JP2009219256A - Power factor improving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、力率改善装置に関する。 The present invention relates to a power factor correction apparatus.
一般に、需要家における負荷力率改善装置においては、直列リアクトルを有する進相コンデンサが使用されている。このような力率改善装置としては、直列リアクトルとコンデンサを1セットとし最大容量分だけセットを準備し、負荷力率に応じて開閉器で並列接続する自動制御装置を備えた進相コンデンサ設備というものがある(例えば特許文献1参照)。 Generally, a phase advance capacitor having a series reactor is used in a load power factor correction apparatus in a consumer. As such a power factor improving device, a series reactor and a capacitor are set as one set, and a set corresponding to the maximum capacity is prepared, and a phase-advanced capacitor facility equipped with an automatic control device connected in parallel with a switch according to the load power factor. There are some (see, for example, Patent Document 1).
また、この負荷力率改善に使用する例えば、高圧のコンデンサは、JIS C 4902(1998)高圧および特別高圧進相コンデンサおよび付属機器として日本工業規格に定められ公知されている。同様に、低圧のコンデンサは、JIS C 4901(2000)低圧進相コンデンサとして日本工業規格に定められ知られている。 Further, for example, a high-voltage capacitor used for improving the load power factor is well known and defined in Japanese Industrial Standards as a JIS C 4902 (1998) high-voltage and extra-high-voltage phase-advancing capacitor and accessory equipment. Similarly, a low voltage capacitor is known and defined in Japanese Industrial Standards as a JIS C 4901 (2000) low voltage phase advance capacitor.
一方、需要家における負荷力率改善装置として、回転界磁型同期機を負荷と並列に接続して調相機として利用するロータリーコンデンサ方式および、ロータリーコンデンサとスタティックコンデンサとを組み合わせた方式もある。 On the other hand, as a load power factor improvement device in a consumer, there are a rotary capacitor system in which a rotary field type synchronous machine is connected in parallel with a load and used as a phase adjuster, and a system in which a rotary capacitor and a static capacitor are combined.
ロータリーコンデンサおよびロータリーコンデンサとスタティックコンデンサとを組み合わせた力率改善装置は、高調波を出さない、力率を連続的に可変制御できる、そして遅れ力率から進み力率まで補償できるといった特性を有する。 A rotary capacitor and a power factor improving device that combines a rotary capacitor and a static capacitor have characteristics such that no harmonics are generated, the power factor can be continuously variably controlled, and the delay power factor can be compensated from the advanced power factor.
従来ロータリーコンデンサは、電力供給側の系統電圧調整設備として利用されている。また水力発電機をロータリーコンデンサと同じ調相運転として利用している(例えば特許文献2参照)。 Conventionally, a rotary capacitor is used as a system voltage adjustment facility on the power supply side. Moreover, the hydroelectric generator is utilized as the same phase adjustment operation as a rotary capacitor (for example, refer patent document 2).
他方、主系統への落雷等の外乱により瞬低(瞬間的に電圧が低下)または瞬断(瞬間的な停電)が発生することがあり、電力・電子機器への悪影響が懸念されている。なお、瞬低において電圧の低下が著しい場合が瞬断に当たると考え、以降に述べる瞬低に関しては瞬断を含むものとする。 On the other hand, a disturbance such as a lightning strike to the main system may cause a momentary drop (a momentary voltage drop) or a momentary interruption (a momentary power failure), and there are concerns about adverse effects on power and electronic equipment. In addition, it is considered that the case where the voltage drop is significant in the instantaneous drop corresponds to the instantaneous interruption, and the instantaneous drop described below includes the instantaneous interruption.
また、瞬低対策の一環として瞬低発生を検出するための瞬低検出装置がすでに市販されている。瞬低検出装置は予め設定した電力の低下量、瞬低時間を越える瞬低が発生した場合に高速で検出し、警報等の信号を出力するもので、事故の波及防止や瞬低復帰時の電源順次投入シーケンス等に用いられている。
しかしながら、上述した直列リアクトルとコンデンサを使用した進相コンデンサ設備においては、設備を段階的に切替えるため、連続的な力率調整ができなかった。 However, in the phase-advanced capacitor equipment using the series reactor and the condenser described above, since the equipment is switched stepwise, continuous power factor adjustment cannot be performed.
切替え段階を細かくすると、切替え制御が複雑になると共に、切替えのための開閉器の寿命が短くなる一方、切替え段階を大まかにすると、力率を1に近づけることが出来ないという課題があった。 If the switching stage is made fine, switching control becomes complicated and the life of the switch for switching becomes short. On the other hand, if the switching stage is roughly set, there is a problem that the power factor cannot be made close to 1.
また、進相コンデンサでは負荷側が遅れ力率の場合は調整できるが、進み力率の調整はできないことが課題であった。 In addition, the phase advance capacitor can be adjusted when the load side has a delayed power factor, but the advance power factor cannot be adjusted.
