JP5208593B2 - 変圧器の励磁突入電流抑制装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
次に、第1の実施形態に係る変圧器の励磁突入電流抑制装置の構成及び作用効果を図1〜5を参照して以下に説明する。なお、図1は、3相変圧器、3相の遮断器及び各遮断器の主接点に対して投入指令を行う投入制御装置の接続関係を示すブロック図であり、図2は、変圧器を投入するための遮断器の極間電圧、電源相電圧、線間電圧、線間の定常磁束と残留磁束の関係を示す波形図である。
図1の通り、100は、電力系統の母線(電源母線とも言う)であり、200は、3相の遮断器であって各相操作型である。300は、3相遮断器200によって電源母線100に投入又は遮断される3相変圧器であり、一例として、その1次巻線301及び2次巻線302はY結線され、3次巻線303はΔ結線されている。なお、Zn1、Zn2は、それぞれ1次巻線301、2次巻線302の中性点を接地するためのインピーダンスである。
次に、上述した構成を有する第1の実施形態の作用の一例を図2を参照して以下に説明する。なお、図2によれば、4〜6は、電源の各相(U、V、W相)電圧であり、前記電源電圧計測手段601により各相電圧を計測する場合に各相電圧4〜6が計測される。7〜9は、4〜6を変換した各線間電圧であり、10〜12は、前記各線間電圧7〜9を積分して算出した各線間の定常磁束である。
(a)以上のような第1の実施形態では、上述した図3(b)、(c)による、遮断器が電流を遮断した後に変圧器の1次側の対地電圧に直流電圧が発生し、これを積分すると残留磁束が発散することでその影響から残留磁束が正確に算出できないとした従来技術とは異なり、直流電圧の影響は現れず、磁束が発散せずに残留磁束を正確に求めることが可能である。具体的には、図3(d)、(e)の通り、第1の実施形態では、対地電圧を直接積分することで残留磁束を算出しているのではなく、当該対地電圧から線間電圧を求め積分することで線間残留磁束を算出している。あるいは、対地電圧を積分することで残留磁束を求めたとしても、これから線間残留磁束を算出している。
なお、上記第1の実施形態によれば、定常磁束算出手段602は、電源電圧計測手段601により計測された各相電圧を線間電圧に変換し、それを積分して各線間の磁束を算出するが、本発明は、電源電圧計測手段601により計測された各相電圧を積分することで各相の定常時の磁束を算出し、各相の磁束を線間の磁束に変換する実施形態も包含する。また、VT等の電源電圧計測用機器400では、機器内で対地電圧を線間電圧に変換する機能を有しているものもあるため、この場合、定常磁束算出手段602で線間電圧に変換する必要はない。
次に、第2の実施形態に係る変圧器の励磁突入電流抑制装置を図6を参照して以下に説明する。なお、図6は、図2の波形図のうち、遮断器200を投入する時点を変更した図である。
[2.1.構成]
第2の実施形態では、3相変圧器300、3相遮断器200、及び投入制御装置600の接続関係は前記第1の実施形態と同様であるため、下記の点以外、前記第1の実施形態と構成を共通にする。
第2の実施形態は、3相変圧器300の各線間の中で残留磁束の最も大きな線間において、定常磁束と残留磁束の極性及び大きさが一致する位相として、図2による20の時点とは別の20´の時点を、遮断器200の2相投入の目標点とするように投入制御装置600を設定した形態である。
次に、上述した構成を有する第2の実施形態の作用の一例を以下に説明する。
まず、第1の実施形態と同様に、電源電圧計測手段601により電源電圧計測用機器400を通じて各相電圧4〜6が計測され、そして、定常磁束算出手段602が、各相電圧4〜6を各線間電圧7〜9に変換し、それを積分することにより各線間の磁束10〜12を算出する。なお、この各相電圧4〜6を積分することで各相の定常時の磁束を算出し、各相の磁束を線間の磁束10〜12に変換することも可能である。
上記のような、線間の定常磁束と残留磁束の極性及び大きさが一致する二番目の時点において2相の遮断器200を投入する第2の実施形態であっても、第1の実施形態と同様の理由から、大きな励磁突入電流を抑制することが可能である(図示しない)。
なお、上記のような第2の実施形態によれば、投入制御装置600内の位相検出手段605が、得られた線間の定常磁束と残留磁束とが同一の極性及大きさとなる二番目の位相を検出しているが、本発明は下記のような実施形態も包含する。
次に、第3の実施形態に係る変圧器の励磁突入電流抑制装置を図8を参照して以下に説明する。なお、図8は、1次Y側相電圧及び線間電圧と、2次もしくは3次Δ側の対地電圧及び線間電圧の位相関係を示している。
第3の実施形態では、3相変圧器300、3相の遮断器200、及び投入制御装置600の接続関係は前記第1の実施形態と同様であるため、下記の点以外、前記第1の実施形態と構成を共通にする。
第3の実施形態は、変圧器1次Y側に電圧分圧装置が設置されず、変圧器端子電圧計測用機器500を通じて変圧器端子電圧計測手段603により1次Y側の変圧器端子電圧を計測できない場合であっても、2次、あるいは3次のΔ結線側の対地電圧を計測することで1次Y側の線間電圧を算出可能とする形態である。
