よくある質問｜高調波抑制装置（アクティブフィルタ）｜変圧器のレンタル・販売なら淀川変圧器

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１．高調波はなぜ発生するのですか？

現在使用されている多くの機器は、内部の電子回路を動かすために、
交流から直流に変換する整流器が内蔵されています。
このような整流回路の例とそれより発生する理論的な高調波の発生次数と含有率を表に示します。

整流回路と理論的高調波発生量

２．高調波が発生した場合は、必ず対策する必要があるのでしょうか？

高調波の対策が必要だと判断された場合は、
電力会社より対策のお願いをされることがあります(電気供給条件にもとづく要請)。

参考　関西電力電気供給条件「29 電気の使用の伴うお客さまの協力」より抜粋

３．高調波対策が必要かどうかはどのようにしたら判るのでしょうか？

当社または電気設備専門の会社にご相談ください。
お客さまの需要場所における電源環境及び負荷機器の使用状況について調査し、
高調波の計算書作成ならびに対策のご提案をいたします。

４．高調波対策はどのような手順で行うのでしょうか？

お客さまが高調波発生機器も含め設備の新設･増設等をする際には、ガイドラインに沿って高調波抑制対策を実施する必要があります。
各電力会社は、図のような形でガイドラインを適用しており、高圧または特別高圧で受電する場合は、
電力会社から高調波計算書の提出を求められます。 対策が必要であれば、需要家側にて対策を行うことになります。

５．高調波の影響は？

高調波障害が与える影響を以下の表にて示します。

６．高調波の発生源は？

高調波発生源とは、波形をひずませる要素をもつ負荷設備のことです。
この種の負荷設備の代表例を表に示します。
実際、電力系統で問題となるのは、ほとんどが半導体応用機器でインバータなどのサイリスタ電力変換装置が言えます。

７．高調波抑制対策ガイドラインの考え方

1994年9月30日に「高圧又は特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン」と
「家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン」が通商産業省（現：経済産業省）から公布されました。その後、
後者は2004年9月6日に廃止され、JIS C 61000-3-2「高調波電流発生限度値（1相当たりの入力電流が20A以下の機器）」に移行されました。

ガイドラインでは、電力系統で維持すべき「高調波環境目標レベル」を総合電圧歪み率において、
高圧系統５％、特別高圧系統３％としています。過去10年間において、電圧歪み率の増加には歯止めがかかってきており、
現状の高圧系統の電圧歪み率は平均して２～３％程度を維持しているため、ガイドラインの効果が現れてきたといえます。

電力会社へ新設・増設・更新などの申請をするとき、ガイドラインに沿って計算した「高調波流出電流計算書」を提出します。
高調波流出電流が上限値を超える結果となった場合は、高調波抑制対策の実施を電力会社より求められます。
電力会社へ提出する計算書では２５次までの計算をすることになっています。

また、現状の電力系統の高調波歪み及び高調波障害の発生は５次及び７次が中心となっているため、
ガイドラインの付属書では「高次の高調波が特段の支障にならない場合、
高調波流出電流抑制対象次数は５次及び７次とする。」と示されています。

※「JIS C 61000-3-2」に適合しているものは、「JIS C 61000-3-2適合品」と取扱説明書等に表示してあります。
　 なお、「JIS C61000-3-2」を準用した場合は、「JIS C 61000-3-2準用品」と表示してあります｡

８．高調波を検討するために必要な資料は？

高調波検討に必要となるデータを下記に挙げます。
（1）受電点における電力会社側配電線インピーダンス(％Ｒ及び％Ｘ)
（2）受電電圧
（3）契約電力（契約設備電力を適用）
（4）高調波発生機器の名称,メーカ,形式,容量,台数,回路種別
（5）機器最大稼働率
（6）高調波発生機器の電源トランスの容量,二次電圧,インピーダンス
（7）コンデンサ、リアクトルの容量

９．高調波の対策方法について

高調波流出電流がガイドラインの上限値を超える場合には、その上限値以下になるような対策をとらなければいけません。
下表に主な高調波抑制対策方法についてまとめます。
対策方法の手順としては、まずは高圧回路もしくは低圧回路のコンデンサにリアクトルをつけるようにします。
それでも上限値を超える場合は、コスト・スペースの観点から、インバータ用リアクトル(ＡＣＬ,ＤＣＬ)の設置について検討します。
それでも超える場合は、アクティブフィルタや多相化変圧器を考えます。
高調波流出電流が上限値を大幅に超過している場合は、アクティブフィルタが効果的です。

１０．アクティブフィルタによる高調波抑制原理について

アクティブフィルタによる高調波補償動作原理を下図に示します。
（1）高調波を含んだ負荷電流ＩＬ、及びその基本波電流Ｉ１の波形です。
（2）負荷電流ＩＬに含まれる高調波電流ＩＨの波形です。
（3）アクティブフィルタの補償電流ＩＡＦの波形です。ＩＡＦはＩＨと逆位相の電流となります。
（4）アクティブフィルタの補償電流ＩＡＦにより、高調波電流ＩＨは打ち消され、補償後の電源電流ＩＳは、正弦波電流となります。

１１．高調波対策の抑制効果はどのように検証するのでしょうか？

高調波抑制装置の効果を確かめるには、受電点での高調波流出電流の30分平均値を測定することで確かめることができるのですが、
地域・時間帯によっては配電線からの高調波流入分の影響により計測値が曖昧なものになってしまいます。
そのような場合は、図のように変圧器の二次側で測定することで、高調波流出電流を把握できます。
受電点又は変圧器二次側で測定した高調波流出電流の30分平均値と、高調波流出電流計算書を比較し、高調波抑制装置の効果を検証します。

１２．高調波の拡大現象について

進相コンデンサを設置する場合、配電系統を含めた回路の電源が基本波成分のみであれば問題はありませんが、
高調波成分が回路に存在すると回路の条件によっては、この高調波成分が発生量よりも拡大する場合があります。
現在、高調波障害を発生させている配電系統ではこの現象が生じているものと考えられます。

この現象がどのような回路条件の時に発生するのか以下に説明します。
例えば、付図１のように高圧需要家系統内に進相コンデンサ設備と高調波発生源が接続されているとします。ここで高調波発生源は定電流源として扱うため、この系統回路は付図２のように等価回路で表せます。

とおくと

１３．現状を測定してもらう事は可能でしょうか？

はい、有償にて対応します。
当社技術員が現地で測定を行い、測定結果を報告書にまとめて提出いたします。