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公開番号2025135700
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024033603
出願日2024-03-06
発明の名称高調波フィルタ設備及び高調波フィルタ設備の設定方法
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/01 20060101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高調波フィルタ設備のコスト低減及び小型化を図るとともに、高調波フィルタ設備の投入時又は電力系統側での短絡事故時において電流零ミス事象を回避する。
【解決手段】高調波抑制対象である母線の交流電圧に含まれる高調波成分を抑制する高調波フィルタ設備であって、前記母線に接続されている第1コンデンサ素子と、前記第1コンデンサ素子と並列に接続されている第1リアクトル素子と、前記第1コンデンサ素子及び前記第1リアクトル素子と直列に接続されている抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続されているとともに、第2コンデンサ素子及び第2リアクトル素子により構成される基本波共振回路とを備え、前記第1コンデンサ素子及び前記第1リアクトル素子の反共振次数は、基本波次数よりも高次に設定されていることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高調波抑制対象である母線の交流電圧に含まれる高調波成分を抑制する高調波フィルタ設備であって、
前記母線に接続されている第１コンデンサ素子と、
前記第１コンデンサ素子と並列に接続されている第１リアクトル素子と、
前記第１コンデンサ素子及び前記第１リアクトル素子と直列に接続されている抵抗素子と、
前記抵抗素子と並列に接続されているとともに、第２コンデンサ素子及び第２リアクトル素子により構成される基本波共振回路とを備え、
前記第１コンデンサ素子及び前記第１リアクトル素子の反共振次数は、基本波次数よりも高次に設定されていることを特徴とする高調波フィルタ設備。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記第１リアクトル素子又は前記第１コンデンサ素子は遮断器を介して前記母線に接続されており、前記第１リアクトル素子のインダクタンスは、次の数１及び数２を満たす範囲内で設定される、請求項１に記載の高調波フィルタ設備。
TIFF
2025135700000015.tif
14
168
TIFF
2025135700000016.tif
14
168
Ｌ
１
：前記第１リアクトル素子のインダクタンス
Ｌ
２
：前記第２リアクトル素子のインダクタンス
Ｃ
１
：前記第１コンデンサ素子のキャパシタンス
Ｃ
２
：前記第２コンデンサ素子のキャパシタンス
ω ：基本波角周波数
Ｔ：前記遮断器が開極されてから電流零ミス現象を判断するまでの時間
【請求項３】
前記第１リアクトル素子、前記第２コンデンサ素子及び前記第２リアクトル素子の共振次数が基本波よりも低次に設定されている、請求項１に記載の高調波フィルタ設備。
【請求項４】
前記反共振次数は、非整数の値に設定されている、請求項１に記載の高調波フィルタ設備。
【請求項５】
前記第１リアクトル素子に並列に接続されているインピーダンス素子をさらに備える請求項１乃至４の何れか一項に記載の高調波フィルタ設備。
【請求項６】
母線に接続されている第１コンデンサ素子と、前記第１コンデンサ素子と並列に接続されている第１リアクトル素子と、前記第１コンデンサ素子と直列に接続されている抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続されているとともに、第２コンデンサ素子及び第２リアクトル素子により構成される基本波共振回路とを備える高調波フィルタ設備の設定方法であって、
前記第１コンデンサ素子及び前記第１リアクトル素子の反共振次数は、基本波次数よりも高次に設定されていることを特徴とする高調波フィルタ設備の設定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高調波フィルタ設備及び高調波フィルタ設備の設定方法に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電源系統に接続された母線の交流電圧に含まれる高調波成分を抑制する高調波フィルタ設備がある。この種の高調波フィルタ設備は、例えば特許文献１に示すように、リアクトルとコンデンサとを直列接続した高調波フィルタ回路と、高調波フィルタ回路と並列に接続された並列リアクトルとを有するものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開１９８５－９６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の高調波フィルタ設備が例えば大規模な太陽光発電又は風力発電といった電源系統に連系される場合、高調波フィルタ設備が設置されるフィルタ設置母線がケーブルを介して当該電源系統に接続されたり、上位の商用電力系統にケーブルを介して接続された太陽光発電又は風力発電と同じ母線にフィルタ設置母線が接続されることがある。この場合、ケーブルの静電容量が大きいので、電源系統の共振次数が低下して、フィルタ設置母線の高調波成分が拡大する可能性がある。
【０００５】
このような問題に対処するために、従来の高調波フィルタ設備では、ケーブルの静電容量を補償するための並列リアクトルが高調波フィルタ回路に並列に接続されている。しかしながら、高調波フィルタ設備は、基本波成分において、周波数の増加に対してインピーダンスが低下する容量性を示すので、高調波フィルタ設備の接続母線からみた電源系統の静電容量がさらに大きくなってしまう。そのため、高調波フィルタ設備の静電容量を補償するためにさらに並列リアクトルが必要になるので、追加する並列リアクトルの個数や容量の分だけ高調波フィルタ設備全体のコストが増大し、また、高調波フィルタ設備が大型化してしまう。
【０００６】
また、上記の並列リアクトルを投入する場合や電力系統側で短絡事故等が発生した場合、並列リアクトルより直流電流が発生する。この場合、遮断器に流れる電流が０にならず、遮断できない状態が継続する事象（以下、電流零ミス事象ともいう）が発生してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高調波フィルタ設備のコスト低減及び小型化を図るとともに、並列リアクトルの投入時又は電力系統側での短絡事故時において電流零ミス事象を回避することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る高調波フィルタ設備は、高調波抑制対象である母線の交流電圧に含まれる高調波成分を抑制する高調波フィルタ設備であって、前記母線に接続されている第１コンデンサ素子と、前記第１コンデンサ素子と並列に接続されている第１リアクトル素子と、前記第１コンデンサ素子及び前記第１リアクトル素子と直列に接続されている抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続されているとともに、第２コンデンサ素子及び第２リアクトル素子により構成される基本波共振回路とを備え、前記第１コンデンサ素子及び前記第１リアクトル素子の反共振次数は、基本波次数よりも高次に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このような高調波フィルタ設備であれば、第１コンデンサ素子及び第１リアクトル素子の反共振次数は、基本波次数よりも高次に設定されているので、基本波に対して高調波フィルタ設備は誘導性を示すことになる。その結果、ケーブルの静電容量又はフィルタの進相容量を補償するための追加の分路リアクトルを高調波フィルタで代用することができるので、追加の分路リアクトルを設置する必要がなくなる。従って、高調波フィルタ設備のコストを低減するとともに、高調波フィルタ設備の小型化を図ることができる。
また、本発明の高調波フィルタ設備は、基本波で誘導性を示し、第２コンデンサ素子及び第２リアクトル素子は基本波で共振するので、基本波において電流は、第１リアクトル素子、第２コンデンサ素子、第２リアクトル素子の順に流れる。従って、高調波フィルタを投入した場合や電力系統側での短絡故障時では、この高調波フィルタ設備から故障点に向かって、第１リアクトル素子、第２コンデンサ素子及び第２リアクトル素子によって決定される振動周波数を周期とする振動電流が流れる。その結果、例えば本発明の高調波フィルタ設備が遮断器を介して母線に接続されている場合、遮断器を通過する電流が０Ａにならずに遮断できない状態が継続する現象である電流零ミス現象を回避することができる。
【００１０】
前記第１リアクトル素子又は前記第１コンデンサ素子は遮断器を介して前記母線に接続されており、前記第１リアクトル素子のインダクタンスは、次の数１及び数２を満たす範囲内で設定されることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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