高調波抑制対策技術指針（JEAG ）の改定について

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あゆみかくはり
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1 解説高調波抑制対策技術指針 (JEAG ) の改定について 2014 年 7 月 10 日 EMC 共通技術専門委員会 1

2 本指針の概要と位置付け高調波抑制対策を円滑に進めるために実務面の具体的運用を図ることを目的とした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 ( 以下特定需要家ガイドラインと呼ぶ ) を解説補完する民間技術指針であり以下を目標にし制定したものである (1) 特定需要家ガイドラインで定性的に記載されている事項について根拠を示しつつ可能な限り定量化する (2) 最新の JIS の用語や単位を用いて平易な文章で記載し読者に理解される技術解説とするため例題を数多く取り入れる (3) 特定需要家ガイドラインに基づく計算に必要な定数について標準値を提示する特定需要家ガイドライン : 高調波抑制対策の基本事項を規定したもので H6 年 10 月に資源エネルギー庁公益事業部長より通知されたその後 H16 年 1 月に改定され原子力安全保安院 ( 当時 ) より通知された関連業界に対して遵守義務を課している本指針 :JIS C のように機器製造者側が主に使用する規格と異なり機器を設置する需要家側が機器を使用するにあたって電力系統への高調波電流の流出を低減する具体的対策を記載した指針である 2

3 指針改定の理由と狙い空調機器や汎用インバータスパコン大型のサーバストレージといった主に JIS C が適用できない製品の場合配電系統に接続するにあたって必要な高調波流出電流計算書 ( 後述 ) を作成するために必須なため該当となる製品を扱っていたメーカの各部門では一般的に対応してきた内容である初版 (1995 年 ) の高調波抑制対策技術指針では対象となる製品であっても取説や仕様書等への記載義務はなかったが様々なパワーエレクトロニクス機器が増加した現在では機器ごとに問い合わせて計算書を作成するのは機器メーカにとってもユーザにとっても煩雑であり抽出もれが原因となる高調波障害が起こった場合の改善も大電流を扱うため困難であるそこで今回の改正では必要な情報をあらかじめ製造業者がカタログ仕様書等に高調波発生機器である旨換算係数の記載を要求したものである 3

4 高調波抑制対策技術指針 (JEAG9702) 制定改定の経緯と区分 1987 年 : 電力基盤強化懇談会 ( 資源エネルギー庁長官の私的諮問機関 ) において高調波環境目標レベル (6.6kV 系統で 5%) の提示 1990 年 6 月 : 電気協同研究会にて高調波環境目標レベル以下を維持するための施策の調査研究を電気協同研究電力系統における高調波とその対策にまとめる 1 相当たり20A 以下の機器高圧又は特別高圧で受電する需要家に設置される1 相当たり20Aを超える機器 ( 例 : データセンタ設置の大型サーバストレージプリンタ等 ) 1994 年 9 月家電汎用品高調波抑制対策ガイドライン制定 1994 年 9 月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 ( 特定需要家ガイドライン ) 制定 1995 年 6 月本指針制定 2004 年 9 月家電汎用品高調波抑制対策ガイドライン廃止代わりにJISC の遵守を通知 ( 経産省 ) JEITA 実施要領を遵守 EU 諸国への輸出機器 (1 相当たり 16A 以下 ) EN を適用 2004 年 1 月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 ( 特定需要家ガイドライン ) 改定特定需要家ガイドライン対象外低圧で受電する需要家に設置される機器 EU 諸国への輸出機器 EN の適用 2013 年 10 月本指針 (JEAG9702) 改定 ( 発行は2014 年 4 月 ) (JEAG9702) 回路種別換算係数のカタログへの記載をで要求記載例 : 本機器は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対象機器 ( 高調波発生機器 ) です回路種別番号 33 換算係数 1.8になります 4

5 今回改版の主な内容 (1) 新たな知見に基づく検討結果の反映直列リアクトルによる高調波電流の低減効果新たな電源回路の追加ビル全体の最大稼働率の設定設備減設時の扱い ( 再計算不要 ) など (2) その他の検討結果の反映製造業者による高調波発生機器の明示に関する規定追加要注意高調波発生機器の抽出漏れが生じないよう製造業者はカタログや仕様書などに当該機器が高調波発生機器である旨と高調波発生度合い ( 換算係数 ) を明示することを規定した (3) わかり易さの改善全体構成の見直し計算判定等の実施事項をシンプルなフロー図に整理フロー図の個々のケースに応じた高調波流出電流計算書の作成方法追加 5