一方、力率を改善しようとする店舗、事務所および工場などは夜間と昼間で負荷が大きく変化し、夜間特に深夜から早朝は低負荷になっている。そして、上述したロータリーコンデンサにより力率調整を行う場合、ロータリーコンデンサは回転機であるため、低負荷時でも、同期機の運転ロスが発生し、有効電力を消費する。 On the other hand, stores, offices, factories, and the like that are trying to improve the power factor have greatly changed the load between night and daytime, and the load is low at night, especially from midnight to early morning. When the power factor is adjusted by the above-described rotary capacitor, the rotary capacitor is a rotating machine. Therefore, even when the load is low, an operating loss of the synchronous machine occurs and consumes active power.
この場合力率改善による効果よりもロータリーコンデンサが運転していることの損失が大きいという問題があった。 In this case, there is a problem that the loss due to the operation of the rotary capacitor is larger than the effect of the power factor improvement.
他方、上述した力率改善装置において落雷等により主系統において瞬低が発生した場合にその瞬低時間(数msecから数百msec)と瞬低発生時の需要家の負荷状況によっては電力復旧時に位相のずれが生じロータリーコンデンサが同期はずれを起こして設備に過電流が流れ設備の損傷に繋がる虞がある。 On the other hand, when a power sag occurs in the main system due to a lightning strike or the like in the power factor correction apparatus described above, depending on the time of the power sag (several msec to several hundred msec) and the load situation of the customer at the time of the power sag, the power recovery There is a possibility that a phase shift occurs and the rotary capacitor is out of synchronization, an overcurrent flows through the equipment and the equipment is damaged.
例えば、瞬断発生により主系統の電圧が低下(0になる)すると、需要家電圧も低下し、接続されたロータリーコンデンサへの電力供給も絶たれることになる。しかし、ロータリーコンデンサはその慣性力により電力供給が絶たれた後も回転を続けるため、ロータリーコンデンサは発電機として作用し、系統に対して電力を供給することになる。 For example, when the voltage of the main system decreases (becomes 0) due to the occurrence of an instantaneous interruption, the consumer voltage also decreases, and the power supply to the connected rotary capacitor is cut off. However, since the rotary capacitor continues to rotate even after the power supply is cut off due to its inertial force, the rotary capacitor acts as a generator and supplies power to the system.
また、ロータリーコンデンサは慣性力により回転しているため、その回転数は定格回転数に対して時間の経過と共に低下することになる。その結果、発生する電力は電圧・周波数も経過と共に低下し、位相のずれた定格外の電力となる。 Further, since the rotary capacitor is rotated by inertial force, the rotational speed thereof decreases with time with respect to the rated rotational speed. As a result, the generated power decreases with the passage of voltage and frequency, and becomes out-of-rated power out of phase.
このとき、瞬低時間経過後に電力が復帰することになるが、ロータリーコンデンサにより発生される電力との間に位相のずれが生じ、ロータリーコンデンサが同期はずれを起こすことが考えられる。 At this time, the electric power is restored after the lapse of the lapse of time, but it is considered that a phase shift occurs between the electric power generated by the rotary capacitor and the rotary capacitor is out of synchronization.
例えば、瞬断時間が短い場合(数msecから数十msec程度)には瞬断時間における電圧の低下、位相のずれがそれほど大きくならない。その結果、瞬低時間経過後電力が復帰するとロータリーコンデンサがAPFR装置により位相のずれを吸収し同期を回復することにより、電圧は定格電圧に戻る。また、電流についても復帰後に波形が乱れるが、こちらも徐々に安定していく。 For example, when the instantaneous interruption time is short (about several milliseconds to several tens of milliseconds), the voltage drop and the phase shift during the instantaneous interruption time are not so large. As a result, when the electric power returns after the lapse of the lapse of time, the rotary capacitor absorbs the phase shift by the APFR device and recovers the synchronization, so that the voltage returns to the rated voltage. In addition, the waveform of the current is distorted after recovery, but this also gradually stabilizes.
しかし、瞬断時間が長かった場合(数百msec程度)には瞬断時間の間に電圧が大きく低下すると共に、位相も大きくずれる。その結果、瞬断時間経過後復帰してもAPFR装置が追従できずに同期を取ることが出来なくなり、ロータリーコンデンサが同期はずれを生じ異常振動を発生する。電圧は徐々に定格電圧に戻るが、電流については安定することなく乱れ続けることになる。 However, when the instantaneous interruption time is long (about several hundreds msec), the voltage greatly decreases during the instantaneous interruption time, and the phase is also greatly shifted. As a result, the APFR device cannot follow and cannot synchronize even after returning after the momentary interruption time has elapsed, and the rotary capacitor is out of synchronization and abnormal vibration occurs. The voltage gradually returns to the rated voltage, but the current continues to be disturbed without being stabilized.
