高調波による被害は未然に防げます。まずは現状電源の高調波測定と高調波診断が必要です。
弊社は配電盤設計・製作という観点からお客様の立場に立って電源の高調波診断サービスを行っています。お気軽にお声をおかけください。
高調波とは
高調波ってなに?
交流は50Hzまたは60Hzで変化する正弦波です。
例えば電圧100Vの瞬時値は下記の式で示されます。
e=141×sinωt
e:電圧
ω:角偏位=2πft
f:周波数[Hz]
t:経過時間[ms]
ここで50Hzまたは60Hzの周波数は基本周波数と呼ばれます。
直流電圧は交流を整流器で整流すると簡単に生成できます。
単純に整流しただけの直流は脈流と言われ完全な直流とはなりません。
その場合、これを平滑するために電解コンデンサを接続する手法がとられます。
そうすると整流器の一次側には電解コンデンサを充電するだけのリップル電流が流れます。
このリップル波形は歪波と呼ばれ基本周波数成分と基本波に対して5倍,7倍,11倍…
の周波数成分に分解できる。これを5次,7次,11次…高調波と呼んでいます。
いずれにしても整流器を持つ装置の一次側には歪を持った電流が流れそれが高調波発生元となります。
その場合、一旦、発生した高調波は定電流源として作用し必ずどこかに流れ込みます。

高調波発生機器って具体的になに?
整流回路を持つ機器全般であり下記の様なものが代表例です。
インバータ
直流電源を有する全ての電子機器(パソコン、テレビ、ビデオなど)
UPS
スイッチング式DC電源
充電式バッテリー電源
整流器を使用するパワー装置(電気めっきなどもそうかも?)
特定需要家ってなに?
高調波抑制ガイドラインによれば基本的には高調波は自らは出さないようにする必要があります。
あるレベル以上の高調波発生対象機器がある場合は「特定需要家」と見なされます。
高圧受電の場合は「等価容量」が50kVA以上が特定需要家となります。
特定需要家の場合は高調波流出の計算を行い各次数において全てを限度以内に抑えることが義務付けられています。
高調波対策
高調波の発生を抑える対策を下記に示します。
コンデンサを設置し高調波を吸収する。
直流電源を有する全ての電子機器(パソコン、テレビ、ビデオなど)
その場合、高調波発生元と同じ変圧器系統に低圧進相コンデンサを設置すると効果が大きい。
アクティブフィルターを設置し高調波を消滅させる。
高調波はどんな影響があるの
高調波が発生すると進相コンデンサなどは高調波成分においてインピーダンスが周波数に反比例して小さくなり大きな電流として流れ込みます。
結果として直列に接続されたリアクトルが焼損することがあります。
高調波は定電流源なので配電線に現れた高調波は必ずどこかの需要家に流れ込みます。
従って高調波が流れ込んでいた需要家で高調波対策として高調波が流れ込まない様な対策をすると他の需要家に流れ込むことになりその影響が大きく現象は流動的となり抜本的な対応策が必要となります。
その他で影響がある機器としては画像機器や音声機器なども影響を受ける可能性が高いです。
進相コンデンサの直列リアクトルと高調波
進相コンデンサの直列リアクトルは一般的には6%が使用され高調波の影響を受け焼損するケースがありました。
その場合は13%にして高調波が流れ込まない様にしていました。
ですが、その場合は進相コンデンサ自体も13%対応とする必要があったのです。
更に定電流源であるので他の需要家に高調波流入の影響が出てしまうことになっていました。
現時点ではJISC4902として直列リアクトルは種別Ⅱとして第五高調波は基本波の55%含有でも熱的な耐量を求められることとなり高調波発生箇所においても6%で対応が可能となりました。
高調波測定例
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高調波ひずみ率最大値一覧
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THDF_U1_INST[%]
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THDF_I1_INST[%]_1
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THDF_I2_INST[%]_1
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THDF_I3_INST[%]_1
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THDF_U1_MAX[%]
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THDF_I1_MAX[%]_1
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THDF_I2_MAX[%]_1
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THDF_I3_MAX[%]_1
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高調波評価項目
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保安高圧
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普通高圧
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| 総合高調波瞬時電圧 U1 ひずみ率 |
2.03 |
2.22 |
| 総合高調波瞬時電流 I1 ひずみ率 |
9.76 |
11.27 |
| 総合高調波瞬時電流 I2 ひずみ率 |
10 |
11.28 |
| 総合高調波瞬時電流 I3 ひずみ率 |
9.67 |
11.12 |
| 総合高調波最大電圧 U1 ひずみ率 |
4.02 |
2.31 |
| 総合高調波最大電流 I1 ひずみ率 |
18.59 |
14.28 |
| 総合高調波最大電流 I2 ひずみ率 |
22.66 |
11.57 |
| 総合高調波最大電流 I3 ひずみ率 |
25.4 |
16.42 |
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波形のひずみ状態例
高調波測定状態例