JP5414254B2 - 変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器を電源に接続する際に生じる励磁突入電流を抑制するための変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法に関するものである。

変圧器鉄心に残留磁束がある状態で電源投入により無負荷励磁を行うと、大きな励磁突入電流が流れる。この励磁突入電流の大きさは変圧器の定格負荷電流の数倍になることが一般に知られている。このように大きな励磁突入電流が流れると、系統電圧が変動し、その電圧変動が大きい場合需要者に影響を与えることがある。

従来、励磁突入電流を抑制する方法として、投入抵抗と接点とを直列に接続してなる抵抗体付き遮断器を、遮断器主接点のいずれかと並列接続し、当該抵抗体付き遮断器を遮断器主接点に先行して投入するようにした励磁突入電流抑制方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。

また、他の抑制方法として、直接接地系の３相変圧器を３台の単相型遮断器で投入する際、任意の１相を先行投入し、その後に残りの２相を投入させるようにして励磁突入電流を抑制する方法も既に知られているところである（例えば、非特許文献１を参照）。

また、特許文献２に示すように、非有効接地系の３相変圧器を３台の単相型遮断器で投入する際、任意の２相を先行投入し、その後に残りの１相を投入させるようにして励磁突入電流を抑制する方法も提案されている。
また、特許文献３に示すように、非有効接地系の３相変圧器を、一つの操作機構で３相の遮断器の投入・開極動作を同時に操作するようにした３相一括操作型遮断器によって投入する時の励磁突入電流の抑制方法についても提案されている。

特開２００２−７５１４５ 特願２００８−１６２４７４ 特開２００８−１６０１００ IEEE Trans. Vol.１６、No.２ ２００１"Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled Switching -Part I: Theoretical Considerations"

上述の特許文献１に記載されている抵抗体付き遮断器による励磁突入電流抑制方法では、通常の遮断器に対して抵抗体付き遮断器を特別に付加する必要があるため、遮断器全体としてみた場合、大型化は否めない。これに対して、遮断器を大型化することなく、効率的かつ経済的に励磁突入電流を抑制する方法として、非特許文献１、特許文献２に記載されている励磁突入電流の抑制方法が提案されている。

ただし、周知のように遮断器には、一つの操作機構で３相の遮断器の投入・開極動作を同時に操作するようにした３相一括操作型遮断器が存在するが、この３相一括操作型遮断器は、非特許文献１に記載されている励磁突入電流抑制方法に適用できないという欠点がある。これを解決する手段としては、特許文献３に記載されている励磁突入電流の抑制方法が提案されている。

ところで、上述の非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されているように、変圧器投入時の励磁突入電流抑制には、変圧器を遮断したときの鉄心の残留磁束の大きさを把握しておくことが必要である。変圧器の残留磁束の大きさは、一般には変圧器を遮断した時の変圧器端子電圧を積分することによって得られることが知られている。

非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている励磁突入電流の抑制方法は、いずれの方法においても、この残留磁束の大きさを考慮して励磁突入電流を抑制できる投入位相を決定している。従って、非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている方法で励磁突入電流を抑制するためには、変圧器を遮断した時に計測した残留磁束が、次に変圧器を投入する時まで維持されていることが前提となる。

通常の変圧器の遮断・投入操作においては、変圧器を遮断した時に計測した残留磁束は、次に変圧器を投入する時まで維持されているので、非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている方法で励磁突入電流を抑制することが可能である。しかしながら、変圧器の現地試験・点検などを実施した場合は、変圧器を遮断した時に計測した残留磁束は、次に変圧器を投入する時まで必ずしも維持されないことが知られている。

例えば、変圧器の現地試験・点検では、巻線抵抗測定や変流器の極性チェックを実施することがある。巻線抵抗測定や変流器の極性チェックは、一般には、変圧器の巻線に直流電圧を印加して実施する。このため、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束は、直流電圧印加の影響を受けて変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、鉄心には何らかの直流磁束が残ることになる。

従って、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合は、励磁突入電流抑制の方法として非特許文献１、および特許文献３に記載されている方法が必ずしも適用できない。また、変圧器を遮断したときの残留磁束を計測するためには、非特許文献１などに記載されているように、遮断前後の変圧器端子電圧を計測し、これを積分演算することで残留磁束を計測する必要があることは前述の通りである。

残留磁束の計測において、変電設備に変圧器端子電圧を計測できる計器用変圧器（ＶＴ）等が付与されている場合は問題とならないが、計器用変圧器（ＶＴ）等が付与されていない場合は、例えば、点検のために変圧器を遮断する際に、一時的に簡易形の計器用変圧器（ＶＴ）等を付加する必要がある。しかし、一時的に簡易形の計器用変圧器（ＶＴ）等を付加することは、点検のための機器停止の時間的制約や、電力会社の運用上の制約、又は既設変電設備への取り付けスペースなどの物理的制約や安全上の制約などの理由により、必ずしも可能とは限らない。このような場合は、変圧器の残留磁束を把握できないため、非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている方法で励磁突入電流を抑制することは出来ない。

さらに、特許文献３に記載されているように、変圧器を遮断する時の遮断位相を制御することにより残留磁束を制御し、変圧器端子電圧の測定を不要にする方法も提案されているが、変圧器の１次側容量が大きい場合などは、遮断時の磁束の挙動がランダムとなり、残留磁束を制御することが困難となる。このような場合も、変圧器の残留磁束を把握できないため、非特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている方法で励磁突入電流を抑制することは出来ない。

本発明の目的は、以上で述べた従来技術に鑑みて成されたもので、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制する方法および励磁突入電流抑制装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、変圧器を遮断するときに残留磁束を把握することが出来ない場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制する方法および励磁突入電流抑制装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、Ｙ結線に接続された１次巻線と、△結線された２次巻線または３次巻線を有する３相変圧器と、この３相変圧器を３相電源へ投入および３相電源から遮断する３相遮断器とを備え、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制方法において、前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器のΔ結線の２端子間に直流電圧を印加して、このΔ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定相の鉄心の磁束を飽和させ、前記３相遮断器投入後の課電状態で鉄心を飽和させた前記特定相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した前記特定相の磁束が略一致するタイミングとなる電圧位相０°または１８０°を電気的な投入目標として、前記３相遮断器を投入させることを特徴とする。
また、このような方法を実現する励磁突入電流抑制装置も本発明の一態様である。

