低圧無効電力補償システムのリアクタンス率の選び方

第5次および第7次高調波の増幅を効果的に抑制するために、現在市場では異なるリアクタンス率（5.5％、6％、または7％）の無効電力補償システムが提供されています。どのシステムが最良の性能を発揮するのでしょうか？どのように選択すべきでしょうか？

コンデンサとリアクトルを直列に接続する目的

パワーエレクトロニクス技術の急速な発展と半導体技術の成熟により、産業用途では、負荷の大きさに応じて出力電力を調整し、省エネルギーと消費削減を実現するために、モーター用可変周波数ドライブ、制御整流器、および間欠制御機器がよく使用されています。しかし、このような負荷の電流波形は動作中に非線形で不連続です。この状況で純粋なコンデンサを無効電力補償として使用すると、並列共振のリスクが生じます。

純粋なコンデンサとシステムの等価インピーダンスとの間の並列共振を回避するために、コンデンサはリアクトルと直列に接続されます。これにより、システムの高調波電流に関するコンデンサのインピーダンスが誘導性になり、共振点を効果的に回避し、システム共振を防ぎます。さらに、コンデンサとリアクトルを直列に接続することで、突入電流も低減・抑制されます。

無効電力補償用直列リアクトルの主な目的は、システムの無効電力を補償することに加えて、システムの並列共振点を回避し、共振のリスクを防ぐことです。5.5％、6％、または7％のリアクトルのいずれを使用する場合でも、主な目的は第5次および第7次高調波の増幅を回避することです。したがって、3つのリアクタンス率は機能的に同じです。ただし、直列リアクタンス率が異なるため、高調波吸収効果が異なり、コンデンサ端子の電圧上昇も異なることに注意することが重要です。そのため、5.5％のリアクタンス率を使用する場合、その同調周波数が他の2つの率よりも第5次高調波周波数に近いため、リアクトルの定格電流を慎重に検討する必要があり、コンデンサの耐電圧もそれに応じて増加させる必要があります。7％のリアクタンス率を使用する場合、リアクトルを直列に接続した後のコンデンサ端子の電圧上昇が他の2つの率よりも大きいため、コンデンサの定格電圧の選択に注意する必要があります。3つのリアクタンス率の包括的な比較を表1に示します。

システムの高調波電流が大きすぎる場合（一般的に100Aを超える場合）、同調フィルタコンデンサ・リアクトル群は安全上の危険をもたらす可能性があり、高調波対策が必要になる場合があります。