JP2001167944A - 直列リアクトル制御形電圧安定化装置および電圧安定化方法 - Google Patents
直列リアクトル制御形電圧安定化装置および電圧安定化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷電流や負荷力率等負荷の状態に係わらず
連続的に電圧調整が可能であり、かつ低損失で高い信頼
性を持った直列形の電圧安定化装置および同装置を用い
た電圧安定化制御方法の提供する。 【解決手段】 可変コンデンサユニット１１はコンデン
サ１２と可変リアクトル１３を並列に接続して構成し、
この可変コンデンサユニット１１に可変リアクトルユニ
ット１４を直列に接続されている。このように、可変リ
アクトルとコンデンサを並列に接続した可変コンデンサ
ユニットと可変リアクトルユニットを直列に接続して構
成した可変インピーダンスを、電力系統に直列に挿入
し、可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は可変
リアクトルユニットのリアクトル値を可変制御すること
により、前記可変インピーダンスのインピーダンス値を
誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスまで連
続的に調整して、電力系統の電圧を制御する。
連続的に電圧調整が可能であり、かつ低損失で高い信頼
性を持った直列形の電圧安定化装置および同装置を用い
た電圧安定化制御方法の提供する。 【解決手段】 可変コンデンサユニット１１はコンデン
サ１２と可変リアクトル１３を並列に接続して構成し、
この可変コンデンサユニット１１に可変リアクトルユニ
ット１４を直列に接続されている。このように、可変リ
アクトルとコンデンサを並列に接続した可変コンデンサ
ユニットと可変リアクトルユニットを直列に接続して構
成した可変インピーダンスを、電力系統に直列に挿入
し、可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は可変
リアクトルユニットのリアクトル値を可変制御すること
により、前記可変インピーダンスのインピーダンス値を
誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスまで連
続的に調整して、電力系統の電圧を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の電圧安
定化のための直列形電圧安定化装置および同装置を用い
た電力系統の電圧安定化制御方法に関する。
定化のための直列形電圧安定化装置および同装置を用い
た電力系統の電圧安定化制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の経済発展に伴う電力需要の増大、
負荷の多様化等により電圧の変動等に対応できるフレキ
シブルな電力設備が求められつつある。電力系統の電圧
を安定化するため、従来は、例えば、図１３に示すよう
な直列コンデンサや図１４に示すような高速可変直列コ
ンデンサ（ＴＣＳＣ）を電力系統に挿入することで対応
していた。電力系統に直列に挿入する直列コンデンサあ
るいは高速可変直列コンデンサは、線路の誘導性インピ
ーダンスをそれぞれの持つ容量性インピーダンスで調整
して系統の電圧降下あるいは電圧変動率を改善するもの
である。
負荷の多様化等により電圧の変動等に対応できるフレキ
シブルな電力設備が求められつつある。電力系統の電圧
を安定化するため、従来は、例えば、図１３に示すよう
な直列コンデンサや図１４に示すような高速可変直列コ
ンデンサ（ＴＣＳＣ）を電力系統に挿入することで対応
していた。電力系統に直列に挿入する直列コンデンサあ
るいは高速可変直列コンデンサは、線路の誘導性インピ
ーダンスをそれぞれの持つ容量性インピーダンスで調整
して系統の電圧降下あるいは電圧変動率を改善するもの
である。
【０００３】図１３は、固定コンデンサを電力系統に直
列に挿入する直列コンデンサ方式を示す図であるが、こ
の固定（直列）コンデンサ５０は誘導性インピーダンス
を一定値低下させるのみで連続的な電圧調整は困難であ
り、また、信頼性向上のため、該直列コンデンサ５０に
並列に保護ギャップ５１や抑制リアクトル５２が必要と
なるなどの問題があった。
列に挿入する直列コンデンサ方式を示す図であるが、こ
の固定（直列）コンデンサ５０は誘導性インピーダンス
を一定値低下させるのみで連続的な電圧調整は困難であ
り、また、信頼性向上のため、該直列コンデンサ５０に
並列に保護ギャップ５１や抑制リアクトル５２が必要と
なるなどの問題があった。
【０００４】図１４は、高速可変直列コンデンサを電力
系統に直列に挿入する高速可変直列コンデンサ方式を示
す図であり、この方式は、直列コンデンサ５０に並列に
接続したリアクトル５４をサイリスタ５３の点弧位相制
御により制御して線路のインピーダンスを連続可変可能
とするもので、制御の連続性および高速性を有する等の
特徴があるが、サイリスタ等のパワーエレクトロニクス
デバイスを使用するため高調波の発生、信頼性の不安お
よび制御機器コストが非常に高価であることなどの問題
があった。
系統に直列に挿入する高速可変直列コンデンサ方式を示
す図であり、この方式は、直列コンデンサ５０に並列に
接続したリアクトル５４をサイリスタ５３の点弧位相制
御により制御して線路のインピーダンスを連続可変可能
とするもので、制御の連続性および高速性を有する等の
特徴があるが、サイリスタ等のパワーエレクトロニクス
