JPH09191576A - 電源設備電圧変動補償装置 - Google Patents

電源設備電圧変動補償装置

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JPH09191576A
JPH09191576A JP8001189A JP118996A JPH09191576A JP H09191576 A JPH09191576 A JP H09191576A JP 8001189 A JP8001189 A JP 8001189A JP 118996 A JP118996 A JP 118996A JP H09191576 A JPH09191576 A JP H09191576A
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JP
Japan
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power supply
power
voltage
transformer
load
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JP8001189A
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Masashi Sugiyama
政司 杉山
Hirobumi Satoie
博文 郷家
Hiroaki Ota
浩章 大田
Hisayuki Ideno
久幸 出野
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y04S20/20End-user application control systems
    • Y04S20/222Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】所内電源系では負荷投入時の母線電圧を負荷が
始動可能とすると同時に短絡事故時の短絡電流を遮断器
の遮断電流以内に抑える必要がある。そこで、負荷投入
時の電圧降下を改善し、短絡電流を抑制できる電源イン
ピーダンスが選定可能な電源を提供する。 【解決手段】負荷16〜18の始動タイミングを検出す
る制御回路と通常運転時に母線電圧を取り込みコンデン
サ,リアクトル,サイリスタからなる静止形無効電力補
償装置のサイリスタゲートを制御する制御装置からな
り、ゲート角を制御して、リアクトルに流れる電流をサ
イリスタによって調整し、静止形無効電力補償装置のイ
ンピーダンスを変え、電圧降下を調整し、母線電圧を一
定値に制御可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源設備に係り、
特に負荷投入時の電圧降下を小さくすることができ、短
絡容量の低減,遮断器必要遮断電流の低減に好適な電源
設備電圧変動補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧降下を補償する装置は、例えば、特
開昭56−141736号公報に示すように線路電圧が変化した
ことを検出し、キャパシタンスXcを制御することによ
りフェランチ効果を利用して線路の電圧降下を補償する
方式がある。また、特願平4−150370号明細書として、
非常用電源設備で負荷始動タイミングを監視し、負荷の
始動電流を演算してコンデンサを投入し、電圧降下を補
償する方式がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で、特開昭
56−141735号公報は、線路電圧が変化したことを検出し
て、電圧補償を行っているため、負荷の投入時では、負
荷の始動電流が負荷投入瞬時に流れ、その始動電流によ
り母線電圧が低下するため、負荷投入時の電圧低下を抑
えるような改善が望まれている。
【0004】また、特願平4−150370 号明細書のキャパ
シタンス投入方式では、ディーゼル発電機への電動機負
荷投入時の遅相無効電力の補償をキャパシタンスの段階
的な投入量により調整しているので、電動機始動電流の
変動や負荷のパターンが変化した場合に対しては、連続
的な電圧調整ができない。
【0005】本発明の目的は、電動機投入瞬時の電圧降
下その後の始動完了に伴う電流の減少に対して、その後
の電圧も一定にし、母線電圧の安定な制御を実施するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は各負荷の起動信号により、各負荷の投入タ
イミングを取り込むとともに母線電圧を検出してこれを
定格値と比較する制御装置を設け、静止形無効電力補償
装置のサイリスタバルブに対して、電圧補償に必要なだ
けの無効電力を得られるようその位相角を制御する。
【0007】制御装置には、各負荷始動時に必要な進相
無効電力を予め設定しておき、各負荷の起動信号に応じ
て対応する進相無効電力を増加させる。この様にして増
加する有効電力による電圧降下と遅相無効電力による電
圧降下分を進相無効電力による電圧上昇で打消すことに
より有効電力と電源抵抗及び無効電力と電源リアクタン
スによる電圧降下の発生を抑えることができる。また、
投入後は、母線電圧を監視し、電圧変動に応じて、その
電圧変動を静止形無効電力補償装置がその変動量を無効
電力により補償するようにサイリスタバルブの位相角を
