JP3527025B2 - 無効電力調整装置 - Google Patents

無効電力調整装置

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JP3527025B2 JP21703996A JP21703996A JP3527025B2 JP 3527025 B2 JP3527025 B2 JP 3527025B2 JP 21703996 A JP21703996 A JP 21703996A JP 21703996 A JP21703996 A JP 21703996A JP 3527025 B2 JP3527025 B2 JP 3527025B2
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (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、たとえば三相の
電力系統の無効電力調整装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の無効電力調整装置の構成
を示す。図6において、1は第1のリアクトル、2は第
2のリアクトル、3はコンデンサを示し、第1のリアク
トル1,第2のリアクトル2およびコンデンサ3は直列
に縦続接続されている。第1のリアクトル1と第2のリ
アクトル2の接続点の三相間にはサイリスタ4が構成さ
れ線路間にΔ接続されている。
【0003】このような構成の無効電力調整装置は、開
閉器5を通じて三相の電力系統へ接続し、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
を制御し、無効電力調整装置の動作を終了した場合には
開閉器5を開放して三相の電力系統から切り離す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、開閉器5の開
閉時に過渡現象により、サイリスタ4やコンデンサ3等
の端子間に過渡電圧が発生するので、サイリスタ4等は
その過渡電圧に十分耐え得る耐電圧設計が必要である。
また開閉器5の開放時において、開閉器5の電流遮断能
力が劣化してくると再点弧現象により、図8に示すよう
に開閉器5の正常な動作時に比較し大幅に高い過渡電圧
が発生し、そのためこの過渡電圧に対する耐電圧設計を
行なう必要があった。すなわち、図7は無効電力調整装
置の開閉器5が正常に動作し再点弧しない場合のオシロ
グラムを示すのに対し、図8はその無効電力調整装置の
開閉器5の閉成状態から時点Tで開放した後に時点T1
で再点弧が発生した場合のオシログラムの1例を示し、
(a)は電流波形、(b)はコンデンサ3の端子間電圧
波形、(c)はサイリスタ4の端子間の電圧波形であ
る。
【0005】例えば、開閉器5の開放時に再点弧が発生
すると、通常サイリスタ4およびコンデンサ3にかかる
電圧の3倍近い電圧が過渡的に加わる。そのため、サイ
リスタ4およびコンデンサ3の耐電圧性能としては、そ
の過渡的に加わる電圧に対して十分耐え得る耐電圧性能
をもつサイリスタ4を選定する必要があった。その結
果、サイリスタ4およびコンデンサ3ともにコストが高
くなり、大型化した。
【0006】したがって、この発明の目的は、サイリス
タおよびコンデンサを小型化できコスト安にできる無効
電力調整装置を提供することである。
【0007】
【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、電力系統を開閉する開閉器と、この開閉器
に接続されたリアクトルおよびコンデンサを有し前記リ
アクトルおよび前記コンデンサの電流を位相制御するサ
イリスタを有する無効電力調整手段と、前記開閉器の開
閉時および前記開閉器の開放時の再点弧発生時において
前記無効電力調整手段に印加される一定以上の電圧でオ
ン動作して前記サイリスタおよび前記コンデンサに加わ
る過電圧を抑制する電圧抑制手段と、この電圧抑制手段
に流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段が一
定レベル以上または所定回数の電流を検出したとき前記
開閉器の動作を停止するように制御する制御装置とを備
えたものである。
【0008】請求項1記載の無効電力調整装置によれ
ば、開閉器の開閉や、開閉器の開放時の再点弧により過
電圧が発生しても、一定電圧以上になると電圧抑制手段
がオンとなるのでサイリスタおよびコンデンサに加わる
電圧が抑制される。このため、電圧抑制手段のない場合
よりもサイリスタおよびコンデンサの耐電圧性能を大幅
に低減でき、電圧抑制手段の追加によるコストアップを
吸収して、従来に比してコストの低減および小型化が可
能となる。また、この無効電力調整装置は電圧の調整に
も適用することができる。さらに、電圧抑制手段に過渡
的な電圧を制限するときに流れる電流を検出手段により
検出するため、開閉器が開放時に再点弧していることが
確認可能で開閉器の劣化の判定が可能となり、電力系統
につながり運転されている状況のトータルでの信頼性が
高まる。
