JP2888626B2 - 過電圧防止装置 - Google Patents
過電圧防止装置Info
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- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 37
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- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
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Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘導機等の電気機器に過電圧が発生しよう
とした際に、電気機器の導体部を電気的に短絡すること
により、この電気機器の過電圧を抑制する過電圧防止装
置に関するものである。
とした際に、電気機器の導体部を電気的に短絡すること
により、この電気機器の過電圧を抑制する過電圧防止装
置に関するものである。
（従来の技術） 第５図は、可変速揚水発電システムに適用された従来
の過電圧防止装置１の結線の一例を示す回路図である。
の過電圧防止装置１の結線の一例を示す回路図である。
この図において、巻線形同期発電電動機20は、その１
次側巻線21が主変圧器23を介して電力系統24に接続され
ている。そして、２次側巻線22はサイクロコンバータ11
によって交流励磁されるようになっており、これにより
巻線形同期発電電動機20は可変速運転されるようになっ
ている。また、サイクロコンバータ11は、３台のサイク
ロコンバータ電源用変圧器12及び１台の主変圧器23を介
して電力系統24に接続されている。
次側巻線21が主変圧器23を介して電力系統24に接続され
ている。そして、２次側巻線22はサイクロコンバータ11
によって交流励磁されるようになっており、これにより
巻線形同期発電電動機20は可変速運転されるようになっ
ている。また、サイクロコンバータ11は、３台のサイク
ロコンバータ電源用変圧器12及び１台の主変圧器23を介
して電力系統24に接続されている。
いま、電力系統24に１線地絡故障等が発生すると、巻
線形同期発電電動機20の１次側巻線21に発生する逆相分
により２次側巻線22に過電圧が発生する。すると、過電
圧防止装置１内の制御回路２が過電圧を検出し、整流回
路５の直流側に放電抵抗６と共に接続されたターンオフ
サイリスタ４を点弧して２次側巻線22を線間短絡する。
これにより過電圧が抑制され、２次側巻線22及びサイク
ロコンバータ11等が保護されることになる。
線形同期発電電動機20の１次側巻線21に発生する逆相分
により２次側巻線22に過電圧が発生する。すると、過電
圧防止装置１内の制御回路２が過電圧を検出し、整流回
路５の直流側に放電抵抗６と共に接続されたターンオフ
サイリスタ４を点弧して２次側巻線22を線間短絡する。
これにより過電圧が抑制され、２次側巻線22及びサイク
ロコンバータ11等が保護されることになる。
第６図は、巻線形同期発電電動機20の２次側巻線22に
過電圧が発生してから、過電圧防止装置１内のサイリス
タ４が動作して２次側巻線22が線間短絡されるまでの、
２次側巻線22の線間電圧の動きを示したものである。こ
の図において、v0は２次側巻線22の定常運転時の線間電
圧、v1は制御回路２が過電圧を検出したときの２次側巻
線22の線間電圧、v3は２次側巻線22又はサイクロコンバ
ータ11の対地間の耐電圧値であり、それぞれ瞬時値を示
している。そして、２次側巻線22やサイクロコンバータ
11を適切に保護するためには、v0,v1,v3の間にv0＜v1＜
v3の関係を成立させるようにする必要がある。
過電圧が発生してから、過電圧防止装置１内のサイリス
タ４が動作して２次側巻線22が線間短絡されるまでの、
２次側巻線22の線間電圧の動きを示したものである。こ
の図において、v0は２次側巻線22の定常運転時の線間電
圧、v1は制御回路２が過電圧を検出したときの２次側巻
線22の線間電圧、v3は２次側巻線22又はサイクロコンバ
ータ11の対地間の耐電圧値であり、それぞれ瞬時値を示
している。そして、２次側巻線22やサイクロコンバータ
11を適切に保護するためには、v0,v1,v3の間にv0＜v1＜
v3の関係を成立させるようにする必要がある。
いま、電力系統24に１線地絡等の故障が発生すると、
巻線形同期発電電動機20の１次側巻線21の過渡分及び逆
相分により２次側巻線22の線間電圧が時刻t1より上昇す
る。そして、時刻t2で２次側巻線22線間電圧がv1に達す
ると、制御回路２が過電圧を検出し、ターンオフサイリ
スタ４にゲート信号を出力しようとする。しかし、実際
にターンオフサイリスタ４にゲート信号を出力するの
は、時刻t2よりもやや遅れた時刻t3である。したがっ
て、このときの線間電圧v2は過電圧レベルとして設定さ
れた電圧値v1よりも高いものとなっている。ただし、v2
