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社団法人日本電気技術者協会 電気技術解説講座 文字サイズ変更ヘルプ
Presented by Electric Engineer's Association
インバータ機器(5)電力系統における様々な電気現象 (株)高岳製作所 監査役 松田高幸

インバータ機器は高性能・省エネ効果の面から幅広く採用されている。今回は電力系統における様々な電気現象について、その発生メカニズムについて解説する。
※テキスト中の図はクリックすると大きく表示されます

01 今後の動き

(1) 技術・コスト等

今後とも継続して次のような動きが進展すると考えられる。
  • 環境面、省エネルギー面などからの要望
  • 素子の発展(性能面、品質面、コスト面、保守・運用面など)
  • 制御及び保護面の進歩(インバータ機器と電力系統現象との協調など)
  • 応用技術の進歩
    (各種機器への応用、ヘ゛クトル制御等の進歩、回転機等との組合せ・使い方など)
  • はん用インバータ(モジュール)などの更なる標準化によるコストダウン
    (より高度のチップの活用、負荷側の機器特性にマッチした制御技術など)

  • ニーズの増大(分散電源関係、瞬時電圧低下対策関係など)

(2) トラブル防止面

① トラブル発生面

  • 今のところ共通的(基礎的・実務的)な手引き書類が少ない印象である。
    一方でトラブルは様々な形で発生している。
  • 特に既設設備との協調(既設の設備への影響、既設設備とインバータ機器と の相互関係など)面で様々な形態がみられる。
  • 多くの場合、「高調波・高周波の発生となんらかの共振回路」が関係している ことが多い。

② トラブル対応面

  • 各分野で特に注意している項目・技術に若干の違いがみられる。
  • 分野としては、開発・設計、計画、工場製作、現地工事、保守運用などがある。
  • 各分野で経験したことはそれぞれが大切にして、その後に備えている。
    一方で、各分野を統括した対応策、共通的な整理、フィードバックが少ない。
  • いったんトラブルが発生すると調査、対応にかなりの時間を要することがある。
  • 今後の技術動向としても、更に高度の機能へと動いている(見方を変えるとトラブル防止面では、実態として諸々の課題を抱えている)。


02 今後の留意事項

(1) トラブル対策面

  • 今後の技術動向に照らしたトラブル防止面の想定、基本的な取組について、今後一段と動きが出てくると予想している。
  • また、将来動向を見据え、トラブル面の防止についても、前述のような整理・分析、実務的な手引き書類の作成、これらを各分野が総合して生かすなどにより、トータル的なトラブル防止へと進んでいくことが期待されている。

(2) その他の留意事項

  • 安全面
    インバータ機器について、重量面、高電圧面等から安全面の注意事項が多い(特に予定外作業などでの基本的な安全意識)。
  • トラブル防止に対して
  • 日頃の自己研鑽(常時状態を良く知る、些細なトラブルにも注目、これらを記録・整理し互いに注意喚起など)が必要である。
  • 内外のトラブル事例を参考にする(IT化、DB化の重要性)。
  • 監視・記録装置などを活用する。
  • トラブル分析での原因調査(本当の原因は(設計者、製作者、試験、工事、上司、ユーザなど)によって対策が大きく変わる)
  • その他
    • 様々な電気現象については、波形ベース(例えば電圧波形)で理解する捕らえ方が大事である(従来の実効値ベースが通用しないケースが増えている。今回の資料ではこの点に注意し諸々の波形を集めている)。
    • 長い目で見た育成が必要(標準化・全体の流れを意識、手順を踏む、ドキュメント化などを愚直に進めていく)である。


03 全体的な整理

① 電力系統の高調波と対策(第1図)

② インバータ機器近傍の高調波・高周波と対応(第2図)

③ トラブル発生時の共通的メカニズム(第3図)

④ インバータ機器のトラブル内容と対策(全体的なまとめ)(第4図)



04 参考文献など

 今回のテーマは、「インバータに関する素子の発達に伴い、省エネ効果を含む高度な技術が一段と進む中で、高調波・高周波などの電力品質に関する技術の必要性」が 高まっていることから、現場技術の視点に立ち実務面で役に立つよう取り組んだ。特にトラブル事例の収集設備保守・管理面に対する実務上のアドバイスなどの整理に多くの時間を掛けた。
 いずれにしても、このテーマは今後の実務にも関係することが多いと思うので、機能向上やコストダウンとともに安全やトラブル防止の観点から、今後の動向・進展を見守っていく必要がある。
 主な参考文献は以下のとおりである。このほかにも多くの人々にトラブルに関する資料をいただきました。ご親切に教えてもらうこともありました。
 心からお礼申し上げます。

① インバータとその技術に関するもの

  • 汎用インバータ(省エネ、高性能化、環境適合性の現状)
    (電気学会技術報告№807)
  • インバータサージの絶縁システムへの影響(電気学会技術報告№739)
  • パワーエレクトロニクス機器の電磁波ノイズ(電気学会技術報告№545)
  • 絵ときでわかるパワーエレクトロニクス(高橋 寛(監修)、粉川昌巳(著))


② 高調波抑制策に関するもの

  • 電力系統における高調波とその対策(電協研 平成2年)
  • 高圧又は特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策指針(日本電気協会)