デバイスを使用するため高調波の発生、信頼性の不安お
よび制御機器コストが非常に高価であることなどの問題
があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、負荷電流や負荷力率等
負荷の状態に係わらず連続的に電圧調整が可能であり、
かつ、低損失で高い信頼性を持った直列形の電圧安定化
装置および該装置を用いた電圧安定化制御方法を提供す
ることを目的とするものである。
き実情に鑑みてなされたもので、負荷電流や負荷力率等
負荷の状態に係わらず連続的に電圧調整が可能であり、
かつ、低損失で高い信頼性を持った直列形の電圧安定化
装置および該装置を用いた電圧安定化制御方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
リアクトルとコンデンサを並列に接続した可変コンデン
サユニットと可変リアクトルユニットを直列に接続して
構成した可変インピーダンスを、電力系統に直列に挿入
し、前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は
前記可変リアクトルユニットのリアクトル値を可変制御
することにより、前記可変インピーダンスのインピーダ
ンス値を誘導性インピーダンスから容量性インピーダン
スまで連続的に調整して、電力系統の電圧を制御するこ
とを特徴とするものである。
リアクトルとコンデンサを並列に接続した可変コンデン
サユニットと可変リアクトルユニットを直列に接続して
構成した可変インピーダンスを、電力系統に直列に挿入
し、前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は
前記可変リアクトルユニットのリアクトル値を可変制御
することにより、前記可変インピーダンスのインピーダ
ンス値を誘導性インピーダンスから容量性インピーダン
スまで連続的に調整して、電力系統の電圧を制御するこ
とを特徴とするものである。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は
前記可変リアクトルユニットの一方又は双方に、主巻線
の磁束と結合する補助巻線を設け、該補助巻線の誘起起
電力により制御巻線の制御電源を供給することを特徴と
するものである。
て、前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は
前記可変リアクトルユニットの一方又は双方に、主巻線
の磁束と結合する補助巻線を設け、該補助巻線の誘起起
電力により制御巻線の制御電源を供給することを特徴と
するものである。
【０００８】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記可変インピーダンスを三相電力系統に挿入し、
前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は前記
可変リアクトルユニットの一方又は双方に、主巻線の磁
束と結合する補助巻線を設け、該補助巻線をΔ接続した
ことを特徴とするものである。
て、前記可変インピーダンスを三相電力系統に挿入し、
前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は前記
可変リアクトルユニットの一方又は双方に、主巻線の磁
束と結合する補助巻線を設け、該補助巻線をΔ接続した
ことを特徴とするものである。
【０００９】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記可変インピーダンスは両端が断路器を介して電
力系統に直列に接続され、かつ、前記断路器の電力系統
との両接続端を橋絡するように開閉器を接続したことを
特徴とするものである。
て、前記可変インピーダンスは両端が断路器を介して電
力系統に直列に接続され、かつ、前記断路器の電力系統
との両接続端を橋絡するように開閉器を接続したことを
特徴とするものである。
【００１０】請求項５の発明は、可変リアクトルとコン
デンサを並列に接続した可変コンデンサユニットと可変
リアクトルユニットを直列に接続して構成した可変イン
ピーダンスを、電力系統に直列に挿入し、前記可変コン
デンサユニットの可変リアクトル又は前記可変リアクト
ルユニットのリアクトル値を可変制御することにより、
前記可変インピーダンスのインピーダンス値を誘導性イ
ンピーダンスから容量性インピーダンスまで連続的に調
整して、電力系統の電圧を制御することを特徴とするも
のである。
デンサを並列に接続した可変コンデンサユニットと可変
リアクトルユニットを直列に接続して構成した可変イン
ピーダンスを、電力系統に直列に挿入し、前記可変コン
デンサユニットの可変リアクトル又は前記可変リアクト
ルユニットのリアクトル値を可変制御することにより、
前記可変インピーダンスのインピーダンス値を誘導性イ
ンピーダンスから容量性インピーダンスまで連続的に調
整して、電力系統の電圧を制御することを特徴とするも
のである。
【００１１】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記可変インピーダンスは、常時は直列共振状態に
制御されることを特徴とするものである。
て、前記可変インピーダンスは、常時は直列共振状態に
制御されることを特徴とするものである。
【００１２】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、前記可変インピーダンスは、前記可変コンデンサユ
