APF 대 AHF 대 SVG: 어떤 전력 품질 장치가 필요하신가요?

요약. APF, AHF, SVG의 차이점을 이해하면 전력 품질 구매에서 가장 비용이 많이 드는 실수, 즉 해당 공장에 문제가 없는 장치를 구매하는 것을 방지할 수 있습니다. 세 가지 모두 IGBT 컨버터를 사용하고 카탈로그에서 비슷하게 보이지만, 능동형 전력 필터는 전류 왜곡을 목표로 하고, 능동형 고조파 필터는 고조파 및 종종 무효 전력도 목표로 하며, 정적 무효 전력 발생기는 훨씬 더 큰 규모의 전압 지원 및 무효 전력 보상을 목표로 합니다. 이 비교는 각 장치의 제어 목표, 일반적인 정격 및 측정 지점을 설명하고, 기능이 겹치는 부분을 보여주며, 여러 기능이 필요한 공장을 위한 선택 경로를 제공합니다. 또한 보드에서 AHF가 고조파를 처리하고 SVG가 인커머에서 무효 전력을 관리하는 하이브리드 구성도 다룹니다.

APF, AHF 및 SVG란 무엇인가요?

세 장치 모두 네트워크와 병렬로 연결된 전압 소스 컨버터입니다. 능동형 전력 필터(APF)는 부하 전류를 측정하고 왜곡 성분을 추출하여 반대 전류를 주입하여 공급 전류가 정현파가 되도록 합니다. 능동형 고조파 필터(AHF)는 명시적인 고조파 차수 선택으로 동일한 기능을 수행하며, 대부분의 최신 제품군에서는 무효 전류, 부하 균형 및 일부 모델에서는 저전압에서 플리커 지원도 제공합니다.

정적 무효 전력 발생기(SVG)는 컨버터 토폴로지를 공유하지만 제어 목표가 다릅니다. 전압을 유지하고 역률을 개선하며 플리커를 억제하기 위해 무효 전류를 조절합니다. 정격은 고조파 전류 암페어가 아닌 kVAr 또는 MVA로 표현되며, 재생 에너지 공장, 변전소 및 중공업을 위해 일반적으로 중전압(6kV ~ 35kV)에서 적용됩니다. 저전압에서는 현대적인 무효 전력 기능을 갖춘 AHF가 소형 LV SVG가 하는 일의 상당 부분을 수행할 수 있기 때문에 AHF와 SVG의 경계가 모호해집니다.

실질적인 차이는 각 장치가 측정하고 제어하는 양입니다. AHF는 부하 전류 고조파를 측정하고 이를 조절합니다. SVG는 전압을 측정하고 무효 출력을 조절합니다. APF는 종종 AHF와 동일한 하드웨어를 사용하지만 제어 목표가 더 단순하기 때문에 일부 시장에서는 두 용어가 상호 교환적으로 사용되고 다른 시장에서는 명확하게 구분됩니다. 견적을 비교할 때 장치가 실제로 무엇을 제어하는지, 어떤 측정 지점에서 제어하는지, 다른 기능이 활성화될 때 해당 제어가 어떻게 되는지 문의하십시오.

정격이 나머지 이야기를 들려줍니다. 저전압 AHF는 일반적으로 380V ~ 690V에서 15A ~ 600A의 보상 전류를 제공합니다. 저전압 SVG는 수십에서 수백 kVAr를 처리합니다. 중전압 SVG는 캐스케이드 H-브리지 구성에서 수십 MVA에 도달합니다. 400V에서 100A AHF는 약 69kVAr의 컨버터 용량에 해당하며, 이는 두 제품군이 왜 그렇게 다르게 확장되는지를 보여줍니다.

컨버터 용량은 합산이 아닌 공유됩니다. 400V에서 100A 장치는 약 69kVAr의 유효 컨버터 용량을 가집니다. 만약 60A의 고조파 전류와 40A의 무효 전류를 주입한다면, 벡터 합은 여전히 정격 내에 있어야 합니다. 최대 고조파 전류와 최대 무효 전류를 별도로 나열하는 마케팅 시트는 이 제약을 모호하게 하며, 이는 다기능 장치가 실제 공장에서 데이터 시트보다 성능이 떨어지는 가장 일반적인 이유입니다.