本発明によれば、前記遮断器を投入する前に、前記変圧器に直流電圧を印加して、変圧器の鉄心の磁束を飽和させることにより、変圧器の残留磁束が不明な状態でも、効果的に変圧器の励磁突入電流を抑制することが可能になる。

以下、本発明に係る変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と変圧器、および遮断器の接続関係を示すブロック図である。図１において、１００は電源、２００は遮断器、３００は遮断器２００によって電源１００に投入または遮断される単相変圧器である。

次に、励磁突入電流抑制装置６００と主回路との接続関係について説明する。４００は電源電圧を計測するための計器用変圧器（ＶＴ）等で構成された電源電圧計測用機器、６００は遮断器２００の主接点に対して閉極位相制御された投入指令を出力する励磁突入電流抑制装置である。

励磁突入電流抑制装置６００において、６０１はＶＴ等の電源電圧計測用機器４００から出力された電源電圧を取り込んで計測する電源電圧計測手段である。６０２は投入位相設定手段で、投入位相制御手段６０３で制御対象となる所望の位相を設定・保持する機能を備えている。

６０３は投入位相制御手段である。投入位相制御手段６０３は、電源電圧の所望の投入位相で、遮断器を電気的に投入させる制御を行う。投入位相制御手段６０３は、電圧計測手段６０１の出力を参照して、この電圧の所望の投入位相において遮断器２００が電気的に投入するように投入位相を制御する機能を備えている。６０４は投入指令出力手段で、投入位相制御手段６０３の出力信号を受けて遮断器２００の主接点を駆動する操作機構に対して投入指令（遮断器の閉極指令信号）を出力する機能を備えている。

本実施形態におけるこの投入位相制御手段６０３と投入指令出力手段６０４が、本発明の投入制御手段を構成している。ここで、投入位相制御手段６０３及び投入指令出力手段６０４は、遮断器の状態量、すなわち、遮断器の開閉状態、動作速度の少なくとも１つを考慮して、狙った位相で遮断器が投入されるように制御する。

６０５は直流電圧印加手段で、結線６０６を介して、変圧器３００の端子間に直流電圧を印加する機能を備えている。この直流電流印加手段６０５は、変圧器３００の鉄心に対して、鉄心が磁気飽和するのに十分な時間の間、直流電流を印加する。

なお、本実施形態では、直流電圧印加手段６０５は、励磁突入電流抑制装置６００と同一ユニット内に構成されているが、別ユニットとして構成しても良い。また、本実施形態では単相遮断器と単相変圧器からなる単相回路について説明したが、３相遮断器と３相変圧器とからなる３相回路においても同様のシステムの適用が可能なことは言うまでも無い。また、３相回路における遮断器は、各相操作型遮断器と３相一括操作型遮断器のいずれでも良い。

（作用）
第１実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。

本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図２に示す。

ステップ１：変圧器の端子間に直流電圧を印加する。
単相変圧器３００の端子間に結線６０６を介して直流電圧印加手段６０５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は変圧器鉄心が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。

ステップ３：遮断器の投入位相を設定する。
例えば、図１に示すように、単相変圧器３００の鉄心磁束を約＋１００％の直流磁束になるように直流電圧印加を実施した場合は、遮断器投入後の課電状態で変圧器３００に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した直流磁束が略一致するタイミングとして、遮断器の電気的な投入位相を約１８０°に設定する。なお、遮断器２００の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６０２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６０５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、遮断器を位相制御投入する。
変圧器の位相制御投入のタイミングチャートを図３に示す。遮断器は「＋１００％の直流磁束＝電源電圧により定常状態で誘起される磁束」のタイミング、すなわち、電源電圧の１８０°の位相で電気的に投入される。

以上の手順により、位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して変圧器３００を電源に投入することができる。すなわち、本実施形態では、変圧器の位相制御投入時に、変圧器鉄心の磁束は常に１００％に設定されているので、鉄心の残留磁束の大きさを正確に把握することが可能になる。

その結果、投入前の直流磁束と電源電圧により定常状態で誘起される磁束とが等しいタイミングを容易に把握することができ、その時点で遮断器が投入されるように、電源電圧の狙った位相で遮断器を投入する。その結果、図３に示すように、遮断器投入後における変圧器鉄心に誘起される磁束が過渡現象を伴わないため、励磁突入電流の効果的な抑制が可能になる。

なお、本実施形態において、遮断器の投入タイミングは、必ずしも、遮断器投入後の課電状態で変圧器に定常状態で誘起される磁束と直流電圧印加の結果飽和した磁束が完全に一致することに限定されるものではない。両者が略一致していても、励磁突入電流を大幅に抑制することができる。同様に、直流電圧印加による変圧器鉄心の磁束も、完全に飽和する必要はなく、略飽和する程度でも良い。その場合でも、遮断器投入後の課電状態で変圧器に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果変圧器鉄心に誘起される磁束とを近づけることができ、その位相で遮断器を投入することで、励磁突入電流を抑制できる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第１実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

すなわち、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、いったん＋１００％の直流磁束を掛けることにより、変圧器鉄心の磁束を常に定常状態で誘起される磁束と等しい値とすることができる。そのため、抵抗体付き遮断器等の設備を付加したり、変圧器端子電圧を計測するための計器用変圧器（ＶＴ）などを設置せずに、適正な投入位相において遮断器が投入されるように制御することで、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。

（第２実施形態）
（構成）
図４は、本発明の第２実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図である。

図４において、１１０は電力系統の母線（電源母線ともいう）、２１０Ｕ〜Ｖは各相の主接点が個別に操作される各相操作型遮断器である。３１０は各相操作型遮断器２１０によって電源母線１１０に投入または遮断される３相変圧器であり、その１次巻線３１１はＹ結線され、２次巻線３１２および３次巻線３１３はΔ結線されている。

なお、１次巻線３１１および２次巻線３１２がＹ結線され、３次巻線３１３がΔ結線された３相変圧器など、図４以外の結線の３相変圧器を適用した構成としても良い。また、図４では直接接地変圧器を用いているが、非接地変圧器、非有効接地変圧器（抵抗接地変圧器）を適用した構成としても良い。