ニットの可変リアクトルおよび前記可変リアクトルユニ
ットの無制御時に直列共振状態であることを特徴とする
ものである。
て、前記可変インピーダンスは、前記可変コンデンサユ
ニットの可変リアクトルおよび前記可変リアクトルユニ
ットの無制御時に直列共振状態であることを特徴とする
ものである。
【００１３】請求項８の発明は、請求項５の発明におい
て、前記可変コンデンサユニットのコンデンサと並列の
可変リアクトル値を制御し、該並列回路を並列共振点付
近の誘導性インピーダンス領域に調整することにより、
可変インピーダンスを限流装置としたことを特徴とする
ものである。
て、前記可変コンデンサユニットのコンデンサと並列の
可変リアクトル値を制御し、該並列回路を並列共振点付
近の誘導性インピーダンス領域に調整することにより、
可変インピーダンスを限流装置としたことを特徴とする
ものである。
【００１４】請求項９の発明は、請求項５又は６又は７
の発明において、前記可変インピーダンスを直列接続し
た電力系統の負荷側端に、電力用コンデンサと可変リア
クトルを並列接続した無効電力供給設備を並列に接続
し、前記可変インピーダンスの両可変リアクトルの一方
又は双方のリアクトル値および／又は無効電力供給設備
の可変リアクトルのリアクトル値を調整することにより
種々の電力系統の条件に対応して電圧制御を可能にした
ことを特徴とするものである。
の発明において、前記可変インピーダンスを直列接続し
た電力系統の負荷側端に、電力用コンデンサと可変リア
クトルを並列接続した無効電力供給設備を並列に接続
し、前記可変インピーダンスの両可変リアクトルの一方
又は双方のリアクトル値および／又は無効電力供給設備
の可変リアクトルのリアクトル値を調整することにより
種々の電力系統の条件に対応して電圧制御を可能にした
ことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の基本構成は、可変リアク
トルとコンデンサを並列に接続した可変コンデンサユニ
ットと可変リアクトルユニットを直列に接続して構成し
た可変インピーダンスであり、該可変コンデンサユニッ
ト内の可変リアクトル制御や可変リアクトルユニットの
制御によってインピーダンスを誘導性インピーダンスか
ら容量性インピーダンスまで連続的に調整することがで
きるようにしたものである。
トルとコンデンサを並列に接続した可変コンデンサユニ
ットと可変リアクトルユニットを直列に接続して構成し
た可変インピーダンスであり、該可変コンデンサユニッ
ト内の可変リアクトル制御や可変リアクトルユニットの
制御によってインピーダンスを誘導性インピーダンスか
ら容量性インピーダンスまで連続的に調整することがで
きるようにしたものである。
【００１６】また、前記可変インピーダンスを、常時は
直列共振状態に制御することにより、インピーダンスを
ほぼ零とすることができ、装置の損失を大幅に低減する
ことができ、さらに、無制御時に直列共振状態とするこ
とにより、制御電源喪失時等の制御不能時におけるイン
ピーダンスを零とし、装置制御不能による電圧変動等の
影響を抑制することができ、さらに、高調波に対して高
いインピーダンスを呈することによりフィルターとして
の効果も期待できるようにしたものである。
直列共振状態に制御することにより、インピーダンスを
ほぼ零とすることができ、装置の損失を大幅に低減する
ことができ、さらに、無制御時に直列共振状態とするこ
とにより、制御電源喪失時等の制御不能時におけるイン
ピーダンスを零とし、装置制御不能による電圧変動等の
影響を抑制することができ、さらに、高調波に対して高
いインピーダンスを呈することによりフィルターとして
の効果も期待できるようにしたものである。
【００１７】また、制御時においては、可変リアクトル
ユニットの制御電流を増加することにより、可変リアク
トルユニットのリアクタンスを低下させ、装置全体を容
量性インピーダンスとしたうえでインピーダンスの値を
増加させることができるようにしたものである。
ユニットの制御電流を増加することにより、可変リアク
トルユニットのリアクタンスを低下させ、装置全体を容
量性インピーダンスとしたうえでインピーダンスの値を
増加させることができるようにしたものである。
【００１８】同様に、可変コンデンサユニットの制御電
流を増加することにより、可変コンデンサユニットを構
成する可変リアクトルのリアクタンスを低下させ、可変
コンデンサユニットのインピーダンス変化により、装置
全体を容量性インピーダンスあるいは誘導性インピーダ
ンスとしたうえで、インピーダンスの値を可変させるこ
とができるようにしたものである。
流を増加することにより、可変コンデンサユニットを構
成する可変リアクトルのリアクタンスを低下させ、可変
コンデンサユニットのインピーダンス変化により、装置
全体を容量性インピーダンスあるいは誘導性インピーダ
ンスとしたうえで、インピーダンスの値を可変させるこ
とができるようにしたものである。
【００１９】すなわち、本発明は、上述のごとき制御を
行うことにより、インピーダンスを誘導性インピーダン
スから容量性インピーダンスまで連続的に調整すること
ができ、それによって、負荷側電圧を可変させることが
できるようにしたものである。
行うことにより、インピーダンスを誘導性インピーダン
スから容量性インピーダンスまで連続的に調整すること
ができ、それによって、負荷側電圧を可変させることが
できるようにしたものである。