잘못된 장치를 선택하면 비싼 실수가 되는 이유

1. 전압 문제는 고조파 문제가 아닙니다. 안정적인 0.86 역률과 안정적인 전압을 가진 공장은 고조파 필터링이 아닌 무효 보상이 필요합니다. 역률 위약금을 해결하기 위해 AHF를 설치하는 것은 커패시터 뱅크나 SVG가 더 저렴하게 공급할 수 있는 무효 전류에 컨버터 용량을 낭비하는 것입니다.

2. 고조파 문제는 무효 장치로 사라지지 않습니다. 커패시터 뱅크는 역률을 개선하고 잘못된 디튜닝으로 인해 5차 또는 7차 고조파를 증폭시킬 수 있습니다. PF 위약금을 해결하기 위해 커패시터를 설치했다가 왜곡이 더 심해진 것을 측정한 공장은 비싸게 이 교훈을 배웠습니다.

3. 측정 지점이 결과를 결정합니다. AHF는 자체 CT 위치에서 전류를 조절합니다. CT가 보드에 있지만 유틸리티가 변압기 2차에서 측정하는 경우, 보상되지 않은 상위 부하는 규정 준수 측정에 남아 있습니다. 인커머에 있는 SVG는 전압을 측정하므로 그 목표는 유틸리티 계량과 자연스럽게 일치합니다. 장치를 측정 지점에 맞추는 것은 기능을 문제에 맞추는 것만큼 중요합니다.

4. 규모가 경제를 결정합니다. 400V에서 200A 고조파 부하의 경우, 50A~600A 정격의 APF가 명확한 답입니다. 35kV에서 20Mvar의 무효 요구 사항의 경우, 중전압 SVG가 유일한 실용적인 옵션입니다. 저전압 필터를 쌓아 대규모 무효 부하를 처리하려고 하는 것은 비싸고 기계적으로 불편합니다.

5. 복합 작업에는 명시적인 사양이 필요합니다. 고조파, PF 및 균형을 모두 수행한다고 주장하는 장치는 세 가지가 동시에 작동할 때의 성능 저하를 명시해야 합니다. 일부 장치는 무효 출력이 0일 때만 최대 고조파 전류를 제공합니다. 각 기능의 최대값이 아닌 복합 작업 곡선을 요청하십시오.

6. 표준은 기능별로 다릅니다. 고조파 제한은 IEEE 519 또는 IEC 61000 시리즈에서 나오며, 전압 및 플리커 제한은 IEC 61000-3-3 및 국가 그리드 코드에서 나옵니다. 한 가지 목표에 대해 규정을 준수하는 장치는 다른 목표에 대한 증거가 없을 수 있으며, 이는 검사 시 중요합니다.

7. 수명 주기 및 예비 부품은 제품군별로 다릅니다. 저전압 필터 모듈은 유통업체 카탈로그의 소모품이며, 중전압 SVG 하위 어셈블리는 리드 타임이 긴 프로젝트 구성 요소입니다. LV 필터링을 표준화하는 공장은 예비 모듈 하나를 보관하고 모든 보드를 커버합니다. MV SVG를 사용하는 공장은 프로젝트별 예비 부품 계획과 종종 서비스 계약이 필요합니다. 이 차이를 무시하는 총 소유 비용 비교는 오해의 소지가 있습니다.

8. 그리드 코드 증거는 선언된 기능과 일치해야 합니다. 재생 에너지 상호 연결은 연결 지점에서 입증된 무효 기능, 전압 라이드 스루 및 고조파 방출 제한을 점점 더 요구합니다. 증거 패키지는 장치 유형 및 정격별로 조립됩니다. 두 장치에 걸쳐 기능을 혼합하는 것은 전기적으로 괜찮지만, 문서에는 어떤 장치가 어떤 요구 사항을 제공하는지 보여주어야 하며, 유틸리티는 정확히 그런 용어로 문의할 것입니다.

