JPH0541354U - 超電導エネルギ貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、交流側がそれぞれ交流系統に接続
され、直流側が並列接続される複数台の自励式変換器
と、該自励式変換器の直流側に接続される超電導コイル
から成る超電導エネルギ貯蔵装置において、前記いずれ
かの自励式変換器に故障が発生してもシステムの停止時
間を短時間に抑えることを目的としたものである。 【構成】 交流側がそれぞれ交流系統に接続され、直流
側が並列接続される複数台の自励式変換器と、該自励式
変換器の直流側に接続される超電導コイルから成る超電
導エネルギ貯蔵装置において、前記各自励式変換器の直
流側にそれぞれ直流遮断器を設けたことを特徴とする超
電導エネルギ貯蔵装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超電導エネルギ貯蔵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

超電導コイルの抵抗分はほとんど零に近いため、コイルの時定数が非常に大き い。そのため超電導コイルに直流電流を環流させてエネルギを貯蔵し、核融合な どのパルス負荷や、電力のピ―ク負荷対策に用いる超電導エネルギ貯蔵システム （以下、ＳＭＥＳと記す）の研究が進められている。ＳＭＥＳは長時間にわたる 電力調整の他に、電力系統と連系する変換装置を自己消弧可能な素子（例えば、 ゲ―トタ―ンオフサイリスタ、以下、ＧＴＯと記す）で構成すれば、系統安定化 及び系統無効電力補償等の機能を持たせることができる。

【０００３】 図３に従来のＳＭＥＳを示す。図３において、１ａ，１ｂは変圧器、２ａ，２ ｂは交流コンデンサ、３ａ，３ｂはＧＴＯから成る変換器である。４は超電導コ イル、５はサイリスタスッチ、６ａ，６ｂは直流しゃ断器、７は異常検出回路、 ８はサイリスタオン回路、９は制御指令に応じてＧＴＯのオンオフを決めるゲ― トタイミング制御回路、１０は直流しゃ断器入切回路である。変換器に異常が発 生した場合、異常検出回路７によって変換器の異常を検出する。異常検出回路７ より異常信号７１が、サイリスタオン回路８に出力される。サイリスタオン回路 ８は異常信号７１によって超電導コイル電流を環流させるためのサイリスタスイ ッチ５をオンさせる。サイリスタスイッチ５がオンした後、ゲ―トタイミング制 御回路９は変換器３ａ，３ｂにゲ―トオンオフ信号９１，９２を出力し、変換器 ３ａ，３ｂを停止する。するとサイリスタスイッチ５へ直流電流は転流する。変 換器３ａ，３ｂが停止後、直流しゃ断器入切回路１０は直流しゃ断器入切信号１ ０１によって直流しゃ断器６ａ，６ｂを遮断させて、変換器３ａ，３ｂと超電導 コイル４を分離する。超電導コイル４とサイリスタスイッチ５は直流電流を環流 させた状態で変換器の復帰を待つ。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図３に示す従来のＳＭＥＳにおいては、変換器に異常が発生すると変 換器が復帰するまで長時間系統安定化及び系統無効電力補償のＳＭＥＳ本来の機 能を停止せざるを得ない。又、例えば、超電導コイル４の蓄積エネルギ２０ＭＪ 直流電流１０ＫＡ、サイリスタスイッチ５の電圧降下３ＶのＳＭＥＳにおいて、 変換器の異常により超電導コイルとサイリスタスイッチ間で直流電流を環流させ る場合、サイリスタスイッチ５の電圧降下により超電導コイル４のエネルギは、 ２０分程度でサイリスタスイッチ５により消費され、超電導コイル４の２０ＭＪ ものエネルギが無駄に消費される。又、更に大規模なＳＭＥＳも検討されており 、その場合より多くのエネルギが無駄に消費されることになる。変換器故障時の エネルギ処理は、ＳＭＥＳが大規模になるにつれて、大きな課題となる。