【００２０】さらに、本発明は、可変コンデンサユニッ
ト内のリアクトルが、コンデンサ故障時のバイパス回路
として動作するようにし、保護ギャップ等の必要なく、
機器の信頼性向上を期待することができるようにしたも
のである。
ト内のリアクトルが、コンデンサ故障時のバイパス回路
として動作するようにし、保護ギャップ等の必要なく、
機器の信頼性向上を期待することができるようにしたも
のである。
【００２１】図１は、本発明による電圧定化装置の基本
構成を説明する接続図で、可変コンデンサユニット１１
はコンデンサ１２と可変リアクトル１３を並列に接続し
て構成し、この可変コンデンサユニット１１に可変リア
クトルユニット１４が直列に接続された構成を基本構成
とするものである。
構成を説明する接続図で、可変コンデンサユニット１１
はコンデンサ１２と可変リアクトル１３を並列に接続し
て構成し、この可変コンデンサユニット１１に可変リア
クトルユニット１４が直列に接続された構成を基本構成
とするものである。
【００２２】図２は、図１に示した電圧安定化装置の制
御回路の一実施例を示したもので、入力側計器用変成器
１５と出力側計器用変成器１６から得られる電圧・電流
の情報を制御回路１７へ取り込み、負荷電流や負荷力率
等の条件に応じて、可変コンデンサ制御により誘導性イ
ンピーダンスの制御を行う場合には、可変コンデンサ制
御部１８から可変コンデンサユニット内の可変リアクト
ル１３を制御する。また、可変リアクトル制御により容
量性インピーダンスの制御を行う場合には、可変リアク
トル制御部１９から可変リアクトルユニット１４の制御
を行う。
御回路の一実施例を示したもので、入力側計器用変成器
１５と出力側計器用変成器１６から得られる電圧・電流
の情報を制御回路１７へ取り込み、負荷電流や負荷力率
等の条件に応じて、可変コンデンサ制御により誘導性イ
ンピーダンスの制御を行う場合には、可変コンデンサ制
御部１８から可変コンデンサユニット内の可変リアクト
ル１３を制御する。また、可変リアクトル制御により容
量性インピーダンスの制御を行う場合には、可変リアク
トル制御部１９から可変リアクトルユニット１４の制御
を行う。
【００２３】図３は、インピーダンス変化および電圧変
化の概念を示した図で、図３（ａ）は、制御電流による
インピーダンス変化を表した図であり、可変コンデンサ
ユニット制御は、制御電流ＩL1がコンデンサユニットの
並列共振電流Ｉ L10より小さい値においては容量性イン
ピーダンスを可変することができ、並列共振電流ＩL10
より大きな値においては誘導性インピーダンスを可変す
ることができる。また、可変リアクトルユニット制御
は、制御電流ＩL2により容量性インピーダンスを可変す
ることができる。図３（ｂ）は、インピーダンスによる
出力電圧の変化を表した図であり、遅相負荷の場合は可
変リアクトルユニット制御等による容量性インピーダン
スの増加により出力電圧が上昇し、可変コンデンサユニ
ット制御による誘導性インピーダンスの増加により出力
電圧が低下する。また、進相負荷の場合は可変リアクト
ルユニット制御等による容量性インピーダンスの増加に
より出力電圧が低下し、可変コンデンサユニット制御に
よる誘導性インピーダンスの増加により出力電圧が上昇
する。なお、力率１００％の場合、本装置の制御で出力
電圧降下制御は可能であるものの、後述する無効電力調
整装置等との組み合わせにより出力電圧上昇制御も可能
となる。
化の概念を示した図で、図３（ａ）は、制御電流による
インピーダンス変化を表した図であり、可変コンデンサ
ユニット制御は、制御電流ＩL1がコンデンサユニットの
並列共振電流Ｉ L10より小さい値においては容量性イン
ピーダンスを可変することができ、並列共振電流ＩL10
より大きな値においては誘導性インピーダンスを可変す
ることができる。また、可変リアクトルユニット制御
は、制御電流ＩL2により容量性インピーダンスを可変す
ることができる。図３（ｂ）は、インピーダンスによる
出力電圧の変化を表した図であり、遅相負荷の場合は可
変リアクトルユニット制御等による容量性インピーダン
スの増加により出力電圧が上昇し、可変コンデンサユニ
ット制御による誘導性インピーダンスの増加により出力
電圧が低下する。また、進相負荷の場合は可変リアクト
ルユニット制御等による容量性インピーダンスの増加に
より出力電圧が低下し、可変コンデンサユニット制御に
よる誘導性インピーダンスの増加により出力電圧が上昇
する。なお、力率１００％の場合、本装置の制御で出力
電圧降下制御は可能であるものの、後述する無効電力調
整装置等との組み合わせにより出力電圧上昇制御も可能
となる。
【００２４】図４は、可変コンデンサおよび可変リアク
トル制御状態におけるベクトルを示した図で、図４
（ａ）は無制御時の直列共振状態におけるベクトル図で
あり、図４（ｂ）は遅れ力率時における誘導性インピー
ダンス制御時の電圧降下を示したベクトル図であり、図
４（ｃ）は遅れ力率時の容量性インピーダンス制御時の
電圧上昇を示したベクトル図である。
トル制御状態におけるベクトルを示した図で、図４
（ａ）は無制御時の直列共振状態におけるベクトル図で
あり、図４（ｂ）は遅れ力率時における誘導性インピー
ダンス制御時の電圧降下を示したベクトル図であり、図
４（ｃ）は遅れ力率時の容量性インピーダンス制御時の
電圧上昇を示したベクトル図である。
【００２５】図５は、図１に示した可変インピーダンス
の両端に分離用断路器３１，３２を直列に接続し、さら
に分離用断路器と電力系統の接続点を橋絡するように側