メーカーユーザ双方にとってメリットのある改正従来はユーザ ( 需要家 ) から対象となる機器のメーカに対して

6 指針改定によるメリットユーザ ( 需要家 ) のメリット計算書作成時に機器メーカへの個別問い合わせが不要となり時間及び対応コスト削減が見込める会員各社のメリットユーザ ( 需要家 ) 毎の個別対応にかかる時間及び対応コストの削減が見込めるメーカーユーザ双方にとってメリットのある改正従来はユーザ ( 需要家 ) から対象となる機器のメーカに対して設置予定機器の換算係数や高調波電流値等の問い合わせがあったそこでメーカ側はユーザ ( 需要家 ) 要求毎に機器の換算係数や高調波電流流出計算書の作成提出などの対応をおこなっていた

7 適用範囲 (1/2) 本指針は高圧又は特別高圧で受電する需要家 ( 特定需要家 ) であって次のいずれかに該当する場合に適用する 1 新設の場合 2 既存の需要家であって高調波発生機器を新設増設又は更新する場合 3 既存の需要家であって契約電力相当値又は受電電圧を変更する場合 ( 減設による契約電力相当値の変更は除く ) 高圧特別高圧受電の需要家に設置しない機器または JIS C 適用の機器は対象外となるため多くの JEITA 機器は対象外要注意ただし JIS C の準用品 (1 相当たりの入力電流が 20A 超の機器など ) を高圧又は特別高圧で受電する需要家 ( 特定需要家 ) に設置する場合は本指針の適用範囲とする ( 当該機器は高調波発生電流の計算対象となる ) 7

多くの JEITA 機器は対象外適用外 JIS C 61000-3-2 適用 YES JIS C 61000-3-2 準用機器か YES NO 適用対象 2 適用対象

8 適用範囲 (2/2) 高圧特別高圧受電の需要家が使用する機器か? NO 適用外 NO YES 定格入力電流が 1 相当たり 20A を超える機器か 1 高圧特別高圧受電の需要家に設置しない機器または JIS C 適用の機器は対象外! 多くの JEITA 機器は対象外適用外 JIS C 適用 YES JIS C 準用機器か YES NO 適用対象 2 適用対象特定需要家ガイドライン及び本指針の適用対象 2 準用機器は適用対象であるが JEITA としては今後対象外になるよう継続的に働きかけていく方針 1 定格入力電流が 1 相当たり 20A を超える機器 : 定格入力電圧が単相 200V の場合定格入力電力が 4kVA を超える機器定格入力電圧が平衡三相 200V の場合定格入力電力が 7kVA を超える機器

9 非対象となる例以下の例については対象外高圧又は特別高圧で受電する需要家 ( 特定需要家 ) 以外に設置する機器但し通常設置場所別に適用対象 / 非対象を決めるのは困難と思われるので 1 相当たり 20A 超の機器は一括適用を推奨 JIS C が適用される機器 JIS C 適用の複数機器をラックアップし合計電流が 20A を超える機器機器組み合わせによる対象非対象の考え方については付録に例を挙げた

10 まとめ JEITA 会員が実施する内容 1 回路種別毎の換算係数一覧表を見て回路種別と換算係数を調べる 2 調べた種別と換算係数をカタログまたは仕様書に記載する ( 今回の指針改定で追加された点 ) 3 回路種別 10 の場合のみ実測及び高調波発生機器製造業者申請書の作成が必要

11 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の内容について ( 概要 )

12 本指針の構成第 1 章総則第 100 節目的第 101 節適用範囲第 102 節用語の解説第 103 節本指針の基本的な考え第 2 章ガイドラインの適合判定第 200 節適合判定の対象第 201 節第 1ステップ ( 等価容量による判定 ) 第 202 節第 2ステップ ( 高調波流出電流による判定 ) 第 3 章具体的な検討事項第 300 節計算例記載例 12

