서 먼저 Switching 작용을 합니다.

이러한 작동은 Capacitor의 돌입 전류를 현저히 감소시키게 됩니다.

 

4) 돌입전류 비교

아래의 그림은 일반적인 개폐기 사용시와 전용개폐기 사용시의 돌입전류 파형을 비교한 것입니다.

Capacitor 정격전류 18A(1 2.5kvar/400V)

일반 개폐 기로 투입 시 돌입 전류는 1200A, 전용 개폐 기로 투입 시 돌입 전류는 260A 전용 개폐 기를 사용할 때 66배 이상의 돌입전류가 15배 미만으로 제한됩니다.

결론적 으로 이러한 Capacitor의 돌입전류 억제기능은 Capacitor의 수명을 연장시키고, PFC System의 안정적인 동작과 계통의 전력품질을 증진시키게 됩니다.

 

5) 여러조건하에서 Capacitor 개폐기현상 비교

일반적인 Capacitor Bank 개폐시 정격전류의 200배 정도의 돌입전류가 발생됩 니다.

Reactor를 부설한 경우는 500A(24배)정도로 돌입전류가 감소됩니다.

Capacitor 전용개폐기를 사용하면 돌입전류 현상이 10배 이하로 현저히 감소됨을 알 수 있습니다.

 

 

7. 실측정의 예

1) 실측정 Diagram

 

2) 측정사진

 

3) 전압파형

 

4) 돌입전류 파형