受変電所測定提案書 関東特機オリジナル測定システム 受変電設備全般 高調波対策全般 射出成型機全般 高輝度HIDランプ 空調・断熱対策 環境改善 省エネルギー 省スペース 関東特機株式会社 エンジニアリング事業部 いろんな省エネ対策をされてきたと思いますが こんな方法もあることをご存知でしょうか？ ☆ 変圧器・高圧コンデンサのカタログ値とかけはなれた損失の証明 ☆ SEMENSの低損失ガスコンデンサを使って損失低減と高調波抑制 ☆ 油圧ポンプ式射出成型機を省エネコントローラ(PAT・PEND) ＋インバータでポンプ電力使用量を低減 どんな提案も実測定データを基にご報告いたします。 結果は事後測定をもって検証いたします。 どんな測定をするの？ ①主変電所（受電点）測定 ②主変圧器（一次・二次同時）測定 ③サブ変電所・各変圧器測定 ④高圧コンデンサ測定 一週間 〃 瞬時 30分∼1時間 上記測定によりお客様の電力状況が明らかになります ①有効電力・無効電力・皮相電力・力率（一次・二次） ②実際の変圧器効率 ③実際のコンデンサの損失 ④高調波レベルと流・入出 3 受変電設備は、電気の入り口 理論値のみで語られてきた設備 経済産業省では、京都議定書（cop3）批准の立場から、地球温暖化防止の為のCO２削減が大きな問 題となっており、エネルギー指定管理工場にはCO２削減を義務付け、各該当工場から、現状の対策 状況を聞き取り調査しております。 これまで各業界団体の自主目標を基準に対策しておりましたが、今後は各工場での基準設定が必 要となります。 これまで、省エネ（ CO２削減）については、種々の対策が施されていますが、個々の対策と全体の対 策では、費用対効果の面から遅れている状況にあります。 弊社では、特に受変電設備に着目し、理論値と実測値に大きな差があることを実証し、その改善提 案を行っております。 現在多くの第１種指定の工場から、測定と提案依頼がありますが、この事が今日まで着手していなか った部分の証査であると思われます。 ④課金点での電力使用量 電力会社から供給をうける電力量は ②③の合計となります。（理論値） 実測値 理論値 有効電力： 有効電力：252.35kw 253.1kw 有効電力：253.1kw 無効電力： 9.7kvar 力率Cosθ=1.00 電力会社 ④課金点での電力使用量 ②③の合計(実測値） 有効電力：279.63kw 252.35kw 有効電力：279.63kw 無効電力：28.4kvar 力率Cosθ=0.995 PCT 課金点 積算電力量計 DS ②変圧器損失(理論値） 変圧器損失4.3kw ①の使容量が下記となります。 有効電力：253.1kw 無効電力：209.7kvar 力率Cosθ=0.77 VCB 無効電力：228.4kvar 力率Cosθ=0.77 変圧器効率 無効電力 有効電力 LBS (理論値) VCB 効率98.3％ 鉄損 2.3Kw 銅損 2.0kw 変圧器 6600/210 3φ750KVA 課金点 積算電力量計 PCT ③ｺﾝﾃﾞﾝｻ損失(実測値) ｺﾝﾃﾞﾝｻ容量200KVA 有効電力：4Kw 無効電力：200Kvar 力率Cosθ=0.02 DS VCB ①の使用量が下記となりま す。 LBS VCS 進み無効電力 直列ﾘｱｸﾄ ﾙ L:6％ 変圧器効率(実測値） 効率90.26％ 鉄損2.415kw (理論値×1.23) 銅損24.419kw 高圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ SC200KVA ①-1 ①＋③の合計 電力使用状況 LBS VCB ③ｺﾝﾃﾞﾝｻ損失(実測値) 変圧器 6600/210 3φ750KVA 電力使用状況 有効電力：249.0kw 無効電力： 6.2kvar 力率Cosθ=1.00 高調波電流 M 有効電力：248.8kw 無効電力：206.2kvar 力率Cosθ=0.77 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ 容量200KVA 有効電力：0.2Kw 無効電力：200Kvar 力率Cosθ=0.001 MCCB ①生産設備 MC-S 電力使用状況 有効電力：248.8kw 無効電力：206.2kvar 力率Cosθ=0.77 L:6％ M M 生産設備 生産設備 変圧器効率 （実測値） 