なお、同期はずれが発生するか否かについては瞬低時間、低下量および需要家の負荷状態、すなわちロータリーコンデンサの力率改善装置としての負荷状態により決定され、瞬低時間が長く、低下率が大きく、需要家の負荷が大きくロータリーコンデンサの負荷が大きい場合に同期はずれが起こりやすくなる。 Note that whether or not a synchronization loss occurs is determined by the instantaneous drop time, the amount of reduction, and the load state of the customer, that is, the load state as a power factor improving device of the rotary capacitor. When the load of the consumer is large and the load of the rotary capacitor is large, the synchronization is likely to be lost.
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、連続的に力率制御を行い、力率を理想状態の1に近づけ、且つ進み力率も調整可能な力率改善装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a power factor correction apparatus that performs power factor control continuously, brings the power factor closer to the ideal state of 1, and can also adjust the advance power factor. With the goal.
本発明の他の目的は、低負荷時には同期機を自動的に停止し、負荷が増すと自動的に同期機の運転を行う制御方式を採用した力率改善装置を提供するにある。 Another object of the present invention is to provide a power factor correction apparatus that employs a control system that automatically stops the synchronous machine when the load is low and automatically operates the synchronous machine when the load increases.
さらに、本発明の他の目的は、瞬低復帰後の同期機の同期はずれを防止し、過電流による設備の損傷を防止する力率改善装置を提供するにある。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a power factor correction apparatus that prevents the synchronous machine from being out of synchronization after the voltage sag recovery and prevents damage to equipment due to overcurrent.
本発明に係る力率改善装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、回転界磁型同期機と、この同期機の回転界磁に対して直流電力を供給することで上記同期機の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR装置と、上記同期機および上記APFR装置を需要家負荷に入り切りする遮断器とを有するものである。
In order to solve the above-described problems, a power factor correction apparatus according to the present invention supplies a rotating field type synchronous machine and DC power to the rotating field of the synchronous machine as described in
また、上述した課題を解決するために、請求項2に記載したように、上記APFR装置への供給電圧を受電電圧から逓減する励磁変圧器を有するものである。
Further, in order to solve the above-described problem, as described in
さらに、上述した課題を解決するために、請求項3に記載したように、直列リアクトルとコンデンサとを組み合わせた進相コンデンサと、この進相コンデンサを入り切りする開閉器と、この進相コンデンサ用開閉器を入り切りする制御信号を有するAPFR装置と、上記同期機、上記APFR装置および上記進相コンデンサを上記需要家負荷に入り切りする遮断器とを有するものである。
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, as described in
そして、上述した課題を解決するために、請求項4に記載したように、上記同期機の回転軸に直結したフライホイールを有するものである。
And in order to solve the subject mentioned above, as described in
そしてまた、上述した課題を解決するために、請求項5に記載したように、上記同期機と上記フライホイールとの問に結合力を制御できる機能を持つクラッチ装置を有するものである。
And in order to solve the subject mentioned above, as described in
また、上述した課題を解決するために、請求項6に記載したように、被力率改善回路の電流検出手段と、この電流検出手段で上記回転界磁型同期機を自動起動停止する制御回路を有するものである。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, as described in claim 6, the current detection means of the power factor improving circuit and the control circuit for automatically starting and stopping the rotary field type synchronous machine by the current detection means It is what has.
さらに、上述した課題を解決するために、請求項7に記載したように、上記流検出手段に限時特性をもたせたものである。 Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, as described in claim 7, the flow detection means is provided with a time-limiting characteristic.
そして、上述した課題を解決するために、請求項8に記載したように、上記電流検出手段にヒステリシス特性をもたせたものである。 In order to solve the above-described problem, as described in claim 8, the current detection means is provided with a hysteresis characteristic.
そしてまた、上述した課題を解決するために、請求項9に記載したように、運転時間帯を設定するプログラマブルタイマを備え、このプログラマブルタイマで上記回転界磁型同期機を自動起動停止する制御回路を有するものである。 And in order to solve the subject mentioned above, as described in Claim 9, the control circuit which provided the programmable timer which sets an operation time zone, and starts and stops the above-mentioned rotary field type synchronous machine automatically with this programmable timer It is what has.
また、上述した課題を解決するために、請求項10に記載したように、瞬間的な電圧の低下発生時にこれを検出して上記回転界磁型同期機への電力供給を停止し、上記回転界磁型同期機を停止させるように構成したものである。
Further, in order to solve the above-described problem, as described in
さらに、上述した課題を解決するために、請求項11に記載したように、瞬間的な電圧の低下発生時にこれを検出して上記回転界磁型同期機の再起動を行うように構成したものである。
Further, in order to solve the above-described problem, as described in
本発明に係る力率改善装置によれば、受電端の電力を力率1の理想状態に制御することが可能となる。また、連続的な力率制御も可能となる。さらに、系統側に瞬時電圧低下が発生しても、負荷電圧の瞬時低下を防ぐことが可能となる。 According to the power factor correction apparatus of the present invention, the power at the power receiving end can be controlled to an ideal state with a power factor of 1. Also, continuous power factor control is possible. Furthermore, even if an instantaneous voltage drop occurs on the system side, it is possible to prevent an instantaneous drop in the load voltage.
