JP3388671B2 - 可変速揚水発電システムの保護方式 - Google Patents
可変速揚水発電システムの保護方式Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流励磁形同期
機を使用した可変速揚水発電システムにおいて、交流励
磁形同期機の１次側で起きた事故による事故電流の零ク
ロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能にし
た可変速揚水発電システムの保護方式に関するものであ
る。
機を使用した可変速揚水発電システムにおいて、交流励
磁形同期機の１次側で起きた事故による事故電流の零ク
ロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能にし
た可変速揚水発電システムの保護方式に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１７は従来の可変速揚水発電システム
の保護方式を示す回路図である。図において、１は交流
励磁形同期機、２は主変圧器、３は主変圧器２の系統側
に設置された遮断器、４は交流励磁形同期機１と主変圧
器２の間に設置された遮断器、５は交流励磁形同期機１
に可変周波数電源を供給する２次励磁装置、６は交流励
磁形同期機１の２次側を短絡するスイッチである。
の保護方式を示す回路図である。図において、１は交流
励磁形同期機、２は主変圧器、３は主変圧器２の系統側
に設置された遮断器、４は交流励磁形同期機１と主変圧
器２の間に設置された遮断器、５は交流励磁形同期機１
に可変周波数電源を供給する２次励磁装置、６は交流励
磁形同期機１の２次側を短絡するスイッチである。
【０００３】次に動作について説明する。従来、例え
ば、「可変速揚水発電システムの発電電動機保護方式の
検討」（平成元年電気学会全国大会資料）、「可変速揚
水発電システムの励磁装置保護方式」（平成３年電気学
会全国大会資料）に示されるように、交流励磁形同期機
１の１次側で事故が発生し、交流励磁形同期機１の２次
側に誘起される過電圧または過電流が、２次励磁装置５
の耐量設定値を超えて２次励磁装置５を破壊する恐れが
ある場合、これを防ぐための保護装置として短絡スイッ
チ６を設け、これを投入（オン）することで、従来の同
期機と同じように事故を除去し、運転継続能力を確保す
るようにしていた。
ば、「可変速揚水発電システムの発電電動機保護方式の
検討」（平成元年電気学会全国大会資料）、「可変速揚
水発電システムの励磁装置保護方式」（平成３年電気学
会全国大会資料）に示されるように、交流励磁形同期機
１の１次側で事故が発生し、交流励磁形同期機１の２次
側に誘起される過電圧または過電流が、２次励磁装置５
の耐量設定値を超えて２次励磁装置５を破壊する恐れが
ある場合、これを防ぐための保護装置として短絡スイッ
チ６を設け、これを投入（オン）することで、従来の同
期機と同じように事故を除去し、運転継続能力を確保す
るようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流励磁形同期
機１の２次側を短絡するスイッチ６は、以上のように使
われており、事故による過電圧または過電流を検出した
後、２次励磁装置５をゲートブロックし、スイッチ６を
投入（オン）していた。しかしながら、スイッチ６を投
入（オン）することで、事故が不平衡事故のときは、交
流励磁形同期機１の回転子速度で決まる周波数による交
流成分が交流励磁形同期機１の１次側に残り、この交流
成分周波数と系統周波数との差が、図１９に示すような
うなりとなり、このうなりの節が事故除去タイミングＴ
３にくると、事故電流が零クロスしないという問題点が
あった。
機１の２次側を短絡するスイッチ６は、以上のように使
われており、事故による過電圧または過電流を検出した
後、２次励磁装置５をゲートブロックし、スイッチ６を
投入（オン）していた。しかしながら、スイッチ６を投
入（オン）することで、事故が不平衡事故のときは、交
流励磁形同期機１の回転子速度で決まる周波数による交
流成分が交流励磁形同期機１の１次側に残り、この交流
成分周波数と系統周波数との差が、図１９に示すような
うなりとなり、このうなりの節が事故除去タイミングＴ
３にくると、事故電流が零クロスしないという問題点が
あった。
【０００５】また、事故が平衡事故である場合は、スイ
ッチ６を投入（オン）する前に、図１８に示すように、
交流励磁形同期機１の２次電流の直流成分が減衰するた
めに事故電流の交流成分が減衰し、事故電流の零クロス
が確保できないため、遮断器３または遮断器４を開放で
きず、事故を除去できないケースがあるという問題点が
あった。
ッチ６を投入（オン）する前に、図１８に示すように、
交流励磁形同期機１の２次電流の直流成分が減衰するた
めに事故電流の交流成分が減衰し、事故電流の零クロス
が確保できないため、遮断器３または遮断器４を開放で
きず、事故を除去できないケースがあるという問題点が
あった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を除去する
ためになされたものであり、事故電流を零クロスさせ、
遮断器を開放できる可変速揚水発電システムの保護方式
を得ることを目的としている。
ためになされたものであり、事故電流を零クロスさせ、
