JP2022509464A

JP2022509464A - 電気分布ネットワークのための高周波電気ノイズ低減のための受動フィルタ

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Publication number: JP2022509464A
Application number: JP2021547990A
Authority: JP
Inventors: アンドリオーラ，ピエトロ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: WO2020089950A1; IT201800009853A1; JP7429704B2

Abstract

本発明は、電力網における高周波電気ノイズの低減のための装置の分野に関する。また、本発明の受動フィルタ対象物を構成する単相および３相配電ネットワークに関する。電力網のための高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタは、第１の抵抗器と前記第１の抵抗器に並列に接続された第１のコンデンサと、前記第１の抵抗器と前記第１のコンデンサが、第２の抵抗器、インダクタ、第２のコンデンサからなるセクションに並列に接続され、後者は第３の抵抗器に並列に接続され、第３の抵抗器に並列に接続された前記第２の抵抗器、前記インダクタ、前記第２のコンデンサが、互いに直列に接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力網における高周波電気ノイズの低減のための装置の分野に関する。本発明はまた、本発明の受動フィルタ対象物を備える単相および３相配電ネットワークに関する。

配電ネットワークは、本質的に、エネルギーを生産することができる発電所に接続された電力網で構成される。発電所によって生成された電気は、高電圧で、中および低電圧の１つまたはそれ以上の変電所まで輸送され、後者から、電気はさらなる配電線を介して、需要地点、つまりエンドユーザに到達する。

配電網を通して配電される電力は、いわゆる高周波電気ノイズを含むことが知られている。前記ノイズは、熱的、磁気的および機械的な性質を持つ電力の追加的損失を発生させる。

従って、電力網の本質的な特徴は、前述の電力網を介して輸送される電力の品質である。良好な電力品質は、熱的損失、磁気的損失、機械的損失の低減によって特徴付けられる。一方、悪い電力品質では、表皮効果による追加の損失、磁気ヒステリシスによる損失、渦電流による損失、および、シャフト電流による機械的損失が加わり、電力網、特に変圧器、ケーブル、電気パネル、電気モータ、およびそのようなネットワークに接続されている機械の全般的な過熱を発生させる。

このような加熱はまた、ｋＷｈで表される電気エネルギーのより大きな消費をもたらす。すべての電力網は、変圧器、ケーブル、パネルおよびモータの温度を上昇させる点で、付加的な損失を引き起こす電力の品質に影響を及ぼす伝導性の障害を受け、発生させることが知られている。

その結果、このような障害は、電子機器の誤動作および故障の原因となる。

このような障害によって引き起こされるさらなる影響は、消費電力の増加、メンテナンスの増加、および機械や装置のライフサイクルの短縮がある。

前述のいくつかの欠点、特に機械や装置のメンテナンスの増加およびライフサイクルの短縮に起因する損害を低減するために、電力網に接続できる機器が現在知られているが、追加的な損失を低減する目的を有していない。実際に、公知の装置は、電力網内に存続し続ける伝導性の障害を排除しない。

さらに、公知の装置は、通常５０ｋＨｚを超える非常に高い周波数から機械や装置を保護し始める。

そのため、公知の装置は、機械や装置の誤動作や故障からの保護を可能にするが、追加的な損失を効果的に低減することができず、その結果、このようなネットワークによって供給される機械の電力消費量を削減しない。

本発明の主な目的は、現在公知の装置の欠点を解決する、電力網における２．５ｋＨｚから始まる高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタを提供することである。

特に、本発明の目的は、電力網における熱的、磁気的および機械的損失を低減するための受動フィルタを提供することであり、このフィルタは、地上への伝導障害を排出せず、２．５ｋＨｚから伝導障害を保護および排除し始める。

本発明のさらなる目的は、汎用性の高いモジュール式で、設置される電力網に応じて１つまたはそれ以上のモジュールで構成される、電力網のための高周波電気ノイズの低減のための受動フィルタを提供することである。