次に、上述した構成を有する第3の実施形態の作用の一例を図8を参照して以下に説明する。
上記のような第3の実施形態によれば、変圧器1次側に電圧分圧装置が設置されず、変圧器端子電圧計測手段603により1次Y側の端子電圧が計測できない場合であっても、Δ側の対地電圧を計測し、その電圧をもとに1次側各線間の磁束を算出することが可能である。そのため、このような状況下においても、前記第1の実施形態と同様に、遮断器200の投入目標を設定することができ、大きな励磁突入電流が流れるのを抑制することが可能である。
次に、第4の実施形態に係る変圧器の励磁突入電流抑制装置を図9及び10を参照して以下に説明する。なお、図9は、3相変圧器、3相の遮断器及び投入・開極制御装置の接続関係を示すブロック図であり、図10は、単相変圧器3台をY結線−Δ結線に接続し、その3相分の変圧器を遮断器で遮断した場合の線間の残留磁束を、開極位相に応じて算出した一例を示す図である。
第4の実施形態では、図9の通り、電源母線100、3相の遮断器200、電源電圧計測用機器400は、第1の実施形態に係る図1の構成と共通するが、下記のような3相変圧器300の構成、投入制御装置600から変更した投入・開極制御装置600Aの構成、変圧器端子電圧計測用機器500を設けずに取り外し可能な変圧器端子電圧計測装置500Aの構成を有する点で当該第1の実施形態と相違する。
次に、上述した構成を有する第4の実施形態の作用の一例を図10を参照して以下に説明する。なお、電力系統に遮断器200及び変圧器300を一旦設置した後は、当該電力系統の回路条件(図9の場合、電源母線100から3相変圧器300までの回路条件)が常に同じであるため、遮断器200が遮断する際の位相を一定にしておくことで、3相変圧器300各線間の残留磁束の値も一定であるとする。
上記のような第4の実施形態によれば、遮断器200が変圧器300を遮断した後の残留磁束の特性は、変圧器端子電圧計測装置500Aを仮接続した状態で予め取得することができる。そのため、電源電圧計測用機器400の電圧情報があれば、変圧器端子電圧計測用機器500が設置されていなくても3相変圧器300の定常磁束を算出でき、この定常磁束と取得しておいた線間の残留磁束とにより、遮断器200の位相投入制御が可能となる。
2…遮断器極間電圧V相
3…遮断器極間電圧W相
4…電源相電圧U相
5…電源相電圧V相
6…電源相電圧W相
7…UV間線間電圧
8…VW間線間電圧
9…WU間線間電圧
10…UV間線間電圧を積分した定常磁束
11…VW間線間電圧を積分した定常磁束
12…WU間線間電圧を積分した定常磁束
13…UV線間の残留磁束
14…VW線間の残留磁束
15…WU線間の残留磁束
20…遮断器2相投入目標点
21…プレアーク及び動作ばらつきによる投入目標点のばらつき
22…プレアーク放電電圧
23…プレアーク放電電圧のばらつき、
25…中性点電圧
30…変圧器U相磁束
31…変圧器V相磁束
32…変圧器W相磁束
33…変圧器U相残留磁束
34…変圧器V相残留磁束
35…変圧器W相残留磁束
37…変圧器励磁電流U相
38…変圧器励磁電流V相
39…変圧器励磁電流W相
40…残り1相遮断器投入目標点
41…20の時点で遮断器200のU相が投入した際のV相の電圧
42…20の時点で遮断器200のU相が投入した際のW相の電圧
50…プレアークを考慮した投入目標範囲
51…定常磁束と残留磁束の交点を含む遮断器の投入不適切範囲
52…遮断器極間電圧
53…定常磁束
54…残留磁束
60…変圧器Δ側UV間電圧
61…変圧器Δ側VW間電圧
62…変圧器Δ側WU間電圧
63…変圧器Δ側U相対地電圧
64…変圧器Δ側V相対地電圧
65…変圧器Δ側W相対地電圧
70…開極位相に応じたUV間線間残留磁束
70…開極位相に応じたUV間線間残留磁束
71…開極位相に応じたVW間線間残留磁束
72…開極位相に応じたWU間線間残留磁束
100…電力系統(電源母線)
200…遮断器
300…三相変圧器
301…1次巻線
302…2次巻線
303…3次巻線
350…静電容量
400…電源電圧計測用機器
500…変圧器端子電圧計測用機器
500A…変圧器端子電圧計測装置
600…投入制御装置
600A…投入・開極制御装置
601…電源電圧計測手段
602…定常磁束算出手段
603…変圧器端子電圧計測手段
604…残留磁束算出手段
605…位相検出手段
606…投入指令制御手段
607…開極位相・残留磁束関係計測保持手段
608…開極位相制御手段
609…開極指令出力手段
Claims (8)
- 1次巻線がY結線もしくはΔ結線され、2次巻線又は3次巻線がΔ結線された3相変圧器を3相の各遮断器により3相電源に投入することで励磁開始時に生じる励磁突入電流を抑制する変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
前記3相電源の線間の定常磁束を算出する定常磁束算出手段と、
前記遮断器が前記変圧器を遮断した際に、当該変圧器の前記1次側の線間の残留磁束を算出する残留磁束算出手段と、
前記定常磁束算出手段により算出された定常磁束と前記残留磁束算出手段により算出された残留磁束を入力し、線間毎に極性及び大きさが一致する位相を検出する位相検出手段と、
