電力品質と国際規格: 実践的なエンジニアリングガイド
01 電力品質とは何ですか?
電力品質基準は、エンジニアが電力システムが正しく動作していると言うときの意味を定義します。. 電力特性 (PQ) 電圧がどれだけ近いかを指します, 周波数, 電源の波形は、意図した理想に準拠しています - 正弦波, フェーズ全体でバランスが取れている, 大きさと周波数が一定, 途切れることなく. 実際には, すべての電力システムはこの理想からある程度逸脱します。. PQ 現象とその原因の基本的な概要については、, 見る PQ の基礎 IPQDF について. 標準は、その逸脱が許容される境界を確立します。.[1]
ユーティリティエンジニアリングの観点から, 電力品質は単一のパラメータではなく、一連のパラメータです。, それぞれに独自の測定方法があります, 独自の時間集計ウィンドウ, そしてそれ自体の限界. 特定の状況にどの標準が適用されるかを理解する, そしてその基準が測定可能な量に関して実際に何を要求しているのか, 有意義な電力品質評価の前提条件です.
02 電力品質障害 — 規格の規制内容
PQ 妨害の種類ごとに異なる規格が適用されます, さまざまな機器で測定される, さまざまな時間窓にわたって評価されます. 以下の表は、主要な妨害カテゴリとそれに対処する規格をマッピングしています。.[1][2]
| 妨害 | 説明 | 一次基準 | 主要な指標 |
|---|---|---|---|
| 高調波 | 基本波の整数倍での波形歪み | IEEE 519 IEC 61000-3-6 | THDで, THD私, ITDD |
| 電圧の低下/低下 | RMS電圧の短期間の低下 (10 MS - 1 分) | IEC 61000-4-30 IN 50160 | 残留電圧, 間隔 |
| 電圧が膨張する | RMS電圧の短期間の増加 | IEC 61000-4-30 IN 50160 | マグニチュード, 間隔 |
| ちらつき | 目に見えるランプのちらつきを引き起こす急激な電圧変動 | IEC 61000-4-15 IEC 61000-3-7 | Pセント (10 分), PLT (2 時) |
| アンバランス | 相電圧間の不平等 | IN 50160 IEC 61000-4-30 | 負の配列比率 (%) |
| 中断 | 完全な供給喪失 (< 1% 公称電圧の) | IN 50160 IEC 61000-4-30 | デュレーション, 年間の頻度 |
| トランジェント | 高速の衝撃的または振動性の電圧スパイク | IEC 61000-4-5 | ピーク電圧, 立ち上がり時間 |
| 周波数偏差 | 公称値からの逸脱 50/60 ヘルツ | IN 50160 IEC 61000-4-30 | 周波数 (ヘルツ), 10-平均 |
03 主要な国際規格 - それぞれの機能
IEC 61000 — フレームワーク標準
ザ IEC 61000 シリーズ 電磁適合性に関する主要な国際枠組みです (EMC) と電力品質. 6つのパートで構成されています, それぞれが EMC 問題の異なる側面をカバーしています.[1]
- IEC 61000-2-x - 環境: 電磁環境と互換性レベルについて説明します (機器が許容しなければならない妨害レベル)
- IEC 61000-3-x — 限界: 公衆ネットワークに接続された機器の排出制限 (どのような機器が注射を許可されているか)
- IEC 61000-4-x — 試験と測定: PQパラメータを測定し、機器のイミュニティをテストする方法
最も重要な IEC 61000 現役エンジニアにとっては標準以下:
- IEC 61000-4-30 — すべての PQ パラメータの測定方法を定義します. クラスAを指定します (最高の精度, 契約/コンプライアンスの測定用), クラスS (調査), そしてクラスB (汎用). 契約上の目的で PQ 監査を行っている場合, 機器はクラス A を満たしている必要があります.
- IEC 61000-4-7 — 高調波および次高調波の測定: 10-サイクル (200 MS) ウィンドウのグループ化, 高調波電流と電圧の測定値を経時的に集計する方法.
