JPH0224097B2 - - Google Patents
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- JPH0224097B2 JPH0224097B2 JP57149813A JP14981382A JPH0224097B2 JP H0224097 B2 JPH0224097 B2 JP H0224097B2 JP 57149813 A JP57149813 A JP 57149813A JP 14981382 A JP14981382 A JP 14981382A JP H0224097 B2 JPH0224097 B2 JP H0224097B2
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 14
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 6
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流線路や交流送電線路等の電力系統
内、あるいは別の電力系統相互において線路の地
絡や短絡等が発生した場合の過渡的故障電流を限
流する交流限流装置（以下、限流装置と略称す
る）に関する。
内、あるいは別の電力系統相互において線路の地
絡や短絡等が発生した場合の過渡的故障電流を限
流する交流限流装置（以下、限流装置と略称す
る）に関する。
一般に電力系統における故障過電流を抑制する
一つの方法として、系統に限流リアクトルを直列
に挿入する手段が講じられている。しかし、この
方式は系統故障時の故障電流を十分に抑制するに
足るインピーダンスを必要とし、また限流リアク
トルは常時線路に挿入されているものであるた
め、そのインピーダンスによる電圧降下が大き
く、経済送電の原則に反するという欠点があつ
た。
一つの方法として、系統に限流リアクトルを直列
に挿入する手段が講じられている。しかし、この
方式は系統故障時の故障電流を十分に抑制するに
足るインピーダンスを必要とし、また限流リアク
トルは常時線路に挿入されているものであるた
め、そのインピーダンスによる電圧降下が大き
く、経済送電の原則に反するという欠点があつ
た。
本発明は上記の欠点を除去するためになされた
もので、系統線路に変圧器または単巻変圧器を直
列に設け、前記変圧器または単巻変圧器の２次側
にコンデンサと抵抗および投入装置を直列に挿入
して定常時は２次側を開路状態で形成して１次側
から見たインピーダンスを十分小さくし、系統故
障時には投入装置を作動させて上記コンデンサお
よび抵抗を直列に接続させることによつて、変圧
器または単巻変圧器の２次側を閉路状態に形成
し、鉄共振現象を生起させることによつて変圧器
または単巻変圧器の１次側から見たインピーダン
スを急増させ故障過電流を抑制するようにした交
流限流装置を提供することを目的とする。
もので、系統線路に変圧器または単巻変圧器を直
列に設け、前記変圧器または単巻変圧器の２次側
にコンデンサと抵抗および投入装置を直列に挿入
して定常時は２次側を開路状態で形成して１次側
から見たインピーダンスを十分小さくし、系統故
障時には投入装置を作動させて上記コンデンサお
よび抵抗を直列に接続させることによつて、変圧
器または単巻変圧器の２次側を閉路状態に形成
し、鉄共振現象を生起させることによつて変圧器
または単巻変圧器の１次側から見たインピーダン
スを急増させ故障過電流を抑制するようにした交
流限流装置を提供することを目的とする。
以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。まず第１図において１は限流装置で２種の系
統S1，S2の連系点ａ，ｂ間に接続されている。
N1およびN2は前記限流装置１の１次巻線及び２
次巻線で、その２次巻線N2側には直列に抵抗Ｒ
とコンデンサＣおよび投入装置Ｓとが接続されて
いる。ここで投入装置Ｓは例えばギヤツプ付鉄心
または高速開閉器、あるいは酸化亜鉛避雷素子等
の非線形抵抗素子、更にはサイリスタ素子等を適
用した半導体しや断器等を意味する。なお変圧器
Ｔの鉄心の磁気回路は第２図で示す様に空〓また
は非磁性体を介挿したg1，g2，g3，g4を配置して
いる。
る。まず第１図において１は限流装置で２種の系
統S1，S2の連系点ａ，ｂ間に接続されている。
N1およびN2は前記限流装置１の１次巻線及び２
次巻線で、その２次巻線N2側には直列に抵抗Ｒ
とコンデンサＣおよび投入装置Ｓとが接続されて
いる。ここで投入装置Ｓは例えばギヤツプ付鉄心
または高速開閉器、あるいは酸化亜鉛避雷素子等
の非線形抵抗素子、更にはサイリスタ素子等を適
用した半導体しや断器等を意味する。なお変圧器
Ｔの鉄心の磁気回路は第２図で示す様に空〓また
は非磁性体を介挿したg1，g2，g3，g4を配置して