また、過大な起動電流および脱調による起動不可能な状態を回避することが出来る。さらに、電力の損失を防止でき、効率のよい力率改善を行う事ができる。さらにまた、検出電流付近での電流変化に対して、過度に同期機を入り切りすることが無く制御することができる。そして、瞬低後の電力復帰時の、同期機の同期はずれを未然に防止することができ、過電流による設備損傷の防止および同期機の異常振動を防止することが可能となる。 Further, it is possible to avoid an unstartable state due to an excessive start current and step-out. Furthermore, power loss can be prevented and power factor improvement can be performed efficiently. Furthermore, it is possible to control the current change in the vicinity of the detection current without excessively turning the synchronous machine on and off. Then, it is possible to prevent the synchronous machine from being out of synchronization when power is restored after a voltage sag, and it is possible to prevent equipment damage due to overcurrent and abnormal vibration of the synchronous machine.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る力率改善装置の第一実施形態である基本系統図である。図1に示すように、内部に複数の負荷1(負荷1〜負荷n)を有する需要家2には外部の図示しない電源からの電力供給を受ける受電端3が設けられ、この受電端3から需要家2内に向かって主電力供給線4が延びる。主電力供給線4は途中に主遮断器4aが設けられ、この主遮断器4aの下流において主電力供給線4は複数の副電力供給線5に分岐して各負荷1に接続される。また、副電力供給線5の各負荷1上流側にはそれぞれ副遮断器5aが設けられる。そして、複数ある副電力供給線5のうちの一本は需要家2外に導かれ、力率改善装置11に接続される。
FIG. 1 is a basic system diagram showing a first embodiment of a power factor correction apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, a
力率改善装置11は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の回転界磁型同期機12(以下同期機と略す)と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR(力率制御)装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)とから構成される。
The power
需要家2外に導かれた副電力供給線5は同期機12に接続されると共に、同期機12の上流側に遮断器14が設けられる。また、この遮断器14と同期機12との間にAPFR装置13が接続される。
The auxiliary
上記構成の力率改善装置11(第一実施形態)において、需要家2は負荷1〜負荷n迄の負荷1を使用しており、この結果負荷力率が理想の負荷力率より遅れている状態である場合、本発明による力率改善装置11の遮断器14を投入すると、同期機12は無負荷の同期電動機として起動し同期速度に達する。
In the power factor correction apparatus 11 (first embodiment) having the above configuration, the
遮断器14の投入と同時にAPFR装置13は同期機12の界磁に対して直流の励磁を与える。このときの励磁量はAPFR装置13に設定された力率に対し実負荷の力率でフィードバック制御を行い設定力率となるよう制御される。
At the same time when the
このように、系統に無負荷状態の同期機12を接続して界磁電流を増減することにより、同期機12に流れる電流の力率を制御できる。すなわち需要家負荷1の力率が遅れ状態であれば同期機12に流れる電流を進み状態とすることで、受電端3の電力は力率1の理想状態に制御することが可能となる。
In this way, the power factor of the current flowing through the
また、負荷1が工場の電動機負荷のように作業により負荷状態が変わり、その結果として、受電端3の力率を変更してしまうような場合でも、本方式によればAPFR装置13のフィードバック制御がリアルタイムに追従し、段階制御では得ることができない連続的な力率制御が可能となる。
Further, even when the
さらに、工場における夜間状態のように大きな動力負荷が停止し、コンデンサを有する電子機器の負荷が主体となり、力率が進んで逆方向に力率低下した場合でも、励磁を調整することで同期機12を遅れ状態とし、受電端3の電力は力率1の理想状態に制御することが可能となる。
Furthermore, even when a large power load stops like a nighttime condition in a factory, the load of an electronic device having a capacitor is mainly used, and even if the power factor advances and the power factor decreases in the opposite direction, the synchronous machine can be adjusted by adjusting the excitation. 12, the power at the
図2は、本発明に係る力率改善装置の第二実施形態である系統図である。なお、第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第二実施形態では、力率改善装置21を高圧または特別高圧に接続した場合を示す。力率改善装置21は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の同期機12と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)と、高圧または特別高圧を所定の電圧に逓減する励磁用変圧器22とから構成されており、励磁用変圧器22は遮断器14と同期機12との間に接続されるAPFR装置13の上流側に設けられる。また、各負荷1上流側の副電力供給線5にも他の励磁用変圧器23が設けられる。但し、力率改善装置21に向かって分岐する副電力供給線5はこの他の励磁用変圧器23の上流側で分岐する。
In 2nd embodiment, the case where the power
上記構成の力率改善装置21(第二実施形態)において、需要家2は負荷1〜負荷n迄の負荷1を使用しており、この結果負荷力率が理想の負荷力率より遅れている状態である場合、本発明による力率改善装置21の遮断器14を投入すると、同期機12は無負荷の同期電動機として起動し同期速度に達する。
In the power factor correction apparatus 21 (second embodiment) having the above configuration, the
遮断器14の投入と同時にAPFR装置13は同期機12の界磁に対して直流の励磁を与える。このときの励磁量はAPFR装置13に設定された力率に対し実負荷の力率でフィードバック制御を行い設定力率となるよう制御される。さらに、励磁用変圧器22が高圧または特別高圧の電圧を励磁に必要な電圧に逓減する。
At the same time when the