13 主な用語の解説 (1/2) 高調波環境目標レベル我が国の電力系統における高調波発生許容レベルであり総合電圧ひずみ率が 6.6kV 配電系統で 5% 特別高圧系統で 3% 等価容量 P 0 特定需要家ガイドライン適合判定の簡易判定に用いる値需要家が有する高調波発生機器の容量を 6 パルス変換装置容量に換算しこれを総和したもの等価容量の限度値 (9 ページ参照 ) 等価容量による特定需要家ガイドライン適合判定の基準値であり高調波流出電流が上限値以下と見なせる等価容量の値換算係数 K(12 ページ参照 ) 高調波発生機器からの高調波発生度合いを示した値 ( 高調波発生機器の回路種別毎の値 )(6 パルス変換装置から発生する高調波電流によって生じる総合電圧ひずみ率を 1 とする ) 13

14 主な用語の解説 (2/2) 高調波流出電流の上限値 (11 ページ参照 ) 高調波流出電流 ( 需要家の受電点においてその需要家から電力系統に流出する高調波電流 ) による特定需要家ガイドライン適合判定の基準値契約電力相当値高調波流出電流の上限値を算出するため契約電力相当値 1kW 当たりの高調波流出電流の上限値 [ma/kw] に乗じる値 14

15 適合判定 ( 第 1 ステップ : 等価容量による判定 ) 高調波流出電流計算書 ( その 1) を使用高調波発生機器の抽出および換算係数の確認以下の条件をすべて満足する 1 高圧受電 2 ビル 3 進相コンデンサがすべて直流リアクトル付き 4 換算係数が K=1.8 を超過する機器なし YES 機器の換算係数はメーカ側から要提示 ( カタログ仕様書等に記載 ) 機器の定格容量台数をメーカ側から要提示 ( カタログ仕様書等に記載 : 従来から実施 ) NO 等価容量の計算 P0=ΣKi Pi 以下の条件をすべて満足する 1 高圧受電 2 進相コンデンサがすべて直列リアクトル付検討終了 Ki; 換算係数 Pi; 定格容量 [kva] i: 回路種別 No. YES 限度値 6.6kV 受電 :50kVA 22.33kV 受電 :300kVA 66kV 以上受電 :2000kVA NO P0<= 限度値 YES P0 0.9<= 限度値 YES NO 検討終了 NO 検討終了第 2 ステップ ( 高調波流出電流による判定 ) へ 15

16 適合判定 ( 第 2 ステップ : 高調波流出電流による判定 ) 高調波流出電流計算書 ( その 1) を使用個別機器の定格運転状態の高調波発生電流の計算需要家からの高調波流出電流 In(mA) の計算 ( 簡易計算 ) 1 個別機器の最大稼働率を把握できる場合 In=Σ(Inj kj) β kj: 機器 jの最大稼働率 β: ビルの規模による補正率 2 個別機器の最大稼働率を把握できない場合 In=Σ(Inj) k β k: 当該需要家の機器全体の最大稼働率通常は第 5 次第 7 次のみ ( 本指針に回路種別毎の高調波電流発生量掲載 ) 回路分類 10 以外は実測不要高調波流出電流計算書 ( その 2) を使用以下の条件をすべて満足する 1 高圧受電 2 進相コンデンサがすべて直列リアクトル付 NO In<= 上限値 NO YES YES 検討終了 In γn<= 上限値 NO γ: 低減係数 YES 検討終了高調波流出電流の詳細計算と抑制対策の検討 a. 機器への分流による高調波電流の低減効果 b. 直列リアクトル付進相コンデンサへの流入による高調波電流の低減効果 c. 抑制対策 : 多パルス化フィルタ設置など追加対策又は対策方法の変更 In<= 上限値 NO YES 検討終了上限値 (ma) は次ページの1kW 当たりの上限値に契約電力相当値 (kw) を乗じて算出 ( 第 5 次第 7 次毎に算出 ) 16