効率98.6％ 鉄損2.3Kw 銅損1.24kw ①生産設備 高調波電流 M ②変圧器損失(実測値) 損失3.54kw 有効電力：252.54Kw 無効電力：6.29Kvar 力率Cosθ=1.00 高圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ損失 有効電力 変圧器ﾃﾞｰﾀ 3φ3ｗ750KVA (カタログ値） 変圧器効率97.94％ 鉄損2.3kw 銅損9.9kw 有効電力：252.54kw 252.35kw 有効電力：252.35kw 無効電力：6.29kvar 力率Cosθ=1.00 無効電力 無効電力 電力会社から供給をうける電力 量は②③の合計となります。 電力会社 有効電力 有効電力 M ③ｺﾝﾃﾞﾝｻ損失(理論値) 受電点力率改善の為 高圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ設備が 必要となります。 ｺﾝﾃﾞﾝｻ容量200KVA 有効電力：0Kw 無効電力：200Kvar 力率Cosθ=0.0005 高調波電流 ②変圧器損失(実測値） 変圧器損失26.834kw 有効電力：275.63kw ④課金点での電力使用量 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ実測値 M 2×DCC 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ設備 改善前 改善後 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻ による高調波 吸収効果により 波形の歪みも 減少 ｺﾝﾃﾞﾝｻ設備にも 歪んだ波形が流 れ込みます。 温度上昇 異常音 直列ﾘｱｸﾄﾙ 6％ 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻにより 無駄な無効電力が 減少し変圧器利用 率が下がります。 過負荷 損失増大 変圧器にも歪ん だ波形が流れ込 みます。 油漏れ 温度上昇 膨らみ 青：電圧波形 赤：電流波形 生産設備が要求 する波形です。 高圧ｺﾝﾃﾞﾝｻｼｽﾃﾑ 変圧器には 無駄な 無効電力が 流れ込み 損失を増やし ます。 生産設備 変圧器750KVA 高調波電流 ﾓｰﾀ 変圧器750KVA 損失増大 油漏れ 青：電圧波形 赤：電流波形 生産設備が要求 する波形です。 生産設備 直列ﾘｱｸﾄﾙ 6％ ﾘｱｸﾄﾙ設備 高調波耐量が大き い為損失も少ない 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻｼｽﾃﾑ が積極的に高調波 電流を吸収 異常音 過負荷 ﾓｰﾀ 温度上昇 高調波対策 専用のｺﾝﾃﾞﾝｻ 自己修復機能 自己遮断機能付 低圧ｺﾝﾃﾞﾝｻｼｽﾃﾑ トランスの損失・・・理論値では１∼２％ 実測値では５∼１０％ 高圧コンデンサの損失･･･理論値では０.１％前後 実測値では２∼４％ 理論値の損失は、カタログデータとして各メーカーから出されておりますが、実際の損失は測定・調 査をされていません。 これは、測定に技術を要すると言う事に原因があると考えられます。更に理論的に小さな数値である 為、あえて測定をしてまで、各工場単位での対応は考えてこなかったからに他なりません。 弊社では、多くの測定実績から、損失の原因を究明し、その対策を提案しております。 系統より 改 善 前 高圧コンデンサ 過剰設備 トランス過剰設備 効率 92∼ 95％ 損失 2∼4％ 系統より 損失 0.1∼ 0.2％ 進み無効電力 効率 95∼ 98％ 遅れ無効電力 有効電力 改 善 後 N社 屋内受電所受電点 改善前の電圧・電流波形 屋内受電所 高調波測定 電圧・電流波形 【事前測定】 10000 220 電圧１【事前2/15 14：21】 電圧１【事前2/16 5：51】 8000 176 電圧１【事前2/17 15：51】 電圧１【事前2/19 3：51】 6000 132 電圧１【事前2/19 10：51】 電流１【事前2/15 14：21】 4000 88 電流１【事前2/16 5：51】 電流１【事前2/17 15：51】 電流１【事前2/19 3：51】 0 253 247 241 235 229 223 217 211 205 199 