すなわち、本実施形態における変圧器としては、有効接地系もしくは非有効接地系に設置され、各相が２巻線もしくは３巻線であり、２巻線の場合には２次巻線がΔ結線され、３巻線の場合には２次巻線もしくは３次巻線がΔ結線され、１次巻線がＹ結線に接続され、有効接地系に設置された場合にはＹ結線の中性点が接地され、非有効接地系に設置された場合には、Ｙ結線の中性点が非接地もしくはインピーダンスを有する素子を介して接地された３相変圧器が使用できる。

次に、励磁突入電流抑制装置６１０と主回路との接続関係について説明する。
４１０は前記電源母線１１０の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）電圧を計測するための計器用変圧器（ＶＴ）等で構成された電源電圧計測用機器、６１０は各相操作型遮断器２１０の主接点に対して各相個別に閉極位相制御された投入指令を出力する励磁突入電流抑制装置である。

励磁突入電流抑制装置６１０において、６１１はＶＴ等の電源電圧計測用機器４１０から出力された各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の電源電圧を取り込んで計測する電源電圧計測手段である。６１３は投入位相制御手段である。投入位相制御手段６１３は、電源電圧の所望の投入位相で、遮断器を電気的に投入させる制御を行う。投入位相制御手段６１３は、電圧計測手段６１１の出力を参照して、この電圧の所望の投入位相において各相個別に遮断器２１０Ｕ〜Ｗが電気的に投入するように投入位相を制御する機能を備えている。

６１４は投入指令出力手段で、投入位相制御手段６１３の出力信号を受けて遮断器２１０の主接点を駆動する操作機構に対して各相個別に投入指令を出力する機能を備えている。６１２は投入位相設定手段で、投入位相制御手段６１３で制御対象となる所望の位相を設定・保持する機能を備えている。

６１５は直流電圧印加手段で、結線６１６を介して、３相変圧器３１０のΔ結線である２次巻線３１２、又は３次巻線３１３の２つの端子間に直流電圧を印加する機能を備えている。図４の例では、２次巻線３１２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加手段６１５が接続されている。なお、直流電圧印加手段６１５を２次巻線３１２のｖ−ｗ端子間、ｗ−ｕ端子間、または３次巻線に接続しても良い。また、本実施形態では、直流電圧印加手段６１５は、励磁突入電流抑制装置６１０と同一ユニット内に構成されているが、別ユニットとして構成しても良い。

（作用）
第２実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。

また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図５に示す。

ステップ１：３相変圧器のΔ結線の端子間に直流電圧を印加する。
３相変圧器３１０のΔ結線の端子間に結線６１６を介して直流電圧印加手段６１５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は、変圧器鉄心（直流電圧印加端子間に対応する相の鉄心）が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。図４の例では、２次巻線３１２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加手段６１５からの直流電圧を印加する。この場合、図６に示すように、３相変圧器３１０のＵ相鉄心の直流磁束１０１０ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０１０ｖおよびＷ相鉄心の直流磁束１０１０ｗは各々約−５０％になる。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を各相個別に設定する。
閉極第１相を直流電圧印加端子間に対応する相、すなわち、鉄心を飽和させた相とする。残りの２相は予め設定した時間後に投入する閉極第２相、閉極第３相とする。

例えば、図４に示すように、２次巻線３１２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加した場合は、図６に示すように、３相変圧器３１０のＵ相鉄心の直流磁束１０１０ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０１０ｖおよびＷ相鉄心の直流磁束１０１０ｗは各々約−５０％になっているので、Ｕ相遮断器２１０Ｕ投入後の課電状態で３相変圧器のＵ相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和したＵ相の直流磁束が略一致するタイミングとして、Ｕ相遮断器２１０Ｕの電気的な投入位相を１８０°に設定する。残りの２相、すなわち、Ｖ相遮断器２１０ＶとＷ相遮断器２１０Ｗの電気的な投入位相はＵ相電圧の０°（又は１８０°）に対応する位相に設定する。

なお、遮断器の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６１２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６１５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。要するに、残る２相は、予め設定した時間の後、先に投入された前記閉極第１相の相電圧零点で電気的に投入させるものであればよい。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、３相遮断器２１０を各相個別に位相制御投入する。
閉極第１相の位相制御投入のタイミングチャートは、図３の変圧器の位相制御投入のタイミングチャートと同じである。図４に示すように、２次巻線３１２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加した場合は、Ｕ相遮断器２１０Ｕは「Ｕ相の＋１００％の直流磁束＝Ｕ相電源電圧により定常状態で誘起されるＵ相の磁束」のタイミング、すなわち、Ｕ相の電源電圧の１８０°の位相で電気的に投入される。

閉極第１相と残りの２相の投入タイミングの例を、図７に示す。図７の例では、Ｕ相が閉極第１相であり、位相１８０°のタイミング（図７のタイミングＡ）で電気的に投入される。続いて１サイクル後に、残りの２相、すなわちＶ相とＷ相がＵ相の１８０°のタイミング（図７のタイミングＢ）で電気的に投入される。

この場合、Ｕ相のみを見れば、前記第１実施形態と同様に、投入前の直流磁束と電源電圧により定常状態で誘起される磁束とが等しいタイミングを容易に把握することができ、その時点で遮断器が投入されるように、電源電圧の狙った位相で遮断器を投入する。その結果、図３と同様に、変圧器のＵ相鉄心に誘起されるＵ相磁束が過渡現象を伴わないため、変圧器のＵ相の励磁突入電流の効果的な抑制が可能になる。

一方、残りの２相、すなわちＶ相とＷ相についても、Ｕ相の変圧器鉄心が磁気飽和した状態において、Ｖ相鉄心の直流磁束１０１０ｖおよびＷ相鉄心の直流磁束１０１０ｗは各々約−５０％になっていることが把握できるので、励磁突入電流を抑制した適正なタイミングで遮断器を投入することができる。

特に、投入第１相であるＵ相投入後は、残りの２相であるＶ相とＷ相の直流磁束は、鉄心磁束の均一化現象により急速に抑制され、１サイクル、もしくは数サイクル後には、Ｖ相とＷ相の直流磁束は無視できるレベルとなる。この場合は、図７に示すように、投入第１相であるＵ相の１８０°のタイミングでＶ相、Ｗ相を投入することにより、変圧器の残りのＶ相、Ｗ相の励磁突入電流の効果的な抑制が可能になる。
以上に述べた3相変圧器の励磁突入電流抑制の考え方は、例えば非特許文献１に詳細に述べられているので、ここでの詳細な説明は省略する。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第２実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。