いる。
このような構成からなる本発明の動作を以下説
明する。第１図において、まず両系統S1およびS2
が健全な状態にある時には限流装置１の投入装置
Ｓは開路状態または高インピーダンス状態にあ
り、従つて変圧器Ｔの２次側は電気的には開路状
態で一般のリアクトルと同一である。このとき限
流装置１のインピーダンスは僅少な値になるよう
に設計してあるので、両系統S1およびS2間を低損
失で連系することになる。今上記の状態において
両系統S1およびS2のいずれかの系統に線路短絡時
の故障が発生すると、変圧器Ｔの１次巻線N1に
過大な電流が流通することになり、それに伴ない
２次巻線N2の両端の電圧が誘起起電力によつて
急上昇する。このため、前記誘起起電力が予め設
定された電圧に達すると、投入装置Ｓが作動し
て、変圧器Ｔの２次巻線N2間にコンデンサＣお
よび抵抗Ｒが直列に接続された閉回路を形成する
ことになり、変圧器ＴとコンデンサＣによつて鉄
共振が生起し、空〓や非磁性体が介挿された変圧
器Ｔの漏れインピーダンスが大きくなる。なお投
入装置Ｓがギヤツプの場合は放電、非線形抵抗素
子の場合は低インピーダンスに、高速開閉器、半
導体しや断器等の場合は閉路する。このように変
圧器の２次側回路には鉄共振の状態が誘起し、変
圧器Ｔの１次側から見たインピーダンスは空〓や
非磁性体の存在と相俟つて急増する。従つて系統
の連系点ａ，ｂ間を流れようとする過電流は限流
される。
明する。第１図において、まず両系統S1およびS2
が健全な状態にある時には限流装置１の投入装置
Ｓは開路状態または高インピーダンス状態にあ
り、従つて変圧器Ｔの２次側は電気的には開路状
態で一般のリアクトルと同一である。このとき限
流装置１のインピーダンスは僅少な値になるよう
に設計してあるので、両系統S1およびS2間を低損
失で連系することになる。今上記の状態において
両系統S1およびS2のいずれかの系統に線路短絡時
の故障が発生すると、変圧器Ｔの１次巻線N1に
過大な電流が流通することになり、それに伴ない
２次巻線N2の両端の電圧が誘起起電力によつて
急上昇する。このため、前記誘起起電力が予め設
定された電圧に達すると、投入装置Ｓが作動し
て、変圧器Ｔの２次巻線N2間にコンデンサＣお
よび抵抗Ｒが直列に接続された閉回路を形成する
ことになり、変圧器ＴとコンデンサＣによつて鉄
共振が生起し、空〓や非磁性体が介挿された変圧
器Ｔの漏れインピーダンスが大きくなる。なお投
入装置Ｓがギヤツプの場合は放電、非線形抵抗素
子の場合は低インピーダンスに、高速開閉器、半
導体しや断器等の場合は閉路する。このように変
圧器の２次側回路には鉄共振の状態が誘起し、変
圧器Ｔの１次側から見たインピーダンスは空〓や
非磁性体の存在と相俟つて急増する。従つて系統
の連系点ａ，ｂ間を流れようとする過電流は限流
される。
次に上記の現象を理論式を用いて説明する。す
なわち、今変圧器Ｔの１次及び２次巻線内の抵抗
と漏洩磁束による漏洩インダクタンスを無視し、
また変圧器Ｔの鉄心の磁気抵抗を線形と見なす
と、この時の定常時における変圧器Ｔの一次巻線
N1から見た見掛上のインピーダンスは、複素数
で表示すると、 Z〓ab＝ｊω・n1 2／rmag …(1) となる。
なわち、今変圧器Ｔの１次及び２次巻線内の抵抗
と漏洩磁束による漏洩インダクタンスを無視し、
また変圧器Ｔの鉄心の磁気抵抗を線形と見なす
と、この時の定常時における変圧器Ｔの一次巻線
N1から見た見掛上のインピーダンスは、複素数
で表示すると、 Z〓ab＝ｊω・n1 2／rmag …(1) となる。
但しZ〓ab；過渡状態に対しての定常状態におけ
るインピーダンス、ω；線路電源の角周波数、
n1；変圧器Ｔの１次巻線N1の巻数、rmag；変圧
器Ｔの鉄心の磁気抵抗である。次に、系統S1また
はS2のいずれかの線路に故障が発生して投入装置
Ｓが作動したときの定常状態におけるインピーダ
ンスZ〓′abは Z〓′ab＝ｊω・n2／1／rmag＋jω−n2／2／
１／ｒ＋jωc ＝ｊω・n2／1／rmag−n2／2／ｃ／１／r2＋ω2＋c2
＋ｊω・n2／2・ｒ／r2＋１／ω2・c2…(2) 但し、ｒ；抵抗Ｒの抵抗、n2；２次巻線N2の
巻数、Ｃ；コンデンサＣの容量で与えられる。と
ころで、変圧器Ｔに於ける鉄心磁気回路の磁気抵
抗rmagと２次巻線N2の巻数n2及びコンデンサＣ
の容量Ｃとの間には 3rmag＝n2／2／ｃ／r2＋１／ω2・c2、ｒ≪１／ωcとす
るとrmag≒ ω2・ｃ・n2 2 …(3) となる条件が満たされるとき、すなわち、鉄共振
回路を形成させるとき、前記(2)式で表わされたイ
ンピーダンスZ〓′abは Z〓′ab＝n2／1／n2／2・（r2＋1ω2c2）／ｒ …(4) となる。よつて(1)式および(4)式から２次巻線N2
の巻数n2、抵抗Ｒの抵抗ｒ、コンデンサＣの容量