路開閉器３３を接続した電圧安定化装置の接続図であ
り、点検時や事故時に側路開閉器３３の投入および分離
用断路器３１，３２の開放を行うことにより、無停電で
系統から切り離すことが可能である。
の両端に分離用断路器３１，３２を直列に接続し、さら
に分離用断路器と電力系統の接続点を橋絡するように側
路開閉器３３を接続した電圧安定化装置の接続図であ
り、点検時や事故時に側路開閉器３３の投入および分離
用断路器３１，３２の開放を行うことにより、無停電で
系統から切り離すことが可能である。
【００２６】図６は、可変コンデンサ制御および可変リ
アクトル制御の同時制御によるインピーダンス変化の例
を示した図であり、可変コンデンサ制御電流ＩL11によ
るインピーダンス変化により可変リアクトル制御曲線が
点線にて示す曲線から実線に示す曲線へ嵩上げされ、可
変リアクトル制御のみでは困難なインピーダンス値の設
定が同時制御により可能となる。
アクトル制御の同時制御によるインピーダンス変化の例
を示した図であり、可変コンデンサ制御電流ＩL11によ
るインピーダンス変化により可変リアクトル制御曲線が
点線にて示す曲線から実線に示す曲線へ嵩上げされ、可
変リアクトル制御のみでは困難なインピーダンス値の設
定が同時制御により可能となる。
【００２７】図７は、可変インピーダンスを限流器に適
用した実施例であり、図７（ａ）はその回路例、図７
（ｂ）は動作説明図で、常時のインピーダンス零の状態
（図７（ｂ）の制御前）から、事故時には可変コンデン
サユニットを制御して誘導性インピーダンス（図７
（ｂ）の限流時）とするもので、可変コンデンサ制御部
１８により、インピーダンスを可変コンデンサユニット
の並列共振電流ＩL10付近の誘導性インピーダンス領域
に調整することにより、誘導性インピーダンス値を最大
として、過大電流を制限することができる。
用した実施例であり、図７（ａ）はその回路例、図７
（ｂ）は動作説明図で、常時のインピーダンス零の状態
（図７（ｂ）の制御前）から、事故時には可変コンデン
サユニットを制御して誘導性インピーダンス（図７
（ｂ）の限流時）とするもので、可変コンデンサ制御部
１８により、インピーダンスを可変コンデンサユニット
の並列共振電流ＩL10付近の誘導性インピーダンス領域
に調整することにより、誘導性インピーダンス値を最大
として、過大電流を制限することができる。
【００２８】図８は、図１に示した可変インピーダンス
の負荷側端に、電力用コンデンサ２２と可変リアクトル
２３を並列に接続した無効電力供給設備を、並列に接続
して構成したものである。本構成によると、可変インピ
ーダンスを構成する可変コンデンサユニット１１内の可
変リアクトル１３および可変リアクトルユニット１４の
一方又は双方のリアクトル値あるいは無効電力供給設備
を構成する可変リアクトル２３のリアクトル値を調整す
ることにより、種々の電力系統の条件に対応して電圧を
制御することが可能となる。例えば、力率１００％で電
圧調整を行う必要がある場合には、無効電力供給設備を
構成する可変リアクトル２３のリアクトル値を調整する
ことにより、無効電力を供給して負荷力率を変化させ、
さらに可変コンデンサユニット１１内の可変リアクトル
１３又は可変リアクトルユニット１４のリアクトル値を
調整することにより電圧調整を行うことができる。
の負荷側端に、電力用コンデンサ２２と可変リアクトル
２３を並列に接続した無効電力供給設備を、並列に接続
して構成したものである。本構成によると、可変インピ
ーダンスを構成する可変コンデンサユニット１１内の可
変リアクトル１３および可変リアクトルユニット１４の
一方又は双方のリアクトル値あるいは無効電力供給設備
を構成する可変リアクトル２３のリアクトル値を調整す
ることにより、種々の電力系統の条件に対応して電圧を
制御することが可能となる。例えば、力率１００％で電
圧調整を行う必要がある場合には、無効電力供給設備を
構成する可変リアクトル２３のリアクトル値を調整する
ことにより、無効電力を供給して負荷力率を変化させ、
さらに可変コンデンサユニット１１内の可変リアクトル
１３又は可変リアクトルユニット１４のリアクトル値を
調整することにより電圧調整を行うことができる。
【００２９】図９は、本発明の装置に使用する可変リア
クトルの一例を示したもので、本出願人が先に提案した
線形可変リアクトル（特開平０９−３３０８２９号公
報）である。この線形可変リアクトルは、第１のＵ形カ
ットコア４１に主巻線４２が巻き回されており、また、
第２のＵ形カットコア４３に制御巻線４４が巻き回され
ており、これら第１及び第２のＵ形カットコアはそのカ
ット面同志を互いに対向させ、かつ、第１のＵ形カット
コア４１に対して第２のＵ形カットコア４３を捩り方向
に９０°回転させた状態で接触されている。主巻線４２
に電圧を印可することにより、第１及び第２のＵ形カッ
トコアの共通磁路を介して磁気回路が構成され、同様に
制御巻線４４に電圧を印可することにより第１及び第２
のＵ形カットコアの共通磁路を介しても、磁気回路が構
成される。従って、制御巻線４４に電流が無い場合、主
巻線４２のインダクタンスは、主巻線磁束が共通磁路部
分の磁気抵抗の小さい磁心接触面を通り大きな値を示
す。一方、制御巻線４４に電流が流れると、共通磁路部
分の磁心接触部分の透磁率が低下し、主巻線４２のイン
ダクタンスは小さくなる。即ち、制御巻線４４の励磁電
流により主巻線４２の磁路の磁気抵抗が制御され、リア
クタンスが調整できる。
クトルの一例を示したもので、本出願人が先に提案した