特に、本実施の形態は、各相操作型遮断器２１０Ｕ〜Ｗの位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３１０を電源に投入することができ、各相操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。また、本実施の形態によれば、２次巻線、もしくは３次巻線のΔ結線の端子間に直流電圧を印加して鉄心を飽和させるので、１次側のＹ結線の接地方式（直接接地、非接地方式、非有効接地方式（抵抗接地方式））によらず、類似の位相制御投入方式が適用できる。

（第３実施形態）
（構成）
図８は、本発明の第３実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図である。第３実施形態の構成は、以下の点を除き、第２実施形態の構成と同じなので、詳細な説明を省略する。

図８において、２２０は各相の主接点が一括操作される３相一括操作型遮断器である。３２０は３相一括操作型遮断器２２０によって電源母線１１０に投入または遮断される３相変圧器であり、その１次巻線３２１はＹ結線され、２次巻線３２２および３次巻線３２３はΔ結線されている。Ｚｎは１次巻線３２１の中性点を接地するためのインピーダンスである。

なお、３相一括操作型遮断２２０の代わりに各相操作遮断器を適用し、各相操作遮断器を３相同時に投入または遮断操作しても良い。また、１次巻線３２１および２次巻線３２２がＹ結線され、３次巻線３２３がΔ結線された３相変圧器など、図８以外の結線の３相変圧器を適用した構成としても良い。また、図８では非有効接地変圧器（抵抗接地変圧器）を用いているが、直接接地変圧器、非接地変圧器を適用した構成としても良い。

励磁突入電流抑制装置６２０と主回路との接続関係は、遮断器が３相一括操作型遮断器２２０になったことに伴い、投入指令を３相一括で出力することを除き、第２実施形態と同じである。また、励磁突入電流抑制装置６２０の構成は、投入指令出力手段６２４が投入位相制御手段６２３の出力信号を受けて遮断器２２０の主接点を駆動する操作機構に対して３相一括で投入指令を出力する機能を備えていることを除き、第２実施形態と同じである。

（作用）
第３実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。

更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図９に示す。

ステップ１：３相変圧器のΔ結線の端子間に直流電圧を印加する。
３相変圧器３２０のΔ結線の端子間に結線６２６を介して直流電圧印加手段６２５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は変圧器鉄心（直流電圧印加端子間に対応する相の鉄心）が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。図８の例では、２次巻線３２２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加手段６２５からの直流電圧を印加する。この場合、第２実施形態と同様の直流磁束が残る。すなわち、図６と同様に、３相変圧器３２０のＵ相鉄心の直流磁束は約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束およびＷ相鉄心の直流磁束は各々約−５０％になる。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を３相一括で設定する。
直流磁束が最大の相は、直流電圧印加端子間に対応する相、すなわち、鉄心を飽和させた相である（この相をＸ相とする）。したがって、直流電圧印加の結果飽和したＸ相の磁束と同極性から逆極性へ遷移するＸ相の電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させる。

例えば、図８に示すように、２次巻線３２２のｕ−ｖ端子間に直流電圧印加した場合は、図６と同様に、３相変圧器３２０のＵ相鉄心の直流磁束は約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束およびＷ相鉄心の直流磁束は各々約−５０％になる。したがって、図１０に示すように、電圧が正極性から負極性へ遷移するＵ相電圧の１８０°（図１０のタイミングＣ）を電気的な投入位相に設定する。なお、遮断器の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６２２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６２５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、３相一括操作型遮断器２２０を３相一括で位相制御投入する。なお、位相制御投入のタイミングチャートは、図３の変圧器の位相制御投入のタイミングチャートと同様である。以上の手順により、３相一括操作型遮断器２２０の位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３２０を電源に投入することができる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第３実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。特に、本実施の形態は、３相一括操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

また、本実施の形態によれば、２次巻線、もしくは３次巻線のΔ結線の端子間に直流電圧を印加して鉄心を飽和させるので、１次側のＹ結線の接地方式（直接接地、非接地方式、非有効接地方式（抵抗接地方式））によらず、類似の位相制御投入方式が適用できる。

（第４実施形態）
（構成）
図１１は、本発明の第４実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図である。

図１１において、１１０は電力系統の母線（電源母線ともいう）、２１０Ｕ〜Ｖは各相の主接点が個別に操作される各相操作型遮断器である。３３０は各相操作型遮断器２１０によって電源母線１１０に投入または遮断される３相変圧器であり、その１次巻線３３１はＹ結線され、２次巻線３３２および３次巻線３３３はΔ結線されている。３相変圧器３３０は１次巻線３３１のＹ結線の中性点が直接接地された直接接地変圧器である。

なお、１次巻線３３１および２次巻線３３２がＹ結線され、３次巻線３３３がΔ結線された３相変圧器など、図１１以外の結線の直接接地系の３相変圧器を適用した構成としても良い。励磁突入電流抑制装置６３０と主回路との接続関係は、第２実施形態と同じなので詳細な説明を省略する。また、励磁突入電流抑制装置６３０の構成は、直流電圧印加手段６３５の接続を除き、第２実施形態と同じであるので詳細な説明を省略する。

直流電圧印加手段６３５は、結線６３６を介して、３相変圧器３３０のＹ結線である１次巻線３３１の３相の内のいずれか１相の端子と接地端子の間に直流電圧を印加する機能を備えている。図１１の例では、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加手段６３５が接続されている。なお、直流電圧印加手段６３５を１次巻線３３１のＶ相端子−中性点（接地）端子間、Ｗ相端子−中性点（接地）端子間に接続しても良い。なお、本実施形態では、直流電圧印加手段６３５は、励磁突入電流抑制装置６３０と同一ユニット内に構成されているが、別ユニットとして構成しても良い。