【0009】請求項2記載の無効電力調整装置は、三相
の電力系統を開閉する開閉器と、この開閉器に直列に接
続された第1のリアクトルと、この第1のリアクトルに
直列に接続された第2のリアクトルと、この第2のリア
クトルに直列に接続されたコンデンサと、前記第1のリ
アクトルと前記第2のリアクトルの接続点の三相間にΔ
接続された位相制御用のサイリスタと、前記第2のリア
クトルと前記コンデンサの接続点の三相間にΔ接続され
て制限電圧を平常時の前記サイリスタおよび前記コンデ
ンサの電圧よりも高くした避雷器と、この避雷器に流れ
る電流を検出する検出手段と、前記検出手段が一定レベ
ル以上または所定回数の電流を検出したとき前記開閉器
の動作を停止するように制御する制御装置とを備えたも
のである。
【0010】請求項2記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項1と同効果がある。請求項3記載の無効電力
調整装置は、三相の電力系統を開閉する開閉器と、この
開閉器に直列に接続された第1のリアクトルと、この第
1のリアクトルに直列に接続された第2のリアクトル
と、この第2のリアクトルに直列に接続されたコンデン
サと、前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの
接続点の三相間にΔ接続された位相制御用のサイリスタ
と、前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの接
続点の三相間にΔ接続されて制限電圧を平常時の前記サ
イリスタおよび前記コンデンサの電圧よりも高くした避
雷器と、この避雷器に流れる電流を検出する検出手段
、前記検出手段が一定レベル以上または所定回数の電
流を検出したとき前記開閉器の動作を停止するように制
御する制御装置とを備えたものである。
【0011】請求項3記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項1と同効果がある。
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態を図
1および図2により説明する。図1は、この発明の第1
の実施の形態の無効電力調整装置の構成を示す。従来例
を示す図6と同一の部分には同一符号を付与している。
また図1において、6は電圧抑制手段である避雷器を示
す。
【0014】すなわち、この無効電力調整装置の起動用
の開閉器5は3相の電力系統を開閉するものである。無
効電力調整手段9は、この開閉器5に縦続接続されたリ
アクトルおよびコンデンサ3を有し、リアクトルは開閉
器5に直列に接続された第1のリアクトル1および第1
のリアクトル1に直列に接続された第2のリアクトル2
からなり、第2のリアクトル2にコンデンサ3の一端が
直列に接続され、コンデンサ3の第2のリアクトル2と
反対側の端部は相互に接続している。また無効電力調整
手段はリアクトルおよびコンデンサ3の電流を位相制御
するサイリスタ4を有し、これは第1のリアクトル1と
第2のリアクトル2の接続点の三相間にΔ接続されて、
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。
【0015】電圧抑制手段である避雷器6は、酸化亜鉛
型等を用い、開閉器5の開閉時および開閉器5の開放時
の再点弧発生時において、無効電力調整手段9に印加さ
れる一定以上の電圧でオン動作してサイリスタ4および
コンデンサ3に加わる過電圧を抑制する。すなわち、避
雷器6の制限電圧は、サイリスタ4およびコンデンサ3
に加えられる平常時の印加電圧よりも高く設定してい
る。
【0016】図2は、避雷器6に流れる電流を検出する
電流検出器を用いた検出手段7および制御装置8を示
し、検出手段7はたとえば変流器を用いている。制御装
置8は、検出手段7が一定レベル以上の電流を検出した
とき開閉器5が動作しないように停止制御するもので、
検出手段7の信号を演算し開閉器の動作を制御する。そ
の構成はたとえば、電流レベルを電圧レベルに変換する
手段、その電圧レベルを基準電圧と比較して基準電圧を
超えた場合に開閉器5の動作を停止する出力信号を出力
する手段等が含まれる。
【0017】図3は図8に対応して、無効電力調整装置
の開閉器5が閉成状態から開放状態に変化し、かつ開閉
器5の開放時に再点弧を発生した場合の波形図であり、
(a)は電流波形、(b)はコンデンサ端子間電圧波
形、(c)はサイリスタ端子間電圧波形、(d)は検出
手段7を流れた電流を示している。Tは開閉器5が閉か
ら開になった時点であり、T1 は再点弧が発生した時点
である。また開放前のサイリスタ電圧のピーク値100
に対するサイリスタ端子間電圧の開放後のピーク電圧比
およびコンデンサ端子間電圧の開放後のピーク電圧比に
ついて、従来例および第1の実施の形態を比較した結
果、表1のようになった。この表1の結果から、第1の
実施の形態はサイリスタ4およびコンデンサ3に加えら
れる電圧が従来の構成に対し大幅に低減していることが
わかり、また後述の図4による構成の無効電力調整装置
