JP2007195348A

JP2007195348A - 系統連系用交直変換装置

Info

Publication number: JP2007195348A
Application number: JP2006011870A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Manabe; 裕一真鍋
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】設備構成を簡略化しながら自立運転と補機電源確保および励磁突入電流対策も可能にする。
【解決手段】主回路の交流遮断器１４の系統側端子と補機回路の補機変圧器１６の系統側端子を直接接続し、この接続点と系統フィーダＣＢ側との間に交流一括遮断器１７を設ける。交流一括遮断器を開放して交直変換装置を系統から切り離し、連系変圧器１３から交流遮断器１４を経て補機変圧器に電力を供給する（自給運転）。交直変換装置の起動時は、交流一括遮断器の開放で系統から切り離しておき、交流遮断器を投入した状態でのインバータ１２の運転で連系変圧器を直流側から逆励磁および系統と同期運転させ、続いて交流一括遮断器を投入することで連系変圧器および補機変圧器への励磁突入電流を抑えると共に系統と連系する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池設備を直流電源として電力系統に連系する為の系統連系用交直変換装置に係り、特に補機用電源を設備した系統連系用交直変換装置に関するものである。

この種の交直変換装置の回路構成を図２に示す。破線ブロックで示す交直変換装置１は、電池設備２を直流電源とし、この直流電力を交流電力に変換して連系用フィーダＣＢ（遮断器）３を介して系統側電源４との連系を得る。

交直変換装置１の主回路は、電池設備１から直流開閉器１１を介してインバータ１２に直流電力を供給し、インバータ１２で変換した交流電力を連系変圧器１３および交流遮断器１４を介して連系電力を出力する構成にされる。交直変換装置１の補機回路は、主回路の交流出力および系統からの受電電力を電源として、交流断路器１５と補機変圧器１６を介して補機電源を得る構成にされる。

補機電源は、インバータ１２や開閉器１１、遮断器１４等の制御用電源、変圧器１３やインバータ１２等の冷却ファン電源、その他設備運転用の電力を供給する。交流断路器１５には補機変圧器１６の一次側短絡事故から系統を保護する為のヒューズが付加される。

以上の構成において、電池設備２は、鉛蓄電池や他の二次電池（ナトリウム−硫黄電池、亜鉛−臭素電池など）が使用される。また、電池設備２は、電力貯蔵手段とする場合には、電力の余る夜間電力を系統から主回路を通して充電し、電力の不足する昼間に系統側に放電するといった電力の負荷平準化を目的として設備される（例えば、特許文献１参照）。
特許第２９６８０９３号公報

従来の交直変換装置には、以下の問題があった。

（１）系統停電時の補機電源確保
図２における電池設備２が高温動作型電池（ナトリウム−硫黄電池など）である場合、電池自身を保温する為のヒーター用電源が補機電源として必要になる。この様な電池設備では、系統停電が長時間に及ぶと電池温度が低下して運転不可になってしまうため、系統停電中に交直変換装置を系統から切り離して運転し、電池設備自身から補機電源を得て、電池設備の運転状態を保持する場合がある（自給運転状態と呼ばれる）。

ここで、系統と交直変換装置の切り離し運転には、図２に示すフィーダＣＢ３で行う事も可能であるが、フィーダＣＢ３までのケーブルが逆充電される為に望ましくない。そのため、図３に他の回路構成図で示すように、交直変換装置１の直近に自給運転用断路器５とその開閉制御手段を運転設備に追加する必要がある。

（２）変圧器の励磁突入電流
交直変換装置の起動時、フィーダＣＢ３の投入時には補機変圧器１６への励磁突入電流が流れる。同様に、交直変換装置内の交流遮断器１４の投入時には連系変圧器１３への励磁突入電流が流れる。

連系変圧器１３への励磁突入電流に対しては、交流遮断器１４の投入前にインバータ１２を運転して連系変圧器１３を直流側から逆励磁および系統と同期運転させ、続いて交流遮断器１４を投入する事で防止出来るが、フィーダＣＢ３投入時の補機変圧器１６への励磁突入電流に対しては、対策出来ない。

本発明の目的は、設備構成を簡略化しながら自立運転と補機電源確保および励磁突入電流対策も可能にした系統連系用交直変換装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、主回路の交流遮断器の系統側端子と補機回路の補機変圧器の系統側端子を直接接続し、この接続点と系統フィーダＣＢ側との間に交流一括遮断器を設けたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）電池設備を直流電源とし、この直流電力をインバータで交流電力に変換し、この交流電力を連系変圧器および交流遮断器を介して系統のフィーダＣＢ側に連系する主回路と、前記主回路の交流遮断器の交流出力または系統からの受電電力を電源とし、補機変圧器に補機用電源を得る補機回路とを備えた系統連系用交直変換装置において、
前記主回路の交流遮断器の系統側端子と補機回路の補機変圧器の系統側端子を直接接続し、この接続点と交直変換装置の系統のフィーダＣＢ側との間に交流一括遮断器を設け、
前記交流一括遮断器を開放して交直変換装置を系統から切り離し、前記連系変圧器から交流遮断器を経て前記補機変圧器の一次側に電力を供給する自給運転手段を備えたことを特徴とする。