APF, AHF 및 SVG 중에서 선택하는 방법

1단계 — 제품 전에 문제를 특성화하십시오. THDi, 개별 차수, 역률, 전압 변동, 플리커 및 불균형을 일주일 동안 기록하십시오. 지배적인 문제가 장치를 결정합니다. 두 가지 문제가 비슷하다면 하이브리드를 계획하십시오.

2단계 — 중성선이 관련되어 있는지 확인하십시오. 단상 부하가 있는 4선식 보드는 3의 배수 차수 보상이 필요합니다. 4선식 기능을 갖춘 랙 마운트 모듈식 APF(LV 배전 캐비닛용)은 컴팩트한 프레임에서 이 경우를 처리합니다.

3단계 — 혼합 문제를 위한 하이브리드 아키텍처 결정. 일반적인 구성: 각 문제 보드에 AHF를 설치하여 전류 왜곡을 처리하고, 인커머에 SVG를 설치하여 PF 및 전압을 처리합니다. 150kvar 모듈식 SVG 캐비닛 및 산업 플랜트용 저전압 AHF는 일반적으로 이러한 방식으로 함께 배포됩니다.

4단계 — 조정 및 CT 배치 확인. 동일한 네트워크에 있는 두 개의 빠른 컨버터는 상호 작용할 수 있습니다. 각 장치의 측정 지점을 문서화하고, AHF는 전류를 조절하고 SVG는 전압을 조절하도록 설정하고, 단계 부하에서 두 장치 모두 작동 시 안정성을 확인하십시오.

5단계 — 각 기능에 대한 증거 지정. 충족해야 하는 표준을 나열하고 각 기능에 대한 테스트 증거를 요구하십시오: 고조파 전류 제한, PF 범위, 전압 조절 대역 및 플리커 감소. 모든 기능을 포함하는 단일 규정 준수 주장은 유틸리티 검토에 거의 충분하지 않습니다.

6단계 — 단위 가격이 아닌 총 소유 비용 비교. 스위치기어 공간, 케이블, 손실, 유지 보수 및 예비 부품을 포함하십시오. 다기능 AHF는 일반 APF보다 비쌀 수 있지만 별도의 커패시터 뱅크 및 컨트롤러를 제거하여 순위를 자주 변경합니다.

중전압에서 무효 전력이 지배적인 공장의 경우, 일반적으로 SVG와 디튠된 리액터가 있는 기존 커패시터 뱅크 사이에서 결정됩니다. 중전압 구성의 경우 SVG 범위를 찾아보고, 지배적인 문제가 전압 지원보다는 전류 왜곡인 경우 AHF 범위와 비교하십시오. 당사의 엔지니어링 팀은 귀하가 결정하기 전에 측정된 데이터를 기반으로 두 시나리오를 모두 모델링할 수 있습니다.

축소하여 시범 운영하십시오. 사이트에 유사한 보드가 여러 개 있는 경우, 하나를 한 달 동안 시범적으로 필터링하고 결과를 측정하여 나머지 보드의 크기를 조정하는 데 사용하십시오. 이는 추가 시운전 방문 한 번으로 비용이 들지만, 일반적으로 원래 평가에서 무효 전류가 고조파 부하를 처리한 후 컨버터가 얼마나 많이 여유를 가질 수 있는지에 대한 최소한 하나의 가정을 수정합니다.

일반적인 사양 함정. 가장 자주 나타나는 네 가지 함정: 무효 부하를 동시에 명시하지 않고 고조파 전류 정격을 인용하는 것; 고장 수준을 명시하지 않고 전압 조절 대역을 지정하는 것; 4선식 장치가 사무실에서만 필요하다고 가정하는 것; 다기능 장치와 단일 기능 장치를 가격만으로 비교하는 것. 각 함정은 기술 일정에 한 줄을 추가하여 쉽게 해결할 수 있습니다.