（作用）
第４実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。

また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図１２に示す。

ステップ１：３相変圧器のＹ結線の端子−接地間に直流電圧を印加する。
３相変圧器３３０のＹ結線の３相の内のいずれか１相の端子と接地端子の間に結線６３６を介して直流電圧印加手段６３５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は変圧器鉄心（直流電圧印加端子に対応する相の鉄心）が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。図１１の例では、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加手段６３５からの直流電圧を印加する。この場合、図１３に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０３０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０３０ＶおよびＷ相鉄心の直流磁束１０３０Ｗは各々約−５０％になる。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を各相個別に設定する。
閉極第１相を直流電圧印加端子に対応する相、すなわち、鉄心を飽和させた相とする。残りの２相は予め設定した時間後に投入する閉極第２相、閉極第３相とする。

例えば、図１１に示すように、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加した場合は、図１３に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０３０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０３０ＶおよびＷ相鉄心の直流磁束１０３０Ｗは各々約−５０％になっているので、Ｕ相遮断器２１０Ｕ投入後の課電状態で３相変圧器のＵ相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和したＵ相の直流磁束が略一致するタイミングとして、Ｕ相遮断器２１０Ｕの電気的な投入位相を１８０°に設定する。残りの２相、すなわち、Ｖ相遮断器２１０ＶとＷ相遮断器２１０Ｗの電気的な投入位相はＵ相電圧の０°（又は１８０°）に対応する位相に設定する。

なお、遮断器の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６３２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６３５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、３相遮断器２１０を各相個別に位相制御投入する。
閉極第１相の位相制御投入のタイミングチャートは、図３の変圧器の位相制御投入のタイミングチャートと同じである。図１１に示すように、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加した場合は、Ｕ相遮断器２１０Ｕは「Ｕ相の＋１００％の直流磁束＝Ｕ相電源電圧により定常状態で誘起されるＵ相の磁束」のタイミング、すなわち、Ｕ相の電源電圧の１８０°の位相で電気的に投入される。

閉極第１相と残りの２相の投入タイミングは、図７に示すタイミングと同じである。
図７に示すように、Ｕ相が閉極第１相であり、位相１８０°のタイミング（図７のタイミングＡ）で電気的に投入される。続いて１サイクル後に、残りの２相、すなわちＶ相とＷ相がＵ相の１８０°のタイミング（図７のタイミングＢ）で電気的に投入される。

以上の手順により、各相操作型遮断器２１０Ｕ〜Ｗの位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３３０を電源に投入することができる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第４実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。特に本実施の形態は、設備上の都合で、Δ結線に直流電圧を印加できない場合に有効であり、直接接地系の３相変圧器において、各相操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

（第５実施形態）
（構成）
図１４は、本発明の第５実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図である。第５実施形態の構成は、以下の点を除き、第４実施形態の構成と同じなので、詳細な説明を省略する。

図１４において、２２０は各相の主接点が一括操作される３相一括操作型遮断器である。３３０は３相一括操作型遮断器２２０によって電源母線１１０に投入または遮断される３相変圧器であり、その１次巻線３３１はＹ結線され、２次巻線３３２および３次巻線３３３はΔ結線されている。３相変圧器３３０は１次巻線３３１のＹ結線の中性点が直接接地された直接接地変圧器である。

なお、３相一括操作型遮断２２０の代わりに各相操作遮断器を適用し、各相操作遮断器を３相同時に投入または遮断操作しても良い。また、１次巻線３３１および２次巻線３３２がＹ結線され、３次巻線３３３がΔ結線された３相変圧器など、図１４以外の結線の直接接地系の３相変圧器を適用した構成としても良い。

励磁突入電流抑制装置６４０と主回路との接続関係は、遮断器が３相一括操作型遮断器２２０になったことに伴い、投入指令を３相一括で出力することを除き、第４実施形態と同じである。また、励磁突入電流抑制装置６４０の構成は、投入指令出力手段６４４が投入位相制御手段６４３の出力信号を受けて遮断器２２０の主接点を駆動する操作機構に対して３相一括で投入指令を出力する機能を備えていることを除き、第４実施形態と同じである。

（作用）
第５実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。

また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図１５に示す。

ステップ１：３相変圧器のＹ結線の端子−接地間に直流電圧を印加する。
３相変圧器３３０のＹ結線の３相の内のいずれか１相の端子と接地端子の間に結線６４６を介して直流電圧印加手段６４５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は変圧器鉄心（直流電圧印加端子に対応する相の鉄心）が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。図１４の例では、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加手段６４５からの直流電圧を印加する。

この場合、第４実施形態と同様に、図１３に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０３０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０３０ＶおよびＷ相鉄心の直流磁束１０３０Ｗは各々約−５０％になる。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を３相一括で設定する。
直流磁束が最大の相は、直流電圧印加端子に対応する相、すなわち、鉄心を飽和させた相である（この相をＸ相とする）。したがって、直流電圧印加の結果飽和したＸ相の磁束と同極性から逆極性へ遷移するＸ相の電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させる。例えば、図１４に示すように、１次巻線３３１のＵ相端子−中性点（接地）端子間に直流電圧印加した場合は、第４実施形態と同様に、図１３に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束は約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束およびＷ相鉄心の直流磁束は各々約−５０％になる。したがって、第３実施形態と同様に、図１０に示すように、電圧が正極性から負極性へ遷移するＵ相電圧の１８０°（図１０のタイミングＣ）を電気的な投入位相に設定する。

なお、遮断器の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６４２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６４５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、３相一括操作型遮断器２２０を３相一括で位相制御投入する。なお、位相制御投入のタイミングチャートは、図３の変圧器の位相制御投入のタイミングチャートと同様である。

以上の手順により、３相一括操作型遮断器２２０の位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３３０を電源に投入することができる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第５実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。

特に本実施の形態は、設備上の都合で、Δ結線に直流電圧を印加できない場合に有効であり、直接接地系の３相変圧器において、３相一括操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

（第６実施形態）
（構成）
図１６は、本発明の第６実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図である。

図１６において、１１０は電力系統の母線（電源母線ともいう）、２２０は各相の主接点が一括操作される３相一括操作型遮断器である。３５０は３相一括操作型遮断器２２０によって電源母線１１０に投入または遮断される３相変圧器であり、その１次巻線３５１はＹ結線され、２次巻線３５２および３次巻線３５３はΔ結線されている。Ｚｎは１次巻線３５１の中性点を接地するためのインピーダンスである。３相変圧器３５０は１次巻線３５１のＹ結線の中性点がインピーダンスを介して接地された非有効接地変圧器である。