（２）交直変換装置の起動時は、前記交流一括遮断器を開放して系統側から切り離しておき、前記交流遮断器を投入した状態で前記インバータを運転して前記連系変圧器を直流側から逆励磁および系統と同期運転させると共に前記補機変圧器も励磁して補機用電源を確保し、続いて前記交流一括遮断器を投入することで前記連系変圧器と前記補機変圧器の両方の励磁突入電流を抑える手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、主回路の交流遮断器の系統側端子と補機回路の補機変圧器の系統側端子を直接接続し、この接続点と系統のフィーダＣＢ側との間に交流一括遮断器を設けたため、設備構成を簡略化しながら自立運転と補機電源確保および励磁突入電流対策が可能になる。具体的には、
（１）自給運転用設備の簡略化
交流一括遮断器を開放する事で自給運転が可能となり、従来の自給運転用断路器が不要となる。

（２）自給運転の自動化
系統停電継続時に交流一括遮断器を開放して自給運転を開始する自動シーケンスを組み込めば人手（自給運転用断路器の開放操作と自給運転の開始指令）を介することなく、自給運転が自動的に出来るようになり、運用の手間を削減できる。

（３）変圧器の励磁突入電流の防止
交流一括遮断器を開放した状態で、交流遮断器を投入してインバータを運転することで連系変圧器と補機変圧器を直流側から逆励磁し、連系変圧器と補機変圧器の励磁突入電流を防止できる。また、補機用電源も確保できる。

図１は、本発明の実施形態を示す交直変換装置の回路構成図である。同図が図２と異なる部分は、補機変圧器１６の一次側の交流断路器１５を省き、交流遮断器１４を補機変圧器１６に直接接続し、この接続点と交直変換装置１の交流入出力端の間に交流一括遮断器１７を設けた構成にある。この構成による交直変換装置の補機電源確保、変圧器の励磁突入電流対策等について以下に詳細に説明する。

（１）自給運転と補機電源確保
自給運転は、前記のように、系統停電中に交直変換装置を系統から切り離し、電池設備２を補機電源として、電池設備の運転状態を保持する。この自給運転に際して、系統と交直変換装置の切り離し運転には、交流一括遮断器１７を開放し、連系変圧器１３から交流遮断器１４を経て補機変圧器１６の一次側に補機電源が必要とする電力を供給する。

この運転状態では、交直変換装置は系統側とは交流一括遮断器１７で切り離されており、フィーだＣＢ３までのケーブルが逆充電されることはない。また、図３に示すような自給運転用断路器５も不要になる。

さらに、交直変換装置は系統側とは交流一括遮断器１７で切り離されており、補機変圧器１６の一次側短絡事故から系統を保護する為のヒューズ付交流断路器１５も不要になる。

さらにまた、系統停電継続時に交流一括遮断器１７を開放して自給運転を開始する自動シーケンスを組み込めば、人手（自給運転用断路器の開放操作と自給運転の開始指令）を介することなく、自給運転が自動的に出来るようになり、運用の手間を削減できる。

（２）変圧器の励磁突入電流対策
交直変換装置の起動時、交直変換装置は系統側とは交流一括遮断器１７で切り離しておき、交流遮断器１４を投入した状態でインバータ１２を運転して連系変圧器１３を直流側から逆励磁および系統と同期運転させる。この時点で、補機変圧器１６は励磁されて補機電源が確保される。続いて、交流一括遮断器１７を投入することで系統と連系運転する。

これにより、交直変換装置の起動時に、交流遮断器１４の投入時には連系変圧器１３への励磁突入電流が流れることはない。また、フィーダＣＢ３の投入によって補機変圧器１６への励磁突入電流が流れることはない。また、補機変圧器１６の一次側の短絡には、交流一括遮断器１７で遮断することで系統を保護することができる。

本発明の実施形態を示す系統連系用交直変換装置の回路構成図。従来の系統連系用交直変換装置の回路構成図。従来の系統連系用交直変換装置の他の回路構成図。

符号の説明

１交直変換装置
２電池設備
３フィーダＣＢ
５自給運転用断路器
１２インバータ
１３連系変圧器
１４交流遮断器
１５交流断路器
１６補機変圧器
１７交流一括遮断器

Claims

電池設備を直流電源とし、この直流電力をインバータで交流電力に変換し、この交流電力を連系変圧器および交流遮断器を介して系統のフィーダＣＢ側に連系する主回路と、前記主回路の交流遮断器の交流出力または系統からの受電電力を電源とし、補機変圧器に補機用電源を得る補機回路とを備えた系統連系用交直変換装置において、
前記主回路の交流遮断器の系統側端子と補機回路の補機変圧器の系統側端子を直接接続し、この接続点と交直変換装置の系統のフィーダＣＢ側との間に交流一括遮断器を設け、
前記交流一括遮断器を開放して交直変換装置を系統から切り離し、前記連系変圧器から交流遮断器を経て前記補機変圧器の一次側に電力を供給する自給運転手段を備えたことを特徴とする系統連系用交直変換装置。
交直変換装置の起動時は、前記交流一括遮断器を開放して系統側から切り離しておき、前記交流遮断器を投入した状態で前記インバータを運転して前記連系変圧器を直流側から逆励磁および系統と同期運転させると共に前記補機変圧器も励磁して補機用電源を確保し、続いて前記交流一括遮断器を投入することで前記連系変圧器と前記補機変圧器の両方の励磁突入電流を抑える手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の系統連系用交直変換装置。