신에너지 발전소를 위한 고조파 저감 솔루션: 태양광 발전소의 고주파 고조파 종합 관리

Ⅰ. 문제 상황​
대규모 집중형 태양광 발전소의 인버터 클러스터에서 고주파 하모닉 주입
대규모 집중형 태양광 발전소 운영 중 병렬로 작동하는 여러 인버터가 150-2500Hz 범위(주로 23번째부터 49번째까지의 하모닉)에서 광대역 하모닉을 생성하여 다음과 같은 전력망 측면의 문제를 초래합니다:

• 전류 총 하모닉 왜곡률(THDi)이 12.3%에 달해 IEEE 519-2014 표준 한도를 크게 초과함.
• 콘덴서 뱅크 과부하, 과열, 보호 장치 오작동을 유발함.
• 인근 민감한 장비에 영향을 미치는 전자기 간섭(EMI) 증가.

​II. 핵심 솔루션​
맞춤형 리액터 + 콘덴서 뱅크를 사용하여 효율적인 하모닉 흡수 회로를 구성하는 LC 패시브 필터 토폴로지 채택.

1. ​핵심 장비 선택​

1. ​기술적 매개변수 설계​
   리액터 인덕턴스: 0.5mH ±5% (@50Hz 기본 주파수)
   품질 계수(Q): >50 (저손실 고주파 필터링 보장)
   절연 등급: H 등급 (장기 내온도 180°C)
   리액턴스 비율 구성: 5.5% (23번째부터 49번째까지의 고주파 대역 최적화)
   토폴로지 구조: 델타 (Δ) 연결 (고차 하모닉 분산 능력 향상)
2. ​필터 시스템 설계 주요 사항​
   공진 주파수 계산:
   f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
   목표 주파수 대역(150-2500Hz) 정확히 커버, 고주파 하모닉의 국소 흡수 달성.

​III. EMC 완화 효과 검증​

​IV. 공학적 구현의 장점​

1. ​고효율 필터링:​​
   5.5% 리액턴스 비율 설계는 23번째 이상의 하모닉을 특별히 억제하여, 전통적인 7% 방식보다 고주파 응답이 40% 개선됨.
2. ​안전성 및 신뢰성:​​
   H 등급 온도 상승 절연 시스템은 -40°C부터 +65°C까지의 야외 환경에서 안정적인 장비 작동을 보장함.
3. ​비용 최적화:​​
   저손실 설계(Q > 50)로 인해 추가 시스템 전력 소모가 출력 전력의 0.3% 미만으로 제한됨.

​V. 배포 권장사항​

1. ​설치 위치:​​ 35kV 집합 변전소의 저압측 버스바.
2. ​구성:​​ 각 2Mvar 콘덴서 뱅크가 10개 CKSC 리액터와 직렬 연결(그룹 기반 자동 스위칭).
3. ​모니터링 요구사항:​​ 실시간 THDi 변화 추적을 위한 온라인 하모닉 분석기를 설치.

​솔루션 가치:​​ 신에너지 발전소에서의 고주파 하모닉 오염을 효과적으로 해결하고, 콘덴서 수명을 37% 이상 연장하며, 하모닉 위반으로 인한 태양광 출력 제한을 피함.