JPH04289731A - 電源障害対策装置 - Google Patents

電源障害対策装置

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JPH04289731A
JPH04289731A JP3020803A JP2080391A JPH04289731A JP H04289731 A JPH04289731 A JP H04289731A JP 3020803 A JP3020803 A JP 3020803A JP 2080391 A JP2080391 A JP 2080391A JP H04289731 A JPH04289731 A JP H04289731A
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power
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Masatoshi Takeda
正俊 竹田
Masakazu Fukada
雅一 深田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば我国のJR新
幹線のような単相交流き電回路において、その大容量単
相交流変動負荷により発生する電圧変動、電圧不平衡、
逆相電流および電圧降下等の電源障害を解消するための
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は例えば平成2年電気学会全国大会
論文誌931 、「東海道新幹線大高変電所用無効電力
補償装置(SVC)の効果確認試験」に記載されたこの
種従来の電源障害対策装置を示す基本構成図である。図
において、1は3相交流電源、2は電源側インピーダン
ス、3は3相/2相変換を行うき電用のスコット結線変
圧器、4は各単相き電回路に設置されたTCR(Thy
ristor Phase Controlled R
eactor)方式の無効電力補償装置〔以下、SVC
(Static Var Compensator)と
称す〕、5は各単相き電回路のき電線インピーダンス、
6は単相交流負荷としての新幹線の列車負荷である。
【0003】次に動作について説明する。3相交流電源
1からの3相交流電力はスコット結線変圧器3で単相交
流電力に変換され、上下線の各単相き電回路を走行する
列車負荷6に供給される。ところで、列車負荷6の力行
中は、列車1編成当り30MVA程度の電力が消費され
る。この時の列車の入力力率は0.7 〜 0.8程度
であるため大きな無効電力を発生することになる。この
無効電力が電源側インピーダンス2およびスコット結線
変圧器3に流れて電圧降下が生じる。同一き電区間内に
複数編成の列車負荷6が運行される場合には、特に対策
を施さないと、定格30KVのき電線電圧が20KV以
下に低下し低電圧のため列車の運行に支障を来たすこと
がある。このため、図に示すように、スコット結線変圧
器3の2次側にSVC4を設置して列車負荷6の無効電
力を補償し上記電圧降下を抑制する対策を採用すること
になる。
【0004】図5も同じく従来の電源障害対策方式を示
すもので、ここではSVC4をスコット結線変圧器3の
1次側に設置している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電源障害対策装
置は以上のように構成されているので、例えば図4に示
すようにスコット結線変圧器3の2次側にSVC4を設
置した場合、列車負荷6の無効電力とスコット結線変圧
器3のインピーダンス分とによって生じる電圧降下につ
いては 100%補償することは可能であるが、スコッ
ト結線変圧器3より電源側の電源側インピーダンス2に
よる電圧変動は各単相負荷の不平衡等により約60%程
度しか改善されない。また、電圧の不平衡や逆相電流の
補償も十分にはなされ得なかった。
【0006】また、図5に示すように、スコット結線変
圧器3の1次側にSVC4を設置して列車負荷6の無効
電力を 100%補償することにより、電源側電圧変動
、電圧不平衡および逆相電流は改善可能であるが、スコ
ット結線変圧器3のインピーダンス分による電圧降下は
補償することが出来ない。このため、スコット結線変圧
器3の2次側に直列コンデンサ(図5では図示せず)を
設置してこのスコット結線変圧器3のインピーダンス分
による電圧降下を補償する方式を採用することもあるが
、この場合、変圧器鉄心特性と直列コンデンサとでいわ