このように、系統に無負荷状態の同期機12を接続して界磁電流を増減することにより、同期機12に流れる電流の力率を制御でき、この力率改善装置21も第一実施形態に示す力率改善装置11と同様の効果を得ることが出来る。
Thus, the power factor of the current flowing through the
図3は、本発明に係る力率改善装置の第三実施形態である系統図である。なお、第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 3 is a system diagram showing a third embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第三実施形態では、力率改善装置31は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の同期機12と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行い、且つ直列リアクトルとコンデンサとを組み合わせた進相コンデンサ32を入り切りする開閉器33の制御信号を有するAPFR装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)とから構成される。なお、進相コンデンサ32の容量は同期機12の進相容量と同じとする。
In the third embodiment, the power
上記構成の力率改善装置31(第三実施形態)において、需要家2は負荷1〜負荷n迄の負荷1を使用しており、この結果負荷力率が理想の負荷力率より遅れている状態である場合、本発明による力率改善装置31の遮断器14を投入すると、同期機12は無負荷の同期電動機として起動し同期速度に達する。
In the power factor correction apparatus 31 (third embodiment) having the above configuration, the
遮断器14の投入と同時にAPFR装置13は同期機12の界磁に対して直流の励磁を与える。このときの励磁量はAPFR装置13に設定された力率に対し実負荷の力率でフィードバック制御を行い設定力率となるよう制御される。さらに力率調整のため進相電力容量が不足する場合は進相コンデンサ32用開閉器33を投入し進相容量を増加する。そして、進相コンデンサ32投入後同期機12の電流が負荷1の変化により遅れ側になったら進相コンデンサ32用の開閉器33を開き同期機12のみで進相電力を供給する。
At the same time when the
このように、系統に無負荷状態の同期機12を接続して界磁電流を増減することにより、同期機12に流れる電流の力率を制御できる。すなわち、需要家負荷1の力率が遅れ状態であれば同期機12に流れる電流を進み状態とすることで、受電端3の電力は力率1の理想状態に制御することが可能となる。
In this way, the power factor of the current flowing through the
また、負荷1が工場の電動機負荷のように作業により負荷状態が変わり、その結果として、受電端3の力率を変更してしまうような場合でも、本方式によればAPFR装置13のフィードバック制御がリアルタイムに追従し、段階制御では得ることができない連続的な力率制御が可能となる。
Further, even when the
さらに、工場における夜間状態のように大きな動力負荷が停止し、コンデンサを有する電子機器の負荷が主体となり、力率が進んで逆方向に力率低下した場合でも、励磁を調整することで同期機12を遅れ状態とし、受電端3の電力は力率1の理想状態に制御することが可能となる。
Furthermore, even when a large power load stops like a nighttime condition in a factory, the load of an electronic device having a capacitor is mainly used, and even if the power factor advances and the power factor decreases in the opposite direction, the synchronous machine can be adjusted by adjusting the excitation. 12, the power at the
さらにまた、進相コンデンサ32とハイブリッド化使用することにより同期機12の設備容量を下げることができ、同期機12単独で設備する場合よりも設備費用で優れる。
Furthermore, by using the
ところで、上述した第三実施形態では、進相コンデンサ32が1セットの場合を示したが、複数セット設備した場合、たとえばnセット設備すると、同期機12容量は全体必要容量の1/(n+1)となり、さらに設備費用面で有利となる。なお、進相コンデンサ32の設置数が増すと切替え制御が複雑・高頻度となるので5セット以下が望ましい。
By the way, in 3rd embodiment mentioned above, although the case where the number of phase-advance capacitor |
また、第三実施形態においても第二実施形態と同様に設備(高圧または特別高圧)することが可能であり、力率改善装置31の接続点電圧は低圧、高圧および特別高圧を問わない。
Further, in the third embodiment, it is possible to provide equipment (high voltage or extra high voltage) as in the second embodiment, and the connection point voltage of the power
図4は、本発明に係る力率改善装置の第四実施形態である系統図である。なお、第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 4 is a system diagram showing a fourth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第四実施形態では、力率改善装置41は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の同期機12と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)と、同期機12の回転軸42に取り付けたフライホイール43とから構成される。
In the fourth embodiment, the power
上記構成の力率改善装置41(第四実施形態)において、力率の調相に関する作用は、第一実施形態に示すものと同じである。ただし、同期機12の回転軸42に取り付けたフライホイール43も常時同期速度で回転している。
In the power factor correction apparatus 41 (fourth embodiment) having the above-described configuration, the action relating to the phase adjustment of the power factor is the same as that shown in the first embodiment. However, the
そして、同期機12回転軸42上にフライホイール43を取り付けたことにより、負荷1側で急激に大きな負荷が投入された場合や、系統側に落雷等による瞬時電圧低下が発生した場合、フライホイール43の効果により負荷1側に瞬時電力を供給し、全体として負荷電圧の瞬時低下を防ぐことが可能となる。
When the
この瞬時電圧低下補償動作により、近年急増している負荷としての、電子機器のメモリー(図示せず)の喪失や動作停止等を防止できる。 This instantaneous voltage drop compensation operation can prevent the loss of memory (not shown) of the electronic device or the stoppage of operation as a load that has increased rapidly in recent years.