前述の目的は、第１の抵抗器と前記第１の抵抗器に並列に接続された第１のコンデンサと、前記第１の抵抗器と前記第１のコンデンサが、第２の抵抗器、インダクタ、第２のコンデンサからなるセクションに並列に接続され、後者は第３の抵抗器に並列に接続され、第３の抵抗器に並列に接続された前記第２の抵抗器、前記インダクタ、前記第２のコンデンサが、互いに直列に接続されていることを特徴とする、配電ネットワークの高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタによって達成される。

本発明のさらなる目的は、少なくとも１つの負荷と、電力を生成するための発電機とを備える単相配電ネットワークであって、ここで負荷が、第１の導体および第２の導体の手段によって、前記発電機に接続され、請求項１に記載のフィルタを備え、前記フィルタが、一対の導体の間に接続されていることを特徴とする単相配電ネットワークを提供することである。

本発明の他の目的は、少なくとも１つの負荷と電力を生成するための発電機とを備える３相配電ネットワークであって、ここで、前記負荷は３つの導体の手段によって、前記発電機に接続され、本発明による３つのフィルタを備え、前記フィルタは互いにスター接続され、各フィルタが導体に接続されることを特徴とする３相配電ネットワークを提供することである。

本発明の最後の目的は、少なくとも１つの負荷と電力を生成するための発電機とを備える３相配電ネットワークであって、ここで、前記負荷は３つの導体の手段によって前記発電機に接続され、本発明による３つのフィルタを備え、ここで、前記フィルタが３つの導体に接続され、互いにデルタ接続されることを特徴とする３相配電ネットワークを提供することである。

これら、およびその他の目的は、以下の説明から明らかとなるように、本件特許の範囲のさらなる発展を制限しない、好ましい実施形態において、以下の形態を示す添付の図面とともに、以下で説明される配電ネットワークのための高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタによって達成される。

配電ネットワークの高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタの概略図である。単相電力網に接続された配電ネットワークの高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタの概略図である。スター接続された３相電力網に接続された配電ネットワークの高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタの概略図である。デルタ接続された３相電力網に適用された配電ネットワークの高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタの概略図である。

図１を参照すると、配電ネットワークのための高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタが概略的に示されている。受動フィルタは、以下の説明で符号１として示される。図１に示すように、受動フィルタは、特定の回路のトポロジーに適切に組み合わされた複数の受動部品で構成されている。具体的には、受動フィルタ１は、第１の抵抗器２と、第２の抵抗器４と、第３の抵抗器７とを備える。さらに、受動フィルタ１は、第１のコンデンサ３と、第２のコンデンサ６と、インダクタ５とを備える。これらの構成は、複数あってもよい。

図１に示すように、受動フィルタ１は、次の回路トポグラフィを有している：第１の抵抗器２は、第１のコンデンサ３に並列に接続されている。第１の抵抗器２と第１のコンデンサ３はいずれも、第２の抵抗器４、インダクタ５、および第２のコンデンサ６が第３の抵抗器７に並列に接続されたセクションに接続されている。さらに、図１に示すように、この回路部の素子、すなわち、第３の抵抗器７と並列の、第２の抵抗器４、インダクタ５および第２のコンデンサ６は、直列に接続されている。

このように構成された受動フィルタ１は、任意の配電ネットワークに接続することができる。例えば、図２は、単相配電ネットワークに接続された受動フィルタを示す。前記配電ネットワークは、少なくとも１つの負荷９と、電力を生成するための発電機８とを含む。さらに図２を参照すると、負荷９は第１の導体Ｐ１と第２の導体Ｎの手段によって発電機８に接続されている。本発明による受動フィルタ１は、前記一対の導体Ｐ１とＮとの間に接続されている。

図３および図４を参照すると、３相配電ネットワークに接続された受動フィルタ１が示されている。図３は、少なくとも１つの負荷９と、電力を生成するための発電機８とを備える３相配電ネットワークを示しており、前記負荷９は、３つの導体Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の手段によって、前記発電機８に接続されている。この実施形態では、配電ネットワークのための高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタは、互いにスター接続された３つのフィルタｌａ、ｌｂおよびｌｃを含む。３つのフィルタｌａ、ｌｂおよびｌｃの各々は、次に、配電ネットワークの導体Ｐ１、Ｐ２およびＰ３に接続される。