遮断器を開放できる可変速揚水発電システムの保護方式
を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る可変速揚
水発電システムの保護方式は、電力系統に接続された交
流励磁形同期機、この同期機の２次側に可変周波数電源
を供給する２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の
２次側を短絡する、スイッチとリアクトルとの直列回路
を備え、上記交流励磁形同期機の１次側で事故が発生し
た場合、上記２次励磁装置の出力を停止した後、上記ス
イッチを閉じて上記交流励磁形同期機の２次側を、上記
リアクトルを通して短絡することにより事故電流の零ク
ロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能にし
たものである。
水発電システムの保護方式は、電力系統に接続された交
流励磁形同期機、この同期機の２次側に可変周波数電源
を供給する２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の
２次側を短絡する、スイッチとリアクトルとの直列回路
を備え、上記交流励磁形同期機の１次側で事故が発生し
た場合、上記２次励磁装置の出力を停止した後、上記ス
イッチを閉じて上記交流励磁形同期機の２次側を、上記
リアクトルを通して短絡することにより事故電流の零ク
ロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能にし
たものである。
【０００８】また、この発明に係る可変速揚水発電シス
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとコンデンサとの直列回路を備え、上
記交流励磁形同期機の１次側で事故が発生した場合、 上
記２次励磁装置の出力を停止した後、上記スイッチを閉
じて上記交流励磁形同期機の２次側を、上記コンデンサ
を通して短絡することにより事故電流の零クロスを確保
し、遮断器の開放による事故除去を可能にしたものであ
る。
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとコンデンサとの直列回路を備え、上
記交流励磁形同期機の１次側で事故が発生した場合、 上
記２次励磁装置の出力を停止した後、上記スイッチを閉
じて上記交流励磁形同期機の２次側を、上記コンデンサ
を通して短絡することにより事故電流の零クロスを確保
し、遮断器の開放による事故除去を可能にしたものであ
る。
【０００９】また、この発明に係る可変速揚水発電シス
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生した場合、上記両スイッチ
を同時に投入（オン）し、その後平衡事故か不平衡事故
かを判別し、平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッチ
を開放（オフ）し、不平衡事故の場合はリアクトル側の
スイッチを開放（オフ）するようにしたものである。
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生した場合、上記両スイッチ
を同時に投入（オン）し、その後平衡事故か不平衡事故
かを判別し、平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッチ
を開放（オフ）し、不平衡事故の場合はリアクトル側の
スイッチを開放（オフ）するようにしたものである。
【００１０】また、この発明に係る可変速揚水発電シス
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生した場合、その事故が平衡
事故か不平衡事故かを判別し、平衡事故の場合はリアク
トル側のスイッチのみを投入（オン）し、不平衡事故の
場合はコンデンサ側のスイッチのみを投入（オン）する
ようにしたものである。
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生した場合、その事故が平衡
事故か不平衡事故かを判別し、平衡事故の場合はリアク
トル側のスイッチのみを投入（オン）し、不平衡事故の
場合はコンデンサ側のスイッチのみを投入（オン）する
ようにしたものである。
【００１１】また、この発明に係る可変速揚水発電シス
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生し、その事故発生から事故
発生前の状態に復帰する前にもう一度事故が発生した場
合、前の事故により開閉しているスイッチの状態にかか
わらず、後の事故が平衡事故か不平衡事故かを判別し、
平衡事故の場合はリアクトル側のスイッチのみを投入
（オン）し、不平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッ
チのみを投入（オン）するようにしたものである。
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で事故が発生し、その事故発生から事故
発生前の状態に復帰する前にもう一度事故が発生した場
合、前の事故により開閉しているスイッチの状態にかか
わらず、後の事故が平衡事故か不平衡事故かを判別し、
