JPH10117439A - 自動電圧不平衡是正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】特定の相間の相間電圧に、変動がある時、線路
の途中で電源側の入力不平衡電圧を是正し、需要家に平
衡した電圧を供給する。 【解決手段】Ｖ−Ｗ２相間に１次巻線ａ１を直列接続し
た第１及び第２調整変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２と、第３調整
変圧器Ｔｒ３の送出電圧を受け電圧を選択切換し、送出
電圧を調整する第１切換手段Ｓｗ１と、第１及び第２調
整変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２に並列接続の２次巻線ａ２から
の送出電圧を受け電圧を選択切換し、送出電圧と極性を
調整する第２切換手段Ｓｗ２と、第３調整変圧器Ｔｒ３
の接続相の入力端子Ｕと、対応出力端子Ｕ’との間に２
次巻線Ｃ２を挿入し第２切換手段の送出電圧を１次巻線
Ｃ１に受ける直列変圧器Ｔｒ４とで、電源側インピーダ
ンスが変動し第１および第２調整変圧器が接続されたＶ
−Ｗ相以外相間電圧が変動時、直列変圧器の２次巻線Ｃ
２を介し出力端子Ｕ’に電源側インピーダンスによる電
圧変動分の補償電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配電線路において特定
の１つ又は２つの相間電圧で、定常的に電圧が不平衡を
生じる線路の途中に設置されて、電源側から入力される
不平衡電圧を是正し、出力側に接続された負荷に対し所
定の平衡した電圧を自動供給可能とした電圧不平衡是正
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より配電線路においては、線路電圧
を安定に維持するため配電線路の途中の所要個所にステ
ップ式自動電圧調整装置を設置し、負荷側に供給する電
圧を所定の電圧範囲内に抑えている。図３は従来構成の
１例で星形接続をした９タップのステップ式自動電圧調
整装置ＳＶＲについて、ここでは説明を簡単にするた
め、配電線路を単相とした回路を用いて説明する。図３
において、Ｌは負荷時タップ切換器で図示しない制御器
の駆動装置によりタップ選択器ＳＴを駆動して固定接点
ＳＴ１，ＳＴ２───ＳＴ９に可動接点（図示せず）を
選択的に切換接続する。Ｓは調整変圧器であり、タップ
巻線Ｓ１と主巻線Ｓ２とを直列に接続して単巻変圧器を
構成する。ＳＴ１’，ＳＴ２’───ＳＴ９’は調整変
圧器Ｓのタップ巻線Ｓ１から引き出した９個のタップで
あり、各々対応する固定接点ＳＴ１，ＳＴ２───ＳＴ
９に接続されている。タップ選択器ＳＴは配電線路の電
源側の入力端子Ｕに接続されている。調整変圧器Ｓにお
いて、主巻線Ｓ２のタップ巻線Ｓ１側に対し反対側は、
中性点Ｎに接続されている。タップ巻線Ｓ１に設けた中
間のタップＳＴ５’は出力端子Ｕ’に接続されている。

【０００３】次にステップ式自動電圧調整装置ＳＶＲの
動作について説明する。入力側の負荷の増加等で入力電
圧Ｖ１が低下すると出力電圧Ｖ２も同様に低下するの
で、タップ選択器ＳＴが図示しない制御器の駆動装置に
より駆動制御されて、タップ選択器ＳＴがタップ位置を
下げ固定接点ＳＴ９側へと順次接続位置を切換えること
により、ステップ式自動電圧調整器ＳＶＲは低下した出
力電圧Ｖ２を所定の電圧まで上昇させて出力端子Ｕ’に
出力する。逆に、入力側の負荷の減少等で入力電圧Ｖ１
が上昇し出力側電圧Ｖ２も同様に上昇すると、タップ選
択器ＳＴがタップ位置を上げ固定接点ＳＴ１側へと順次
接続位置を切換えることにより、ステップ式自動電圧調
整器ＳＶＲは上昇した出力電圧Ｖ２を所定の電圧まで降
下させて出力端子Ｕ’に出力する。