図5は、本発明に係る力率改善装置の第五実施形態である系統図である。なお、第四実施形態に示す力率改善装置41と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 5 is a system diagram showing a fifth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第五実施形態では、力率改善装置51は、第四実施形態に示す力率改善装置41の同期機12とフライホイール43の問に結合力を調整できる例えばパウダークラッチ等のクラッチ装置52を設けたものである。
In the fifth embodiment, the power
上記構成の力率改善装置51(第五実施形態)において、力率の調相に関する作用は、第一実施形態に示すものと同じである。また、遮断器14を投入して起動するとき、クラッチ装置52は解放状態とし、同期機12は無負荷で起動される。
In the power factor correction apparatus 51 (fifth embodiment) having the above-described configuration, the action relating to the phase adjustment of the power factor is the same as that shown in the first embodiment. Further, when the
同期機12が同期速度に到達後、徐々にクラッチ装置52の結合力が増加され、同期機12が脱調しないようにフライホイール43を同期機12に結合される。そして、フライホイール43も同期速度に到達すると完全に結合状態とされる。
After the
上記構成の力率改善装置51(第五実施形態)において、力率の調相および瞬時電圧低下に関する作用は、第四実施形態に示すものと同じである。また、起動時にフライホイール43を除外し無負荷で起動することから、過大な起動電流および脱調による起動不可能な状態を回避することが出来る。
In the power factor correction apparatus 51 (fifth embodiment) configured as described above, the effects relating to the phase adjustment of the power factor and the instantaneous voltage drop are the same as those shown in the fourth embodiment. Moreover, since the
図6(a)および(b)は、本発明に係る力率改善装置の第六実施形態である系統図および制御回路図である。なお、第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIGS. 6A and 6B are a system diagram and a control circuit diagram which are a sixth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第六実施形態における力率改善装置61は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の同期機12と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)とから構成される。また、主電力供給線4の主遮断器4a下流とAPFR装置13との間には力率を改善するフィーダーの電流が設定値以上になったら動作する、被力率改善回路の電流検出手段である電流検出リレー62が設けられる。
The power factor improving device 61 in the sixth embodiment is configured to set the power factor of the
上記構成の力率改善装置61の制御方式(第六実施形態)において、力率改善装置の起動は、手動スイッチを入れて力率改善対象である負荷1〜負荷n迄の合計電流が電流検出リレー62の設定値以上になると、電流検出リレー62の接点62aが動作し、同期機12は回転を始める。
In the control method (sixth embodiment) of the power factor correction apparatus 61 having the above-described configuration, the power factor correction apparatus is activated when a manual switch is turned on and the total current from load 1 to load n, which is a power factor improvement target, is detected. When the set value of the
また、夜間等負荷電流が低下し、電流検出リレー62が復帰すると、電流検出リレー62の接点62aは復帰し、同期機12は停止する。
Further, when the load current such as at night falls and the
このように負荷電流を検出して、負荷電流が小さい時は同期機12を自動停止する制御方式を採用することにより、電力の損失を防止でき、効率のよい力率改善を行う事ができる。
Thus, by adopting a control method in which the load current is detected and the
図7(a)および(b)は、本発明に係る力率改善装置の第七実施形態である系統図および制御回路図である。なお、第六実施形態に示す力率改善装置61と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIGS. 7A and 7B are a system diagram and a control circuit diagram showing a seventh embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power factor improvement apparatus 61 shown in 6th embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第七実施形態における力率改善装置71は、例えばロータリーコンデンサ(RC)等の同期機12と、この同期機12の回転界磁を、直流電力を付与し同期機12の力率を設定力率に自動的に保つ制御を行うAPFR装置13と、同期機12およびAPFR装置13を需要家負荷1に入り切りする遮断器14(電磁接触器)とから構成される。また、主電力供給線4の主遮断器4a下流とAPFR装置13との間には力率を改善するフィーダーの電流が設定値以上になったら動作する電流検出リレー62が設けられると共に、手動の起動および停止スイッチの条件で動作する補助リレー72および限時動作リレー73と限時復帰動作リレー74とから遮断器14を操作する制御回路を構成する。
The power
上記構成の力率改善装置71の制御方式(第七実施形態)において、力率改善装置の起動は、手動スイッチを入れて力率改善対象である負荷1〜負荷n迄の合計電流が電流検出リレー62の設定値以上になると、電流検出リレー62の接点62aが動作し限時動作リレー73と限時復帰動作リレー74とを同時に励磁する。
In the control method (seventh embodiment) of the power
