JP2005117879A - 誘導発電機の起動方式 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘導発電機を電力系統に接続する時に流れる突入電流を少なくする。
【解決手段】遮断器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を開いた状態で誘導発電機Ｇを同期速度で回転させた後、遮断器Ｓ２、Ｓ３を閉じ、可変無効電力発生器ＶＱの無効電力により誘導発電機Ｇの電圧を調整し遮断器Ｓ３に流れる電流がほぼゼロになった時遮断器Ｓ３を開き、誘導発電機Ｇの電圧と位相角を制御して電力系統の電圧および位相に等しくなった時、遮断器（Ｓ１）を投入する。
【選択図】 図３

Description

発明の詳細な説明

本発明は、誘導発電機を電力系統に接続するとき発生する突入電流を抑制する方式に関するものである。

従来の方式は、発電機を直接投入するもの、発電機に直列にインピーダンスを接続するもの、発電機の結線をスターデルタに切り替えるもの等であった。

発明が解決しようとする課題

従来の装置では、誘導発電機を電力系統に接続するとき発生する突入電流を完全に無くすることが出来ないため、別に電圧変動を抑制する装置を付加したり、同期発電機を用いたりしていた。

本発明は、誘導発電機に同期発電機と同じ起動特性をもたせて、突入電流を同期発電機と同じ程度にすることを目的としている。

課題を解決するための手段

上記の目的を達成するために、本発明では発電機と並列に可変無効電力発生器を取り付け、発電機を規定の回転数（同期速度）に回転しながら、発電機の電圧が系統電圧と同じ値になるよう可変無効電力発生器が発生する無効電力を制御し、発電機の回転を制御して発電機と系統電圧の位相角が等しくなるようにして遮断器を投入する。

誘導発電機の場合、回転子の残留磁気が少なく、回転数を上げても電圧が立ち上がらないことがある。
これを解決するために固定巻線に瞬間的に直流電流を流したり、定格電圧の５％程度の交流電圧を固定子に加えたりして、初めの電圧を立ち上げる。

発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。
図１は本発明の方式を示すブロック図である。
発電機（Ｇ）と並列に可変無効電力発生器（ＶＱ）を取り付け電力系統（Ｅ）とのあいだに遮断器（Ｓ１）を接続する。

誘導発電機（Ｇ）に進みの無効電力を供給しながら回転数を規定値まで上げれば、発電機（Ｇ）は規定の周波数の電圧を発生する。
発電機（Ｇ）の電圧は可変無効電力発生器（ＶＱ）が供給する進みの電力が多いと上昇し少ないと低下する。

このように誘導発電機（Ｇ）に供給する進みの無効電力は同期発電機の直流界磁電流と同じ作用をする。
したがって、その他の操作および必要な制御器は同期発電機と同じである。
誘導発電機（Ｇ）が発生する電圧の大きさと位相角が電力系統（Ｅ）と同じ時に遮断器（Ｓ１）を閉じれば同期発電機とまったく同様に起動することが出来る。
誘導発電機（Ｇ）が規定回転数に達した後、無効電力を制御しても同じである。

同期発電機は界磁電流を他から供給するのに対して、本発明の場合は誘導発電機（Ｇ）の回転子の残留磁気を元に固定子巻線に微小な電圧を発生し、これを可変無電力発生器（ＶＱ）に加えて固定子巻線に進み電流を流して残留磁気を増幅し電圧を上げることになる。

直流発電機の場合は界磁が常に同じ極なので保磁力の大きな鉄心を使用し、回転子に発生した電圧を界磁巻線に加えれば電圧が立ち上がるが、誘導発電機の場合回転子の鉄心は極性がすべり周波数によって変動するのでヒステリシス損失の少ない珪素鋼板を使用することが多い。

従って、損失が多少増大することを承知の上であえて保磁力の大きい鉄心を用いた場合以外は電圧が立ち上がらないことがある。
これを解決するために一瞬直流電流を固定巻き線に加える方法もあるが、５％程度の交流電圧を固定巻線に加える方法が確実である。