線形可変リアクトル（特開平０９−３３０８２９号公
報）である。この線形可変リアクトルは、第１のＵ形カ
ットコア４１に主巻線４２が巻き回されており、また、
第２のＵ形カットコア４３に制御巻線４４が巻き回され
ており、これら第１及び第２のＵ形カットコアはそのカ
ット面同志を互いに対向させ、かつ、第１のＵ形カット
コア４１に対して第２のＵ形カットコア４３を捩り方向
に９０°回転させた状態で接触されている。主巻線４２
に電圧を印可することにより、第１及び第２のＵ形カッ
トコアの共通磁路を介して磁気回路が構成され、同様に
制御巻線４４に電圧を印可することにより第１及び第２
のＵ形カットコアの共通磁路を介しても、磁気回路が構
成される。従って、制御巻線４４に電流が無い場合、主
巻線４２のインダクタンスは、主巻線磁束が共通磁路部
分の磁気抵抗の小さい磁心接触面を通り大きな値を示
す。一方、制御巻線４４に電流が流れると、共通磁路部
分の磁心接触部分の透磁率が低下し、主巻線４２のイン
ダクタンスは小さくなる。即ち、制御巻線４４の励磁電
流により主巻線４２の磁路の磁気抵抗が制御され、リア
クタンスが調整できる。
【００３０】図１０は、図９に示した線形可変リアクト
ルを、可変コンデンサユニットおよび可変リアクトルユ
ニット内の可変リアクトル２０に用いて、図１の電圧安
定化装置を構成した実施例である。
ルを、可変コンデンサユニットおよび可変リアクトルユ
ニット内の可変リアクトル２０に用いて、図１の電圧安
定化装置を構成した実施例である。
【００３１】図１１は、図９に示した可変リアクトルに
主巻線４２の磁束と結合する補助巻線４７を巻装した可
変リアクトルを用いて、図１の電圧安定化装置を構成し
たもので、補助巻線４７を三相Δ接続することにより、
磁気回路の非線形により発生する第三次高調波を打ち消
した電圧安定化装置である。図では可変リアクトル２１
に適用した例を示したが、可変リアクトル２０にも適用
できることは明らかである。
主巻線４２の磁束と結合する補助巻線４７を巻装した可
変リアクトルを用いて、図１の電圧安定化装置を構成し
たもので、補助巻線４７を三相Δ接続することにより、
磁気回路の非線形により発生する第三次高調波を打ち消
した電圧安定化装置である。図では可変リアクトル２１
に適用した例を示したが、可変リアクトル２０にも適用
できることは明らかである。
【００３２】図１２は、図１１の電圧安定化装置を構成
する補助巻線４７を制御電源２４に接続したもので、可
変リアクトルに主巻線の磁束と結合する補助巻線４７を
設け、補助巻線４７の誘起起電力により制御巻線の制御
電流を供給することで、制御電源損失の低減を図ったも
のである。
する補助巻線４７を制御電源２４に接続したもので、可
変リアクトルに主巻線の磁束と結合する補助巻線４７を
設け、補助巻線４７の誘起起電力により制御巻線の制御
電流を供給することで、制御電源損失の低減を図ったも
のである。
【００３３】本発明は、可変リアクトルとコンデンサで
構成する可変コンデンサユニットと可変リアクトルユニ
ットにより、電圧を負荷の有無や力率に係わらず広範囲
に調整する直列形の電圧安定化装置を提供することを目
的としたもので、その基本制御は、可変コンデンサユニ
ット内のリアクトル値および可変リアクトルユニットの
リアクトル値を制御電流で変化させ、インピーダンスを
連続的に調整して負荷側の電圧を制御するものである。
構成する可変コンデンサユニットと可変リアクトルユニ
ットにより、電圧を負荷の有無や力率に係わらず広範囲
に調整する直列形の電圧安定化装置を提供することを目
的としたもので、その基本制御は、可変コンデンサユニ
ット内のリアクトル値および可変リアクトルユニットの
リアクトル値を制御電流で変化させ、インピーダンスを
連続的に調整して負荷側の電圧を制御するものである。
【００３４】更に、上記の他、可変コンデンサユニット
あるいは可変リアクトルユニットの制御により、電力系
統に挿入する直列コンデンサへの適用や負荷の力率調整
器への適用など発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
あるいは可変リアクトルユニットの制御により、電力系
統に挿入する直列コンデンサへの適用や負荷の力率調整
器への適用など発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統
電圧変動等の負荷の多様化に対応できるフレキシブルな
電力設備の提供がはかられ、電力系統の電圧の安定化に
寄与できる。
ば、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統
電圧変動等の負荷の多様化に対応できるフレキシブルな
電力設備の提供がはかられ、電力系統の電圧の安定化に
寄与できる。
【図１】 電圧安定化装置の基本構成を示す接続図であ
る。
る。
【図２】 電圧安定化装置の制御回路の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図３】 制御電流によるインピーダンス変化および電
圧変化の概念を示した図である。
圧変化の概念を示した図である。
【図４】 可変コンデンサ制御および可変リアクトル制
御におけるベクトルを示した図である。
御におけるベクトルを示した図である。
【図５】 電圧安定化装置の一実施例を示す接続図であ
る。
る。
【図６】 可変コンデンサ制御および可変リアクトル制
御の同時制御によるインピーダンス変化の例を示す図で
ある。
御の同時制御によるインピーダンス変化の例を示す図で