限時復帰リレーの接点62aは瞬時に動作するが、限時動作リレー73の接点と直列に接続されて遮断器14を駆動するので、同期機12は設定時間経過後回転を始める。
Although the
また、夜間等負荷電流が低下し電流検出リレー62が復帰すると、限時復帰リレーにより、同期機12は設定時間経過後停止する。
Further, when the load current decreases at night and the
このように負荷電流を検出して、負荷電流が小さい時は同期機12を自動停止する制御方式を採用することにより、電力の損失を防止でき、効率のよい力率改善を行う事ができる。
Thus, by adopting a control method in which the load current is detected and the
また、本実施例のように電流検出リレー62の動作および復帰に限時特性を与えることにより、検出電流付近での電流変化に対して、過度に同期機12を入り切りすることが無く制御することができる。
Further, by giving a time-limited characteristic to the operation and return of the
図8(a)および(b)は、本発明に係る力率改善装置の第八実施形態である系統図および制御回路図である。なお、第六実施形態に示す力率改善装置61と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIGS. 8A and 8B are a system diagram and a control circuit diagram showing an eighth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power factor improvement apparatus 61 shown in 6th embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第八実施形態における力率改善装置81は、基本的に第六実施形態に示す力率改善装置61と同一の構成を有するが、第六実施形態の力率改善装置61が一つの電流検出リレー62を有することに対し、第八実施形態の力率改善装置81は設定値の異なる2つの電流検出リレー82,83を備える。また、上流側に配置される電流検出リレー82の設定値は下流側に配置される電流検出リレー83の設定値より大きく設定される。
The power
上記構成の力率改善装置81の制御方式(第八実施形態)において、力率改善装置81の起動は、手動スイッチを入れて力率改善対象である負荷1〜負荷n迄の合計電流が下流側電流検出リレー83の設定値以上になると、下流側電流検出リレー83の接点83aが動作する。このとき上流側電流検出リレー82の接点82aは既に動作しており、同期機12は回転を始める。
In the control method (eighth embodiment) of the power
また、夜間等負荷1電流が低下し下流側電流検出リレー83が復帰したとき、上流側電流検出リレー82の接点82aは既に復帰しており、同期機12は停止する。
Further, when the
このように負荷電流を検出して、負荷電流が小さい時は同期機12を自動停止する制御方式を採用することにより、電力の損失を防止でき、効率のよい力率改善を行う事ができる。
Thus, by adopting a control method in which the load current is detected and the
また、本実施例のように電流検出リレー82,83の動作および復帰にヒステリシス特性を与えることにより、検出電流付近での電流変化に対して、チャタリングにより過度に同期機12を入り切りすることが無く制御することができる。
Further, by giving hysteresis characteristics to the operation and recovery of the current detection relays 82 and 83 as in this embodiment, the
図9(a)および(b)は、本発明に係る力率改善装置の第九実施形態である系統図および制御回路図である。なお、第六実施形態に示す力率改善装置61と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIGS. 9A and 9B are a system diagram and a control circuit diagram which are a ninth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power factor improvement apparatus 61 shown in 6th embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第九実施形態における力率改善装置91は、基本的に第六実施形態に示す力率改善装置61と同一の構成を有するが、第六実施形態の力率改善装置61が電流検出リレー62を有することに対し、第九実施形態の力率改善装置91は、同期機12を運転する時間を設定するプログラマブルタイマ92を主回路に備える。
The power factor correction apparatus 91 in the ninth embodiment basically has the same configuration as the power factor improvement apparatus 61 shown in the sixth embodiment, but the power factor improvement apparatus 61 in the sixth embodiment replaces the
このプログラマブルタイマ92は、デイリータイマまたはウイークリータイマと呼ばれている物で、負荷1の増減が時間によって決定されている工場設備などの時間にあわせて同期機12の運転時間帯が設定される。
This
上記構成の力率改善装置91の制御方式(第九実施形態)において、力率改善装置の起動は、手動スイッチを入れて力率改善対象である負荷1〜負荷nの負荷1が増加する時間になると運転を開始し、負荷1が低下する夜間には同期機12の運転を停止する。
In the control method (9th embodiment) of the power factor correction apparatus 91 having the above-described configuration, the power factor correction apparatus is activated when the load 1 of the load 1 to the load n that is the power factor improvement target is increased after the manual switch is turned on. Then, the operation is started, and the operation of the
このように負荷1が増える時間帯を設定して運転し、負荷1が小さい時間帯は同期機12を自動停止することにより、電力の損失を防止でき、効率のよい力率改善を行う事ができる。
Thus, the operation is performed by setting the time zone in which the
なお、上述した第六〜第八実施形態に適用した負荷電流検出方式の応用例として、本願発明は負荷電力検出方式とすることも可能であると共に、制御をデジタル化、ソフト化することも含まれる。また、第六〜第八実施形態に適用した負荷1の実電流検出方式と、第九実施形態に適用した運転時間帯を設定するタイマとを組み合わせることも本発明に含まれる。