は２次側巻線22又はサイクロコンバータ11の耐電圧値v3
よりもまだ小さいものであるため、耐圧上問題となるこ
とはない。
巻線形同期発電電動機20の１次側巻線21の過渡分及び逆
相分により２次側巻線22の線間電圧が時刻t1より上昇す
る。そして、時刻t2で２次側巻線22線間電圧がv1に達す
ると、制御回路２が過電圧を検出し、ターンオフサイリ
スタ４にゲート信号を出力しようとする。しかし、実際
にターンオフサイリスタ４にゲート信号を出力するの
は、時刻t2よりもやや遅れた時刻t3である。したがっ
て、このときの線間電圧v2は過電圧レベルとして設定さ
れた電圧値v1よりも高いものとなっている。ただし、v2
は２次側巻線22又はサイクロコンバータ11の耐電圧値v3
よりもまだ小さいものであるため、耐圧上問題となるこ
とはない。
（発明が解決しようとする課題） 第６図のように、事故発生後における２次側巻線22の
線間電圧の上昇がさほど急峻でない場合には、過電圧検
出時点と、ゲート信号時点との間にズレがあったとして
も問題となることはない。
線間電圧の上昇がさほど急峻でない場合には、過電圧検
出時点と、ゲート信号時点との間にズレがあったとして
も問題となることはない。
しかし、雷サージ等のように電圧上昇が急峻な過電圧
が発生した場合、あるいは制御回路２の故障などにより
ターンオフサイリスタ４にゲート信号が出力されない場
合には耐圧上大きな問題となる。
が発生した場合、あるいは制御回路２の故障などにより
ターンオフサイリスタ４にゲート信号が出力されない場
合には耐圧上大きな問題となる。
例えば、第７図は、電力系統24に雷サージ等が印加さ
れたときの２次側巻線22の線間電圧の変化を示したもの
であるが、時刻t1からの電圧上昇が急峻なために、制御
回路２がターンオフサイリスタ４にゲート信号を出力す
る時点t3では、２次側巻線22の線間電圧v2は、耐電圧値
v3を上回る値となっている。
れたときの２次側巻線22の線間電圧の変化を示したもの
であるが、時刻t1からの電圧上昇が急峻なために、制御
回路２がターンオフサイリスタ４にゲート信号を出力す
る時点t3では、２次側巻線22の線間電圧v2は、耐電圧値
v3を上回る値となっている。
そして、第８図に示すように、巻線形同期発電電動機
20の２次側巻線22の線間電圧がv2であるときは、この２
次側巻線22に接続された各回路の対地電位もv2に見込ん
でおく必要がある。なお、瞬間値v2の最大値は である。したがって、第７図の場合のように、時刻t3で
の２次側巻線22の線間電圧v2が耐電圧値v3を上回ってし
まうことにより、２次側巻線22やサイクロコンバータ11
などが破損される場合があるという問題があった。
20の２次側巻線22の線間電圧がv2であるときは、この２
次側巻線22に接続された各回路の対地電位もv2に見込ん
でおく必要がある。なお、瞬間値v2の最大値は である。したがって、第７図の場合のように、時刻t3で
の２次側巻線22の線間電圧v2が耐電圧値v3を上回ってし
まうことにより、２次側巻線22やサイクロコンバータ11
などが破損される場合があるという問題があった。
また、このような問題を回避するため、２次側巻線2
2、サイクロコンバータ11、及び過電圧防止装置１に対
して設定されている耐電圧値を大きくし、これらの絶縁
レベルを大幅に上昇させるようにする方策も考えられ
る。しかし、絶縁レベルを大きくすることによって必然
的に装置が大型化し、経済的に不利になるため、この方
策を採ることは事実上不可能であった。
2、サイクロコンバータ11、及び過電圧防止装置１に対
して設定されている耐電圧値を大きくし、これらの絶縁
レベルを大幅に上昇させるようにする方策も考えられ
る。しかし、絶縁レベルを大きくすることによって必然
的に装置が大型化し、経済的に不利になるため、この方
策を採ることは事実上不可能であった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、雷サー
ジなどのように電圧上昇速度が急峻な過電圧が発生した
場合、あるいは制御回路の故障等によりターンオフサイ
リスタにゲート信号が出力されない場合であっても、対
地過電圧値を、巻線形同期発電電動機の２次側巻線やサ
イクロコンバータ等の耐電圧値以下に抑制することが可
能な過電圧防止装置を提供することを目的としている。
ジなどのように電圧上昇速度が急峻な過電圧が発生した
場合、あるいは制御回路の故障等によりターンオフサイ
リスタにゲート信号が出力されない場合であっても、対
地過電圧値を、巻線形同期発電電動機の２次側巻線やサ
イクロコンバータ等の耐電圧値以下に抑制することが可
能な過電圧防止装置を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するための手段として、電力
系統からの電力が供給される電気機器に所定レベル以上
の電圧が発生した場合に、この電圧を整流回路を介して
コンデンサに印加し、このコンデンサの両端に接続され
たスイッチング素子を導通してコンデンサを放電させる
ことにより電気機器の過電圧発生を防止する過電圧防止