시작점을 제대로 측정하십시오. 장치 비교는 그 뒤에 있는 조사만큼 좋습니다. 개별 고조파 차수, 부분 및 전체 부하에서의 PF, 교대 근무 중 전압 변동, 용접 또는 아크 부하가 있는 경우의 플리커, 4선식 보드의 중성선 전류를 기록하십시오. 잘못된 시간에 캡처된 10분간의 데이터는 이후의 모든 결정을 오도하며, 올바르게 사양된 장치가 여전히 실망스러운 가장 일반적인 이유입니다.

장치를 계량 요금과 일치시키십시오. 일부 유틸리티는 15분 평균으로 측정되는 무효 전력 요금을 적용하는 반면, 고조파 제한은 훨씬 더 짧은 창에서 평가될 수 있습니다. 따라서 두 가지 목표는 설치의 다른 지점에서 작동하는 다른 장치로 충족될 수 있으며, 단일 장치가 두 가지 모두를 충족하는 가장 저렴한 방법은 자동으로 아닙니다. 하나의 다기능 장치가 모든 노출을 해결한다고 가정하기 전에 요금 구조를 확인하십시오.

자주 묻는 질문

APF는 AHF와 같은 것인가요?

종종 하드웨어는 동일하며 용어는 상호 교환적으로 사용됩니다. 엄격하게 말하면, AHF는 명시적인 고조파 차수 선택을 지정하고 일반적으로 무효 및 균형 기능을 추가하는 반면, APF는 능동 필터링의 더 넓은 범주를 설명합니다. 서면으로 제어 기능을 확인하십시오.

AHF는 커패시터 뱅크를 대체할 수 있나요?

부분적으로. 무효 기능을 갖춘 AHF는 선행 또는 지연 무효 전류를 공급하고 역률을 개선할 수 있지만, 암페어당 kVAr는 컨버터 정격에 의해 제한됩니다. 대규모 무효 부하는 SVG 또는 적절하게 디튠된 커패시터 뱅크로 더 경제적입니다.

AHF와 SVG가 모두 필요한가요?

고조파 왜곡과 전압 또는 플리커 문제가 모두 중요한 경우에만 필요합니다. 많은 산업 플랜트는 보드에서 AHF로 왜곡을 해결하고 전압 지원은 유틸리티에 맡깁니다. 재생 에너지 플랜트와 약한 그리드는 종종 둘 다 필요합니다.

어떤 장치가 더 빠르게 응답하나요?

둘 다 컨버터 기반이며 일반적으로 밀리초 이내에 응답합니다. 차이는 속도보다는 제어 목표입니다. AHF는 부하 전류 변화에 반응하고, SVG는 전압 변화에 반응하므로, 겉보기 속도는 측정되는 것에 따라 달라집니다.

SVG도 고조파를 필터링할 수 있나요?

일부 SVG에는 고조파 보상 모드가 포함되어 있지만, 정격은 무효 부하를 위해 kVAr로 크기가 조정되므로 고조파 용량은 제한적입니다. 왜곡이 주요 문제인 경우, 전용 AHF는 컨버터 용량을 더 효율적으로 사용합니다.

중전압 고조파 문제는 어떻게 되나요?

중전압 필터링은 일반적으로 스텝 SVG 또는 튜닝된 필터 브랜치와 소스의 LV 필터링을 결합합니다. 가장 경제적인 해결책은 일반적으로 비선형 부하가 실제로 있는 저전압에서 필터링하는 것이지, MV 인커머에서 필터링하는 것이 아닙니다.

결론

APF, AHF 및 SVG는 토폴로지는 공유하지만 목적은 공유하지 않습니다. 측정된 문제에 장치를 맞추십시오: 전류 왜곡은 필터링을 요구하고, 전압 및 무효 부하는 SVG를 요구하며, 혼합 문제는 명확하게 분리된 측정 지점을 가진 하이브리드를 정당화합니다. 복합 작업 곡선과 기능별 테스트 증거를 지정하면 선택은 카탈로그 비교가 아닌 엔지니어링 결정이 됩니다.

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