JP2002176789A - 同期電動機の始動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動装置を用いて遠隔の同期電動機を始動す
る同期電動機の遠隔始動方法に関する。 【解決手段】 少なくとも２重化されている、いずれか
の送電線の送電を休止し、もしくは、休止中の送電線を
選択し、その休止した送電線もしくは休止中の送電線に
始動装置と該始動装置が設けられた設備とは異なる設備
に設けられた同期電動機を接続して始動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動装置を用いた
同期電動機の始動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】同期電動機の始動に際し、可変周波電源
を用いて低周波低速回転域で電動機と電源を同期化さ
せ、電源周波数を上昇させて電動機を加速し、配電系統
に同期併入するのが従来一般に用いられている同期電動
機の低周波同期始動方法である（例えば、「電気工学ハ
ンドブック；第14編、５章、5.7 同期電動機の始動方法
（昭和63年電気学会発行）」等参照) 。

【０００３】図３に基づき、従来の始動方法について説
明する。従来は、それぞれの設備11、12に設置されてい
る同期電動機1a、1bに各１台ずつの始動装置3a、3bが接
続され、その始動装置3a、3bによってそれぞれ始動を行
う。ここで、同期電動機1a、1bの始動が完了すると、始
動装置3a、3bは切り離され、同期電動機1a、1bは送電線
８から電力を受電している母線７に接続されて、同期電
動機1a、1bの運転が開始される。

【０００４】始動装置3a、3bは、ここでは図示しない
が、例えば、可変周波数発電機、ターニング装置、界磁
回路、加減速装置などで構成され、通常、同期電動機と
は別の電源に接続されている。始動装置3aを用いた同期
電動機1aの始動は、例えば、以下のように行われる。ま
ず、開閉器44をオン、開閉器41、断路器64、断路器65を
オフにして、同期電動機1aを主電源と切り離しておく。
次に、ターニング装置（図示せず）などで同期電動機1a
と始動装置3aを回転させ、同期電動機1aと始動装置3aの
同期をとり、開閉器41をオンにして同期電動機1aと始動
装置3aを接続する。次に始動装置3aの周波数を同期状態
のまま定格周波数（商用周波数）まで上昇させてから、
断路器64または断路器65をオンにし、主電源に同期併入
して同期電動機1aの始動を完了させる。最後に開閉器41
をオフにして、同期電動機1aと始動装置3aとを切り離
す。

【０００５】始動装置3bを用いた同期電動機1bの始動方
法も同様にして行う。まず、開閉器40をオン、開閉器4
5、断路器60、断路器61をオフにして、同期電動機1bを
主電源と切り離しておく。次に、ターニング装置（図示
せず）などで同期電動機1bと始動装置3bを回転させ、同
期電動機1bと始動装置3bの同期をとり、開閉器45をオン
にして同期電動機1bと始動装置3bを接続する。次に始動
装置3bの周波数を同期状態のまま定格周波数（商用周波
数）まで上昇させてから、断路器60または断路器61をオ
ンにし、主電源に同期併入して同期電動機1bの始動を完
了させる。最後に開閉器45をオフにして、同期電動機1b
と始動装置3bとを切り離す。

【０００６】なお、図３中の符号14は送電線間及び母線
間の接続をオン、オフする開閉器であり、符号16a 、16
b は送電線間及び母線間の接続をオン、オフする断路器
である。また、符号４は開閉器、符号62〜65は断路器を
示す。開閉器４には各種電気機器などが接続されている
が、図３においては図示していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の始動方
法では、それぞれの同期電動機に専用の始動装置を必要
とする。また、各設備内の始動装置を共通化できたとし
ても、隔離した遠隔の地にある設備においては、それぞ
れの設備内に少なくとも１台の始動装置を必要とする。

【０００８】しかし、この始動装置、および、始動装置
に付設する配線系統は、同期電動機の始動時以外は遊休
状態となるため、きわめて投資効率が悪いという欠点が
あった。本発明は、上記課題を解決した同期電動機の始
動方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ところで、送電線、母線
については、電力の供給信頼性と保全性を確保するた
め、通常、２重化が行われており、一方を活線として、
他方を予備として運用されている。また、３重化以上の
多重化が行われている場合もある。さらに、場合によっ
ては、すべての線を活線として運用することもある。

【００１０】本発明者らは、この少なくとも２重化され
た送電線の空きを利用して、または、送電線の内の１本
を空きとして、その空きの送電線を介して遠隔の地にあ
る、すなわち、別々の設備内に設けられた始動装置と同
期電動機の接続を行うことで、同期電動機の始動を行う
ことが可能である点に着目し、本発明に至ったのであ
る。