【０００５】 本考案の目的は、並列接続された複数台の変換器の異常時、変換器の停止時間 を短時間又は、瞬時に抑えることにより、直流電流環流時のサイリスタスイッチ ５による蓄積エネルギの消費を抑えるともに、ＳＭＥＳ本来の機能を損なうこと なく経済的な運用を行える超電導エネルギ貯蔵装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記目的を達成するために交流側がそれぞれ交流系統に接続され、 直流側が並列接続される複数台の自励式変換器と、該自励式変換器の直流側に接 続される超電導コイルから成る超電導エネルギ貯蔵装置において、前記各自励式 変換器の直流側にそれぞれ直流遮断器を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、並列接続された複数台の変換器のうち、変換器の異常により ＳＭＥＳが停止しても、ＳＭＥＳより異常検出器を直流しゃ断にて切離すことに より健全な変換器で短時間又は瞬時に際運転が可能になり、経済的な運用がお行 える超電導エネルギ貯蔵装置を提供できる。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図３と同一分に同一符号を付して示す図１を参照して 説明する。

【０００９】 各変換器３ａ，３ｂの直流出力側に直流しゃ断器６ａ，６ｂ及び６ｃ，６ｄを 設けている。通常直流しゃ断器６ａ〜６ｄは閉じており、変換器異常時、異常変 換器の直流側しゃ断器を開き異常変換器を切離す。

【００１０】 通常運転時ＧＴＯから成る変換器３ａ，３ｂは超電導コイル４にエネルギを蓄 積又は放出を行っている。異常検出回路７によって、変換器の異常を検出した場 合以下の動作を行なう。

【００１１】 例えば、ＧＴＯ変換器３ａが素子故障等により異常が発生した場合、異常検出 回路７によってＧＴＯ変換器３ａの異常を検出すると同時に、サイリスタオン回 路８は、異常信号７１によってサイリスタスイッチ５をオンさせる。

【００１２】 ゲ―トタイミング制御回路９は、各変換器３ａ，３ｂのＧＴＯにゲ―トオンオ フ信号９１，９２を出力し、ＧＴＯ変換器を停止すことでサイリスタスイッチ５ へ直流電流を転流させる。直流しゃ断器入切回路１０は異常信号７１により異常 変換器３ａ側の直流しゃ断器６ａ，６ｂを遮断し、ＧＴＯ変換器３ａはＳＭＥＳ と分離される。分離後健全な変換器３ｂへゲ―トタイミング制御回路９よりゲ― トオンオフ信号９２が入力されＧＴＯ変換器３ｂによってサイリスタスイッチ５ に逆電圧が印加され、サイリスタスイッチ５をオフさせることで直流電流をＧＴ Ｏ変換器３ｂに転流させ、転流後通常運転状態に戻す。

【００１３】 尚、ＧＴＯ変換器３ａに異常が発生した場合を説明したがＧＴＯ変換器３ｂに 異常が発生した場合も同様な方法で対応できる。又、ここではＧＴＯ変換器２台 並列について説明したがＧＴＯ変換器多数台並列の場合も同様な方法で対応でき より経済的な運用が行なえる。

【００１４】 以上説明したように、本実施例によればＧＴＯ変換器の異常発生時に、ＳＭＥ Ｓ本来の機能を損なうことなく、又、直流電流環流時のサイリスタスイッチによ る蓄積エネルギの消費を抑えると共に、短時間に再起動可能な経済的な超電導エ ネルギ貯蔵装置を提供することができる。 図１と同一分に同一符号を付して示す図２は本考案の他の実施例を示す構成図 である。

【００１５】 各変換器３ａ，３ｂの直流出力側に直流しゃ断器６ａ，６ｂ及び６ｃ，６ｄを 設けている。通常直流しゃ断器６ａ〜６ｄは閉じており、変換器異常時、異常変 換器の直流側しゃ断器を開き、異常変換器を切離す。 通常運転時はＧＴＯから成るＧＴＯ変換器３ａ，３ｂは超電導コイルエネルギ を蓄積又は放出を行っている。

