JPH04165992A - 同期調相機の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、静止形の可変周波数可変電圧の始動装置を用
いて同期調相機を′電力系統に併入する同期調相機の運
転制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に同期調相機は電力系統の無効電力を調整するもの
である。この同期調相機を電力系統に併入するには、同
期調相機を同期速度まで立ち」−げ、その後に電力系統
に併入するようにしている。

第４図はその単線結線図であり、同期調相機１は電力系
統２に主変圧器３および並列用遮断器４を介して併入さ
れる。励磁装置５は界磁遮断器６を介して同期調相機１
を励磁するものであり、励磁装置用の電源遮断器７を介
して補助電源変圧器１３からの電源を供給すると共に、
電源遮断器８を介して励磁変圧器９からの電源を供給す
る。

静止形可変周波数可変電圧の始動装置１０は、順変換器
１０Ａ、逆変換器１０Ｂからなり、出力側遮断器１１を
介して始動用変圧器１２からの電源を供給し、同期調相
機１を停止状態から同期速度まで立ち上げる。そして、
自動同期装置１６は同期調相機１側の電圧を計器用変圧
器１４で検出し、また電力系統２側の電圧を計器用変圧
器１５で検出して同期調相機１を電力系統２に併入する
。

いま、同期調相機１の運転の指令が来ると、始動装置１
０の出力側遮断器１１、界磁遮断器６、電源遮断器７が
閉成される。これにより励磁装置５が動作し、第５図に
示すように同期調相機１の界磁に一定の界磁電流２３を
流す。この状態で始動装置１０の順変換器１．ＯＡおよ
び逆変換器１０Ｂに同期調相機１の回転子位置に合った
ゲート信号が与えられ、同期調相機１の固定子に三相の
回転磁界が発生し、回転子は停止状態から加速する。そ
して、同期調相機１の回転子の回転速度２２が定格速度
の１０％位なると、同期調相機１の固定子に起電力が発
生し端子電圧２１が発生するので、この端子電圧２１を
基準として始動装置１０のゲート制御を行い同期調相機
１を定格回転速度まで加速する。同期調相機１の回転速
度２２が定格回転数の約９０％になった時電源遮断器７
を開路し、電源遮断器８を閉路して、励磁装置５への電
源を同期調相機１の出力電圧を励磁変圧器９を介して供
給する。これと同様に励磁装置５の出力電流を同期調相
機１の端子電圧２１が定格電圧になるように励磁装置５
を制御する。

同期調相機１の端子電圧２１と回転速度２２がほぼ定格
になると、自動同期装置１６が動作し、電力系統２の電
圧と同期調相機１の電圧が計器用変成器１４゜１５を介
して自動同期装置１６に入力されているので、自動同期
装置１６により電力系統２と同期調相機１の周波数差と
電圧差が検出され、周波数差がなくなるように始動装置
１０の逆変換器１０Ｂのゲート制御が行われる。また電
圧差がなくなるように励磁装置５により界磁電流の調整
制御が行われる。

電力系統２の電圧と同期調相機１の電圧とが同期（電力
系統２と同期調相機１の電圧、周波数および位相が一致
したこと）すると、自動同期装置１６がこれを検出し、
並列用遮断器４に閉信号を出すと同時に、始動装置１０
にゲート制御を中止する信号を出し、始動装置出力側遮
断器１１を開路する。

同期調相機１が電力系統２と並列状態になると、励磁装
置５が制御され同期調相機１の端子電圧が変化し、調相
運転が行われる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような従来の同期調相機の始動並入制御
装置には下記の問題点がある。

（１）同期調相機１の定格電圧と同一の出力電圧を持つ
始動装置１０により同期調相機１を始動するため、始動
装置１０を構成する順変換器１０Ａ及び逆変換器１０Ｂ
は多数の整流素子を直列接続とし、必要な出力電圧を得
られなければならず、また絶縁に必要な対地間との距曜
も大きくとる必要がある。従って、始動装置１０が大型
となり、同期調相機設備のためのスペースも膨大なもの
となり用地の確保が困難である。

（２）同期調相機１の始動時に必要な励磁装置５の電源
を同期調相機１の端子電圧以外すなわち補助電源変圧器
１３から供給する必要があるがこの電源の容量も同期調
相機ｌが定格速度で定格電圧を発生させるに必要な界磁
電流を確保しなければならず、補助電源変圧器１３や電
源遮断器７が大型となってしまう。