前記位相検出手段により検出された前記位相で、前記極性及び大きさが一致する前記線間に接続された2相の前記遮断器を投入し、その後、残る1相の前記遮断器を投入する投入制御手段と、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。 - 前記定常磁束算出手段は、前記3相電源の各相電圧を線間電圧に変換し、当該線間電圧を積分することにより線間の定常磁束を算出することを特徴とする請求項1に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。
- 前記定常磁束算出手段は、前記3相電源の各線間電圧を直接計測し、当該線間電圧を積分することにより線間の定常磁束を算出することを特徴とする請求項1に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。
- 前記残留磁束算出手段は、前記3相変圧器の2次側又は3次側のΔ結線された巻線の各相の対地電圧を測定し、当該測定された対地電圧を積分することにより前記1次側の線間の残留磁束を算出することを特徴とする請求項1に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。
- 1次巻線がY結線もしくはΔ結線され、2次巻線又は3次巻線がΔ結線された3相変圧器を3相の各遮断器により3相電源に投入することで励磁開始時に生じる励磁突入電流を抑制する変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
前記3相電源の線間の定常磁束を算出する定常磁束算出手段と、
前記遮断器が前記変圧器を遮断した際に、当該変圧器の前記1、2、3次側のいずれかの線間の残留磁束を算出する残留磁束算出手段と、
前記遮断器に対して開極指令を行う指令手段と、
前記指令手段からの指令により前記遮断器の前記開極位相を一定間隔に制御する開極位相制御手段と、
前記開極位相制御手段により制御された一定間隔の開極位相において前記遮断器を開極させる開極出力手段と、
前記開極出力手段を通じて開極した前記遮断器の開極位相と、その際の前記残留磁束算出手段により算出される線間の残留磁束との関係を計測し保持する計測保持手段と、
前記計測保持手段により保持された前記線間の残留磁束が所定値の当該線間において、この線間の前記定常磁束と前記残留磁束の極性及び大きさが一致する位相を検出する位相検出手段と、
前記位相検出手段により検出された前記位相で、前記極性及び大きさが一致する前記線間に接続された2相の前記遮断器を投入し、その後、残る1相の前記遮断器を投入する投入制御手段と、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。 - 前記投入制御手段は、前記2相の遮断器を投入後、所定時間後に当該2相の線間電圧の零点で残る1相の前記遮断器を投入することを特徴とする請求項1又は5に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。
- 1次巻線がY結線もしくはΔ結線され、2次巻線又は3次巻線がΔ結線された3相変圧器を3相の各遮断器により3相電源に投入することで励磁開始時に生じる励磁突入電流を抑制する変圧器の励磁突入電流抑制装置の制御方法において、
前記3相電源の線間の定常磁束を算出し、
前記遮断器が前記変圧器を遮断した際に、当該変圧器の前記1次側の線間の残留磁束を算出し、
前記線間の定常磁束と当該線間の残留磁束の極性及び大きさが一致する位相を検出し、
前記極性及び大きさの一致が検出された前記位相で、前記極性及び大きさが一致する前記線間に接続された2相の前記遮断器を投入し、その後、残る1相の前記遮断器を投入することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置の制御方法。 - 1次巻線がY結線もしくはΔ結線され、2次巻線又は3次巻線がΔ結線された3相変圧器を3相の各遮断器により3相電源に投入することで励磁開始時に生じる励磁突入電流を抑制する変圧器の励磁突入電流抑制装置の制御方法において、
前記3相電源の線間の定常磁束を算出し、
前記遮断器が前記変圧器を遮断した際に、当該変圧器の前記1、2、3次側のいずれかの線間の残留磁束を算出し、
前記遮断器に対する開極指令により前記遮断器の前記開極位相を一定間隔に制御し、
前記制御された一定間隔の開極位相において前記遮断器を開極させ、
前記開極した前記遮断器の開極位相と、その際の線間の残留磁束との関係を計測し保持し、
前記保持された前記線間の残留磁束が所定値の当該線間において、この線間の定常磁束と残留磁束の極性及び大きさが一致する位相を検出し、
前記極性及び大きさの一致が検出された前記位相で、前記極性及び大きさが一致する前記線間に接続された2相の前記遮断器を投入し、その後、残る1相の前記遮断器を投入することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置の制御方法。
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