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現代電力システムにおける高調波:定義、原因、および対策

2025-07-29

調和 を 理解 する ― 電力 システム に 関する 関心 が 増大 し て いる

電力電子学の急速な進歩と共に 現代の電力システムが進化するにつれて 重要な問題の一つが 増えてきましたが しばしば見過ごされています ハーモニックです高功率半導体装置の統合,例えばタイリスター電力網の非線形負荷が著しく増加した.これらの負荷は,電流と電圧の波形のシナウソイド性質を歪める.軽視できない大きな電力品質の課題です.

線形的な負荷が支配していた以前のシステムでは,電力品質は主に電力会社が責任を負っていました.しかし,今日のエネルギー利用者がより多様で洗練された機器を採用するにつれて,ハーモニックなどの電源品質指標システム設計,運用,またはトラブルシューティングに関与するすべての人にとって,ハーモニックの明確な理解は不可欠です.

1ハーモニックとは?

中国の国家標準GB/T 24337 (電力品質 - 公共電力網におけるインターハーモニック) によると,ハーモニックは,周波数がシステムの基本周波数の整数倍数である電気信号の構成要素として定義されます..

中国では標準グリッド周波数は50Hzである. 100Hz,150Hz,200Hz等で交響する周波数は,2番目,3番目,4番目等と呼ばれている.交響は2つの主要な方法で分類することができる:

順番でポジティブシーケンス,ネガティブシーケンス,ゼロシーケンス

周波数倍数によって:

  • 奇数式ハーモニック(第3位,第5位,第7位など)
  • 偶数式ハーモニック(第2位,第4位,第6位など)

奇数の和音は,実用ではよりよく見られるもので,システムバックエンドデータや波形分析ツールによって監視することができる.

2ハーモニックの原因は?

ハーモニックは,通常,非線形負荷にシヌソイド電圧が適用されたときに発生する.一般的な源には,以下が含まれます.

  • 電力電子機器: 3番目,5番目,7番目およびより高い順序のハーモニックを生成する変頻駆動器 (VFD),直線器,インバーター.
  • 産業用機械: 弧炉,?? 光灯,インダクションヒーター

この装置は電圧と電流の線形関係を乱し,波形の歪みやシステムに調和電流の注入を引き起こします.断熱障害装置の不具合や 誤ったトリッピングや システム不安定性さえも

近年,再生可能エネルギーシステム (PVや風力など) の成長により,より多くのインバーターと変換機がネットワークに導入されました.ハーモニック・フットプリントを増やし,近代的な電力システム制御により高い要求を課す.

 

3ハーモニックを緩和する方法: 多面的な戦略

効果的な調和緩和には,積極的な設計,戦略的装備選択,および修正技術が組み合わせられる必要があります.主なアプローチには以下が含まれます:

(1) 源側制御: 最も費用対効果があり徹底した方法.負荷設計を最適化し,低和音装置を選択することで,源頭で和音生成を最小限に抑えることができます.

(2) 機器の保護: 敏感な装置では,隔離や電磁気干渉 (EMI) の緩和戦略を適用して,和音の影響を軽減します.

(3) フィルタリング溶液:

  • パシブフィルター: 費用対効果があり,特定の固定周波数ハーモニックをフィルタリングするのに適しています.
  • 活性フィルター: ダイナミックな環境ではより汎用的で効果的ですが,コストは高くなります.

注:グリッドとの潜在的な共鳴を避けるために,フィルターの配置を注意深く評価する必要があります.

結論

ハーモニック・ディストーションは 現代の電力システムにおいて 緊急性が高まる問題です エネルギーインフラストラクチャが 複雑化していくにつれてエンジニアやエネルギー専門家の標準的な慣行にならなければならない適切な知識とツールがあれば,次の世代の電力ネットワークの信頼性と効率の両方を保証する電力品質を保てることができます.



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