なお、１次巻線３５１および２次巻線３５２がＹ結線され、３次巻線３５３がΔ結線された３相変圧器など、図１６以外の結線の非有効接地系の３相変圧器を適用した構成としても良い。また、非接地系の３相変圧器を適用した構成としても良い。

励磁突入電流抑制装置６５０と主回路との接続関係は、第３実施形態と同じなので詳細な説明を省略する。また、励磁突入電流抑制装置６５０の構成は、直流電圧印加手段６５５の接続を除き、第３実施形態と同じであるので詳細な説明を省略する。

直流電圧印加手段６５５は、結線６５６を介して、３相変圧器３５０のＹ結線である１次巻線３５１の３相の内のいずれか２相の端子間に直流電圧を印加する機能を備えている。図１６の例では、１次巻線３５１のＵ相端子−Ｖ相端子間に直流電圧印加手段６５５が接続されている。なお、直流電圧印加手段６５５を１次巻線３５１のＶ相端子−Ｗ相端子間、Ｗ相端子−Ｕ相端子間に接続しても良い。なお、本実施形態では、直流電圧印加手段６５５は、励磁突入電流抑制装置６５０と同一ユニット内に構成されているが、別ユニットとして構成しても良い。

（作用）
第６実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。本実施形態は、例えば、変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施したことにより、変圧器を遮断した時に生じた残留磁束が変化する、もしくは無くなり、試験・点検終了時には、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。

また、その他の何らかの物理的影響により、変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残った場合を適用対象としている。更に、変圧器に何らかの物理的影響が生じた結果、残留磁束が変化する、もしくは無くなり、結果として残留磁束が把握出来なくなった場合も、これに準じるケースとして、同じく適用対象としている。

以上の前提における変圧器の状態（変圧器鉄心に何らかの直流磁束が残っている状態、又は残留磁束を把握できない場合）を初期状態として、本実施形態による励磁突入電流抑制方法のフローチャートを図１７に示す。

ステップ１：３相変圧器のＹ結線の端子間に直流電圧を印加する。
３相変圧器３５０のＹ結線の３相の内のいずれか２相の端子間に結線６５６を介して直流電圧印加手段６５５からの直流電圧を印加する。

ステップ２：変圧器鉄心が飽和するまで印加時間が経過したか？
直流電圧の印加は変圧器鉄心（直流電圧印加端子に対応する相の鉄心）が飽和したと考えるのに十分な時間の間印加する。なお、直流電圧の印加時間は変圧器毎の固有条件である。図１６の例では、１次巻線３５１のＵ相端子−Ｖ相端子間に直流電圧印加手段６５５からの直流電圧を印加する。この場合、図１８に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０５０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０５０Ｖは約−１００％となり、Ｗ相鉄心の直流磁束１０５０Ｗは約０％になる。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を３相一括で設定する。
直流磁束の絶対値が最大の相は、直流電圧印加端子間に対応する２相、すなわち、鉄心をそれぞれ正極性と負極性に飽和させた２相である。ここでは磁束が正極性の相を選択し、これをＸ相とする。したがって、直流電圧印加の結果飽和したＸ相の磁束と同極性から逆極性へ遷移するＸ相の電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させる。

例えば、図１６に示すように、１次巻線３５１のＵ相端子−Ｖ相端子間に直流電圧印加した場合は、図１８に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０５０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０５０Ｖは約−１００％となり、Ｗ相鉄心の直流磁束１０５０Ｗは約０％になる。したがって、直流磁束が正極性の相を選択する場合、図１９に示すように、電圧が正極性から負極性へ遷移するＵ相電圧の１８０°（図１９のタイミングＤ）を電気的な投入位相に設定する。

なお、遮断器の投入位相は、都度設定しても良いし、投入位相設定手段６５２に予め設定した位相を使用しても良い。また、直流電圧印加手段６５５と連動して、自動的に設定されるようにしても良い。

ステップ４：ステップ３で設定した投入位相を電気的な投入タイミングとして、３相一括操作型遮断器２２０を３相一括で位相制御投入する。なお、位相制御投入のタイミングチャートは、図３の変圧器の位相制御投入のタイミングチャートと同様である。

以上の手順により、３相一括操作型遮断器２２０の位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３５０を電源に投入することができる。なお、本実施形態では３相遮断器の投入位相を設定するに当たり、直流磁束が正極性の相を選択する場合について説明したが、負極性の相を選択しても良い。負極性の磁束を選択する場合について、図１６、図１８の場合を例にとり、以下に説明する。

図１８では、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０５０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０５０Ｖは約−１００％となり、Ｗ相鉄心の直流磁束１０５０Ｗは約０％になる。したがって、直流磁束が負極性の相を選択する場合は、図１９に示すように、電圧が負極性から正極性へ遷移するＶ相電圧の０°（図１９のタイミングＥ）を電気的な投入位相に設定する。Ｖ相の０°のタイミングで３相一括操作型遮断器２２０を位相制御投入すれば、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３５０を電源に投入することができる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第６実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。特に本実施の形態は、設備上の都合で、Δ結線に直流電圧を印加できない場合に有効であり、非接地系、又は非有効接地系（抵抗接地系）の３相変圧器において、３相一括操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

（第７実施形態）
（構成）
本発明の第７実施形態の構成は、第６実施形態と同じなので、説明を省略する。

（作用）
第７実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置の作用について以下に説明する。第７実施形態の励磁突入電流抑制方法のフローチャートは、ステップ３「３相遮断器の投入位相を３相一括で設定する」を除き、第６実施形態と同じ（図１７を参照）なので、ステップ３についてのみ以下に詳細に説明する。

ステップ３：３相遮断器の投入位相を３相一括で設定する。
直流電圧を印加していない端子に対応する相（この相をＸ相とする）のピーク電圧のタイミング（９０°又は２７０°）が投入位相の候補となる。なお、一般には、直流磁束の絶対値が最小の相をＸ相として選択する。

２つあるＸ相ピーク電圧のうち、直流電圧を印加して鉄心を飽和させた残りの２相において、遮断器投入後の課電状態で３相変圧器の各々の相に定常状態で誘起される磁束の極性と、直流電圧印加の結果飽和した当該相の直流磁束の極性が各々同極性となる期間と一致する方のＸ相ピーク電圧を最終的な投入位相とし、このタイミングを電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させる。