In addition, as an application example of the load current detection method applied to the sixth to eighth embodiments described above, the present invention can be a load power detection method, and also includes digitization and software control. It is. Further, the present invention includes a combination of the actual current detection method for the
図10は、本発明に係る力率改善装置の第十実施形態である系統図である。なお、第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 10 is a system diagram showing a tenth embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第十実施形態における力率改善装置101は、基本的に第一実施形態に示す力率改善装置11と同一の構成を有するが、同期機12の上流側に設置された力率改善装置用の開閉器33の上流側に瞬低(瞬間的な電圧の低下)検出装置102を設置し、この瞬低検出装置102が瞬低検出時に制御信号により力率改善装置用の開閉器33を開くように構成したものである。なお、瞬低検出装置102の設置位置については主系統における瞬低を検出可能な位置であれはよく、本実施例に限定するものではない。
The power
そして、第十実施形態における力率改善装置101は、受電端3の主系統側に瞬低が発生した場合、この瞬低を瞬低検出装置102が検出し、予め設定された瞬低時間や電圧の低下量等を超えた場合に制御信号により力率改善装置用開閉器33を速やかに開き、同期機12への電力供給を停止するように構成される。
In the power
このように瞬低発生時に速やかに同期機12への電力供給を停止して同期機12を停止することで瞬低後の電力復帰時の、同期機12の同期はずれを未然に防止することにより、過電流による設備損傷の防止および同期機12の異常振動を防止することが可能となる。
In this way, by quickly stopping the power supply to the
図11は、本発明に係る力率改善装置の第十一実施形態である系統図である。なお、第十実施形態に示す力率改善装置101と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 11 is a system diagram showing an eleventh embodiment of the power factor correction apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the power
第十一実施形態における力率改善装置111は、基本的に第十実施形態に示す力率改善装置101と同一の構成を有するが、同期機12の上流側に設置された力率改善装置用の開閉器33の上流側に設置された瞬低検出装置102が、瞬低検出時に制御信号によりAPFR装置13に対して再起動命令を出し、APFR装置13により同期機12の再起動を行うように構成したものである。なお、瞬低検出装置102の設置位置については主系統における瞬低を検出可能な位置であれはよく、本実施例に限定するものではない。
The power
そして、第十一実施形態における力率改善装置111は、受電端3の主系統側に瞬低が発正した場合、この瞬低を瞬低検出装置102が検出し、予め設定された瞬低時間や電圧の低下量等を超えた場合に制御信号によりAPFR装置13は同期機12の再起動を行う。このとき、瞬低検出装置102からの再起動命令を受けたAPFR装置13は同期機12の界磁に対しての励磁を停止する。
Then, in the power
瞬低時問後に電力が復帰することにより同期機12は始動時と同様に無負荷の誘導電動機として起動し同期速度・定格回転数に達した後同期機12の界磁に対して直流の励磁を与えることにより同期機12が復旧する。
When the power returns after the sag time, the
このように瞬低発生時に速やかにAPFR装置13が同期機12に対して再起動を行うことにより、瞬低復帰時に位相のずれが生じている状況においては、励磁を切ることで同期機12を誘導電動機として位相のずれの影響を受けることなく起動し、同期速度に達することが可能となる。そして、同期速度に達したのち励磁を与えることにより、始動時と同様に同期機12を復旧することができる。
As described above, when the
以上により瞬低復旧時においても始動時と同様に同期はずれを起こすことなく同期機12を復旧することが可能となる。
As described above, the
1 負荷
2 需要家
11,21,32,41,51,61,71,81,91,101,111 力率改善装置
12 回転界磁型同期機
13 APFR装置
14 遮断器
22 励磁変圧器
32 進相コンデンサ
33 開閉器
43 フライホイール
52 クラッチ装置
62,82,83 電流検出リレー(被力率改善回路の電流検出手段)
92 プログラマブルタイマ
102 瞬低検出装置
DESCRIPTION OF
92
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008060579A JP2009219256A (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Power factor improving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008060579A JP2009219256A (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Power factor improving device |
Publications (1)
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---|---|
JP2009219256A true JP2009219256A (en) | 2009-09-24 |
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ID=41190575
Family Applications (1)
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JP (1) | JP2009219256A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017103967A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | 中国電力株式会社 | Power system operation system and power system operation method |
-
2008
- 2008-03-11 JP JP2008060579A patent/JP2009219256A/en active Pending
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