高調波は電気システムにおける一般的な問題であり、油浸変圧器に重大な影響を与える可能性があります。経験豊富な油入変圧器のサプライヤーとして、当社は高調波がもたらす課題を理解しており、高調波の影響を軽減する効果的なソリューションを提供することに尽力しています。このブログでは、高調波歪みの原因、油浸変圧器への影響、およびこれらの影響を軽減する実際的な方法について説明します。
高調波歪みの原因
電気システムにおける高調波歪みは、主に非線形負荷によって引き起こされます。これらの非線形負荷は非正弦波状に電流を引き込み、その結果高調波が発生します。非線形負荷の一般的な原因には、可変周波数ドライブ (VFD)、無停電電源装置 (UPS)、整流器、および蛍光灯や LED 照明などの特定のタイプの照明が含まれます。
これらの非線形負荷が電力網に接続されると、システムに高調波電流が注入されます。これらの高調波電流は油入変圧器を流れ、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。たとえば、産業環境で使用される多数の VFD は、重大な高調波電流を生成する可能性があり、変圧器に過負荷がかかり、効率が低下する可能性があります。
油入変圧器に対する高調波の影響
高調波の存在は、油浸変圧器にいくつかの悪影響を与える可能性があります。
暖房の増加
高調波は、変圧器のコアと巻線に追加の損失を引き起こします。これらの損失は主に渦電流とヒステリシス損失が原因であり、高調波周波数の 2 乗に応じて増加します。その結果、変圧器の温度が大幅に上昇します。過度の加熱は、変圧器内の絶縁材料の劣化を促進し、その寿命を縮め、絶縁破壊のリスクを高める可能性があります[1]。
効率の低下
高調波によって追加の損失が発生すると、変圧器の全体的な効率が低下します。変圧器は、同じ量の負荷電力を供給するために電源からより多くの電流を引き出す必要があるため、エネルギー消費量が増加し、運用コストが増加します。多数の変圧器を備えた産業施設では、効率の低下による累積的な影響が大きくなる可能性があります。
過負荷
皮相電力が定格容量内であっても、高調波により変圧器に過負荷がかかる可能性があります。これは、高調波電流が基本波電流に追加され、変圧器を流れる総電流が増加するためです。変圧器がこれらの追加電流を処理できるように設計されていない場合、過熱や早期故障が発生する可能性があります。
可聴ノイズ
高調波も変圧器から可聴ノイズを発生させる可能性があります。高調波電流によって生成される歪んだ磁界は、変圧器のコアと巻線に機械的振動を引き起こし、その結果、ブーンという音やブーンという音が発生します。過度の騒音は住宅地や商業地域では迷惑となる可能性があり、また、重大な高調波歪みの存在を示す場合もあります。
油入変圧器への高調波の影響を軽減する方法
フィルタリング
高調波を低減する最も効果的な方法の 1 つは、高調波フィルタを使用することです。高調波フィルタには、パッシブ フィルタとアクティブ フィルタの 2 つの主なタイプがあります。
パッシブフィルターは、インダクター、コンデンサー、抵抗器で構成されます。これらは、特定の高調波周波数に対して低インピーダンスの経路を提供し、高調波電流を変圧器から遠ざけるように設計されています。パッシブ フィルターは比較的シンプルでコスト効率に優れていますが、調整範囲と負荷条件の変化に適応する能力の点で制限があります。
一方、アクティブ フィルターはより高度です。これらは、パワー エレクトロニクスを使用して、システム内の高調波電流と大きさは等しいが位相が逆の逆高調波電流を検出して生成します。アクティブ フィルターは、より広範囲の周波数にわたってより優れた高調波補償を提供し、変化する負荷条件に適応できます。ただし、設置と保守はより高価で複雑です。
負荷管理
適切な負荷管理は、油浸変圧器への高調波の影響を軽減するのにも役立ちます。これには、非線形負荷を線形負荷から識別して分離することが含まれます。非線形負荷に別個の変圧器を使用することにより、高調波電流が抑制され、主変圧器に流れ込むのを防ぐことができます。
さらに、負荷スケジューリングを実装して、非線形負荷のピーク動作を同時に回避できます。これにより、システム全体の高調波歪みが軽減され、トランスへのストレスが最小限に抑えられます。たとえば、産業プラントでは、高調波電流の同時注入を減らすために、VFD の動作をずらすことができます。
変圧器の設計
油入変圧器を選択するときは、高調波に対する耐性を考慮することが重要です。より大きな k - ファクタを持つ変圧器は、より高いレベルの高調波電流を処理できるように設計されています。 K 係数定格は、高調波によって引き起こされる追加の加熱に耐えるトランスの能力を示します。
高調波成分が多いアプリケーションの場合、より高い k 係数定格のトランスを選択する必要がある場合があります。さらに、変圧器の巻線構成と絶縁材料も、高調波条件下での性能に影響を与える可能性があります。たとえば、デルタ結線巻線を使用すると、循環高調波電流を減らすことができ、高品質の絶縁材料は高調波によって引き起こされる温度上昇に耐えることができます。
システムの接地
適切なシステム接地は、油浸変圧器への高調波の影響を軽減するために非常に重要です。適切に接地されたシステムは、高調波電流が安全に地面に流れるための低インピーダンス経路を提供し、変圧器やその他の機器に高調波電流が蓄積するのを防ぎます。
接地システムが関連する規格および規制に従って設計および設置されていることを確認することが重要です。これには、適切な接地導体、接地電極、およびボンディング接続の使用が含まれます。接地システムの有効性を確保するには、接地システムの定期的な検査とメンテナンスも必要です。
油入変圧器サプライヤーとしての当社の製品
油入変圧器の大手サプライヤーとして、当社は以下のような幅広い製品を提供しています。油入形変圧器、油入自冷変圧器、 そして1000 Kva 油入変圧器。当社の変圧器は最高の品質基準を満たすように設計および製造されており、アプリケーションの特定の要件を満たすようにカスタマイズできます。
また、変圧器への高調波の影響を軽減するための包括的な技術サポートとソリューションも提供します。当社の専門家チームは、適切な高調波フィルターの設計と設置、負荷の効果的な管理、適切なシステム接地の確保を支援します。小規模の商業プロジェクトであっても大規模な産業用途であっても、当社には油入変圧器の性能の最適化を支援する専門知識とリソースがあります。
電気システムの高調波歪みの問題に直面している場合、または既存の変圧器のアップグレードを検討している場合は、ぜひ当社にご相談ください。当社の営業チームが喜んでお客様のニーズについて話し合い、予算と要件を満たすカスタマイズされたソリューションを提供します。
参考文献
[1] CIGRE Working Group A2.32、「非正弦波負荷電流条件下での鉱油浸漬変圧器の負荷に関するガイド」、Electra、No.176、1997 年。