193 187 181 175 169 163 157 151 145 139 133 127 121 115 109 103 97 91 85 79 73 67 61 55 49 43 37 31 25 19 7 13 0 -2000 -44 -4000 -88 -6000 -132 -8000 -176 -10000 -220 時間 電流【A】 44 電流１【事前2/19 10：51】 1 電圧【V】 2000 N社 屋内受電所受電点 改善後の電圧・電流波形 屋内受電所 高調波測定 電圧・電流波形 【事後測定】 10000 220 電圧１【事後3/12 3：42】 8000 176 電圧１【事後3/13 9：42】 6000 132 電圧１【事後3/14 14：42】 電流１【事後3/12 3：42】 4000 88 電流１【事後3/13 9：42】 0 253 247 241 235 229 223 217 211 205 199 193 187 181 175 169 163 157 151 145 139 133 127 121 115 109 97 103 91 85 79 73 67 61 55 49 43 37 31 25 19 7 13 0 -2000 -44 -4000 -88 -6000 -132 -8000 -176 -10000 -220 時間 電流 【A】 44 電流１【事後3/14 14：42】 1 電圧 【V】 2000 最近の高圧進相コンデンサ設置状況と問題点 １．直列リアクトルが設置されていない 高調波全ての次数で拡大 ２．直列リアクトル６％が設置されている ３．直列リアクトル１３％が設置されている 高調波の吸収率は悪い 高調波の吸収をしない設計 ＪＩＳ規格ではリアクトル設置を義務付け 第３次に対して拡大要因 寸法大 ・ 高価になる 東京２３区では、１３％を推奨 焼損事故が多い 但し低圧側に設置する場合は６％が最適 被害状況 高圧リアクトル No,1 高圧コンデンサ No,2 140 140 120 120 障害発生件数 障害発生件数 障害機器台数 障害機器台数 107 107 100 100 100 100 8080 6060 4040 2020 00 102 9797102 130 130 111 111 産業機器 1% 家電汎用品 6% その他 4% コンデンサ 30% 53535555 23232727 31 2525 31 88年 88年 89年 89年 リアクトル 59% 90年 90年 91年 91年 92年 92年 93年 93年 被害割合 受電点力率を100%に保つのは常識です。 これまでは、高圧側(6600/3300V)での力 率改善が主流でした。 しかし、低圧側での力率改善はこれから の主流です。 力率割引は、低圧側で改善しても高圧側で改善しても同様の割引を適応さ れます。しかし低圧側での力率改善はその他の大きなメリットがあります。 次頁以降、低圧側での改善のメリットをご紹介します。 高調波を改善すれば、省エネ効果バツグン！ 現在の工場では、インバーター・整流器・直流モーター等の高調波発生機器が 多く設備されています。 その為、電圧・電流を歪ませ、高調波障害として大きな影響を及ぼしています。 電力会社では、早くから「高調波ガイドライン」を設け、受変電設備の新設増設時 には、ガイドラインを超える設備では対策を要求し、この数値を満足しない場合 は送電が認められません。この為、高調波の発生状況を正確に把握し対策を検 討する必要があります。 更に、高調波対策は大きな省エネ効果をもたらしますので、電力損失の軽減に 大いに貢献する事となります。 高調波で汚染されて行く電気 発電所 配電変電所 一次変電所 汚染される 電気 工場 ビル 商店 住宅 高調波成分 2∼50次までの3ＫHzが高調波 1 （関東） 基本波 50Ｈｚ 2 1 3 50＊3＝ 第3次高調波 第5次高調波 150Ｈｚ 1 3 2 4 50＊5＝ 5 250Ｈｚ 50＊7＝ 第７次高調波 1 2 3 4 5 6 7 350Ｈｚ 電圧歪み 基本波電圧 Ｅ 歪み電流 Ｉ 影響を受けて 歪んだ電圧波形 影響 突入電流により押しつぶされる 電流歪み 基本波電流 Ｉ1 第5次高調波電流 Ｉ5 合成され歪んだ 電流波形 合成 高調波対策の種類 11 リアクトルの設置（ACL、DCL） リアクトルの設置（ACL、DCL） 22 力率改善用コンデンサの設備 力率改善用コンデンサの設備 33 変圧器の多相化運転 変圧器の多相化運転 44 受動フィルタ（LCフィルタ） 受動フィルタ（LCフィルタ） 55 能動フィルタ（アクティブフィルタ） 能動フィルタ（アクティブフィルタ） 高調波の影響を受けると 被害 1. コンデンサ・リアクトルの過熱・破壊 2. 