17 高調波流出電流の上限値 17

18 回路種別毎の換算係数一覧表回路分類回路種別換算係数 Ki 主な利用例回路分類回路種別換算係数 ki 主な利用例 1 三相ブリッジ 2 単相フリッシ 6ハルス変換装置 K11=1 無停電電源装置単相ブリッジリアクトルなし K41=2.3 汎用インバータ 12ハルス変換装置 K12=0.5 ( サイリスタ方式 ) ( コンデンサ冷凍空調機リアクトルあり ( 交流側 ) など 4 平滑. 倍電圧 K42=0.35 その他一般 24ハルス変換装置 K13=0.25 整流方式 ) 直流電流平滑 K21=1.3 交流式電気鉄道混合フリッシ K22=0.65 車両単相ブリッジ ( コンデンサ平滑. 全波整流方式 ) リアクトルなし K43=2.9 汎用インバータリアクトルあり ( 交流側 ) K44=1.3 その他一般 3 三相フリッシ ( コンテンサ平滑 ) 均一フリッシ 6 ハルス変換装置リアクトルなし 6 ハルス変換装置リアクトルあり ( 交流側 ) 6 ハルス変換装置リアクトルあり ( 直流側 ) 6 ハルス変換装置リアクトルあり ( 交直流側 ) 12 ハルス変換装置リアクトルなし 12 ハルス変換装置リアクトルあり ( 交流側 ) 12 ハルス変換装置リアクトルあり ( 直流側 ) K23=0.7 K31=3.4 K32=1.8 K33=1.8 K34=1.4 K35=0.8 K36=0.65 K37=0.8 汎用インバータエレベータエスカレータ冷凍空調機その他一般 5 6 自励三相ブリッジ ( 電圧形電流形 PWM 制御 ) マトリクスコンバータ - K5=0 自励単相ブリッジ ( 電圧形 PWM 制御 ) - K6=0 7 交流電力調整装置無停電電源装置 (PWM コンバータ方式 ) 通信用電源装置エレベータエスカレータ系統連系用分散電源通信用電源装置交流式電気鉄道車両系統連系用分散電源抵抗負荷リアクトル負荷 K71=1.6 K72=0.3 無効電力調整装置大型照明装置加熱器 ( 交流アーク炉用を除く ) 12 ハルス変換装置リアクトルあり ( 交直流側 ) 24 ハルス変換装置リアクトルなし K38=0.65 K39=0.5 8 サイクロコンバータ 6パルス変換装置相当 K81=1 電動機 ( 圧延用セメント用 ) 12 パルス変換装置相当 K82= ハルス変換装置リアクトルあり ( 交流側 ) K310=0.3 9 交流アーク炉単独運転 K9=0.2 製鋼用 24 ハルス変換装置リアクトルあり ( 直流側 ) 6 ハルス変換装置リアクトルなし ( 交直流側 ) K311=0.4 K312=0.3 i: 回路種別 No. 10 その他 - K10= 申告値空調機鉄鋼プラント 18

19 回路分類 10 の場合の対応回路構成や制御方式が特殊な場合や複数の回路分類で構成される場合等回路分類 1~9 に該当しない機器は回路分類 10 に分類され製造業者からの申告値に基づき高調波電流を計算することとなるこのため製造業者は高調波発生機器製造業者申請書により機器の高調波電流流出量を提示する必要がある ( 回路分類 10 以外は本指針に回路種別毎の高調波電流発生量が掲載されているため高調波電流の実測や高調波電流流出量の提示は不要 ) 本指針では回路分類 10 の例としてビル用マルチエアコンビル用マルチエアコンにアクティブフィルタ又はアクティブコンバータを取り付けた事例鉄鋼プラント用変速ドライブ装置の事例を掲載している 19

20 高調波流出電流計算書 ( その 1) ( 様式 -1) JEITA 会員各社は記載不要 20

21 高調波流出電流計算書 ( その 1) ( 様式 -1)( 記載事例 ) JEITA 会員各社は記載不要 21

22 高調波流出電流計算書 ( その 2) ( 様式 -2) JEITA 会員各社は記載不要 22

23 高調波流出電流計算書 ( その 2) ( 様式 -2) ( 記載事例 ) JEITA 会員各社は記載不要 23

24 高調波発生機器製造業者申請書 ( 様式 -3) 回路分類 10 の機器は要記載 24

25 高調波発生機器製造業者申請書 ( 様式 -3) ( 記載事例 ) 回路分類 10 の機器は要記載 25

26 需要家に提供するカタログ仕様書等への記載内容 ( 案 ) 本装置 ( 機器 ) は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対象機器 ( 高調波発生機器 ) です ( 入力電流が 1 相当たり 20A を超える機器が対象 ) 回路分類 :(1~10 を記入 ) 回路種別 No. :( 回路種別 No. と AC 入力電源回路の種別を記載 ) 換算係数 :( 回路種別に対応した換算係数を記載 ) 記載例 1 対象の JEITA 会員各社は要記載本装置は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対象機器 ( 高調波発生機器 ) です回路分類 :4 回路種別 No. :44 単相フリッシ ( コンテンサ平滑全波整流 ) リアクトル有り ( 交流側 ) 換算係数 :1.3 26