ある。
【図７】 電圧安定化装置を限流器に適用したときの図
である。
である。
【図８】 電圧安定化装置と、無効電力供給装置で構成
したときの接続図である。
したときの接続図である。
【図９】 線形可変リアクトルの斜視図である。
【図１０】 線形可変リアクトルで構成した電圧安定化
装置の一実施例を示す接続図である。
装置の一実施例を示す接続図である。
【図１１】 補助巻線を巻装した線形可変リアクトルで
構成した電圧安定化装置の一実施例を示す接続図であ
る。
構成した電圧安定化装置の一実施例を示す接続図であ
る。
【図１２】 電圧安定化装置の制御電源を構成する一実
施例を示す接続図である。
施例を示す接続図である。
【図１３】 直列コンデンサの接続図である。
【図１４】 高速可変直列コンデンサ（ＴＣＳＣ）の接
続図である。
続図である。
１１…可変コンデンサユニット、１２…コンデンサ、１
３…可変コンデンサユニット内の可変リアクトル部、１
４…可変リアクトルユニット、１５…入力側の計器用変
成器、１６…出力側の計器用変成器、１７…制御回路、
１８…可変コンデンサ制御部、１９…可変リアクトル制
御部、２０…線形可変リアクトルで構成した可変リアク
トル、２１…補助巻線を巻装した可変リアクトルで構成
した可変リアクトル、２２…無効電力供給設備内の電力
用コンデンサ、２３…無効電力供給設備内の可変リアク
トル、２４…制御電源、３１，３２…分離用断路器、３
３…側路開閉器、４１…線形可変リアクトルの第１のＵ
形カットコア、４２…線形可変リアクトルの主巻線、４
３…線形可変リアクトルの第２のＵ形カットコア、４４
…線形可変リアクトルの制御巻線、４５…線形可変リア
クトルの楔形間隙、４６…線形可変リアクトルのカット
コア面同志の接触面、４７…線形可変リアクトルの補助
巻線、５０…直列コンデンサ、５１…保護ギャップ、５
２…抑制リアクトル、５３…サイリスタ、５４…リアク
トル。
３…可変コンデンサユニット内の可変リアクトル部、１
４…可変リアクトルユニット、１５…入力側の計器用変
成器、１６…出力側の計器用変成器、１７…制御回路、
１８…可変コンデンサ制御部、１９…可変リアクトル制
御部、２０…線形可変リアクトルで構成した可変リアク
トル、２１…補助巻線を巻装した可変リアクトルで構成
した可変リアクトル、２２…無効電力供給設備内の電力
用コンデンサ、２３…無効電力供給設備内の可変リアク
トル、２４…制御電源、３１，３２…分離用断路器、３
３…側路開閉器、４１…線形可変リアクトルの第１のＵ
形カットコア、４２…線形可変リアクトルの主巻線、４
３…線形可変リアクトルの第２のＵ形カットコア、４４
…線形可変リアクトルの制御巻線、４５…線形可変リア
クトルの楔形間隙、４６…線形可変リアクトルのカット
コア面同志の接触面、４７…線形可変リアクトルの補助
巻線、５０…直列コンデンサ、５１…保護ギャップ、５
２…抑制リアクトル、５３…サイリスタ、５４…リアク
トル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大日向 敬 宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号 東北電力株式会社研究開発センター内 (72)発明者 赤塚 重昭 宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号 東北電力株式会社研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5H750 BA01 BA05 CC14 CC16 DD25 FF02 FF05 JJ00
Claims (9)
- 【請求項１】 可変リアクトルとコンデンサを並列に接
続した可変コンデンサユニットと可変リアクトルユニッ
トを直列に接続して構成した可変インピーダンスから成
り、該可変インピーダンスを電力系統に直列に挿入し、
前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル又は可変
リアクトルユニットのリアクトル値を可変制御すること
により、前記可変インピーダンスのインピーダンス値を
誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスまで連
続的に調整して、電力系統の電圧を制御することを特徴
とする直列リアクトル制御形電圧安定化装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記可変コンデンサ
ユニットの可変リアクトル又は前記可変リアクトルユニ
ットの一方又は双方に、主巻線の磁束と結合する補助巻
線を設け、該補助巻線の誘起起電力により制御巻線の制
御電源を供給することを特徴とする直列リアクトル制御
形電圧安定化装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記可変インピーダ
ンスを三相電力系統に挿入し、前記可変コンデンサユニ
ットの可変リアクトル又は前記可変リアクトルユニット
の一方又は双方に、主巻線の磁束と結合する補助巻線を
設け、該補助巻線をΔ接続したことを特徴とする直列リ
アクトル制御形電圧安定化装置。 - 【請求項４】 請求項１において、前記可変インピーダ
ンスは両端が断路器を介して電力系統に直列に接続さ
れ、かつ、前記断路器の電力系統との両接続端を橋絡す
るように開閉器が接続されていることを特徴とする直列
リアクトル制御形電圧安定化装置。 - 【請求項５】 可変リアクトルとコンデンサを並列に接