調整する。これにより前述と同様に電動機等の有効及び
遅相無効電力による電圧降下を静止形無効電力補償装置
からの進相無効電力で打消すことで、有効電力と電源抵
抗及び無効電力と電源リアクタンスによる電圧降下の発
生を抑えることができる。このようにして電圧変動を安
定化することができるので、電源設備の電圧変動を抑制
することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1な
いし図4により説明する。
【0009】図1は、本発明の構成を示す電源設備単線
結線図である。電源母線4に接続されている負荷16〜
18は、運転時に発電機2から、所内変圧器3を介し
て、電源供給を受ける。
【0010】また、コンデンサ12aとコンデンサ12
bは、電圧降下補償用の進相キャパシタンス、リアクト
ル7は、コンデンサ12aとコンデンサ12bとの組合
わせにより、任意の無効電力を得るためのリアクタンス
で制御装置5によりサイリスタバルブ8の位相角を制御
することによりリアクタンスの大きさが変わり、コンデ
ンサ12a,コンデンサ12bと合わせた合計の無効電
力を任意の値に変化させることができる。
【0011】また、制御装置用PT6は電源母線4の電
圧に比例した母線電圧42を得るための計器用変圧器で
制御装置5に母線電圧42を取り込む。これらを総称
し、静止形無効電力補償装置57が構成される。
【0012】図2は、負荷16〜負荷18給電用遮断器
13〜15の制御回路を示す。19は制御用直流電源、
20は負荷16給電用遮断器13投入信号、21は負荷
16給電用遮断器13投入コイル、22は負荷16給電
用遮断器13投入信号補助継電器Ry1を示し、23〜
28は、各々負荷17,負荷18に対する同様の器具を
示す。
【0013】図3は、制御装置5内の負荷16〜負荷1
8給電用遮断器13〜15投入信号制御回路で、29は
制御用直流電源、30は負荷給電用遮断器16投入信号
補助継電器Ry1a接点、31は負荷給電用遮断器16
投入信号補助継電器Ry1a接点30を受ける補助継電
器RyA、32はタイマ、33はタイマ32の瞬時動作
限時復帰b接点を示し、34〜41は各々、これらの負
荷17及び負荷18に対する器具を示す。
【0014】図4は、サイリスタ8,コンデンサ12a
用遮断器11a及びコンデンサ12b用遮断器11bの制
御ブロック図を示す。
【0015】ここで、42は制御装置用PT6で変成さ
れた電源母線4の電圧、43は電源母線4の電圧を定格
母線電圧と比較し、その偏差を求める電圧変動量判定回
路、44〜46は負荷給電用遮断器13〜15の投入信
号20,23,26をタイマ32,36,40、32か
ら37によりパルス状にした補助継電器31,35,3
9のa接点を示す。
【0016】また、50は負荷16〜18の始動時の電
圧降下計算値を電圧変動偏差値に与えるための演算回
路、51は加算器、52はリアクタンスの大きさを変え
るためのサイリスタ8ゲート制御回路を示す。また、5
3はゲート角小判定回路、54はコンデンサ12a,1
2bの投入回路、55はゲート角大判定回路、56はコ
ンデンサ12a,12bの開放回路を示す。
【0017】ここで、通常時は、電圧変動量判定回路4
3により母線電圧42と定格母線電圧との比較を行い、
その偏差を求める。ゲート電圧制御回路52では、この
電圧変動偏差値により、電圧が高い場合には、コンデン
サ12a,12bの開放又は、ゲート電圧上げ制御を行
い、これにより、静止形無効電力補償装置57全体とし
てリアクタンスを増やす。この結果、所内変圧器4のイ
ンピーダンスとの積による電圧降下が増加し、母線電圧
が下がる。
【0018】一方、母線電圧42が、定格母線電圧より
低い場合には、コンデンサ12a,12bの投入又は、
ゲート電圧下げ制御を行う。
【0019】この結果、静止形無効電力補償装置57全
体としてのリアクタンスが減少、キャパシタンスが増え
る。従って、所内変圧器4のインピーダンスとの積によ
る電圧降下が減少し、母線電圧が上がる。
【0020】以上の動作の後、母線電圧42がフィード
バックされるので母線電圧42は定格母線電圧に維持さ
れる。
【0021】ここで、負荷16を始動する場合、普通に
は、その始動電流をIS1,始動力率をcosθ1とすると、
始動時、所内変圧器4のインピーダンス;ZT ,ZT
R+jZiにより
【0022】
【数1】 △V=√3・IS1・(ZR cosθ1+Zi sinθ1) …(数1) 数1に示す電圧降下△Vが発生する。
【0023】数1の中で√3・IS1・ZR cosθ1は有効
電流による所内変圧器4での電圧降下、√3・IS1・Z
i sinθ1は負荷の無効電流による所内変圧器4での電圧
降下である。
【0024】一方、負荷16の始動信号を受けた、負荷
給電用遮断器投入信号44により、その電圧降下:△V
M1を数2のとおり演算器50により演算する。
【0025】
【数2】 △VM1=√3・IS2・Zi sinθ1=△V …(数2) 即ち、無効電流IS2のみで数1に示す有効電流と無効電
流による電圧降下の合計分を補償する無効電流を演算す
る。
【0026】そして、この値を電圧変動量判定回路43
の出力に対して、加算器51により加える。
【0027】この結果、ゲート電圧制御回路52には、
母線電圧42が降下する前に負荷による電圧変動(降
下)分が加算される。
【0028】即ち、コンデンサ12a,12b投入又は