Ｃ、鉄心磁気回路の磁気抵抗rmagの値を適宜与
えることによつてそれぞれの絶対値を ｜Z〓′ab｜＝n2／1／n2／2・（r2＋１／ω2c2）／ｒ≪
｜Z〓ab｜ ＝ω・n2／1／rmag …(5) とすることが出来る。すなわち、前記n2、ｒ、
ｃ、rmagを適当に与えることによつて、故障発
生状態の変圧器Ｔの１次側から見たインピーダン
スを定常状態における前記変圧器Ｔの１次側から
みたインピーダンスよりも十分に大に切替えるこ
とが出来る。ここで、抵抗Ｒの必要性としてｒ＝
Ｏのときは(4)式より、Z〓′abは無限大になり、限流
効果が大きくなるように見える。しかし、限流過
渡電流の直流成分の減衰時間が非常に長くなつて
限流装置としての役割を果たさなくなるので、適
当な値が必要になる。第３図は、電源電圧が
6.6kV（最大値）、周波数が60Hz、定常時の通電電
流が100A（最大値）、短絡電流が3.3kA（定常状態
の最大値）の配電系統の線路に本発明による限流
装置（投入装置Ｓがギヤツプ方式）を挿設した場
合の故障過電流の限流特性の様子を電子計算機に
よりシミユレーシヨンした特性図で、この第３図
において３は電源電圧の波形、４は定常通電電流
の波形、５は故障発生点、６は限流装置を挿入し
ていないときの故障電流の波形、７は限流装置を
挿入した場合の限流電流の波形、８はしや断点、
９，１０は変圧器Ｔの鉄心の磁束および２次巻線
N2の端子間の電圧の波形、１１はコンデンサＣ
に流れる電流の波形である。
るインピーダンス、ω；線路電源の角周波数、
n1；変圧器Ｔの１次巻線N1の巻数、rmag；変圧
器Ｔの鉄心の磁気抵抗である。次に、系統S1また
はS2のいずれかの線路に故障が発生して投入装置
Ｓが作動したときの定常状態におけるインピーダ
ンスZ〓′abは Z〓′ab＝ｊω・n2／1／rmag＋jω−n2／2／
１／ｒ＋jωc ＝ｊω・n2／1／rmag−n2／2／ｃ／１／r2＋ω2＋c2
＋ｊω・n2／2・ｒ／r2＋１／ω2・c2…(2) 但し、ｒ；抵抗Ｒの抵抗、n2；２次巻線N2の
巻数、Ｃ；コンデンサＣの容量で与えられる。と
ころで、変圧器Ｔに於ける鉄心磁気回路の磁気抵
抗rmagと２次巻線N2の巻数n2及びコンデンサＣ
の容量Ｃとの間には 3rmag＝n2／2／ｃ／r2＋１／ω2・c2、ｒ≪１／ωcとす
るとrmag≒ ω2・ｃ・n2 2 …(3) となる条件が満たされるとき、すなわち、鉄共振
回路を形成させるとき、前記(2)式で表わされたイ
ンピーダンスZ〓′abは Z〓′ab＝n2／1／n2／2・（r2＋1ω2c2）／ｒ …(4) となる。よつて(1)式および(4)式から２次巻線N2
の巻数n2、抵抗Ｒの抵抗ｒ、コンデンサＣの容量
Ｃ、鉄心磁気回路の磁気抵抗rmagの値を適宜与
えることによつてそれぞれの絶対値を ｜Z〓′ab｜＝n2／1／n2／2・（r2＋１／ω2c2）／ｒ≪
｜Z〓ab｜ ＝ω・n2／1／rmag …(5) とすることが出来る。すなわち、前記n2、ｒ、
ｃ、rmagを適当に与えることによつて、故障発
生状態の変圧器Ｔの１次側から見たインピーダン
スを定常状態における前記変圧器Ｔの１次側から
みたインピーダンスよりも十分に大に切替えるこ
とが出来る。ここで、抵抗Ｒの必要性としてｒ＝
Ｏのときは(4)式より、Z〓′abは無限大になり、限流
効果が大きくなるように見える。しかし、限流過
渡電流の直流成分の減衰時間が非常に長くなつて
限流装置としての役割を果たさなくなるので、適
当な値が必要になる。第３図は、電源電圧が
6.6kV（最大値）、周波数が60Hz、定常時の通電電
流が100A（最大値）、短絡電流が3.3kA（定常状態
の最大値）の配電系統の線路に本発明による限流
装置（投入装置Ｓがギヤツプ方式）を挿設した場
合の故障過電流の限流特性の様子を電子計算機に
よりシミユレーシヨンした特性図で、この第３図
において３は電源電圧の波形、４は定常通電電流
の波形、５は故障発生点、６は限流装置を挿入し
ていないときの故障電流の波形、７は限流装置を
挿入した場合の限流電流の波形、８はしや断点、
９，１０は変圧器Ｔの鉄心の磁束および２次巻線
N2の端子間の電圧の波形、１１はコンデンサＣ
に流れる電流の波形である。
第４図は、単巻変圧器を用いた現流装置の実施
例を示す。この実施例は周知のように１次巻線と
２次巻線の絶縁を同じにしなければならないとい
う欠点を有しているが、１次と２次巻線との共用
による銅量の節約、磁路の短縮による鉄量の節約
等価格が著しく低廉になる等の効果がある。
例を示す。この実施例は周知のように１次巻線と
２次巻線の絶縁を同じにしなければならないとい
う欠点を有しているが、１次と２次巻線との共用
による銅量の節約、磁路の短縮による鉄量の節約
等価格が著しく低廉になる等の効果がある。
以上のように本発明によれば定常時においては
変圧器または単巻変圧器の１次側から見たインピ