（３）同期調相機１の始動に必要な容量は、同期調相機
１は反抗トルク（同期調相機１が定格回転で回っている
ときの損失）が小さいので、同期調相機１と同一の定格
電圧の始動装置１０とすると、始動装置１０の出力電流
が小さいものとなる。このことから、整流素子の電流利
用率も小さなものとなり、直列接続での整流素子のゲー
ト制御が困難となる。

そこで、本発明は電力消費地である都市部に設置される
同期調相機設備の設置スペースを極力少なくするように
すべく、始動装置を構成する整流素子の電流利用率を上
げ、制御装置の小型化を図ることを目的とするものであ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、始動装置により同期調相機を定格電圧以下の
低減電圧で同期速度以上に加速する加速手段と、始動装
置を同期調相機から切り離す切離し手段と、励磁装置に
より同期調相機を定格電圧に立上げる立上げ手段と、同
期調相機と電力系統の電圧の位相が一致したときに同期
調相機を電力系統に並入する同期検出装置とを備えたこ
とを特徴とする。

（作用） これにより、始動装置は同期調相機を低減電圧で起動し
、その出力電流が始動装置の整流素子の許容最大電流と
なるように選定され、一方その出力電圧は同期調相機の
同期速度より若干高い速度での反抗１〜ルクを上回る始
動装置の容量となるように選定され、また励磁装置は低
減電圧の始動装置により同期調相機を定格回転数より若
干高い回転速度まで立ち上げるに必要な励磁電源を供給
し、同期調相機が定格回転数となり定格電圧を発生する
と同期調相機が進相運転を行うために必要な界磁電流を
供給する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

第４図に示した従来のものと同一のものには同一符号を
付して説明は省略する。

第１図は本発明の運転制御装置２４を同期調相機に適用
した単線結線図であり、本発明の運転制御装置２４は、
同期検出装置１７．準備手段２５．加速手段２６、切離
し手段２７．立上げ手段２８および運転手段２９からな
る。

次に、本発明の静止形始動装置１８は順変換器１８Ａと
逆変換器１８Ｂで構成されており、低減電圧出力を持つ
。そして、その出力電流順変換器１８Ａと逆変換器１８
Ｂとの整流素子の許容最大電流となるように選定され、
一方、その出力電圧は同期調相機１の同期速度より若干
高い速度での反抗トルクを上回る始動装置１８の容量と
なるように選定されている。また本発明の運転制御装置
２４の同期検出装置１７は電力系統２の電圧と同期調相
機１の電圧の位相が規定値以内の同位相となり、かつ電
圧差が規定値以内となった時に出力信号を出すものであ
る。

さらに励磁装置５は低減電圧始動装置１８により同期調
相機１を定格回転数より若干高い回転数まで立ち上げる
に必要な励磁・電源を供給する補助型源変圧器１９と定
格電圧での調和機運転時に励磁電源を供給する励磁変圧
器９と遮断器７，８により構成されている。

低減電圧始動装置１８は同期調相機１の固定子に低減電
圧の可変周波数可変電圧の３相回転磁界を供給するもの
で、補助電源変圧器１９からの交流電源を励磁装置５を
介して一定の界磁電流で励磁された同期調相機１の回転
子を、停止状態から定格回転数より若干高い回転速度ま
で加速する。励磁装置５は低減電圧での始動に必要な一
定の界磁電流を同期調相機１に供給し、また定格回転数
で同期調相機１が定格電圧を発生し、同期調相機１から
進相運転を行うために必要な界磁電流を供給するように
切換えて制御する。

いま、同期調相機１の運転制御指令があったとする。第
２図に示すように運転制御指令があると（イ）、準備手
段２５により始動装置１８の出力側遮断器１１、界磁遮
断器６、電源遮断器７が閉路される。

そして、励磁装置５が動作し、第３図に示すように同期
調相機１の界磁に低減電圧での始動に必要な一定の界磁
電流２３を流す。この状態で加速手段２６は低減電圧の
始動装置１８の順変換器１．８Ａ及び逆変換器１８Ｂに
同期調相機１の回転子の位置に合ったゲート信号を与え
る。これにより、同期調相機１の固定子に三相の回転磁
界を発生させ、回転子を停止状態から加速する。同期調
相機１の回転子の回転速度が定格速度の１０％位になる
と、第３図に示すように同期調相機１の固定子に起電力
が発生し端子電圧２１が発生するので、この端子電圧２
１を基準として低減電圧の始動装置１８のゲート制御を
行う。そして同期調相機１を定格回転数より若干高い回
転速度まで加速する。同期調相機１の回転数が定格回転
数より若干高い値（第２図では１０１％以上とした）に
なると（ロ）、（ハ）、切離し手段２７より始動装置１
８にゲートシフト指令から出され（ニ）、始動装置１８
はその出力を絞る。始動装置１８の出力がほぼＯとなる
と、出力側遮断器１１を開路する（ホ）。これと同時に
立上げ手段２８により励磁装置５の電源遮断器７を開路
し、電源遮断器８を閉路する。これにより、励磁装置５
への電源を励磁変圧器９を介して同期調相機１の端子電
圧から供給し、励磁装置５により同期調相機１の端子電
圧を低減電圧から定格電圧へ昇圧する（へ）、（ト）。