平衡事故の場合はリアクトル側のスイッチのみを投入
（オン）し、不平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッ
チのみを投入（オン）するようにしたものである。
【００１２】また、この発明に係る可変速揚水発電シス
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で不平衡事故が発生し、コンデンサ側の
スイッチを投入中に平衡事故が発生した場合、交流励磁
形同期機の２次電流のピーク時点においてコンデンサ側
のスイッチを開放（オフ）し、リアクトル側のスイッチ
を投入（オン）するようにしたものである。
テムの保護方式は、電力系統に接続された交流励磁形同
期機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する
２次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短
絡する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチと
コンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形
同期機の１次側で不平衡事故が発生し、コンデンサ側の
スイッチを投入中に平衡事故が発生した場合、交流励磁
形同期機の２次電流のピーク時点においてコンデンサ側
のスイッチを開放（オフ）し、リアクトル側のスイッチ
を投入（オン）するようにしたものである。
【００１３】また、上記構成において、上記スイッチ
に、ＧＴＯスイッチを用いたものである。
に、ＧＴＯスイッチを用いたものである。
【００１４】また、上記構成において、上記スイッチ
に、サイリスタスイッチを用いたものである。
に、サイリスタスイッチを用いたものである。
【００１５】また、上記構成において、上記スイッチを
上記２次励磁装置で兼用し、上記交流励磁形同期機の１
次側で事故が発生した場合、上記２次励磁装置内で短絡
回路を構成し、事故電流の零クロスを確保し、遮断器の
開放による事故除去を可能にしたものである。
上記２次励磁装置で兼用し、上記交流励磁形同期機の１
次側で事故が発生した場合、上記２次励磁装置内で短絡
回路を構成し、事故電流の零クロスを確保し、遮断器の
開放による事故除去を可能にしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図について説明する。図
１は実施の形態１の可変速揚水発電システムの保護方式
の構成を示す図である。図１において、１は交流励磁形
同期機、２は主変圧器、３は主変圧器２の系統側に設置
された遮断器、４は交流励磁形同期機１と主変圧器２の
間に設置された遮断器、５は交流励磁形同期機１に可変
周波数電源を供給する２次励磁装置、６は交流励磁形同
期機１の２次側を短絡するスイッチ、７はスイッチ６と
直列に接続されたリアクトルである。
１は実施の形態１の可変速揚水発電システムの保護方式
の構成を示す図である。図１において、１は交流励磁形
同期機、２は主変圧器、３は主変圧器２の系統側に設置
された遮断器、４は交流励磁形同期機１と主変圧器２の
間に設置された遮断器、５は交流励磁形同期機１に可変
周波数電源を供給する２次励磁装置、６は交流励磁形同
期機１の２次側を短絡するスイッチ、７はスイッチ６と
直列に接続されたリアクトルである。
【００１７】次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１の１次側で発生した平衡事故で２次側に誘起され
る電流が、２次励磁装置５の電圧及び電流の耐量設定値
を超えた場合、図２に示すように、２次励磁装置５をゲ
ートブロックし、その後、スイッチ６を投入（オン）す
る。このスイッチ６の投入（オン）によりリアクトル７
に２次電流が流れる。このとき、交流励磁形同期機１の
２次側のインピーダンスは、図３に示すとおり、交流励
磁形同期機１の２次巻線８のリアクタンスＬ２にリアク
トル７のリアクタンスＬＴを加えた値になる。これによ
り、２次電流直流成分の時定数は、スイッチ６を投入
（オン）する前の（Ｌ２＋ＬＴ）／Ｌ２倍に伸びる。こ
のため、１次側の事故電流の交流成分の減衰は遅くな
る。リアクトル７のＬＴの値を事故時に開放（オフ）す
る遮断器の開放タイミングに合わせて選ぶことにより、
事故電流の零クロスを可能にし、遮断器を開放（事故除
去）できる。
期機１の１次側で発生した平衡事故で２次側に誘起され
る電流が、２次励磁装置５の電圧及び電流の耐量設定値
を超えた場合、図２に示すように、２次励磁装置５をゲ
ートブロックし、その後、スイッチ６を投入（オン）す
る。このスイッチ６の投入（オン）によりリアクトル７
に２次電流が流れる。このとき、交流励磁形同期機１の
２次側のインピーダンスは、図３に示すとおり、交流励
磁形同期機１の２次巻線８のリアクタンスＬ２にリアク
トル７のリアクタンスＬＴを加えた値になる。これによ
り、２次電流直流成分の時定数は、スイッチ６を投入
（オン）する前の（Ｌ２＋ＬＴ）／Ｌ２倍に伸びる。こ
のため、１次側の事故電流の交流成分の減衰は遅くな
る。リアクトル７のＬＴの値を事故時に開放（オフ）す
る遮断器の開放タイミングに合わせて選ぶことにより、
事故電流の零クロスを可能にし、遮断器を開放（事故除
去）できる。
【００１８】実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る可変速揚水発電シ
ステムの保護方式の構成を示す図である。図４におい
て、９は交流励磁形同期機１の２次側を短絡するスイッ
チ、１０はスイッチ９と直列に接続されたコンデンサで
あり、その他１乃至５は図１と同様のものである。
ステムの保護方式の構成を示す図である。図４におい
て、９は交流励磁形同期機１の２次側を短絡するスイッ
チ、１０はスイッチ９と直列に接続されたコンデンサで
あり、その他１乃至５は図１と同様のものである。
【００１９】次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１の１次側で不平衡事故が発生し、交流励磁形同期
機１の２次側に誘起される電流が２次励磁装置５の電圧
または電流の耐量設定値を超えた場合、図５に示すよう
に、２次励磁装置５をゲートブロックし、できる限り早
くスイッチ９を投入（オン）する。これにより、２次電
流はコンデンサ１０を流れる。このときコンデンサ１０
は充電されて抵抗が大きくなるため、２次電流の直流分
が減衰する。不平衡事故で発生する事故電流のうなり
は、２次電流の直流分がなくなるため１次側に発生しな
い。このため、事故電流の零クロスが確保され、遮断器
の開放により事故除去が可能となる。
期機１の１次側で不平衡事故が発生し、交流励磁形同期
機１の２次側に誘起される電流が２次励磁装置５の電圧
または電流の耐量設定値を超えた場合、図５に示すよう
に、２次励磁装置５をゲートブロックし、できる限り早
くスイッチ９を投入（オン）する。これにより、２次電
流はコンデンサ１０を流れる。このときコンデンサ１０
は充電されて抵抗が大きくなるため、２次電流の直流分
が減衰する。不平衡事故で発生する事故電流のうなり
は、２次電流の直流分がなくなるため１次側に発生しな
い。このため、事故電流の零クロスが確保され、遮断器
の開放により事故除去が可能となる。
【００２０】実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る可変速揚水発電シ
ステムの保護方式の構成を示す図である。この実施の形
態では、交流励磁形同期機１の２次側に、スイッチ６と
リアクトル７の直列回路と、スイッチ９とコンデンサ１
０の直列回路が並列に接続されている。その他１乃至５
は図１と同様なので、説明を省略する。
ステムの保護方式の構成を示す図である。この実施の形
態では、交流励磁形同期機１の２次側に、スイッチ６と
リアクトル７の直列回路と、スイッチ９とコンデンサ１
０の直列回路が並列に接続されている。その他１乃至５
は図１と同様なので、説明を省略する。
【００２１】次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１の１次側で事故が発生し、交流励磁形同期機１の
２次側に誘起される電流が２次励磁装置５の電圧または
電流の耐量設定値を超えた場合、図７に示すように、２
次励磁装置５をゲートブロックし、その後出来る限り早
くスイッチ６とスイッチ９を同時に投入（オン）する。
事故が不平衡事故の場合は、図７のように、その後スイ
ッチ６を開放（オフ）し、事故が平衡事故である場合は
図８のように、その後スイッチ９を開放（オフ）する。
以上のように、事故が平衡事故か不平衡事故かを判別
し、投入（オン）、開放（オフ）すべきスイッチを選択
することにより、平衡事故、不平衡事故のいずれにも対
応した保護方式を実現できる。
期機１の１次側で事故が発生し、交流励磁形同期機１の
２次側に誘起される電流が２次励磁装置５の電圧または
電流の耐量設定値を超えた場合、図７に示すように、２
次励磁装置５をゲートブロックし、その後出来る限り早
くスイッチ６とスイッチ９を同時に投入（オン）する。
事故が不平衡事故の場合は、図７のように、その後スイ
ッチ６を開放（オフ）し、事故が平衡事故である場合は
図８のように、その後スイッチ９を開放（オフ）する。
以上のように、事故が平衡事故か不平衡事故かを判別
し、投入（オン）、開放（オフ）すべきスイッチを選択
することにより、平衡事故、不平衡事故のいずれにも対
応した保護方式を実現できる。
【００２２】実施の形態４．
上記実施の形態３では、図６の構成において、２次励磁
装置５をゲートブロック後、スイッチ６とスイッチ９を
同時に投入（オン）するとしているが、本実施の形態４
では、事故発生後、平衡事故と不平衡事故の判断をして
から、平衡事故であれば図９に示すようにスイッチ６を
投入（オン）し、不平衡事故であれば図１０に示すよう
にスイッチ９を投入（オン）する。このようにしても実
施の形態３と同様の効果を奏させることが出来る。
装置５をゲートブロック後、スイッチ６とスイッチ９を
同時に投入（オン）するとしているが、本実施の形態４
では、事故発生後、平衡事故と不平衡事故の判断をして
から、平衡事故であれば図９に示すようにスイッチ６を
投入（オン）し、不平衡事故であれば図１０に示すよう
にスイッチ９を投入（オン）する。このようにしても実
施の形態３と同様の効果を奏させることが出来る。
【００２３】実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る可変速揚水発電
システムの保護方式の構成を示す図である。図におい
て、Ａは事故発生点、ＢはＡ点での事故発生により、ス
イッチ６またはスイッチ９が投入（オン）されていると
きに発生するいわゆる追い掛け事故の事故発生点であ
る。２０は事故発生点Ｂの両端にある事故除去用の遮断
器である。なお、図１１において、図６と同一または相
当する部分には同一の符号を付し説明を省略する。
システムの保護方式の構成を示す図である。図におい
て、Ａは事故発生点、ＢはＡ点での事故発生により、ス
イッチ６またはスイッチ９が投入（オン）されていると
きに発生するいわゆる追い掛け事故の事故発生点であ
る。２０は事故発生点Ｂの両端にある事故除去用の遮断
器である。なお、図１１において、図６と同一または相
当する部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２４】次に動作を説明する。実施の形態３または
実施の形態４において、Ａ点で事故が発生しスイッチ６
が投入（オン）されているときに、Ｂ点で事故が発生し
た場合、Ｂ点での事故が平衡事故の場合は、図１２に示
すように、遮断器２０を開放するまでスイッチ６を投入
（オン）し続け、不平衡事故の場合は、図１３に示すよ
うに、スイッチ６を開放（オフ）し、スイッチ９を投入
（オン）することにより、事故点Ｂの両端の遮断器２０
を流れる電流の零クロスを確保し、遮断器２０の開放に
より事故を除去する。
実施の形態４において、Ａ点で事故が発生しスイッチ６
が投入（オン）されているときに、Ｂ点で事故が発生し
た場合、Ｂ点での事故が平衡事故の場合は、図１２に示
すように、遮断器２０を開放するまでスイッチ６を投入
（オン）し続け、不平衡事故の場合は、図１３に示すよ
うに、スイッチ６を開放（オフ）し、スイッチ９を投入
（オン）することにより、事故点Ｂの両端の遮断器２０
を流れる電流の零クロスを確保し、遮断器２０の開放に
より事故を除去する。
【００２５】一方、スイッチ９が投入（オン）している
ときにＢ点で事故が発生した場合も同様に、Ｂ点での事
故が平衡事故か不平衡事故かを判別し、平衡事故であれ
ばスイッチ６を投入（オン）し、スイッチ９を開放（オ
フ）し、不平衡事故であればスイッチ６を開放（オフ）
し、スイッチ９を投入（オン）し続ければ、事故電流の
零クロスは可能となり、事故の両端の遮断器２０を開放
し事故を除去できる。
ときにＢ点で事故が発生した場合も同様に、Ｂ点での事
故が平衡事故か不平衡事故かを判別し、平衡事故であれ
ばスイッチ６を投入（オン）し、スイッチ９を開放（オ
フ）し、不平衡事故であればスイッチ６を開放（オフ）
し、スイッチ９を投入（オン）し続ければ、事故電流の
零クロスは可能となり、事故の両端の遮断器２０を開放
し事故を除去できる。
【００２６】実施の形態６．
図１４はこの発明の実施の形態６に係る可変速揚水発電
システムの保護方式の構成を示す図である。図におい
て、１６はリアクトル７と直列に接続されたＧＴＯスイ
ッチ、１７はコンデンサ１０と直列に接続されたＧＴＯ
スイッチである。その他の構成は図１１と同様である。
システムの保護方式の構成を示す図である。図におい
て、１６はリアクトル７と直列に接続されたＧＴＯスイ
ッチ、１７はコンデンサ１０と直列に接続されたＧＴＯ
スイッチである。その他の構成は図１１と同様である。
【００２７】次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１の１次側の不平衡事故によりＧＴＯスイッチ１７
がオンされているとき、追い掛け事故として平衡事故が
発生した場合、ＧＴＯスイッチ１７を流れる電流が図１
５のように、そのピークである時間Ｔ１で、ＧＴＯスイ
ッチ１７を開放（オフ）し、ＧＴＯスイッチ１６を投入
（オン）することで直流分を確保する。これにより、事
故電流の零クロスを確保することができる。
期機１の１次側の不平衡事故によりＧＴＯスイッチ１７
がオンされているとき、追い掛け事故として平衡事故が
発生した場合、ＧＴＯスイッチ１７を流れる電流が図１
５のように、そのピークである時間Ｔ１で、ＧＴＯスイ
ッチ１７を開放（オフ）し、ＧＴＯスイッチ１６を投入
（オン）することで直流分を確保する。これにより、事
故電流の零クロスを確保することができる。
【００２８】実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７に係る可変速揚水発電
システムの保護方式の構成を示す図である。この実施の
形態では、２次励磁装置そのものをスイッチとして交流
励磁形同期機の２次側を短絡するのに使用する。図にお
いて、１１は２次励磁装置５内のインバータ、１２ａ乃
至１２ｆはインバータ１１を構成する交流端側ＧＴＯ、
１３ａ乃至１３ｆはそれ以外のＧＴＯ、１４は直流リン
クコンデンサ、１５ａ乃至１５ｆはダイオード、１８は
コンバータ、１９はリアクトルである。
システムの保護方式の構成を示す図である。この実施の
形態では、２次励磁装置そのものをスイッチとして交流
励磁形同期機の２次側を短絡するのに使用する。図にお
いて、１１は２次励磁装置５内のインバータ、１２ａ乃
至１２ｆはインバータ１１を構成する交流端側ＧＴＯ、
１３ａ乃至１３ｆはそれ以外のＧＴＯ、１４は直流リン
クコンデンサ、１５ａ乃至１５ｆはダイオード、１８は
コンバータ、１９はリアクトルである。
【００２９】次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１の１次側で事故が発生した場合、その２次側に誘
起される電流が、２次励磁装置５の電圧または電流の耐
量設定値を超えた場合、ＧＴＯ１２ａ乃至１２ｆを連続
してゲートオンし、ＧＴＯ１３ａ乃至１３ｆを連続して
ゲートオフする。これにより、等価的に交流励磁形同期
機１の２次側を短絡する。Ｉｕ＜０、Ｉｖ＜０、Ｉｗ＞
０の場合の電流ルートは、ＧＴＯ１２ｃ、ダイオード１
５ｃ、中点Ｎ、ダイオード１５ｄ、ＧＴＯ１２ｄとな
る。この後、事故が不平衡事故か平衡事故かを判別し、
不平衡事故のときはＧＴＯ１２ａ乃至１２ｆをゲートオ
フし、直流リンクコンデンサ１４へ電流を流す。このと
き、リアクトル１９と直流リンクコンデンサ１４により
事故電流の直流分を減衰させるようなリアクトル１９を
選んでおく。
期機１の１次側で事故が発生した場合、その２次側に誘
起される電流が、２次励磁装置５の電圧または電流の耐
量設定値を超えた場合、ＧＴＯ１２ａ乃至１２ｆを連続
してゲートオンし、ＧＴＯ１３ａ乃至１３ｆを連続して
ゲートオフする。これにより、等価的に交流励磁形同期
機１の２次側を短絡する。Ｉｕ＜０、Ｉｖ＜０、Ｉｗ＞
０の場合の電流ルートは、ＧＴＯ１２ｃ、ダイオード１
５ｃ、中点Ｎ、ダイオード１５ｄ、ＧＴＯ１２ｄとな
る。この後、事故が不平衡事故か平衡事故かを判別し、
不平衡事故のときはＧＴＯ１２ａ乃至１２ｆをゲートオ
フし、直流リンクコンデンサ１４へ電流を流す。このと
き、リアクトル１９と直流リンクコンデンサ１４により
事故電流の直流分を減衰させるようなリアクトル１９を
選んでおく。
【００３０】即ち、本実施の形態７では、２次励磁装置
５を用いて交流励磁形同期機１の２次短絡を行なうもの
であり、インバータ１１を構成する交流端側ＧＴＯ１２
ａ乃至１２ｆの電流容量だけを短絡電流以上にしておく
ことにより、コンバ−タ及びインバ−タの他のＧＴＯを
そのまま利用できるため、２次励磁装置の容量を大幅に
増加することなく零クロスを可能にする効果がある。
５を用いて交流励磁形同期機１の２次短絡を行なうもの
であり、インバータ１１を構成する交流端側ＧＴＯ１２
ａ乃至１２ｆの電流容量だけを短絡電流以上にしておく
ことにより、コンバ−タ及びインバ−タの他のＧＴＯを
そのまま利用できるため、２次励磁装置の容量を大幅に
増加することなく零クロスを可能にする効果がある。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、交流
励磁形同期機の２次短絡回路にリアクトルまたはコンデ
ンサを設けることにより、高価な２次励磁装置の容量を
増やすことなく、平衡事故あるいは不平衡事故時に、事
故電流の零クロスを確保でき、遮断器の開放による事故
除去が可能となる。
励磁形同期機の２次短絡回路にリアクトルまたはコンデ
ンサを設けることにより、高価な２次励磁装置の容量を
増やすことなく、平衡事故あるいは不平衡事故時に、事
故電流の零クロスを確保でき、遮断器の開放による事故
除去が可能となる。
【００３２】また、交流励磁形同期機の２次短絡用にリ
アクトル及びコンデンサを設けることにより、高価な２
次励磁装置の容量を増やすことなく、平衡事故及び不平
衡事故のいずれにも対応したより確実な事故除去が可能
となる。
アクトル及びコンデンサを設けることにより、高価な２
次励磁装置の容量を増やすことなく、平衡事故及び不平
衡事故のいずれにも対応したより確実な事故除去が可能
となる。
【００３３】また、いわゆる追い掛け事故に対しても、
特別な回路を追加する必要がない。
特別な回路を追加する必要がない。
【００３４】また、２次励磁装置自体をスイッチとして
用いて交流励磁形同期機の２次短絡を行なうようにした
ので、２次励磁装置の容量を大幅に増加することなく、
零クロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能
にする効果がある。
用いて交流励磁形同期機の２次短絡を行なうようにした
ので、２次励磁装置の容量を大幅に増加することなく、
零クロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を可能
にする効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１に係る可変速揚水発
電システムの保護方式を示す構成図である。
電システムの保護方式を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における平衡事故時
の動作を示すタイムチャ−トである。
の動作を示すタイムチャ−トである。
【図３】 この発明の実施の形態１における交流励磁形
同期機の２次巻線と２次短絡装置の接続を示す図であ
る。
同期機の２次巻線と２次短絡装置の接続を示す図であ
る。
【図４】 この発明の実施の形態２に係る可変速揚水発
電システムの保護方式を示す構成図である。
電システムの保護方式を示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態２における不平衡事故
時の動作を示すタイムチャ−トである。
時の動作を示すタイムチャ−トである。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る可変速揚水発
電システムの保護方式を示す構成図である。
電システムの保護方式を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における不平衡事故
時の動作を示すタイムチャートである。
時の動作を示すタイムチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態３における平衡事故時
の動作を示すタイムチャートである。
の動作を示すタイムチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態４における平衡事故時
の動作を示すタイムチャートである。
の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４における不平衡事
故時の動作を示すタイムチャートである。
故時の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態５に係る可変速揚水
発電システムの保護方式を示す構成図である。
発電システムの保護方式を示す構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態５における事故時の
動作を示すタイムチャートである。
動作を示すタイムチャートである。
【図１３】 この発明の実施の形態５における事故時の
動作を示すタイムチャートである。
動作を示すタイムチャートである。
【図１４】 この発明の実施の形態６に係る可変速揚水
発電システムの保護方式を示す構成図である。
発電システムの保護方式を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態６におけるスイッチ
を流れる電流波形を示す図である。
を流れる電流波形を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態７に係る可変速揚水
発電システムの保護方式を示す構成図である。
発電システムの保護方式を示す構成図である。
【図１７】 従来の可変速揚水発電システムの保護方式
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１８】 従来の可変速揚水発電システムの保護方式
における平衡事故時の事故電流と２次電流直流成分を示
す図である。
における平衡事故時の事故電流と２次電流直流成分を示
す図である。
【図１９】 従来の可変速揚水発電システムの保護方式
における不平衡事故時の事故電流を示す図である。
における不平衡事故時の事故電流を示す図である。
１ 交流励磁形同期機、２ 主変圧器、３、４ 遮断
器、５ ２次励磁装置、６、９ スイッチ、７、１９
リアクトル、８ 交流励磁形同期機２次巻線、 １０
コンデンサ、１１ インバ−タ、１２ａ〜１２ｆ ＧＴ
Ｏ、１３ａ〜１３ｆ ＧＴＯ、１４ 直流リンクコンデ
ンサ、１５ａ〜１５ｆ ダイオ−ド、１６、１７ ＧＴ
Ｏスイッチ、１８ コンバ−タ。
器、５ ２次励磁装置、６、９ スイッチ、７、１９
リアクトル、８ 交流励磁形同期機２次巻線、 １０
コンデンサ、１１ インバ−タ、１２ａ〜１２ｆ ＧＴ
Ｏ、１３ａ〜１３ｆ ＧＴＯ、１４ 直流リンクコンデ
ンサ、１５ａ〜１５ｆ ダイオ−ド、１６、１７ ＧＴ
Ｏスイッチ、１８ コンバ−タ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 9/00
H02H 7/06
H02P 9/14
Claims (9)
- 【請求項１】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとリアクトルとの直列回路を備え、上記
交流励磁形同期機の１次側で事故が発生した場合、上記
２次励磁装置の出力を停止した後、上記スイッチを閉じ
て上記交流励磁形同期機の２次側を、上記リアクトルを
通して短絡することにより事故電流の零クロスを確保
し、遮断器の開放による事故除去を可能にしたことを特
徴とする可変速揚水発電システムの保護方式。 - 【請求項２】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとコンデンサとの直列回路を備え、上記
交流励磁形同期機の１次側で事故が発生した場合、上記
２次励磁装置の出力を停止した後、上記スイッチを閉じ
て上記交流励磁形同期機の２次側を、上記コンデンサを
通して短絡することにより事故電流の零クロスを確保
し、遮断器の開放による事故除去を可能にしたことを特
徴とする可変速揚水発電システムの保護方式。 - 【請求項３】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチとコ
ンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形同
期機の１次側で事故が発生した場合、上記両スイッチを
同時に投入し、その後平衡事故か不平衡事故かを判別
し、平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッチを開放
し、不平衡事故の場合はリアクトル側のスイッチを開放
するようにしたことを特徴とする可変速揚水発電システ
ムの保護方式。 - 【請求項４】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチとコ
ンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形同
期機の１次側で事故が発生した場合、その事故が平衡事
故か不平衡事故かを判別し、平衡事故の場合はリアクト
ル側のスイッチのみを投入し、不平衡事故の場合はコン
デンサ側のスイッチのみを投入するようにしたことを特
徴とする可変速揚水発電システムの保護方式。 - 【請求項５】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチとコ
ンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形同
期機の１次側で事故が発生し、その事故発生から事故発
生前の状態に復帰する前にもう一度事故が発生した場
合、前の事故により開閉しているスイッチの状態にかか
わらず、後の事故が平衡事故か不平衡事故かを判別し、
平衡事故の場合はリアクトル側のスイッチのみを投入
し、不平衡事故の場合はコンデンサ側のスイッチのみを
投入するようにしたことを特徴とする可変速揚水発電シ
ステムの保護方式。 - 【請求項６】 電力系統に接続された交流励磁形同期
機、この同期機の２次側に可変周波数電源を供給する２
次励磁装置、及び上記交流励磁形同期機の２次側を短絡
する、スイッチとリアクトルの直列回路とスイッチとコ
ンデンサの直列回路との並列回路を備え、交流励磁形同
期機の１次側で不平衡事故が発生し、コンデンサ側のス
イッチを投入中に平衡事故が発生した場合、交流励磁形
同期機の２次電流のピーク時点においてコンデンサ側の
スイッチを開放し、リアクトル側のスイッチを投入する
ようにしたことを特徴とする可変速揚水発電システムの
保護方式。 - 【請求項７】 上記スイッチは、ＧＴＯスイッチである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項
記載の可変速揚水発電システムの保護方式。 - 【請求項８】 上記スイッチは、サイリスタスイッチで
あることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか
一項記載の可変速揚水発電システムの保護方式。 - 【請求項９】 上記スイッチは、上記２次励磁装置で兼
用し、上記交流励磁形同期機の１次側で事故が発生した
場合、上記２次励磁装置内で短絡回路を構成し、事故電
流の零クロスを確保し、遮断器の開放による事故除去を
可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項２記
載の可変速揚水発電システムの保護方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09373396A JP3388671B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 可変速揚水発電システムの保護方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09373396A JP3388671B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 可変速揚水発電システムの保護方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285191A JPH09285191A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3388671B2 true JP3388671B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=14090622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09373396A Expired - Fee Related JP3388671B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 可変速揚水発電システムの保護方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3388671B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10011929B4 (de) * | 2000-03-11 | 2004-07-01 | Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. | Synchrongenerator |
| CN108496306B (zh) * | 2015-12-21 | 2020-07-07 | 日产自动车株式会社 | 电机的诊断方法以及使用该电机的诊断方法的电力变换装置 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP09373396A patent/JP3388671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09285191A (ja) | 1997-10-31 |
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