【００１１】さらに、送電線を介して同期電動機の始動
を行う場合、途中に介在する変圧器が、始動時の低周波
数の段階で過励磁となり、発熱することを回避するため
に、始動電圧Ｖと始動周波数Ｆの比Ｖ／Ｆを一定に制御
し、低周波域でも十分な変圧器作用により、十分な同期
化力が得られ、始動周波数Ｆが所定の周波数となった段
階で始動装置と同期電動機を接続することで過励磁を回
避でき、かつ、加速できることを見出し、本発明に至っ
たのである。

【００１２】すなわち、本発明は、始動装置を用いて、
該始動装置が設けられた設備とは異なる設備に設けられ
た同期電動機を始動する同期電動機の始動方法であっ
て、少なくとも２重化されている送電線の、いずれかの
送電線の送電を休止し、もしくは、休止中の送電線を選
択し、その休止した送電線もしくは休止中の送電線に前
記始動装置と前記同期電動機を接続して始動を行うこと
を特徴とする同期電動機の始動方法によって上記課題を
解決した。

【００１３】また、本発明は、前記始動に際し、前記始
動装置の始動電圧Ｖと始動周波数Ｆの比Ｖ／Ｆを一定に
制御し、始動周波数Ｆが所定の周波数となった段階で該
始動装置と前記同期電動機の接続を行うことを好適とす
る。さらに、本発明は、前記始動装置として、可変周波
数発電機、周波数変換装置、または、同期発電機を用い
ることを好適とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明の
同期電動機の始動方法の実施態様の一例を示す配電系統
図であり、従来、設備11に付設されていた始動装置を不
要とし、遠隔の設備12に配置された始動装置3bから送電
線８を介して設備11の同期電動機1aを始動するように構
成したことを特徴とする。なお、図１では、説明を簡単
にするため、送電線、母線を２重化した例を示す。ま
た、始動装置3bは、図示していない電源に接続されてい
る。なお、始動装置3bは、母線7bに接続されていてもよ
い。

【００１５】ここで、送電線に空きがない場合、すなわ
ち、全ての送電線が活線として運用されている場合に
は、任意の１本の送電線の運用を休止して空き状態とす
る。このとき、その休止する送電線に接続されている各
設備内の対応する母線も合わせて空き状態とする。ま
た、該当する送電線の系統下の母線に負荷が接続されて
いる場合には、その負荷を他の母線に移しておく。な
お、送電線間及び母線間を連絡する開閉器14はオフとし
ておく。

【００１６】一方、送電線のうちに使用していない予備
がある場合には、その予備の送電線を選択して利用す
る。例えば、図１においては、同期電動機1bは、断路器
61と開閉器45をオフ、断路器60と開閉器40をオンにし
て、母線72b に接続する。設備11中の開閉器４に電気機
器が接続されている場合は、断路器67を、断路器66およ
び開閉器４をオンにして母線71b に接続し、電気機器が
接続されていない場合は、断路器66と断路器67をオフと
する。

【００１７】そして、その休止した送電線、もしくは、
選択した予備の送電線（図１の場合は、送電線8a）を用
い、設備12の始動装置３と遠隔の設備11内の同期電動機
1aを接続して始動を行う。まず、開閉器44をオン、断路
器64と断路器66をオフにして、同期電動機1aを主電源と
切り離しておく。また、開閉器42、開閉器43、断路器63
をオン、断路器62、開閉器45をオフにする。次に、ター
ニング装置（図示せず）などで同期電動機1aと始動装置
3bを回転させ、同期電動機1aと始動装置3bの同期をと
り、断路器65をオンにして同期電動機1aと始動装置3bを
接続する。この結果、図１に矢印で示すように設備12に
配置された始動装置3bから、開閉器42、変圧器５、開閉
器43、断路器63、設備12内の母線72a を通り、送電線8a
を介して、遠隔の設備11内の母線71a 、断路器65、開閉
器44、変圧器51を経て、同期電動機1aまでが接続され
る。さらに始動装置3bの周波数を同期状態のまま定格周
波数（商用周波数）まで上昇させてから、断路器64をオ
ンにし、主電源に同期併入して同期電動機1bの始動を完
了させる。最後に断路器65をオフにして、同期電動機1b
と始動装置3bとを切り離す。その後は、接続を適宜変更
して、任意の一本の送電線のみを使用する状態にしても
良いし、全ての送電線を使用する状態にしても良い。

【００１８】以上のように、送電線を介して遠隔の始動
装置と同期電動機を接続し、同期電動機の始動を実施す
ることを可能とする。ここで、始動装置を用いて遠隔の
同期電動機を始動する方法は、途中に介在する変圧器の
仕様によっては過励磁による発熱等の問題が発生する場
合がある。そのため、始動に当たっては、始動電圧Ｖと
始動周波数Ｆの比Ｖ／Ｆ一定の制御を行いつつ始動を開
始し、始動周波数Ｆが通常数ヘルツ程度の所定の周波数
となった段階で接続を行うようにすることを好適とす
る。接続後は、Ｖ／Ｆ一定の制御を行いながら徐々に始
動周波数Ｆをあげていき、商用周波数（50Hz、または、
60Hz）に至った段階で同期併入を完了させる。