- IEC 61000-4-15 — フリッカーメータの設計と評価方法. Pの定義セント とPLT 計算. コンプライアンスに使用されるフリッカーメーターはすべて、このアルゴリズムを実装する必要があります.
- IEC 61000-3-6 — 中電圧および高電圧ネットワークにおける高調波のレベルの計画. 電力会社が高調波排出枠を顧客に割り当てるために使用.
- IEC 61000-3-7 — 中電圧および高電圧ネットワークにおけるちらつきのレベルの計画.
IEEE 519 — 北米高調波規格
IEEE規格 519 共通結合点での高調波電流注入の制限を確立します (PCC) 電力会社と顧客の間で. ザ 2022 リビジョン (IEEE 519-2022) いくつかの重要な点を明確にしました:[3]
- 制限は個々の機器の端末ではなく、PCC (計測ポイント) に適用されます。
- 電流歪み制限は ITDD を使用します (総需要の歪み) THDi ではなく、最大需要負荷電流に基づく固定分母, 瞬間的なファンダメンタルズではない
- 電圧歪みの制限: THDで ≤ 5% 以下のシステムの場合 1 kVの, ≤ 3% 1 ～ 69 kV 用, ≤ 1.5% 69 ～ 161 kV 用
- 個々の高調波電圧制限は、特定の次数に対する THD 制限よりも制限が厳しくなります。
IN 50160 — ヨーロッパの電圧特性
IN 50160 ヨーロッパの公共配電網によって供給される電圧の特性を定義します。これは本質的に電力会社が顧客の接続ポイントに提供する必要があるものです。. 定常状態の電圧の大きさをカバーします, 周波数, 波形形状, 対称, および短期間のイベント.[4] 主要な要件:
- 周波数: 50 Hz± 1% のために 99.5% 今年の (相互接続されたシステム)
- 電圧の大きさ: 公称値の±10% 95% 1週間の10分間の平均
- THDで: ≤ 8% 25 番目までの個々の高調波; ≤ 5% 合計
- ちらつき: PLT ≤ 1 のために 95% 当時の
- アンバランス: ≤ 2% の負の配列 95% 10分間の平均
CSA C235 — カナダの電圧制限
CSA C235 は、AC システムの推奨電圧レベルと範囲に関するカナダの規格です。. カナダでサービスを提供するための公称電圧と許容範囲を確立します。これは EN に相当します。 50160 カナダの文脈では. IEEE よりも高調波制限に対する規定が緩い 519, カナダの電力会社が高調波コンプライアンスのために通常採用しているもの.
IEEE 1159 — PQモニタリング
IEEE 1159 電力品質を監視するための推奨実践方法を提供します. より広範な IEEE 電力品質エコシステム IPQDF のページでは、PQ に関連する IEEE ワーキング グループと標準の全範囲をカバーしています。. 用語を定義します, PQ イベントの分類, 楽器の選択と配置に関するガイダンス. これは、PQ 測定結果の特性を評価および報告するための参照標準であり、限界標準ではありません。, しかし、測定が何を意味するかの枠組みは.[3]
地域基準 - その他の主要な管轄区域
IEC中 61000, IEEE 519, とEN 50160 国際的なエンジニアリング実務を独占, いくつかの主要な管轄区域は独自の国家 PQ 基準を維持しています. 多国籍プロジェクトや機器認証に取り組むエンジニアは、これらのフレームワークを認識する必要があります。.