ゲート電圧制御回路52を母線電圧42が実際に下がる
直前に上げる方向に制御する。これは、進相電流による
電圧
【0029】
【数3】 −△VC=−√3・IS2・Zi sinθ1=−△VM1=−△V …(数3) 上昇を与えることに相当する。このため、進相電流によ
り数1の電圧降下△Vを補償することができる。
【0030】また、負荷給電用遮断器投入信号44はタ
イマ20により一定時限後、オフされる。この結果、負
荷16が実際に始動し始めた後は、この負荷給電用遮断
器投入信号44による補正信号はなくなり、前述の母線
電圧42による制御に復帰する。
【0031】負荷17,18についても同様の制御を行
うことにより、負荷16〜負荷18始動時,通常時とも
母線電圧42に大きな変動が生じない様制御することが
可能となる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、負荷の始動信号を備え
て、始動時に予めキャパシタンス分を増加させること及
び、この補正信号を短時間に復帰させ、母線電圧の制御
に戻すことにより、負荷の始動時,通常運転時とも母線
電圧降下を抑えることができ、電源設備のインピーダン
スを上げることが可能となる。この結果、電源の短絡電
流が減少するので、遮断器の遮断電流が低減でき、電源
設備のコスト低減,設置スペースの縮小化等が可能とな
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す所内単線結線
図。
【図2】負荷給電用遮断器制御回路図。
【図3】負荷給電用遮断器投入信号制御回路図。
【図4】制御ブロック図。
【符号の説明】
1…主変圧器、2…発電機、3…所内変圧器、4…電源
母線、5…制御装置、6…制御装置用PT、7…リアク
トル、8…サイリスタ、9…静止形無効電力補償装置リ
アクトル用遮断器、10…静止形無効電力補償装置リア
クトル用変圧器、11a,11b,13,14,15…
遮断器、12a,12b…コンデンサ、16,17,1
8…負荷、42…母線電圧、57…静止形無効電力補償
装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 浩章 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 出野 久幸 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源と誘導電動機等の負荷及びこれらの負
    荷への給電用遮断器を納めた電源盤により構成されてい
    る電源設備において、コンデンサとサイリスタバルブを
    用いた可変制御リアクトルよりなる静止形無効電力補償
    装置と、負荷の始動指令により、負荷投入直前に負荷始
    動時の有効電力による電圧降下と、無効電力による電圧
    降下の和を補償する進相無効電力を無段階に連続的に事
    前に投入する制御機能及び、負荷投入後の母線電圧を監
    視して無効電力調整による母線電圧調整機能を設け、誘
    導電動機の始動直後から始動完了に至るまで連続的に電
    圧変動を抑えることを特徴とする電源設備電圧変動補償
    装置。
  2. 【請求項2】発電所内又は電気需要設備の前記電源設備
    は、外部送電系と変圧器を介して接続されており、前記
    変圧器のインピーダンスは、前記電源設備の許容短絡電
    流値から下限値が求まり、インピーダンスの上限値は、
    前記電源設備の許容電圧降下から求まるので、電圧変動
    を抑制し変圧器インピーダンスの上限値を増やすことに
    より、変圧器のインピーダンス選定範囲を拡大する請求
    項1に記載の電源設備電圧変動補償装置。
  3. 【請求項3】前記変圧器は、外部送電系と電源設備間に
    介在し、変圧器のインピーダンスにより、電源設備の短
    絡電流が決定され、前記電源設備の電圧変動を抑制する
    ことにより変圧器インピーダンスの上限値を拡大するこ
    とができ、高インピーダンス特性の変圧器を備えること
    により、電源設備の短絡電流を抑える請求項1に記載の
    電源設備電圧変動補償装置。
  4. 【請求項4】前記無効電力調整は、電源設備の力率改善
    に寄与し定常状態における電源設備の力率を改善するこ
    とにより、皮相電力を抑制することができ、前記変圧器
    容量及び電源設備容量を低減する請求項1に記載の電源
    設備電圧変動補償装置。
JP8001189A 1996-01-09 1996-01-09 電源設備電圧変動補償装置 Pending JPH09191576A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104798A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Nichicon Corp 電圧変動補償装置
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CN112924787A (zh) * 2020-12-30 2021-06-08 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法及装置

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