より低い。
【0018】このように、従来例ではサイリスタ4およ
びコンデンサ3には開閉器5の正常な動作時と比較して
大幅に高い電圧が加えられることになるのに対して、第
1の実施の形態では、図3および表1から明らかなよう
にサイリスタ4およびコンデンサ3に印加する電圧が抑
制され、これらの耐電圧性能を低減できることがわか
る。
【0019】この実施の形態によれば、開閉器1の開閉
や、開閉器1の開放時の再点弧により過電圧が発生して
も、一定電圧以上になると避雷器6がオンとなるのでサ
イリスタ等に加わる電圧が抑制される。すなわち、避雷
器6の電圧制限効果により避雷器6のもつバリスタ電圧
を超える電圧が避雷器6に加えられると避雷器6に電流
が流れ電圧が制限される。無効電力調整装置を構成する
サイリスタ4およびコンデンサ3の端子間に加えられる
電圧も避雷器6により制限されたその分だけ緩和され
る。さらに無効電力調整装置の回路構成によりサイリス
タ4の電圧はコンデンサ3の電圧より低減される。
【0020】このため、避雷器6のない場合よりもサイ
リスタ4およびコンデンサ3の耐電圧性能を大幅に低減
でき、避雷器6の追加によるコストアップを吸収して、
耐電圧設計上大幅なコスト軽減が図れ小形化につなが
る。また、この無効電力調整装置は電圧の調整にも適用
することができる。さらに、避雷器6に過渡的な電圧を
制限するときに流れる電流を検出手段7により検出する
ため、開閉器5が開放時に再点弧していることが確認可
能で開閉器5の劣化の判定が可能となり、電力系統につ
ながり運転されている状況のトータルでの信頼性が高ま
る。
【0021】また後述の図4に示す第2の実施の形態の
避雷器6の構成に比較して、避雷器6に電流制限のため
に流れる電圧を制限するためのエネルギーも少なく軽減
されるため、同一の避雷器6を用いた場合に避雷器6に
余裕があり信頼性を高める要因となる。この発明の第2
の実施の形態を図4および図5に基づいて説明する。図
4は避雷器6の接続を第1の実施の形態と異ならせてお
り、同一符号を付与したものは図1の無効電力調整装置
と同じ部分を示している。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、避雷器6を第1の
リアクトル1と第2のリアクトル2の接続点の三相間に
Δ接続すなわちサイリスタ4に並列に接続したものであ
る。なお避雷器6は第1の実施の形態と同一性能のもの
を使用している。検出手段7および制御装置8は第1の
実施の形態と同様である。図5は、図3の無効電力調整
装置の開閉器5が開放時に再点弧発生した場合の図4と
同一条件下におけるオシログラムを示し、(a)は電流
波形、(b)はコンデンサ端子間電圧波形、(c)はサ
イリスタ端子間電圧波形、(d)は検出手段7を流れる
電流の電流波形を示し、Tは開閉器5が開成した時点、
1 はその後再点弧が発生した時点である。また開閉器
5の開放前の電圧ピーク値に対する開放後の端子間電圧
比は表1のようになり、従来例よりも低くなっているこ
とがわかる。
【0022】
【表1】
【0023】なお、第1の実施の形態を100とした避
雷器6の通電エネルギー比は、第1の実施の形態の1.
10倍になった。第2の実施の形態によれば、第1の実
施の形態と同様に、開閉器1の開閉や、開閉器1の開放
時の再点弧により過電圧が発生しても、一定電圧以上に
なると避雷器6がオンとなるのでサイリスタ等に加わる
電圧が抑制される。このため第1の実施の形態と同様
に、避雷器6のない場合よりもサイリスタ4およびコン
デンサ3の耐電圧性能を大幅に低減でき、避雷器6の追
加によるコストアップを吸収して、耐電圧設計上大幅な
コスト軽減が図れ小形化につながる。また、この無効電
力調整装置は電圧の調整にも適用することができる。さ
らに、避雷器6に過渡的な電圧を制限するときに流れる
電流を検出手段7により検出するため、開閉器5が開放
時に再点弧していることが確認可能で開閉器5の劣化の
判定が可能となり、電力系統につながり運転されている
状況のトータルでの信頼性が高まる。
【0024】なお、前記した実施の形態において、制御
装置8は、検出手段7が所定回数の電流を検出したとき
開閉器5の動作を停止するように制御するようにしても
よい。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の無効電力調整装置によれ
ば、開閉器の開閉や、開閉器の開放時の再点弧により過
電圧が発生しても、一定電圧以上になると電圧抑制手段
がオンとなるのでサイリスタおよびコンデンサに加わる
電圧が抑制される。このため、電圧抑制手段のない場合
よりもサイリスタおよびコンデンサの耐電圧性能を大幅
に低減でき、電圧抑制手段の追加によるコストアップを
吸収して、従来に比してコストの低減および小型化が可
能となる。また、この無効電力調整装置は電圧の調整に
も適用することができる。さらに、電圧抑制手段に過渡
的な電圧を制限するときに流れる電流を検出手段により
検出するため、開閉器が開放時に再点弧していることが
確認可能で開閉器の劣化の判定が可能となり、電力系統