装置において、複数組の前記コンデンサ及びスイッチン
グ素子を前記整流回路の正極側と負極側との間でカスケ
ード接続し、その中性点を接地したものである。
系統からの電力が供給される電気機器に所定レベル以上
の電圧が発生した場合に、この電圧を整流回路を介して
コンデンサに印加し、このコンデンサの両端に接続され
たスイッチング素子を導通してコンデンサを放電させる
ことにより電気機器の過電圧発生を防止する過電圧防止
装置において、複数組の前記コンデンサ及びスイッチン
グ素子を前記整流回路の正極側と負極側との間でカスケ
ード接続し、その中性点を接地したものである。
（作 用） カスケード接続されたコンデンサ及びスイッチング素
子の中性点を接地することにより、この中性点の電位は
大地電位に固定される。また、整流回路の正極側及び負
極側の電位は、正極側及び負極側間でカスケード接続さ
れた複数のコンデンサの電位の半分の電位で大地とそれ
ぞれ絶縁されている。
子の中性点を接地することにより、この中性点の電位は
大地電位に固定される。また、整流回路の正極側及び負
極側の電位は、正極側及び負極側間でカスケード接続さ
れた複数のコンデンサの電位の半分の電位で大地とそれ
ぞれ絶縁されている。
したがって、雷サージなどのような急峻な過電圧が発
生した場合、あるいは制御回路の故障によりスイッチン
グ素子が動作しない場合であっても、非接地方式の従来
の過電圧防止装置が使用された場合と比較して、電気機
器の導体部の対地電位が半分となり、過電圧が発生して
も機器を破損に至らしめるようなことがない。
生した場合、あるいは制御回路の故障によりスイッチン
グ素子が動作しない場合であっても、非接地方式の従来
の過電圧防止装置が使用された場合と比較して、電気機
器の導体部の対地電位が半分となり、過電圧が発生して
も機器を破損に至らしめるようなことがない。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第４図に基き説明
する。但し、第５図乃至第８図と同様の構成要素又は共
通部分には同一符号を付することとし、その重複した説
明を省略することとする。
する。但し、第５図乃至第８図と同様の構成要素又は共
通部分には同一符号を付することとし、その重複した説
明を省略することとする。
第１図における過電圧防止装置1Aは、従来例と同様の
制御回路２及び整流回路５を有している。しかし、整流
回路５の正極側と負極側との間には、２組のコンデンサ
3a,3b（共に同一容量とする）とターンオフサイリスタ
（スイッチング素子）4a,4bとがカスケード接続され、
その中性点が接地されている。なお、6a,6bは放電抵抗
である。
制御回路２及び整流回路５を有している。しかし、整流
回路５の正極側と負極側との間には、２組のコンデンサ
3a,3b（共に同一容量とする）とターンオフサイリスタ
（スイッチング素子）4a,4bとがカスケード接続され、
その中性点が接地されている。なお、6a,6bは放電抵抗
である。
次に、第１図の動作を第２図及び第３図に基き説明す
る。第２図は、２次側巻線22の線間電圧の変化がそれほ
ど急峻でない場合であり、実線部分が線間電圧の値を示
し、２点鎖線部分が対地電位の値を示している。
る。第２図は、２次側巻線22の線間電圧の変化がそれほ
ど急峻でない場合であり、実線部分が線間電圧の値を示
し、２点鎖線部分が対地電位の値を示している。
いま、電力系統24に１線地絡等の故障が発生すると、
巻線形同期発電電動機20の１次側巻線21の過渡分及び逆
相分により２次側巻線22の線間電圧が時刻t1より上昇す
る。そして、制御回路２は過電圧v1を時刻t2で検出し、
時刻t3でターンオフサイリスタ4a,4bにゲート信号を出
力する。これにより、コンデンサ3a,3bに蓄えられてい
た電荷が放電抵抗6a,6bを介して放電され、２次側巻線2
2の線間電圧が耐電圧値v3まで上昇するのが抑制され
る。
巻線形同期発電電動機20の１次側巻線21の過渡分及び逆
相分により２次側巻線22の線間電圧が時刻t1より上昇す
る。そして、制御回路２は過電圧v1を時刻t2で検出し、
時刻t3でターンオフサイリスタ4a,4bにゲート信号を出
力する。これにより、コンデンサ3a,3bに蓄えられてい
た電荷が放電抵抗6a,6bを介して放電され、２次側巻線2
2の線間電圧が耐電圧値v3まで上昇するのが抑制され
る。
このとき、２次側巻線22の線間電圧がv2になった時点
を考えてみると、整流回路５の正極側はv2/2に充電され
たコンデンサ3aを介して中性点と絶縁され、また、整流
回路５の負極側もv2/2に充電されたコンデンサ3bを介し
て中性点と絶縁されている。したがって、第４図に示す
ように、線間電圧がv2のときの２次側巻線22に接続され
た各回路の対地電位は、最大でv4（v2/2）と見込んでお
けばよいことになる。つまり、第２図において、対地電
位の値を示す２点鎖線の部分は、線間電圧の値を示す実
線部分の1/2の値となっている。なお、２次側巻線22と
サイクロコンバータ11を適切に保護するためには、v0/2
＜v2/2＜v3の関係が成立するようにv0,v2,v3の値を設定