ゆる分数調波振動等の有害な現象が発生し得るとの問題
点があった。
【0007】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、直列コンデンサを採用すること
なく電源側インピーダンスおよびき電用変圧器のインピ
ーダンス分による電圧降下の補償、更には電圧不平衡、
逆相電流の補償を可能とする電源障害対策装置を得るこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電源障害
対策装置は、その3相/2相変換用の変圧器を、3相交
流電源に接続され3相の各相巻線からなる1次巻線と、
単相交流負荷に接続され3相の各相巻線からなる2次巻
線と、3相の各相巻線からなる3次巻線との3巻線を備
えたものとし、上記変圧器の各巻線間インピーダンスを
3巻線分離したときの上記2次巻線側分離インピーダン
スがほぼ零となるようにするとともに、無効電力補償装
置を上記変圧器の3次巻線に接続したものである。
【0009】
【作用】変圧器の3次巻線に接続された無効電力補償装
置が動作することにより、電源側および変圧器のインピ
ーダンスによる電圧変動が補償され、更に電圧不平衡お
よび逆相電流が補償される。変圧器の2次側は直接的に
は上記無効電力補償装置の補償対象外であるが、その2
次巻線側分離インピーダンスがほぼ零に設定されている
ので、この部分での電圧降下がほとんど発生せず、変圧
器2次側の電圧降下も実質的に補償される。
【0010】
【実施例】図1はこの発明の一実施例による電源障害対
策装置を示す基本構成図である。ここでは、3相/2相
変換用のき電用変圧器としていわゆる変形ウッドブリッ
ジ結線変圧器7が採用されており、その3次巻線73に
SVC4が接続されている。次に、変形ウッドブリッジ
結線変圧器7について更に詳細に説明する。その1次巻
線71は、例えばU、V、W3相の各相巻線を星形に結
線したもので、3相交流電源1に接続されている。2次
巻線72はU、V、W3相の各相巻線を三角に結線した
ものを2個、そのV相巻線を互いに並列に接続したもの
で、図のそれぞれ上下両端子および左右両端子が各単相
交流負荷6に接続されている。3次巻線73は1次巻線
71と同様U、V、W3相の各相巻線を星形に結線した
もので、既述した通りSVC4に接続されている。即ち
、変形ウッドブリッジ結線変圧器7はその各次巻線が共
に、U、V、W3相の各相巻線から構成されている。
【0011】図2は、変形ウッドブリッジ結線変圧器7
をインピーダンス(抵抗分は極めて小さいため、これを
無視し、図ではリアクタンス分Xで表示している)で示
す等価回路で、X1は変形ウッドブリッジ結線変圧器7
の各巻線間インピーダンスを3巻線分離したときの1次
巻線側分離インピーダンス、X2は同様の2次巻線側分
離インピーダンス、X3は同様の3次巻線側分離インピ
ーダンスである。変形ウッドブリッジ結線変圧器7の1
次−2次間%インピーダンスは、自己容量ベースで、例
えば77KV受電では8%程度、 154KV受電では
10%程度、また275KV受電では13%程度となる
が、ここでは、2次巻線側分離インピーダンスX2をほ
ぼ零%として上記%値が1次巻線側分離インピーダンス
X1に集中するように設定されている。具体的には上記
したインピーダンス特性が得られるよう、各次巻線の形
状および相互配置関係を調整設定する訳である。
【0012】次に動作について説明する。複数編成の列
車負荷6が運行されると、その入力力率は 0.7〜0
.8 程度であるため大きな無効電力を発生することに
なる。この無効電力と電源側インピーダンス2、変形ウ
ッドブリッジ結線変圧器7のインピーダンス分およびき
電線インピーダンス5とにより電圧降下が発生すること
になるが、電源側インピーダンス2と変形ウッドブリッ
ジ結線変圧器7のインピーダンス分とによる電圧降下は
変形ウッドブリッジ結線変圧器7の3次巻線73に接続
されたSVC4により完全に補償されるので、2次巻線
72の端子電圧、即ちき電線送り出し電圧は定格の例え
ば30KVに保たれることになる。なお、き電線インピ
ーダンス5により発生する電圧降下は全体と比較してわ
ずかであり、送り出し電圧が30KVに維持されれば、
き電線末端においても列車の運行に支障を来たすことは
ない。
【0013】また、SVC4によって3相交流電源1側
の無効電力変動を補償するので、電源側電圧変動は勿論
、電圧不平衡および逆相電流の補償も同時に達成される
ことになる。更に、SVC4は変形ウッドブリッジ結線