例えば、図１７に示すように、１次巻線３５１のＵ相端子−Ｖ相端子間に直流電圧印加した場合は、図１８に示すように、３相変圧器３３０のＵ相鉄心の直流磁束１０５０Ｕは約＋１００％となり、Ｖ相鉄心の直流磁束１０５０Ｖは約−１００％となり、Ｗ相鉄心の直流磁束１０５０Ｗは約０％になる。したがって、直流電圧を印加していないＷ相のピーク電圧のタイミング（９０°又は２７０°）が投入位相の候補となる。

次に、直流電圧を印加して鉄心を飽和させた残りの２相の状態を考慮する。図２０に示すように、遮断器投入後の課電状態で３相変圧器のＵ相に定常状態で誘起される磁束の極性と、直流電圧印加の結果飽和したＵ相の直流磁束（＋１００％）の極性が同極性である期間は期間ａである。一方、遮断器投入後の課電状態で３相変圧器のＶ相に定常状態で誘起される磁束の極性と、直流電圧印加の結果飽和したＶ相の直流磁束（−１００％）の極性が同極性である期間は期間ｂである。

従って、期間ａと期間ｂが重なる期間におけるＷ相のピーク電圧のタイミングが最終的な投入位相になる。以上より、図２０の投入タイミングＦ、すなわち、Ｗ相電圧の２７０°を電気的な投入位相に設定する。

以上の手順により、３相一括操作型遮断器２２０の位相制御投入により、励磁突入電流を抑制して３相変圧器３５０を電源に投入することができる。

（効果）
以上の説明から明らかなように、第７実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法は、以下の効果を有する。

変圧器の巻線抵抗測定や変流器の極性チェックなど、変圧器巻線への直流電圧印加を伴う現地試験・点検などを実施した場合においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。特に本実施の形態は、設備上の都合で、Δ結線に直流電圧を印加できない場合に有効であり、非接地系、又は非有効接地系（抵抗接地系）の３相変圧器において、３相一括操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

（変形例１）
第６実施形態、第７実施形態では、遮断器が３相一括操作型遮断器である場合について説明した。３相変圧器が非接地系、又は非有効接地系（抵抗接地系）の３相変圧器であり、かつ遮断器が各相操作型遮断器であって各相個別に遮断器を投入する場合においても、第３実施形態と類似の方法により変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。この場合は、投入位相の設定方法、投入位相制御の方法として、特許文献２に記載の方法を採用すればよい。

本変形例によれば、設備上の都合で、Δ結線に直流電圧を印加できない場合に有効であり、非接地系、又は非有効接地系（抵抗接地系）の３相変圧器において、各相操作型遮断器を適用している場合に、最適な励磁突入電流抑制方法を提供できる。

（変形例２）
変圧器の残留磁束の状態が不明の場合にも、前述の第１実施形態〜第７実施形態、および変形例１の手法を適用することにより、同様に、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができることは明らかである。

従って、本実施形態によれば、点検のための機器停止の時間的制約や、電力会社の運用上の制約、又は既設変電設備への取り付けスペースなどの物理的制約や安全上の制約などの理由により、計器用変圧器（ＶＴ）等を付加することが不可能であり、変圧器の残留磁束を把握することが出来ない場合でも、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。

また、本変形例によれば、変圧器の遮断制御による残留磁束の制御が不可能な系統においても、抵抗体付き遮断器等の設備を付加せずに、変圧器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。

本発明の第１実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と変圧器、および遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第１実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 変圧器の位相制御投入のタイミングチャート。 本発明の第２実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第２実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 本発明の第２実施形態における直流電圧印加端子と直流磁束の関係。 ３相変圧器における各相操作型遮断器の位相制御投入のタイミングチャート。 本発明の第３実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第３実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 本発明の第３実施形態における３相変圧器の直流磁束に対する３相一括操作型遮断器の位相制御投入のタイミングチャート。 本発明の第４実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第４実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 本発明の第４実施形態における直流電圧印加端子と直流磁束の関係を示す結線図。 本発明の第５実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第５実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 本発明の第６実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制装置と３相変圧器、および３相遮断器の接続関係を示すブロック図。 本発明の第６実施形態における変圧器の励磁突入電流抑制方法のフローチャート。 本発明の第６実施形態における直流電圧印加端子と直流磁束の関係を示す結線図。 本発明の第６実施形態における３相変圧器の直流磁束に対する３相一括操作型遮断器の位相制御投入のタイミングチャート。 本発明の第７実施形態における３相変圧器の直流磁束に対する３相一括操作型遮断器の位相制御投入のタイミングチャート。

符号の説明

２００、２１０、２２０…遮断器
３００、３１０、３２０、３３０、３５０…変圧器
３１１、３２１、３３１、３５１…１次巻線
３１２、３２２、３３２、３５２…２次巻線
３１３、３２３、３３３、３５３…３次巻線
４００、４１０…計器用変圧器
６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０…励磁突入電流抑制装置
６０１、６１１、６２１、６３１、６４１、６５１…電圧計測手段
６０２、６１２、６２２、６３２、６４２、６５２…投入位相設定手段
６０３、６１３、６２３、６３３、６４３、６５３…投入位相制御手段
６０５、６１５、６２４、６３４、６４４、６５４…直流電圧印加手段

Claims (13)