５％程度の交流電圧を加える方法の一例を図２に示す。
図２では図１にインピーダンス（Ｚ）が遮断器（Ｓ１）に並列に接続され全体の開閉は遮断器（Ｓ２）による。

図２の誘導発電機（Ｇ）を起動するには、遮断器（Ｓ１）を開き遮断器（Ｓ２）を閉じ、誘導発電機（Ｇ）を規定の回転にし、誘導発電機（Ｇ）の電圧の大きさと位相角が電力系統（Ｅ）と同じになって、インピーダンス（Ｚ）に流れる電流がほぼ０になった時、遮断器（Ｓ１）を閉じる。

５％程度の交流電圧を加える方法の他の例を図３に示す。
図３では図２のインピーダンス（Ｚ）の代わりに、遮断器（Ｓ３）と変圧器（Ｔ）が遮断器（Ｓ１）に並列に接続され全体の開閉は遮断器（Ｓ２）による。

図３の誘導発電機（Ｇ）を起動するには、誘導発電機（Ｇ）を規定の回転にし、遮断器（Ｓ１）を開き遮断器（Ｓ２）、（Ｓ３）を閉じ、可変無効電力発生器（ＶＱ）の無効電力と誘導発電機（Ｇ）の回転を制御して変圧器（Ｔ）に流れる電流がほぼ０になった時、遮断器（Ｓ３）を開き遮断器（Ｓ１）の両端の電圧がほぼ０になった時、遮断器（Ｓ１）を閉じる。

図３の場合変圧器（Ｔ）の容量は２次電圧が１次電圧の５％で、流れる電流が５％、さらに２秒程度の短時間定格なので、誘導発電機（Ｇ）の容量の０．１％でよい

５％程度の電圧を加える方法としては図３の遮断器（Ｓ３）に直列にインピーダンスを接続したり、このインピーダンスを可変無効電力発生器（ＶＱ）のコンデンサで代用したりすることも考えられる。

可変無効電力発生器（ＶＱ）はコンデンサとサイリスタを用いた装置になるが、誘導発電機（Ｇ）の励磁特性は変わらないので可変容量が少なく、固定容量が多い設計とし価格を安くする。
この場合、誘導発電機（Ｇ）が急に無負荷になって、回転数が大幅に上昇したときは自己励磁現象で電圧が上昇して危険である。

したがって、回転数が急上昇することが予知された場合は可変無効電力発生器（ＶＱ）を遮断する。
誘導発電機（Ｇ）が正常に発電している時は、可変無効電力発生器（ＶＱ）は系統電圧の安定に役立つよう制御される。

発明の効果

本発明は、以上説明したように構成されているので、下記のような効果がある。
誘導発電機でありながら起動時は同期発電機と同じように接続した瞬間の突入電流が少ない。
可変無効電力発生器は常時は系統電圧の安定に役立つよう制御するので経済的である。

本発明の方式の実施例を示すブロック図である。

符号の説明

Ｇ 誘導発電機
ＶＱ 可変無効電力発生器
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 遮断器
Ｅ 電力系統
Ｚ インピーダンス
Ｔ 変圧器

Claims (1)

1. 図１に示すように、誘導発電機（Ｇ）に並列に可変無効電力発生器（ＶＱ）を取り付け、これらと電力系統（Ｅ）の間に遮断器（Ｓ１）を取り付け、誘導発電機を起動するときは、遮断器（Ｓ１）を開放したまま誘導発電機を同期速度まで回転数を上げ、誘導発電機の電圧が電力系統（Ｅ）の電圧と等しくなるよう可変無効電力発生器（ＶＱ）が発生する無効電力を調整し、誘導発電機（Ｇ）の電圧の位相角と電力系統（Ｅ）の電圧の位相角がほぼ一致した時、遮断器（Ｓ１）を投入することを特徴とする、誘導発電機の起動方式

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