【０００４】このように、従来のステップ式自動電圧調
整器ＳＶＲは、負荷時タップ切換器Ｌのタップ選択器Ｓ
Ｔと固定接点ＳＴ１〜ＳＴ９との開閉により、入力電圧
Ｖ１が低下し出力電圧Ｖ２が所定の電圧より下がったと
きはタップを下げ、入力電圧Ｖ１が上昇し出力電圧Ｖ２
が所定の電圧より上がったときはタップを上げるような
電圧調整を行い、出力側相電圧Ｖ２を所定の電圧に維持
するように構成されていた。図３で説明したＵ相回路の
動作は、他のＶ，Ｗ相でも同様であり、各相に星形接続
された調整変圧器は、入力側の電圧の昇降に対応して各
相タップを同時に昇降し出力側の電圧を所定の電圧に維
持することにより３相電圧の不平衡を調整することにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電力の輸送は
３相３線方式を採用しており、発電所から送られる電圧
は、３相が平衡した電圧を供給することにより各相の振
幅は等しく、位相は１２０度である。通常、配電線路に
は多数の負荷が各相間に適度に分布して配設されている
ので、電圧不平衡の問題が起こることは少ない。

【０００６】しかし、配電線路の給電の都合上、いずれ
かの１つの相間又は２つの相間に負荷が偏在すると、各
相間電圧は１つ又２つの相間電圧のバランスが崩れた電
圧不平衡状態となる。そのため、前記の電圧不平衡状態
となった電圧が、従来のステップ式自動電圧調整装置に
入力されると、前記装置は、特定の相間電圧を基準に他
相間も同タップ数だけ同時に調整し所定の電圧に戻すよ
うに動作する。このとき、例えば特定の相間電圧が低い
場合はこれを所定の電圧まで上昇させるために、前記装
置は他相間で所定電圧に維持されていた相間電圧も同時
に上昇させることになるので、所定の電圧より高くなる
こととなり、電圧不平衡までは是正することは困難であ
った。

【０００７】この結果、出力側に入力側より電圧不平衡
の大きい電圧が給電されるので、需要家で例えば３相モ
ータを使用していると、回転むらや過熱を生じ、ときに
は、モータ故障の原因を誘発することとなる。

【０００８】本発明は、前記の問題点に鑑み、相間電圧
の中間電圧と、前記相間電圧の中間電圧および前記相間
電圧を与える２相以外の他相の相電圧との差電圧による
電圧を補償電圧として他相に印加し、出力側の電圧不平
衡を解消する自動電圧不平衡是正装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の自動電圧不平衡
是正装置においては、３相入力端子の各端子間に与えら
れる相間電圧の１つの相間電圧を、直列に接続された１
次巻線の両端に受けるとともに、前記１次巻線の接続部
において２分割された前記相間電圧の中間電圧を送出す
る第１および第２調整変圧器と、直列に接続されたタッ
プ巻線と主巻線で構成され、前記相間電圧の中間電圧お
よびその相間電圧を与える２相以外の他相の相電圧との
差電圧を受ける、第３調整変圧器と、前記第３調整変圧
器から送出される電圧を受けるとともに、その電圧を選
択切換し、送出する電圧の大きさを調整する第１切換手
段と、前記第１および第２調整変圧器の並列に接続され
た２次巻線から送出される電圧を受けるとともに、その
電圧を選択切換し、送出する電圧の大きさと極性を調整
する第２切換手段と、前記第３調整変圧器の接続された
相の入力端子とそれに対応する出力端子との間に２次巻
線が介挿され、前記第１切換手段から送出される電圧を
前記２次巻線を介して前記出力端子に送出するととも
に、前記第２切換手段から送出される電圧を１次巻線に
受け前記２次巻線を介して前記出力端子に送出する直列
変圧器とを備え、前記入力端子に到来した電圧のうち、
第１および第２調整変圧器が接続された相間以外の別の
相間電圧が変動すると、前記第１および第２切換手段で
切換動作を行い前記第１および第２調整変圧器が接続さ
れた相以外の他相の前記出力端子に電源側インピーダン
スの増減による電圧変動分の補償電圧を印加している。