自家用発電機の巻線過熱 3. 保護継電器の誤動作 4. 電動機の出力低下 5. 電話回線への雑音妨害 6. データ・通信処理装置等の誤動作 7. 誘導雑音によるラジオ・テレビの視聴難 高調波を発生する機器 工場 直流モータ電源装置 電気炉 インバータ機器 化学用整流器 ビル 無停電 電源装置 コンピューター 蛍光灯 エレベータ 空調機 家庭 エアコン パソコン テレビ 洗濯機 冷蔵庫 その他 直流電鉄用整流器 スキーリフト ロープウェー 一番、効率的な高調波改善は 変圧器の二次側で力率改善を行う 変圧器の二次側で力率改善を行う リアクトルは6％装備とする リアクトルは6％装備とする 常に負荷変動と連動できる制御とする 常に負荷変動と連動できる制御とする 常に95∼100％の力率を維持する 常に95∼100％の力率を維持する 進み力率にしない 進み力率にしない コンデンサ及び、リアクトルは乾式とする コンデンサ及び、リアクトルは乾式とする 高調波による過負荷対策が、されているもの 高調波による過負荷対策が、されているもの 契約電力１ＫＷ当りの上限値 受電 電圧 ５次 ７次 １１次 １３次 １７次 １９次 ２３次 ２５次 ６ ＫＶ 3.5 2.5 1.6 1.3 1.0 0.9 0.76 0.7 ２２ ＫＶ 1.8 1.3 0.82 0.69 0.53 0.47 0.39 0.36 例えば 高調波発生量 受電 電圧 ６ ＫＶ 契約電力 2,000 KW 判定 ガイドライン上限値 2,000 KW * 3.5 ＝ 7,000 mA ５次 12,000 mA ７次 8,000 mA 2,000 KW * 2.5 ＝ 5,000 mA １１次 1,500 mA 2,000 KW * 1.6 ＝ 3,200 mA １．コージェネレーションシステム ２．照明 （例；150Wで400W水銀灯と同等の照度） ３．コンプレッサ ４．空調機 ５．電力監視システム （指定工場必須） ６．デマンドコントローラー ７．断熱材・保温材（空調稼働率の低減） ８．低圧避雷機 （誘導雷＋直撃雷の保護） 測定調査の中から、設備更新の必要性や、早急なる対策が必要な点がありましたらご提案申し上げ ます。 又、工場全体の提案の中から、優先順位を考えて、個々の提案を申し上げます。（上記参照） 油圧ポンプをインバーター制御することにより ◇ 使用電力量を約３０％削減する。 ◇電気料金換算値よりも原価コスト削減（原単位削減）に大きく寄与する。 エネルギー原単位 ＝ 生産量もしくは生産した製品の金額 ／エネルギー使用量（製造品目で、 極端に変化する場合、品目ごとに算出する必要がある。）参考HP（財）省エネルギーセンター http://www.eccj.or.jp/faq/koujou/koujou4.html 油圧ポンプにより駆動される射出成型機では、いつもフルパワーを必要としていない。必要に 応じて、油圧ポンプの回転速度を制御することで電力量の削減がはかれる。 今件で提示する、電流制御法は、 ①射出成型機の行程において、必要とされるオイル量（使用電力）がそれぞれある。 （オイル量は、ポンプの回転数に比例する。） ②最適なオイル量を供給することにより省エネルギーを 図る制御方式である。 商用運転時のオイルの流れ インバータ運転時のオイルの流れ 各動作のアクチェータ 各動作のアクチェータ 戻りオイル 戻りオイル 流量調整弁 流量調整弁 圧力調整弁 100％ 圧力調整弁 商用電源 100％ 余剰オイル 余剰オイル 商用電源 インバータ M P モータ ポンプ オイルパン モータは商用電源で常に一定速で 運転しています。 コント ローラ M P モータ ポンプ 負荷に応じてインバータが周波数を制御するので無駄 のない運転ができ、省エネになります。 電 力 電 力 時 間 （インバータなし） オイルパン 時 間 （インバータあり）
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