この間、同期調相機１への電気的な加速入力はないので
同期調相機１は反抗トルク（同期調相機自体の損失）に
より減速し、同期速度より若干高い値から同期速度より
低い速度へと移行する。同期検出装置１７はこの減速の
途中で電力系統２の電圧と同期調相機１の電圧を計器用
変圧器１４　、１５を介して検出しくチ）、両電圧の位
相差と電圧差とが規定値以内となった時に並列用遮断器
４に閉信号を出しくす）、同期調相機ｌは電力系統２と
電気的に接続される。

同期調相機１が電力系Ｍｉ　２と並列状態となれば、準
備手段２９により、制御装置５が制御され同期調相機１
の端子電圧が変化し、調和運転が行われる（ヌ）。

以上の説明では、始動装置として順変換器と逆変換器と
の組合せで説明したが、交流から直接交流の可変周波数
電源を供給するサイクロコンバータ方式の変換器を始動
装置に用いても同様の効果を得られることは言うまでも
ない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、同期調相機を整流素子の
電流利用率を」二げた低減電圧始動装置を用いて始動並
入制御を行うことができる。すなわち、従来の定格電圧
方式の始動装置の整流素１’の電流利用率が２０％だと
すると、低減電圧方式の始動措置では電流利用率を１０
０％迄」二げることが可能であるから、始動装置の出力
電圧と出力電流の積である容量はほぼ不変であるので、
低減電圧値は定容電圧の１７５とすることが出来る。従
って始動装置の整流素子の直列接続の数も大幅に減少す
ることになり、また絶縁距離も小さくとれるので、始動
装置は小形となり設置スペースの削減に大きく寄与する
ことになると同時にコストの低減にも寄与する。

さらに始動中の同期調相機の始動中の界磁′上流も低減
電圧に応して小さくすることが出来るので補助電源変圧
器や電源遮断器も小形となり装置のコンパクト化、低コ
スト化に寄与する。

＝１１−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同期調相機の運転制御装置を同期調相
機始動装置に適用した一実施例を示す単線接続図、第２
図は同期並入時の同期調相機の始動装置と励磁装置およ
び同期検出装置の動きを示した制御フロー図、第３図は
始動から並列までの同期調相機の端子電圧、回転数及び
界磁゛電流の変化を示した特性図、第４図は従来の同期
ＦＪ１！Ｊ相機設備の単線接続図、第５図は同期調相機
の端子電圧、回転数及び界磁電流の変化を示した特性図
である。 １・同期調相機、２・・主変圧器、３・・並列用遮断器
、４−電力系統、５・励磁装置、６・・界磁遮断器、７
．８・電源遮断器、９・励磁変圧器、１０・・・全電圧
始動装置、１１・・出力側遮断器、１２・始動装置用変
圧器、１３．１９・・・補助電源変圧器、］／１．１５
・・・計器用変圧器、１６・・自動同期装置、１７・同
期検出装置、１８低減電圧始動装置。 代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期調相機を停止状態から同期速度以上に可変周波数可
   変電圧の始動装置で加速し、前記同期調相機の界磁巻線
   に直流電源を供給して励磁装置で前記同期調相機の端子
   電圧を制御し、前記同期調相機の端子電圧と系統電圧と
   の位相、電圧から同期したことを検出して前記同期調相
   機を電力系統に併入する同期調相機の運転制御装置にお
   いて、前記始動装置により前記同期調相機を定格電圧以
   下の低減電圧で同期速度以上に加速する加速手段と、前
   記始動装置を前記同期調相機から切り離す切離し手段と
   、前記励磁装置により前記同期調相機を定格電圧に立上
   げる立上げ手段と、前記同期調相機と前記電力系統の電
   圧の位相が一致したときに前記同期調相機を前記電力系
   統に並入する同期検出装置とを備えたことを特徴した同
   期調相機の運転制御装置。