続した可変コンデンサユニットと可変リアクトルユニッ
トを直列に接続して構成した可変インピーダンスを、電
力系統に直列に挿入し、前記可変コンデンサユニットの
可変リアクトル又は前記可変リアクトルユニットのリア
クトル値を可変制御することにより、前記可変インピー
ダンスのインピーダンス値を誘導性インピーダンスから
容量性インピーダンスまで連続的に調整して、電力系統
の電圧を制御することを特徴とする電力系統の電圧安定
化方法。 - 【請求項６】 請求項５において、前記可変インピーダ
ンスは、常時は直列共振状態に制御されることを特徴と
する電力系統の電圧安定化方法。 - 【請求項７】 請求項５において、前記可変インピーダ
ンスは、前記可変コンデンサユニットの可変リアクトル
および前記可変リアクトルユニットの無制御時に直列共
振状態であることを特徴とする電力系統の電圧安定化方
法。 - 【請求項８】 請求項５において、前記可変コンデンサ
ユニットのコンデンサと並列の可変リアクトル値を制御
し、該並列回路を並列共振点付近の誘導性インピーダン
ス領域に調整することにより、前記可変インピーダンス
を限流装置とすることを特徴とする電力系統の電圧安定
化方法。 - 【請求項９】 請求項５又は６又は７に記載した電力系
統の電圧安定化方法において、前記可変インピーダンス
を直列接続した電力系統の負荷側端に、電力用コンデン
サと可変リアクトルを並列接続した無効電力供給設備を
並列に接続し、前記可変インピーダンスの両可変リアク
トルの一方又は双方のリアクトル値および／又は無効電
力供給設備の可変リアクトルのリアクトル値を調整する
ことにより種々の電力系統の条件に対応して電圧制御を
可能にしたことを特徴とする電力系統の電圧安定化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34719199A JP2001167944A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 直列リアクトル制御形電圧安定化装置および電圧安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34719199A JP2001167944A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 直列リアクトル制御形電圧安定化装置および電圧安定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001167944A true JP2001167944A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18388546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34719199A Pending JP2001167944A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 直列リアクトル制御形電圧安定化装置および電圧安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001167944A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102059276B1 (ko) * | 2018-11-14 | 2019-12-24 | 숭실대학교산학협력단 | 가변저항을 이용한 리액턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
| KR20200091666A (ko) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 숭실대학교산학협력단 | 인덕턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
-
1999
- 1999-12-07 JP JP34719199A patent/JP2001167944A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102059276B1 (ko) * | 2018-11-14 | 2019-12-24 | 숭실대학교산학협력단 | 가변저항을 이용한 리액턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
| WO2020101310A1 (ko) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 숭실대학교 산학협력단 | 가변저항을 이용한 리액턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
| KR20200091666A (ko) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 숭실대학교산학협력단 | 인덕턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
| KR102185658B1 (ko) | 2019-01-23 | 2020-12-02 | 숭실대학교산학협력단 | 인덕턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |