JP3526171B2 - 無効電力調整装置 - Google Patents

無効電力調整装置

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JP3526171B2
JP3526171B2 JP08946597A JP8946597A JP3526171B2 JP 3526171 B2 JP3526171 B2 JP 3526171B2 JP 08946597 A JP08946597 A JP 08946597A JP 8946597 A JP8946597 A JP 8946597A JP 3526171 B2 JP3526171 B2 JP 3526171B2
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    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統に接続
されて電圧安定化や無効電力の調整に使用される無効電
力調整装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電力系統の電圧安定化および電線
の電力損失の軽減のため無効電力調整装置が使用されて
いる。従来、この種の無効電力調整装置は、図4に示さ
れるような構成が一般的であった。以下その構成につい
て説明する。図4は、従来の無効電力調整装置の一例の
構成を示す。図4中、1は第1のリアクトル、20は第
2のリアクトル、21はコンデンサを示し、これらは直
列に接続されている。第1のリアクトル1と第2のリア
クトル20の接続点にはリアクトル6を介してサイリス
タ4が構成されている。
【0003】この構成の無効電力調整装置は、開閉器5
を介して配電線等の三相の電力系統に接続されサイリス
タ4の点弧角を位相制御して無効電力調整装置の無効電
力量を制御するものである。三相の電力系統の電圧によ
っては、開閉器5と、この無効電力調整装置の間に変圧
器を構成しているものもある。またサイリスタ4の点弧
角を位相制御することにより発生する高調波電流歪が、
無効電力調整装置の内部から開閉器5を介して配電線等
の電力系統に流出するのを抑制している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の無
効電力調整装置は、配電線等の電力系統の高調波電圧歪
を吸収する手段が講じられていなかった。一般的に三相
の電力系統における高調波電圧歪は、第5次高調波電圧
歪が最も大きく、以下第7次、第11次等となる。
【0005】したがって、この発明の目的は、電力系統
の電圧安定化や無効電力の調整とともに、電力系統に含
まれる高調波電圧歪を改善することができる無効電力調
整装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の無効電力
調整装置は、電力系統に接続される第1のリアクトル
と、リアクトルとコンデンサからなり前記第1のリアク
トルに直列に接続されて第5次高調波の電流歪みを吸収
する内部第5次高調波フィルタと、リアクトルとコンデ
ンサからなり前記第1のリアクトルに直列に接続されて
第7次高調波の電流歪みを吸収する内部第7次高調波フ
ィルタと、前記内部第5次高調波フィルタおよび前記内
部第7次高調波フィルタに並列にリアクトルを介して接
続されて位相制御することにより無効電力を制御するサ
イスリタとを備え、前記内部第5次高調波フィルタの前
記コンデンサの基本波容量に対して、前記内部第5次高
調波フィルタの前記リアクトルおよび前記第1のリアク
トルを加算した基本波容量が6%以上として前記第1の
リアクトルと前記内部第5次高調波フィルタとで電力系
統の第5次高調波電圧歪みに対する遅れ無効電力を生じ
させ、かつ前記第1のリアクトルとこれに直列に接続さ
れた前記内部第7次高調波フィルタとで電力系統からみ
た第5次高調波フィルタを構成することを特徴とするも
のである。
【0007】請求項1記載の無効電力調整装置によれ
ば、サイリスタの点弧角を位相制御することにより進み
無効電力から遅れ無効電力まで制御できる。またサイリ
スタで位相制御することにより発生する無効電力制御装
置内の高調波電流歪は第5次高調波フィルタおよび第7
次高調波フィルタで吸収する。さらに電力系統に存在す
る第5次高調波を第1のリアクトルを通じて無効電力調
整装置内部に構成した内部第7次高調波フィルタで吸収
することが可能になる。また、電力系統からみて第1の
リアクトル、および内部第5次高調波フィルタのリアク
トル2およびコンデンサ3で構成する回路は電力系統の
第5次高調波電圧歪にたいして遅れ無効電力となるの
で、第5次高調波電圧を拡大することなく吸収する効果
を有する。このように、サイリスタで位相制御すること
により発生する高調波を無効電力調整装置内部に構成し
た高調波フィルタで吸収し電力系統に流出することを防
止するとともに電力系統の高調波歪を吸収する効果がえ
られ、電力系統の品質改善に大きい効果を発揮する無効
電力調整装置を提供できる。
【0008】請求項2記載の無効電力調整装置は、請求
項1において、リアクトルとコンデンサからなり第1の
リアクトルに直列に接続されるとともにサイリスタに並
列に接続されて第11次高調波の電流歪みを吸収する内
部第11次高調波フィルタを有し、第1のリアクトルと
これに直列に接続された内部第11次高調波フィルタと
で電力系統からみた第7次高調波フィルタを構成したも
のである。
【0009】請求項2記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項1と同様な効果のほか、サイリスタで位相制
御することにより発生する無効電力制御装置内の第11
次の高調波電流歪は内部第11次高調波フィルタで吸収
するとともに、電力系統に存在する第7次高調波を第1
のリアクトルを通じて無効電力調整装置内部に構成した
内部第11次高調波フィルタで吸収することが可能にな
る。
【0010】請求項3記載の無効電力調整装置は、請求
項2において、リアクトルとコンデンサからなり第1の
リアクトルに直列に接続されるとともにサイリスタに並
列に接続されて第13次高調波の電流歪みを吸収する内
部第13次高調波フィルタを有し、前記第1のリアクト
ルとこれに直列に接続された前記内部第13次高調波フ
ィルタとで電力系統からみた第11次高調波フィルタを
構成したものである。
【0011】請求項3記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項2と同様な効果のほか、サイリスタで位相制
御することにより発生する無効電力制御装置内の第13
次の高調波電流歪は第13次高調波フィルタで吸収する
とともに、電力系統に存在する第11次高調波を第1の
リアクトルを通じて無効電力調整装置内部に構成した内
部第13次高調波フィルタで吸収することが可能にな
る。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態を図
1により説明する。図1に示すように、無効電力調整装
置は、三相の電力系統に開閉器5を介して接続される第
1のリアクトル1と、リアクトル2とコンデンサ3から
なり第1のリアクトル1に直列に接続されて第5次高調
波の電流歪みを吸収する内部第5次高調波フィルタ15
と、リアクトル7とコンデンサ8からなり第1のリアク
トル1に直列に接続されて第7次高調波の電流歪みを吸
収する内部第7次高調波フィルタ16と、内部第5次高
調波フィルタ15および内部第7次高調波フィルタ16
に並列に三相間にリアクトル6を介してΔ接続されて位
相制御することにより無効電力を制御するサイスリタ4
とで構成している。
【0013】また第1のリアクトル1と内部第5次高調
波フィルタ15とで電力系統の第5次高調波電圧歪みに
対して遅れ無効電力となるように構成している。具体的
には、内部第5次高調波フィルタ15のコンデンサ3の
基本波容量に対して、内部第5次高調波フィルタ15の
リアクトル2および第1のリアクトル1を加算した基本
波容量が6%以上にしている。すなわち、リアクトルと
コンデンサを直列に接続してなる回路のインピーダンス
は、この回路に加えられる交流の周波数をfとすると、 2πfL−(1/2πfC) で表される。この値が>0の場合、この回路は遅れ無効
電力になる。
【0014】基本周波数で 2πfL=(6/100)×(1/2πfC) の場合、この回路に基本周波の5倍の周波数が加えられ
たときのこの回路のインピーダンスは 2π(5f)L−{1/2π(5f)C} である。この式に前の式を代入すると、 5×(6/100)×(1/2πfC)−{1/2π
(5f)C}=(1/10)×(1/2πfC)>0 となり遅れ無効電力になる。
【0015】またこの実施の形態は、第1のリアクトル
1とこれに直列に接続された内部第7次高調波フィルタ
16のリアクトル7およびコンデンサ8とで電力系統か
らみた第5次高調波フィルタとなるように、第1のリア
クトル1を構成している。この無効電力調整装置の動作
を説明すると、この無効電力調整装置は三相の電力系統
に無効電力あるいは電圧調整に使用され、サイリスタ4
の点弧角を位相制御することにより進み無効電力から遅
れ無効電力まで制御することができる。この場合サイリ
スタ4に直列に介挿されたリアクトル6は、内部第5次
高調波フィルタ15および内部第7次高調波フィルタ1
6と並列に接続され、内部第5次高調波フィルタ15お
よび内部第7次高調波フィルタ16の進み無効電力に対
しリアクトル6は遅れ無効電力となり、リアクトル6に
流れる電流が少ない場合は進み無効電力となり、リアク
トル6に流れる電流が大きくなると遅れ無効電力にな
る。
【0016】またサイリスタ4を位相制御することによ
り無効電力調整装置内に発生する高調波電流歪みを上記
の内部高調波フィルタ15,16で吸収することによ
り、無効電力調整装置が動作時に投入された開閉器5を
通じて電力系統への高調波電流の流出を防止する。一方
電力系統に存在する第5次高調波は、第1のリアクトル
1を通じて無効電力調整装置の内部に構成した第7次高
調波フィルタ16で吸収することができる。
【0017】さらに、電力系統からみて第1のリアクト
ル1、ならびに内部第5次高調波フィルタ5のリアクト
ル2およびコンデンサ3で構成する回路は、電力系統の
第5次高調波電圧歪にたいして遅れ無効電力となり、第
5次高調波電圧を拡大することなく吸収する。その結
果、この無効電力調整装置は、電力系統の電圧安定化お
よび無効電力調整に加え、電力系統の第5次高調波歪も
吸収することが可能になる。
【0018】この発明の第2の実施の形態を図2に示
す。すなわち、この無効電力調整装置は、第1の実施の
形態において、リアクトル9とコンデンサ10からなり
第1のリアクトル1に直列に接続されるとともにサイリ
スタ4に並列に接続されて第11次高調波の電流歪みを
吸収する内部第11次高調波フィルタ17を追加すると
ともに、第1のリアクトル1とこれに直列に接続された
内部第11次高調波フィルタ17のリアクトル9とコン
デンサ10とで電力系統からみた第7次高調波フィルタ
となるように、第1のリアクトル1を構成している。
【0019】この実施の形態によれば、サイリスタ4で
位相制御することにより発生する無効電力制御装置内の
第11次の高調波電流歪は内部第11次高調波フィルタ
17で吸収するとともに、電力系統に存在する第7次高
調波を第1のリアクトル1を通じて無効電力調整装置の
内部に構成した第11次高調波フィルタ17のリアクト
ル9およびコンデンサ10で吸収することが可能にな
る。
【0020】その他は、第1の実施の形態と同様であ
る。この発明の第3の実施の形態を図3に示す。すなわ
ち、この無効電力調整装置は、第2の実施の形態におい
て、リアクトル11とコンデンサ12からなり第1のリ
アクトル1に直列に接続されるとともにサイリスタ4に
並列に接続されて第13次高調波の電流歪みを吸収する
内部第13次高調波フィルタ18を追加し、第1のリア
クトル1とこれに直列に接続された内部第13次高調波
フィルタ18とで電力系統からみた第11次高調波フィ
ルタとなるように、第1のリアクトル1を構成してい
る。
【0021】この実施の形態によれば、サイリスタ4で
位相制御することにより発生する無効電力制御装置内の
第13次の高調波電流歪は第13次高調波フィルタ18
で吸収するとともに、電力系統に存在する第11次高調
波を第1のリアクトル1を通じて無効電力調整装置の内
部に構成した内部第13次高調波フィルタ18のリアク
トル11およびコンデンサ12で吸収することが可能に
なる。
【0022】その他は、第2の実施の形態と同様であ
る。
【0023】
【発明の効果】請求項1記載の無効電力調整装置によれ
ば、サイリスタの点弧角を位相制御することにより進み
無効電力から遅れ無効電力まで制御できる。またサイリ
スタで位相制御することにより発生する無効電力制御装
置内の高調波電流歪は第5次高調波フィルタおよび第7
次高調波フィルタで吸収する。さらに電力系統に存在す
る第5次高調波を第1のリアクトルを通じて無効電力調
整装置内部に構成した内部第7次高調波フィルタで吸収
することが可能になる。また、電力系統からみて第1の
リアクトル、および内部第5次高調波フィルタのリアク
トル2およびコンデンサ3で構成する回路は電力系統の
第5次高調波電圧歪にたいして遅れ無効電力となるの
で、第5次高調波電圧を拡大することなく吸収する効果
を有する。このように、サイリスタで位相制御すること
により発生する高調波を無効電力調整装置内部に構成し
た高調波フィルタで吸収し電力系統に流出することを防