【００１６】 直流電流Ｉは変流器１２Ｃで検出される。各ＧＴＯ変換器３ａ，３ｂに流れる 電流ｉ1,ｉ2 は、変流器１２ａ，１２ｂで検出し、定電流制御回路１３に入力後 、ゲ―トタイミング制御回路９に制御指令値を与え、各ＧＴＯ変換器３，３ｂを 制御することて定電流制御を行っている。 直流電流Ｉは以下の関係になっている。 Ｉ＝ｉ1 ＋ｉ2 ……(1) Ｉ／２＝ｉ1 ＝ｉ2 ……（２

【００１７】 異常検出回路７によって、変換器の異常を検出した場合、以下の動作を行う。 例えば、ＧＴＯ変換器３ａが素子故障等により、異常が発生した場合異常検出 回路７によって、ＧＴＯ変換器３ａの異常を検出する。異常検出と同時に異常信 号７１が、定電流制御回路１３、直流しゃ断器入切回路１０に入力される。定電 流制御回路１３では、ＧＴＯ変換器３ｂの電流ｉ２ がｉ2 ＝Ｉとなるように、
定 電流制御回路１３よりゲ―トタイミング制御回路９に制御指令を与えると共に、 直流しゃ断器入切回路１０からの直流しゃ断器開指令により、直流しゃ断器６ａ ，６ｂが遮断され、ＧＴＯ変換器３ａは、ＳＭＥＳと分離され、ＧＴＯ変換器３ ａは停止する。健全なＧＴＯ変換器３ｂにて運転が継続される。 尚、ＧＴＯ変換器３ａに異常が発生した場合を説明したが、ＧＴＯ変換器３ｂ に異常が発生した場合も同様な方法で対応できる。 又、個々出はＧＴＯ変換器２並列について説明したが、ＧＴＯ変換器多数並列 の場合も同様の方法で対応でき、より経済的な運用が行える。

【００１８】 異常説明したように、本実施例によれば、ＧＴＯ変換器の異常発生時にＳＭＥ Ｓ本来の機能を損なうことなく、又、１台の変換器の異常によるＳＭＥＳの停止 に至らない経済的な超電導エネルギ貯蔵装置を提供できる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明のように、本考案によれば、多数並列接続された変換器で構成される 超電導エネギ貯蔵装置において、各変換器の直流側個別に直流しゃ断器を設ける ことにより、変換器の異常によるＳＭＥＳの停止時間を短時間又は瞬時に抑える ことができ、ＳＭＥＳ本来の機能を損なうことなく、経済的な運用を行える超電 導エネルギ貯蔵装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す超電導エネルギ貯蔵装
置のブロック図。

【図２】本考案の他の実施例を示す超電導エネルギ貯蔵
装置のブロック図。

【図３】従来の超電導エネルギ貯蔵装置のブロック図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ …変圧器 ２ａ，２ｂ …交流コンデンサ ３ａ，３ｂ …ＧＴＯ変換器 ４ …超電導コイル ５ …サイリスタスイッチ ６ａ〜６ｄ …直流しゃ断器 ７ …異常検出回路 ７１ …異常信号 ８ …サイリスタオン回路 ９ …ゲ―トタイミング制御回路 ９1 ，９2 …ゲ―トオンオフ信号 １０ …直流しゃ断器入切回路 １１ａ，１１ｂ …系統 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ…変流器 １３ …定電流制御回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流側がそれぞれ交流系統に接続され、
   直流側が並列接続される複数台の自励式変換器と、該自
   励式変換器の直流側に接続される超電導コイルから成る
   超電導エネルギ貯蔵装置において、前記各自励式変換器
   の直流側にそれぞれ直流遮断器を設けたことを特徴とす
   る超電導エネルギ貯蔵装置。