しておく必要がある。
を考えてみると、整流回路５の正極側はv2/2に充電され
たコンデンサ3aを介して中性点と絶縁され、また、整流
回路５の負極側もv2/2に充電されたコンデンサ3bを介し
て中性点と絶縁されている。したがって、第４図に示す
ように、線間電圧がv2のときの２次側巻線22に接続され
た各回路の対地電位は、最大でv4（v2/2）と見込んでお
けばよいことになる。つまり、第２図において、対地電
位の値を示す２点鎖線の部分は、線間電圧の値を示す実
線部分の1/2の値となっている。なお、２次側巻線22と
サイクロコンバータ11を適切に保護するためには、v0/2
＜v2/2＜v3の関係が成立するようにv0,v2,v3の値を設定
しておく必要がある。
第３図は、２次側巻線22の線間電圧の変化が急峻な場
合の特性図である。この図に示すように、制御回路２が
ターンオフサイリスタ4a,4bにゲート信号を出力する時
刻t3では、線間電圧v2が耐電圧v3の値をすでに超えてい
る。しかし、２点鎖線部分で示されるように、時刻t3に
おける対地電位は最大でもv4（＝v2/2）であり、耐電圧
値v3をかなり下回っているため、２次側巻線22やサイク
ロコンバータ11が絶縁破壊されることはない。
合の特性図である。この図に示すように、制御回路２が
ターンオフサイリスタ4a,4bにゲート信号を出力する時
刻t3では、線間電圧v2が耐電圧v3の値をすでに超えてい
る。しかし、２点鎖線部分で示されるように、時刻t3に
おける対地電位は最大でもv4（＝v2/2）であり、耐電圧
値v3をかなり下回っているため、２次側巻線22やサイク
ロコンバータ11が絶縁破壊されることはない。
なお、上記実施例では、スイッチング素子としてサイ
リスタを用いた例を示したが、同様の機能を有する素子
であれば他のスイッチング素子を用いてもよい。
リスタを用いた例を示したが、同様の機能を有する素子
であれば他のスイッチング素子を用いてもよい。
また、上記実施例では、２組のコンデンサ及びスイッ
チング素子をカスケード接続した例を示したが、接続数
は、もちろん２組だけに限定されるわけではなく、それ
以上であってもよい。
チング素子をカスケード接続した例を示したが、接続数
は、もちろん２組だけに限定されるわけではなく、それ
以上であってもよい。
（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、整流回路の正極側と
負極側との間に、複数組のコンデンサ及びスイッチング
素子をカスケード接続し、その中性点を接地する構成と
したので、電圧上昇速度が急峻な過電圧が発生した場
合、あるいは制御回路の故障によりスイッチング素子が
動作しない場合であっても、電気機器に接続された各回
路の対地過電圧値を耐電圧値以下に抑制することがで
き、電気機器の絶縁信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
負極側との間に、複数組のコンデンサ及びスイッチング
素子をカスケード接続し、その中性点を接地する構成と
したので、電圧上昇速度が急峻な過電圧が発生した場
合、あるいは制御回路の故障によりスイッチング素子が
動作しない場合であっても、電気機器に接続された各回
路の対地過電圧値を耐電圧値以下に抑制することがで
き、電気機器の絶縁信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
また、電気機器の２次側の電圧定格を抑えることがで
きるので機器の小型化を図ることもできる。
きるので機器の小型化を図ることもできる。
第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図及び第３
図は第１図の動作を説明するための電圧特性図、第４図
は第１図の一部の回路についての電圧分布図、第５図は
従来例を示す回路図、第６図及び第７図は第５図の動作
を説明するための電圧特性図、第８図は第５図の一部の
回路についての電圧分布図である。 1A……過電圧防止装置、3a,3b……コンデンサ、4a,4b…
…スイッチング素子（ターンオフサイリスタ）、５……
整流回路、11……サイクロコンバータ、20……巻線形同
期発電電動機、24……電力系統。
図は第１図の動作を説明するための電圧特性図、第４図
は第１図の一部の回路についての電圧分布図、第５図は
従来例を示す回路図、第６図及び第７図は第５図の動作
を説明するための電圧特性図、第８図は第５図の一部の
回路についての電圧分布図である。 1A……過電圧防止装置、3a,3b……コンデンサ、4a,4b…
…スイッチング素子（ターンオフサイリスタ）、５……
整流回路、11……サイクロコンバータ、20……巻線形同