ーダンスを極力小さくするために限流装置の２次
側を開路状態に保持し、系統に故障が発生した
時、２次側に接続されたコンデンサ、抵抗を直列
に接続して空〓や非磁性体を有する変圧器または
単巻変圧器とコンデンサとによつて鉄共振を生起
させると共に鉄心に設けた空〓や非磁性体によつ
て１次側から見たインピーダンスを急増させ故障
過大電流を制限するようにしたので、簡単かつ高
信頼度を持つて確実に系統保護を行いうる効果が
ある。
変圧器または単巻変圧器の１次側から見たインピ
ーダンスを極力小さくするために限流装置の２次
側を開路状態に保持し、系統に故障が発生した
時、２次側に接続されたコンデンサ、抵抗を直列
に接続して空〓や非磁性体を有する変圧器または
単巻変圧器とコンデンサとによつて鉄共振を生起
させると共に鉄心に設けた空〓や非磁性体によつ
て１次側から見たインピーダンスを急増させ故障
過大電流を制限するようにしたので、簡単かつ高
信頼度を持つて確実に系統保護を行いうる効果が
ある。
第１図は、本発明の一実施例を示す交流限流装
置の回路構成図、第２図は第１図の変圧器の断面
を示す断面図、第３図は本発明の説明をする特性
図、第４図は他の実施例を示す回路構成図であ
る。 １……限流装置、Ｓ……投入装置、Ｒ……抵
抗、Ｃ……コンデンサ。なお、図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
置の回路構成図、第２図は第１図の変圧器の断面
を示す断面図、第３図は本発明の説明をする特性
図、第４図は他の実施例を示す回路構成図であ
る。 １……限流装置、Ｓ……投入装置、Ｒ……抵
抗、Ｃ……コンデンサ。なお、図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 異なる電力系統間に１次側巻線を介挿接続し
た空〓または非磁性体を有する変圧器または単巻
変圧器と上記電力系統が健全時は開路状態で、か
つ故障時は上記変圧器または単巻変圧器の１次側
巻線に流れる過大電流によつて２次側巻線に誘起
される電圧が予め設定された電圧に達したことを
検出して作動する投入回路とこの投入回路が作動
することにより上記変圧器または単巻変圧器の２
次側巻線間に直列接続されるコンデンサおよび抵
抗の直列回路とを備えた交流限流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149813A JPS5937839A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 交流限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149813A JPS5937839A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 交流限流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937839A JPS5937839A (ja) | 1984-03-01 |
| JPH0224097B2 true JPH0224097B2 (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=15483265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57149813A Granted JPS5937839A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 交流限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937839A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5543338A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bath buzzer |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP57149813A patent/JPS5937839A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5543338A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bath buzzer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5937839A (ja) | 1984-03-01 |
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