図４は、少なくとも１つの負荷９と、電力を生成するための発電機８とを備える３相配電ネットワークを示し、前記負荷９は、３つの導体Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の手段によって前記発電機８に接続される。この実施形態では、配電ネットワークのための高周波電気ノイズを低減するための受動フィルタは、互いにデルタ接続された３つのフィルタｌａ、Ｉｂおよび１ｃを含む。３つのフィルタ１ａ、１ｂおよび１ｃの各々は、次に、配電ネットワークの導体Ｐ１、Ｐ２およびＰ３に接続される。

本発明による受動フィルタ１は、任意の公知の電力網に存在する高周波「非」電気ノイズに対して、低インピーダンス経路を生成するＲＬＣバンドパスフィルタとして機能する。この受動フィルタは、ａ）２．５ｋＨｚから始まるより低い遮断周波数、ｂ）並列および双方向システムであるという事実、ｃ）フィルタ１が高周波電気ノイズを地上に排出しないこと、を特徴とする。

本システムは、以下の影響を低減することにより、設置された電力網における電力損失を低減する。このシステムは、ネットワークに存在するノイズを低減することにより、高周波ノイズに対して低インピーダンス経路を作り出す。電気ノイズの減少は、表皮効果を減少させ、従って、電力網の抵抗が減少するため、ジュール効果による熱損失を減少させる。実際、抵抗は、形状および材料に依存するだけでなく、流れる電流を構成する電流の周波数の平方根に依存する。ノイズの低減は、ヒステリシス（電流の周波数に比例する損失）および寄生電流（電流の周波数の２乗に比例する損失）による磁気損失を低減する。

ノイズの低減は、機械的な原因（軸電流、摩擦、振動、摩耗など）の熱損失を低減する。

Claims

第１の抵抗器（２）と、前記第１の抵抗器（２）に並列に接続された第１のコンデンサ（３）とセクションとを備え、前記第１の抵抗器（２）と前記第１のコンデンサ（３）とが前記セクションに並列に接続され、ここで、前記セクションは第２の抵抗器（４）と、第３の抵抗器（７）と、インダクタ（５）と、第２のコンデンサ（６）とを含み、後者は前記第３の抵抗器（７）に並列に接続され、ここで、第３の抵抗器（７）と平行する前記第２の抵抗器（４）と、前記インダクタ（５）と、前記第２のコンデンサ（６）が互いに直列に接続される配電ネットワークのための高周波電気ノイズを低減する受動フィルタ。
少なくとも１つの負荷（９）と、電力を生成するための発電機（８）とを備える単相配電ネットワークであって、前記負荷（９）は、第１の導体（Ｐ１）および第２の導体（Ｎ）の手段によって、前記発電機（８）に接続されるものにおいて、第１の導体（Ｐ１）と、第２の導体（Ｎ）と、請求項１に記載の受動フィルタ（１）とを備え、ここで、前記受動フィルタ（１）は、前記一対の導体（Ｐ１、Ｎ）の間に接続されることを特徴とする単相配電ネットワーク。
少なくとも１つの負荷（９）と、電力を生成するための発電機（８）とを備える３相配電ネットワークであって、前記負荷（９）は、３つの導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の手段によって、前記発電機（８）に接続されるものにおいて、３つの導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）と、請求項１に記載の３つの受動フィルタ（１ａ、ｌｂ、ｌｃ）とを備え、ここで、前記受動フィルタ（１ａ、ｌｂ、ｌｃ）は、互いにスター接続され、前記受動フィルタ（１ａ、ｌｂ、ｌｃ）の各々は、前記導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に接続されることを特徴とする３相配電ネットワーク。
少なくとも１つの負荷（９）と、電力を生成するための発電機（８）とを備える３相配電ネットワークであって、前記負荷（９）は３つの導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の手段によって、前記発電機（８）に接続されるものにおいて、３つの導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）と、請求項１に記載の３つの受動フィルタ（１ａ、１ｂ、１ｃ）とを備え、ここで、前記受動フィルタ（ｌａ、ｌｂ、ｌｃ）は、互いにデルタ接続され、前記受動フィルタ（１ａ、１ｂ、ｌｃ）の各々は、前記導体（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に接続されることを特徴とする３相配電ネットワーク。