1. 개요
고조파는 기본파형(상용주파수 60[㎐])에 대한 정수배인 주파수의 정현파를 총칭하여 이르며 종합고조파 왜형률을 계산하여 백분율로 표시하며 고조파를 유발하는 설비들은 다음 표<1>과 같다.

<표 1> 고조파를 발생하는 설비

수(하수, 폐수, 분뇨 등) 처리장에서의 고조파는 인버터 등 가변범위가 넓고 빈번하며 지속성을 가지고 있어 계측기 등 다른 기기나 전선로에 영향을 끼치므로 적정한 범위로 제한하는 것이 필요하다.
구체적인 악영향 사례로서는 일반적인 현상이겠지만 변압기의 손실증가로 인한 용량감소와 발열 및 소음, 케이블 및 콘덴서와 리액터 등의 과열과 소음을 유발하고 차단기․개폐기․계전기․기타전자장비 등의 오동작을 발생하게 한다.
최근 환경기초시설에서는 Inverter 등 가변형 전력변환장치의 사용이 증가하면서 원인파악이 곤란한 이상현상(설비고장, 계측값 Hunting 등)이 발생하는 등 고조파로 추정되는 계통의 이상이나 피해도가 증가하고 있는 추세이다.
환경기초시설에서 고조파 발생을 일으키는 설비별로 측정장비를 통해 상호 비교하여보면 설비별 평균 전류고조파의 경우 정류기가 100~130[A %THD]로 가장 많았고 다음으로 인버터가 75~85[A %THD], 무정전전원설비가 20~30[A %THD]로 한국전력공사가 권장하는 고조파의 평균값인 6[A %THD](저압 송배전계통)와 비교하면 상당히 높게 발생하고 있는 것으로 측정되었다.

<표> 환경기초시설 고조파 발생 설비별 측정결과 비교

2. 외국(일본) 관리 사례
일본의 경우는 고조파 억제 가이드라인을 정하여 저압의 경우는 인버터 등 고조파 발생 설비가 설치되는 경우 입력측에 입력리액터나 직류리액터를 설치하도록 권장하고 있으며 그 용량은 단상 100[V]의 경우 0.75[kW]이하, 단상 200[V] 2.2[kW]이하, 삼상 200[V] 3.7[kW]이하로 규정하고 있다.
3. 우리나라 하수처리시설 고조파 측정 및 분석
2009년 하수처리시설 중 일부시설(10개소)에 대해 고조파를 측정한 결과 전압고조파 평균은 2.09[V %THD], 전류고조파 평균은 11.03[A %THD]로 낮은 Data가 측정되어 우리나라 하수처리시설은 비교적 고조파에 대해 다소 안정적인 것으로 나타났다.
일반적으로 우리나라에서 적용하고 있는 고조파 기준으로는 전압 3[V %THD], 전류 6[A %THD]로 "한국전력공사의 전기공급약관 66[kV]이하"의 적용을 준용한다.(저압계통 전압고조파 기준은 미국 IEEE519 권고치 참고)

<표> 하수처리시설 고조파 발생현황(10개소)

4. 고조파 저감방법
일반적으로 하수처리장에 고조파가 많이 함유되어 전력계통에 문제가 야기되는 경우라면 크게 2가지로 대안을 세워야 한다.
첫째로 고조파를 발생하는 기기로부터 고조파 전류를 분류시켜 유출전류를 저감시키는 방법과, 두 번째로 기기로부터 발생되는 고조파 전류를 직접 저감하는 방법으로 분류할 수 있으며 알려진 세부적인 대책으로는 리액터(ACL, DCL) 및 MSF(Micro Surge Filter) 설치, 콘덴서 설치(고압측이나 저압측), 변환기 다펄스화(정류기 다상화), 컨버터 PWM 방식채용, 위상변위(Phase Shift TR 설치), 저감필터(Filter) 설치{수동 Filter(Passive Filter) 및 능동 Filter(Active Filter)}, 계통분리 등을 들 수 있으며 이중 정확한 원인을 파악하여 걸맞은 처방을 하여야 한다.

<환경공업신문·월간환경21>
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