止するとともに電力系統の高調波歪を吸収する効果がえ
られ、電力系統の品質改善に大きい効果を発揮する無効
電力調整装置を提供できる。
【0024】請求項2記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項1と同様な効果のほか、サイリスタで位相制
御することにより発生する無効電力制御装置内の第11
次の高調波電流歪は内部第11次高調波フィルタで吸収
するとともに、電力系統に存在する第7次高調波を第1
のリアクトルを通じて無効電力調整装置内部に構成した
内部第11次高調波フィルタで吸収することが可能にな
る。
【0025】請求項3記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項2と同様な効果のほか、サイリスタで位相制
御することにより発生する無効電力制御装置内の第13
次の高調波電流歪は第13次高調波フィルタで吸収する
とともに、電力系統に存在する第11次高調波を第1の
リアクトルを通じて無効電力調整装置内部に構成した内
部第13次高調波フィルタで吸収することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態の三相無効電力調
整装置の構成を示す回路構成図である。
【図2】第2の実施の形態の三相無効電力調整装置の構
成を示す回路構成図である。
【図3】第3の実施の形態の三相無効電力調整装置の構
成を示す回路構成図である。
【図4】従来例の三相無効電力調整装置の構成を示す回
路構成図である。
【符号の説明】
1 第1のリアクトル 2 リアクトル 3 コンデンサ 4 サイリスタ 5 開閉器 6 リアクトル 7 リアクトル 8 コンデンサ 9 リアクトル 10 コンデンサ 11 リアクトル 12 コンデンサ 15 内部第5高調波フィルタ 16 内部第7高調波フィルタ 17 内部第11高調波フィルタ 18 内部第13高調波フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/70 H02J 3/18 H03H 7/01

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統に接続される第1のリアクトル
    と、リアクトルとコンデンサからなり前記第1のリアク
    トルに直列に接続されて第5次高調波の電流歪みを吸収
    する内部第5次高調波フィルタと、リアクトルとコンデ
    ンサからなり前記第1のリアクトルに直列に接続されて
    第7次高調波の電流歪みを吸収する内部第7次高調波フ
    ィルタと、前記内部第5次高調波フィルタおよび前記内
    部第7次高調波フィルタに並列にリアクトルを介して接
    続されて位相制御することにより無効電力を制御するサ
    イスリタとを備え、前記内部第5次高調波フィルタの前
    記コンデンサの基本波容量に対して、前記内部第5次高
    調波フィルタの前記リアクトルおよび前記第1のリアク
    トルを加算した基本波容量が6%以上として前記第1の
    リアクトルと前記内部第5次高調波フィルタとで電力系
    統の第5次高調波電圧歪みに対する遅れ無効電力を生じ
    させ、かつ前記第1のリアクトルとこれに直列に接続さ
    れた前記内部第7次高調波フィルタとで電力系統からみ
    た第5次高調波フィルタを構成することを特徴とする無
    効電力調整装置。
  2. 【請求項2】 リアクトルとコンデンサからなり第1の
    リアクトルに直列に接続されるとともにサイリスタに並
    列に接続されて第11次高調波の電流歪みを吸収する内
    部第11次高調波フィルタを有し、前記第1のリアクト
    ルとこれに直列に接続された前記内部第11次高調波フ
    ィルタとで電力系統からみた第7次高調波フィルタを構
    成した請求項1記載の無効電力調整装置。
  3. 【請求項3】 リアクトルとコンデンサからなり第1の
    リアクトルに直列に接続されるとともにサイリスタに並
    列に接続されて第13次高調波の電流歪みを吸収する内
    部第13次高調波フィルタを有し、前記第1のリアクト
    ルとこれに直列に接続された前記内部第13次高調波フ
    ィルタとで電力系統からみた第11次高調波フィルタを
    構成した請求項2記載の無効電力調整装置。
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