| カントリー / 地域 | 主要な規格 | 注釈 |
|---|---|---|
| 中国 | GB / T 14549 (ハーモニックス), GB / T 15543 (アンバランス), GB / T 12325 (電圧偏差), GB / T 30137 (電圧サグ) | 構造は IEC に準拠していますが、中国固有の制限と測定間隔が適用されています. 中国で販売される機器には必須. 国家エネルギー局が管理 (NEA). |
| オーストラリア / ニュージーランド | AS / 61000 シリーズ (ミラー IEC), AS 4777 (系統接続インバータ), ESAA EG0 | オーストラリアがIECを採用 61000 現地の修正あり. AS 4777 特に太陽光発電とインバーターの高調波制限に関連しており、オーストラリアの屋上太陽光発電の普及率が非常に高いことを考えると重要です。. |
| 南アフリカ | NRS 048 シリーズ (NRS 048-2 限界のために, NRS 048-4 測定用) | IEC/IEEE の枠組みの外で最も包括的な国家 PQ 規格の 1 つ. NRS 048 サハラ以南のアフリカ全域で参照されており、この国の歴史的に問題のある供給品質を考慮すると、電圧ディップ要件が特に厳格です. |
| ブラジル | PRODISTモジュール 8 (アニール), ABNT NBRシリーズ | プロディスト (電気エネルギーの分配手順) モジュール 8 ブラジルの配電ネットワークの PQ 制限を定義します - 高調波, 電圧偏差, ちらつき, アンバランス. アニールが管理 (国立電力エネルギー庁). 現地の電圧レベルに合わせて IEC に準拠 (127/220 で, 60 ヘルツ). |
| 日本 | JIS C 61000 シリーズ (ミラー IEC), JEAC 9701 (ユーティリティ PQ ガイドライン) | 日本はIECを採用 61000 JISを通して (日本工業規格) フレームワーク. 公益事業協会 (電事連) 補足ガイドラインを発行します. デュアル周波数システムに注目してください: 50 東日本のHz (東京), 60 西日本ではHz (大阪) — 地域間の機器の互換性に関連する. |
| インド | は 12360 (電圧と周波数), CEA 規制 2010 (グリッド標準), は 13234 (ハーモニックス) | インドの PQ 枠組みは中央電力局によって管理されています (ザ) および中央電力規制委員会 (丸). IS 規格は IEC を反映していますが、施行と測定のインフラストラクチャは州によって大きく異なります. グリッドは次の時間で動作します。 50 公称電圧での Hz 230 で (単相) と 415 で (三相). |
04 限界値 — 重要な数値
以下の表で使用されている電圧レベルのしきい値は国際規則に従っています。. 国別の公称電圧と周波数規格に関する包括的なリファレンスについては、, を参照してください 国際的な周波数と電圧レベル IPQDF のページ.
高調波電圧制限
| 電圧レベル | IEEE 519 THDで 限界 | IN 50160 THDで 限界 | IEC 61000-2-2 (LV互換性) |
|---|---|---|---|
| 低電圧 (< 1 kVの) | 5% | 8% | 8% |
| 中電圧 (1–69 kV) | 3% | 5% (MVシステム) | 5% |
| 高電圧 (69–161 kV) | 1.5% | - | 3% |
ちらつき制限
| 標準 | Pセント 限界 | PLT 限界 | 時間ベース |
|---|---|---|---|
| IN 50160 | - | ≤ 1.0 | 95% 今週の |
| IEC 61000-3-7 | ≤ 0.9 (計画) | ≤ 0.7 (計画) | MV/HVの割り当て |
| IEC 61000-3-3 | ≤ 1.0 (機器) | ≤ 0.65 (機器) | LV装備の排出量 |
電圧不平衡
| 標準 | 限界 | 基礎 |
|---|---|---|
| IN 50160 | ≤ 2% 負の配列 | 95% 10分間の平均 / 週 |
| IEC 61000-2-2 | 2% 互換性レベル | LVシステム |
| MG-1なし | 1% モーターの銘板定格に対する最大電圧アンバランス | モーター軽減曲線は上記に適用されます 1% |
05 どの規格が適用されるか? 選択ガイド
実際に最もよくある質問は次のとおりです。: この状況ではどの基準に準拠する必要がありますか? 答えは地理によって異なります, システム電圧レベル, 問題の性質 (排出量と. 免疫力 vs. 特徴づけ), 責任者は誰か — 電力会社か顧客か.