変圧器7の3次巻線73に接続するようにしたので、そ
の3次巻線73の電圧をSVC4に最適の値に選定する
ことにより専用の降圧変圧器が不要となる。
【0014】なお、上記実施例では、3相/2相変換の
ためのき電用の変圧器として変形ウッドブリッジ結線変
圧器7を採用したが、他の例えば図3に示す構成のルブ
ラン結線変圧器8を採用するようにしてもよい。結線が
変形ウッドブリッジ結線変圧器7の場合と大きく異なる
のは2次巻線82であるが、U、V、W3相の各相巻線
を適宜結線して構成する点では前記実施例と同様である
。この場合、図中矢印で示すように、各単相交流出力が
得られる。勿論、この実施例においても2次巻線側分離
インピーダンスをほぼ零に設定する必要がある。
【0015】変形ウッドブリッジ結線変圧器7では2次
側から得られる両単相交流出力の端子電圧が相互に異な
り、図1では図示を省略しているが、実際は2次側に昇
圧変圧器等が必要となるのに対し、ルブラン結線変圧器
8では両単相交流出力の端子電圧が等しくなるので、上
記昇圧変圧器等が不要となる利点がある。
【0016】もっとも、変形ウッドブリッジ結線変圧器
7を採用した場合は上記した昇圧変圧器が必要となるが
、通常これら変圧器は単巻変圧器で製作され、そのイン
ピーダンスを十分低い値に抑えることが可能であり、上
述した電圧降下の補償に影響を与えることはほとんどな
い。なお、変圧器の種類としては、各巻線の構成および
インピーダンス特性に係る上記した条件を具備する限り
、上記実施例のものに限られる訳ではない。
【0017】また、上記各実施例ではSVC4としてT
CR方式のものを採用した場合について説明したが、3
相の各相を個別に制御可能な無効電力補償装置であれば
、TSC(Thyristor Switched C
apacitor)方式やインバータ方式等いずれの方
式であってもよく、上記各実施例と同様の効果を奏する
【0018】更に、この発明は単相交流電気車のための
交流き電回路に適用する場合に限らず、変圧器により3
相交流を単相交流に変換する種々の電力回路の電源障害
対策に適用することができ同等の効果を奏する。
【0019】
【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ので、3相/2相変換用の変圧器の2次側に直列コンデ
ンサを設置することなく、3相交流電源側および上記変
圧器のインピーダンスによる電圧変動の補償、更に電圧
不平衡および逆相電流の補償が可能となる。また、変圧
器3次巻線の電圧は任意に選定することができるので、
これを無効電力補償装置に最適な値に設定することによ
り、同装置専用の降圧変圧器等が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による電源障害対策装置を
示す基本構成図である。
【図2】図1の変形ウッドブリッジ結線変圧器7をイン
ピーダンスで示す等価回路図である。
【図3】この発明の他の実施例による電源障害対策装置
のルブラン結線変圧器8の各次巻線の結線を示す図であ
る。
【図4】従来の電源障害対策装置を示す基本構成図であ
る。
【図5】従来の他の電源障害対策装置を示す基本構成図
である。
【符号の説明】
1    3相交流電源 4    無効電力補償装置としてのSVC6    
単相交流負荷としての列車負荷7    変形ウッドブ
リッジ結線変圧器71  1次巻線 72  2次巻線 73  3次巻線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  3相交流電源からの3相交流電力を変
    圧器を介して単相交流電力に変換して単相交流負荷に供
    給する電力回路に無効電力補償装置を備えて上記単相交
    流負荷の変動に基づく電源障害を防止するものにおいて
    、上記変圧器を、上記3相交流電源に接続され3相の各
    相巻線からなる1次巻線と、上記単相交流負荷に接続さ
    れ3相の各相巻線からなる2次巻線と、3相の各相巻線
    からなる3次巻線との3巻線を備えたものとし、上記変
    圧器の各巻線間インピーダンスを3巻線分離したときの
    上記2次巻線側分離インピーダンスがほぼ零となるよう
    にするとともに、上記無効電力補償装置を上記変圧器の
    3次巻線に接続するようにしたことを特徴とする電源障
    害対策装置。
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