1. Ｙ結線に接続された１次巻線と、△結線された２次巻線または３次巻線を有する３相変圧器と、この３相変圧器を３相電源へ投入および３相電源から遮断する３相遮断器とを備え、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制方法において、
   前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器のΔ結線の２端子間に直流電圧を印加して、このΔ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定相の鉄心の磁束を飽和させ、
   前記３相遮断器投入後の課電状態で鉄心を飽和させた前記特定相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した前記特定相の磁束が略一致するタイミングとなる電圧位相０°または１８０°を電気的な投入目標として、前記３相遮断器を投入させることを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制方法。
2. 前記３相遮断器は各相操作型遮断器であり、
   鉄心を飽和させた特定相を閉極第１相とし、前記閉極第１相の遮断器投入後の課電状態で前記３相変圧器の前記閉極第１相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した前記閉極第１相の磁束が略一致するタイミングとなる電圧位相０°または１８０°を電気的な投入目標として、前記３相遮断器の前記閉極第１相を投入させ、
   残る２相は、予め設定した時間の後、先に投入された前記閉極第１相の相電圧零点で電気的に投入させることを特徴とする請求項１記載の変圧器の励磁突入電流抑制方法。
3. 鉄心を飽和させた特定相の相電圧が、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束と同極性から逆極性へ遷移する電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させることを特徴とする請求項１記載の変圧器の励磁突入電流抑制方法。
4. Ｙ結線に接続された１次巻線を有する３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制方法において、
   前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか１相の端子と接地端子の間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定相の鉄心の磁束を飽和させ、
   前記３相遮断器投入後の課電状態で直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた前記特定相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した前記特定相の磁束が略一致するタイミングを電気的な投入目標として、前記３相遮断器を投入させることを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制方法。
5. 前記３相遮断器は各相操作型遮断器であり、
   前記直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた特定相を閉極第１相とし、前記閉極第１相の遮断器投入後の課電状態で前記３相変圧器の前記閉極第１相に定常状態で誘起される磁束と、直流電圧印加の結果飽和した前記閉極第１相の磁束が略一致するタイミングを電気的な投入目標として、前記３相遮断器の前記閉極第１相を投入させ、
   残る２相は、予め設定した時間の後、先に投入された前記閉極第１相の相電圧零点で電気的に投入させることを特徴とする請求項４記載の変圧器の励磁突入電流抑制方法。
6. 前記直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた特定相の相電圧が、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束と同極性から逆極性へ遷移する電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させることを特徴とする請求項４記載の変圧器の励磁突入電流抑制方法。
7. １次巻線がＹ結線に接続され、Ｙ結線の中性点が非接地もしくはインピーダンスを有する素子を介して接地された３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制方法において、
   前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか２相の端子間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定の２相の鉄心の磁束を飽和させ、
   前記３相遮断器投入後の課電状態で直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた前記特定の２相の内いずれか１相の相電圧が、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束と同極性から逆極性へ遷移する電圧零点を電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させることを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制方法。
8. １次巻線がＹ結線に接続され、Ｙ結線の中性点が非接地もしくはインピーダンスを有する素子を介して接地された３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制方法において、
   前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか２相の端子間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定の２相の鉄心の磁束を飽和させ、
   直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた前記特定の２相において、遮断器投入後の課電状態で前記３相変圧器の各々の相に定常状態で誘起される磁束の極性と、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束の極性が各々同極性となる期間であり、
   かつ、前記３相変圧器の直流電圧印加時に選択しなかった残りの１相の相電圧がピークとなるタイミングを電気的な投入目標として、３相の遮断器を同時に投入させることを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制方法。
9. 前記３相遮断器は、３相一括操作型遮断器であることを特徴とする請求項３、請求項６、請求項７、又は請求項８記載の変圧器の励磁突入電流抑制方法。
10. Ｙ結線に接続された１次巻線と、△結線された２次巻線または３次巻線を有する３相変圧器と、この３相変圧器を３相電源へ投入および３相電源から遮断する３相遮断器とを備え、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
    前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器のΔ結線の２端子間に直流電圧を印加して、このΔ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定相の鉄心の磁束を飽和させるための直流電圧印加手段と、
    電源電圧と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該電源電圧の所望の投入位相で、遮断器を電気的に投入させる制御を行う遮断器の投入制御手段と、
    前記所望の投入位相として、前記３相遮断器投入後の課電状態で鉄心を飽和させた前記特定相に定常状態で誘起される磁束と、前記直流電圧印加の結果飽和した前記特定相の磁束が略一致するタイミングとなる電圧位相０°または１８０°を設定する投入位相設定手段と、
    を有することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。
11. Ｙ結線に接続された１次巻線を有する３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
    前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか１相の端子と接地端子の間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定相の鉄心の磁束を飽和させるための直流電圧印加手段と、
    電源電圧と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該電源電圧の所望の投入位相で、遮断器を電気的に投入させる制御を行う遮断器の投入制御手段と、
    前記所望の投入位相として、前記３相遮断器投入後の課電状態で鉄心を飽和させた前記特定相に定常状態で誘起される磁束と、前記直流電圧印加の結果飽和した前記特定相の磁束が略一致するタイミングを設定する投入位相設定手段と、
    を有することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。
12. １次巻線がＹ結線に接続され、Ｙ結線の中性点が非接地もしくはインピーダンスを有する素子を介して接地された３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
    前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか２相の端子間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定の２相の鉄心の磁束を飽和させるための直流電圧印加手段と、
    電源電圧と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該電源電圧の所望の投入位相で、３相の遮断器を同時に電気的に投入させる制御を行う遮断器の投入制御手段と、
    前記所望の投入位相として、前記３相遮断器投入後の課電状態で直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた前記特定の２相の内いずれか１相の相電圧が、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束と同極性から逆極性へ遷移する電圧零点を設定する投入位相設定手段と、
    を有することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。
13. １次巻線がＹ結線に接続され、Ｙ結線の中性点が非接地もしくはインピーダンスを有する素子を介して接地された３相変圧器と、前記３相変圧器の３相電源への投入および３相電源からの遮断を行う３相遮断器とからなる３相回路で、前記３相変圧器を励磁させるために前記３相遮断器が投入されたときに、前記３相変圧器に発生する励磁突入電流を抑制するようにした変圧器の励磁突入電流抑制装置において、
    前記３相遮断器を投入する前に、前記３相変圧器の１次巻線であるＹ結線の３相の内の何れか２相の端子間に直流電圧を印加して、このＹ結線の直流電圧印加端子に対応した前記３相変圧器の特定の２相の鉄心の磁束を飽和させるための直流電圧印加手段と、
    電源電圧と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該電源電圧の所望の投入位相で、３相の遮断器を同時に電気的に投入させる制御を行う遮断器の投入制御手段と、
    前記所望の投入位相として、直流電圧印加時に選択した鉄心を飽和させた前記特定の２相において、遮断器投入後の課電状態で前記３相変圧器の各々の相に定常状態で誘起される磁束の極性と、直流電圧印加の結果飽和した当該相の磁束の極性が各々同極性となる期間であり、かつ、前記３相変圧器の直流電圧印加時に選択しなかった残りの１相の相電圧がピークとなるタイミングを設定する投入位相設定手段と、
    を有することを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装置。

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