27 対象の JEITA 会員各社は要記載需要家に提供するカタログ仕様書等への記載内容 ( 案 ) 記載例 2 ( 回路分類 10 の場合は高調波発生機器製造業者申告書の提出が必要 ) 本装置は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対象機器 ( 高調波発生機器 ) です回路分類 :10 回路種別 No. : その他一次側にアクティフフィルタ取り付け換算係数 :0.2 27

28 その他 :JEITA 会員各社が製造または販売する機器の対策 ( 推奨事項 ) 本指針には機器に対する高調波抑制の具体的な対策要求はないが電力系統への高調波電流の流出をできるだけ少なくするために機器側としても以下の対策を実施することが望ましい 1. JIS C を準用することによる高調波電流発生量の低減 2. 機器の入力電源回路の換算係数は K=1.8 以下の電源回路の採用 3. 機器の入力電源回路の換算係数はできるだけ K=0 に近い電源回路の採用 ( 方式として自励 ( 単相 / 三相 ) ブリッジ PWM 制御方式が望ましい ) 28

29 付録機器組み合わせによる本指針の適用非適用の例 29

30 本指針対象外 ( 対応不要 ) 機器 : 販売単位の型番有り JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器 AC 受電既に製品として ( 型番あり ) JIS C の適合機器については対象外 JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器 ( 複数系統受電 ) AC 受電 JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器 JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器電源分配 BOX AC 受電ラック実装機器 ( 製品の集合体 ) 30

31 本指針対象外 ( 対応不要 ) 既に製品として JIS C に適合 ( 型番あり ) 既に製品として JIS C に適合 ( 型番あり ) JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器 JIS C 適合品 1 相当たり 20A 以下の機器電源分配 BOX AC 受電 1 相当たり 20A を超える製品 ( 型番あり ) 本製品は JIS C 適合製品を組み合わせた製品なので本指針対象外と見なすただしカタログ等に以下の記述を記載することを推奨本製品は 1 相当たり 20A を超える機器ですが個々のユニットが高調波電流規格 JIS C 適合品であり本製品はその組み合わせであるため高調波電流規格 JIS C 適合品としています 31

32 本指針対象 ( 要対応 ) の例 ( ただし特定需要家以外に設置される機器は対象外 ) 機器 : 販売単位の型番有り 1 相当たり 20A 超の機器 AC 受電 1 相当たり 20A 超の機器 ( 複数系統受電 ) AC 受電対象 1 相当たり 20A 超の機器ラック実装機器 ( 製品の集合体 ) 対象外 1 相当たり 20A 以下の機器 JIS C 適合品電源分配 BOX AC 受電 32

33 本指針対象 ( 要対応 ) の例 ( ただし特定需要家以外に設置される機器は対象外 ) JISC に非適合または不明 ( 準用品も含む ) 既に製品として JISC に適合 1 相当たり 20A 以下の機器 ( ユニット ) 1 相当たり 20A 以下の機器電源分配 BOX AC 受電 1 相当たり 20A を超える製品 ( 型番あり ) [ 解説 ] 1 相当たり 20A 以下の機器の組み合わせで一つの製品 (1 相当たり 20A 超 ) として販売する場合その中の機器 ( ユニット ) のひとつが JISC に非適合 ( 準用も含む ) または不明の場合は適合製品の組み合わせではないので本指針の対象となる ( 対応が必要 ) なおこの場合回路分類 10 となり高調波発生機器製造業者申請書により製品としての高調波電流流出量を提示する必要がある 33

34 END 34

目次 E 高調波とはインバータによる高調波発生の原理高調波による影響と対策進相コンデンサ発電機サージキラー高調波抑制対策ガイドライン高

目次 E 高調波とはインバータによる高調波発生の原理高調波による影響と対策進相コンデンサ発電機サージキラー高調波抑制対策ガイドライン高インバータアプリケーションマニュアルインバータの高調波対策について本資料に掲載してある技術情報は製品の代表的動作応用を説明するためのものでその使用に際して当社及び第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うものではありません Toshiba Schneider Inverter Corporation 2001 All rights reserved. 目次 E658098210