| 状況 | 地理 | 適用規格(の) |
|---|---|---|
| 顧客による高調波注入 — 公共事業の苦情 | 北米 | IEEE 519 — PCC での ITDD 制限 |
| 顧客による高調波注入 — 公共事業の苦情 | ヨーロッパ | IEC 61000-3-6 — 計画レベル, 排出量配分 |
| 商用電圧の品質 - 顧客からの苦情 | ヨーロッパ | IN 50160 — 電圧特性 |
| 商用電圧の品質 - 顧客からの苦情 | 北米 | CSA C235 (カナダ) / 公共料金表 (米国) |
| 契約・紛争時のPQ測定 | グローバル | IEC 61000-4-30 クラスA機器が必要 |
| アーク炉のちらつき / 溶接工 | グローバル | IEC 61000-3-7 計画レベル; IEC 61000-4-15 ちらつき計 |
| VFD高調波フィルタのサイジング | 北米 | IEEE 519 — PCC での目標 ITDD ≤ 5 ～ 8% |
| 電圧不均衡に対するモーターのディレーティング | グローバル | MG-1なし — 上記のディレーティング曲線 1% アンバランス |
| 機器のイミュニティ試験 | グローバル | IEC 61000-4-x シリーズ — 外乱のタイプごとの特定のテスト |
| PQ監視プログラムの設計 | グローバル | IEEE 1159 — イベントの分類と機器のガイダンス |
06 測定クラスと機器の要件
IEC 61000-4-30 PQ 機器の 3 つの測定クラスを定義します. クラスは測定の精度を決定し、さまざまな目的への適合性を決定します。.[1]
| クラス | 正確さ | 使用事例 | 代表的な楽器 |
|---|---|---|---|
| クラスA | 最高 — すべてのパラメータが正確に定義されています | 契約上の, 紛争解決, 公共事業のコンプライアンス検証 | まぐれ当たり 1760, ドラネッツ HDPQ, 日置電機 PW8001 |
| クラスS | 統計的 — 調査に適しています | 現地調査, エネルギー監査, 一般的な PQ 評価 | 最もポータブルな PQ アナライザー |
| クラスB | 汎用 - 一部のパラメータは異なる場合があります | トラブルシューティング, 指標となる測定値 | PQ ソフトウェアを備えたオシロスコープ, 基本的なロガー |
07 EMC および電力品質規格の完全なカタログ
上記のセクションでは、エンジニアリングの実践で最も一般的に適用される標準について説明します。. 総合的に, CENELEC/EN を含む、地域ごとの EMC および PQ 規格の検索可能な参照リスト, CEN, ETSI, オーストラリア人, カナダ人, 中国語, ヨーロッパ人, および米国規格 — IPQDF は専用のカタログ ページを維持しています.
すべての主要な EMC および PQ 規格の地域別リスト: CENELEC, CEN, ETSI, オーストラリア人, カナダ人, 中国語, ヨーロッパ人, と米国の基準. 実務エンジニア向けのリファレンスを更新しました.
カタログは、特定の製品カテゴリにどの規格番号が適用されるかを確認する場合に特に役立ちます。. その他の専門カタログもご用意しております: 自動車EMC規格 と 商用EMC規格. または EU EMC 指令または同等の国内枠組みに基づく設置タイプ. これらの規格を分析的に適用する場合 - 限界値を解釈する方法, どの測定クラスを使用するか, 高調波排出予算を割り当てる方法 — 上記のセクションでは、エンジニアリングのコンテキストを提供します.
参照
- [1] IEC 61000 シリーズ, “電磁両立性 (EMC),” 国際電気標準会議, ジュネーブ, スイス. 利用可能: iec.ch
- [2] IN 50160:2010+A1:2015, “公共電力網から供給される電力の電圧特性,” CENELEC, ブリュッセル.
- [3] IEEE規格 519-2022, “電力システムにおける高調波制御に関する IEEE 規格,” IEEE, ニューヨーク, NY, 2022.
- [4] IEEE規格 1159-2019, “IEEE が推奨する電力品質監視の実践方法,” IEEE, ニューヨーク, NY, 2019.