期発電電動機、24……電力系統。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 寛和 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 川原 勝幸 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝府 中工場内 (72)発明者 中村 泰造 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝府 中工場内 (72)発明者 柳澤 忠洋 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝府 中工場内 (56)参考文献 特開 昭62−118777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−171499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−171120（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−110100（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256588（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256597（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21319（ＪＰ，Ａ) 実開 昭47−17114（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−44812（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−50631（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02H 7/06 - 7/097 H02H 9/00 - 9/08 H02M 5/00 - 5/48 H02P 9/00 - 9/48
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統からの電力が供給される電気機器
に所定レベル以上の電圧が発生した場合に、この電圧を
整流回路を介してコンデンサに印加し、このコンデンサ
の両端に接続されたスイッチング素子を導通してコンデ
ンサを放電させることにより電気機器の過電圧発生を防
止する過電圧防止装置において、 複数組の前記コンデンサ及びスイッチング素子を前記整
流回路の正極側と負極側との間でカスケード接続し、そ
の中性点を接地したことを特徴とする過電圧防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2321927A JP2888626B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 過電圧防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2321927A JP2888626B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 過電圧防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193027A JPH04193027A (ja) | 1992-07-13 |
| JP2888626B2 true JP2888626B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18137972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2321927A Expired - Lifetime JP2888626B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 過電圧防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888626B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010082317A1 (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ダブルフェッド誘導発電機を備えた風力発電システムに用いられる保護回路 |
| CN102882453A (zh) * | 2011-07-12 | 2013-01-16 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种同步发电机转子过电压保护装置和方法 |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP2321927A patent/JP2888626B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04193027A (ja) | 1992-07-13 |
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