【００１９】ここで、始動装置としては、周波数Ｆを自
在に制御することのできる電源装置を適用することを好
適とし、具体的には可変周波数発電機またはサイリスタ
周波数変換装置の適用を好適とする。さらに、送電線に
接続された発電設備で同期電動機を始動することも可能
である。

【００２０】すなわち、図２に示すように、発電所であ
る設備12内の蒸気タービン９で同期発電機２を駆動し発
電を行う蒸気タービン発電機を始動装置として適用する
のである。蒸気タービン９は、蒸気タービン９に付設し
たガバナ10で制御することで自在にその回転数制御を行
うことが可能であり、また、同期発電機２の励磁を制御
して自在に電圧を制御することができ、周波数Ｆと電圧
Ｖを自在に調整して、Ｖ／Ｆ一定の制御を容易に実現す
ることができる。

【００２１】蒸気タービンを用いた同期電動機の始動方
法は前述した方法と同様の方法で行うことができる。以
下に述べる。すなわち、まず、開閉器44をオン、断路器
64と断路器65をオフにして、同期電動機1aを主電源と切
り離しておく。また、開閉器40、断路器61をオン、断路
器60をオフにする。開閉器14、断路器63、断路器67をオ
フにして、母線71a 、72a 、送電線8aを休止して空とす
る。

【００２２】なお、設備11中の開閉器４に電気機器が接
続されている場合は、断路器67をオフ、断路器66および
開閉器４をオンにして母線71b に接続し、電気機器が接
続されていない場合は、断路器66と断路器67をオフとす
る。同様に、設備12中の開閉器４に電気機器が接続され
ている場合は、断路器63をオフ、断路器62および開閉器
４をオンにして母線72b に接続し、電気機器が接続され
ていない場合は、断路器62と断路器63をオフとする。

【００２３】次に、ターニング装置（図示せず）などで
同期電動機1aを、蒸気タービンで同期発電機２（始動装
置）を回転させ、同期電動機1aと同期発電機２の同期を
とり、断路器65をオンにして同期電動機1aと同期発電機
２を接続する。この結果、図１に矢印で示すように設備
12に配置された同期発電機２から、変圧器50、開閉器4
0、断路器61、設備12内の母線72a を通り、送電線8aを
介して、遠隔の設備11内の母線71a 、断路器65、開閉器
44、変圧器51を経て、同期電動機1aまでが接続される。
さらに同期発電機２の周波数を同期状態のまま定格周波
数（商用周波数）まで上昇させてから、断路器64をオン
にし、主電源に同期併入して同期電動機1bの始動を完了
させる。

【００２４】最後に断路器65をオフにして、同期電動機
1bと同期発電機２とを切り離す。その後は、接続を適宜
変更して、任意の一本の送電線のみを使用する状態にし
ても良いし、全ての送電線を使用する状態にしても良
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送電線を用いることによって、１台の始動装置で遠隔の
設備内にある同期電動機の同期始動を行うことが可能と
なり、各設備毎に始動装置を設置するための投資の抑制
が達成できた。また、始動装置としてガバナで制御され
た蒸気タービンに接続した同期発電機を用いることも可
能なことから、専用の始動装置の設置を一切不要とする
こともでき、投資をさらに抑制することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同期電動機の始動方法を説明する配電
系統図である。

【図２】本発明の別の実施形態を説明する配電系統図で
ある。

【図３】従来の同期電動機の始動方法を説明する配電系
統図である。

【符号の説明】

1a、1b 同期電動機 ２ 同期発電機 3a、3b 始動装置 ４、14、40〜45 開閉器 ５、51、52 （配電用）変圧器 16a 、16b 、60〜67 断路器 ７、71a 、71b 、72a 、72b （２重）母線 ８ （２重）送電線 8a 第１の送電線 8b 第２の送電線 ９ 蒸気タービン 10 ガバナ 11、12 （互いに遠隔の）設備

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動装置を用いて、該始動装置が設けら
   れた設備とは異なる設備に設けられた同期電動機を始動
   する同期電動機の始動方法であって、少なくとも２重化
   されている送電線の、いずれかの送電線の送電を休止
   し、もしくは、休止中の送電線を選択し、その休止した
   送電線もしくは休止中の送電線に前記始動装置と前記同
   期電動機を接続して始動を行うことを特徴とする同期電
   動機の始動方法。
2. 【請求項２】 前記始動に際し、前記始動装置の始動電
   圧Ｖと始動周波数Ｆの比Ｖ／Ｆを一定に制御し、始動周
   波数Ｆが所定の周波数となった段階で該始動装置と前記
   同期電動機の接続を行うことを特徴とする請求項１に記
   載の同期電動機の始動方法。
3. 【請求項３】 前記始動装置として、可変周波数発電
   機、周波数変換装置、または、同期発電機を用いること
   を特徴とする請求項１または２に記載の同期電動機の始
   動方法。