につながり運転されている状況のトータルでの信頼性が
高まる。
【0026】請求項2記載の無効電力調整装置によれ
ば、請求項1と同効果がある。請求項3記載の無効電力
調整装置によれば、請求項1と同効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態の無効電力調整装
置の回路図である。
【図2】検出手段および制御装置を示す説明図である。
【図3】その開閉器の開放時に再点弧が発生した場合の
オシログラムを示し、(a)は電流波形、(b)はコン
デンサ端子間電圧波形、(c)はサイリスタ端子間電圧
波形、(d)は検出手段を流れた電流波形である。
【図4】第2の実施の形態の無効電力調整装置の回路図
である。
【図5】その開閉器の開放時に再点弧が発生した場合の
オシログラムを示し、(a)は電流波形、(b)はコン
デンサ端子間電圧波形、(c)はサイリスタ端子間電圧
波形、(d)はは検出手段を流れた電流波形である。
【図6】従来例の無効電力調整装置の回路図である。
【図7】開閉器が正常に動作している場合のオシログラ
ムを示し、(a)は電流波形、(b)はコンデンサ端子
間電圧波形、(c)はサイリスタ端子間電圧波形であ
る。
【図8】その開閉器の開放時に再点弧が発生した場合の
オシログラムを示し、(a)は電流波形、(b)はコン
デンサ端子間電圧波形、(c)はサイリスタ端子間電圧
波形である。
【符号の説明】
1 第1のリアクトル 2 第2のリアクトル 3 コンデンサ 4 サイリスタ 5 開閉器 6 電圧抑制手段である避雷器 7 検出手段 8 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−50519(JP,A) 特開 平7−160346(JP,A) 特開 昭59−206916(JP,A) 特開 平4−109601(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/70 H02J 3/18 H02J 9/06 H02M 1/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統を開閉する開閉器と、この開閉
    器に接続されたリアクトルおよびコンデンサを有し前記
    リアクトルおよび前記コンデンサの電流を位相制御する
    サイリスタを有する無効電力調整手段と、前記開閉器の
    開閉時および前記開閉器の開放時の再点弧発生時におい
    て前記無効電力調整手段に印加される一定以上の電圧で
    オン動作して前記サイリスタおよび前記コンデンサに加
    わる過電圧を抑制する電圧抑制手段と、この電圧抑制手
    段に流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段が
    一定レベル以上または所定回数の電流を検出したとき前
    記開閉器の動作を停止するように制御する制御装置と
    備えた無効電力調整装置。
  2. 【請求項2】 三相の電力系統を開閉する開閉器と、こ
    の開閉器に直列に接続された第1のリアクトルと、この
    第1のリアクトルに直列に接続された第2のリアクトル
    と、この第2のリアクトルに直列に接続されたコンデン
    サと、前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの
    接続点の三相間にΔ接続された位相制御用のサイリスタ
    と、前記第2のリアクトルと前記コンデンサの接続点の
    三相間にΔ接続されて制限電圧を平常時の前記サイリス
    タおよび前記コンデンサの電圧よりも高くした避雷器
    と、この避雷器に流れる電流を検出する検出手段と、前
    記検出手段が一定レベル以上または所定回数の電流を検
    出したとき前記開閉器の動作を停止するように制御する
    制御装置とを備えた無効電力調整装置。
  3. 【請求項3】 三相の電力系統を開閉する開閉器と、こ
    の開閉器に直列に接続された第1のリアクトルと、この
    第1のリアクトルに直列に接続された第2のリアクトル
    と、この第2のリアクトルに直列に接続されたコンデン
    サと、前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの
    接続点の三相間にΔ接続された位相制御用のサイリスタ
    と、前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの接
    続点の三相間にΔ接続されて制限電圧を平常時の前記サ
    イリスタおよび前記コンデンサの電圧よりも高くした避
    雷器と、この避雷器に流れる電流を検出する検出手段
    、前記検出手段が一定レベル以上または所定回数の電
    流を検出したとき前記開閉器の動作を停止するように制
    御する制御装置とを備えた無効電力調整装置。
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