【００１０】

【作用】配電線路の電源側から入力端子間に対し、相間
電圧の１つ又は２つが所定の電圧より変動した不平衡電
圧が到来した場合、所定の電圧を維持している他の１つ
の相間において、その相間電圧を調整した電圧と、前記
所定の電圧を維持している相間電圧の中間電圧および前
記所定の電圧を与える２相以外の他相の相電圧との差電
圧を調整した電圧とを、前記他相の出力端子に印加する
ことにより、電圧不平衡を是正して出力端子から負荷側
に良質な電圧を供給することを可能とした。

【００１１】

【実施例】本発明を実施例を図１，２を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例の自動電圧不平衡是正装置の
回路構成を示す接続図であり、不平衡の生じる相間をＵ
−ＶおよびＷ−Ｕ相間とした例である。図１においてＴ
ｒ１，Ｔｒ２は第１，第２調整変圧器であり、入力端子
Ｖ，Ｗ間に１次巻線ａ１を直列接続することにより、そ
の直列接続部Ｏから入力端子ＶおよびＷの中間の電圧を
出力するとともに、２次巻線ａ２がそれぞれ並列に接続
されている。

【００１２】２次巻線ａ２は、タップ数ｎに対し２次巻
線ａ２をｎ−１等配した巻線各部からタップｔ１’，ｔ
２’───ｔｎ’とｎ個のタップを引出し同一のタップ
同志は並列に接続されている。タップ数ｎは一般に３以
上の整数であるが、ここでは３タップとしているので、
２次巻線ａ２のタップは、それぞれ同一のタップ同志が
接続されタップｔ１’，ｔ２’，ｔ３’として設けられ
ている。そのため２次巻線ａ２に励磁される電圧を引き
出すタップの１つで、かつ、中間のタップでもあるタッ
プｔ２’と、他のタップｔ１’、又はｔ３’とのタップ
間からは、入力端子Ｖ，Ｗの相間電圧の電圧ベクトルＶ
ｖｗで示される電圧に対し大きさと極性を調整した電圧
が送出される。

【００１３】Ｔｒ３は第３調整変圧器で、タップ巻線ｂ
１と主巻線ｂ２とを直列に接続したもので、タップ巻線
ｂ１からは、タップ数ｍに対しタップ巻線ｂ１をｍ−１
等配した巻線の各部位からタップＴ１’，Ｔ２’───
Ｔｍ’とｍ個のタップを引出している。タップ数ｍは一
般に３以上の整数でここでは３タップとしている。タッ
プ巻線ｂ１はその中間のタップであるタップＴ２’と入
力端子Ｕとを接続するとともに、タップ巻線ｂ１と接続
された主巻線ｂ２の、タップ巻線ｂ１とは反対側を直列
接続部Ｏに接続している。そして、タップ巻線ｂ１のタ
ップＴ２’からは、図２のベクトル図の電圧ベクトルＶ
ｕｏで示される電圧、即ち、入力端子Ｖ，Ｗ間の相間電
圧の中間電圧と入力端子Ｕの相電圧との差電圧を送出し
ている。タップＴ１’からはタップＴ２’に対し電圧ベ
クトルＶｕｏを上昇させた電圧ベクトルＶ₁ ｕｏで示さ
れる電圧を送出し、タップＴ３’からはタップＴ２’に
対し電圧ベクトルＶｕｏを降下させた電圧ベクトルＶ₃
ｕｏで示される電圧を送出している。

【００１４】Ｓｗ１は第１切換手段で、図１に示すよう
に３個の固定接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、その固定接点Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３に接続するタップ選択器Ｔとによって構
成されている。固定接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、第３調整
変圧器Ｔｒ３のタップ巻線ｂ１のタップＴ１’，Ｔ
２’，Ｔ３’に各々接続されている。第１切換手段Ｓｗ
１の出力部であるタップ選択器Ｔは、入力端子Ｕと出力
端子Ｕ’との間に介挿された直列変圧器Ｔｒ４の２次巻
線Ｃ２と接続されている。

【００１５】Ｓｗ２は第２切換手段で図１に示すように
３個の固定接点ｔ１，ｔ２，ｔ３と、その固定接点ｔ
１，ｔ２，ｔ３に接続するタップ選択器ｔとにより構成
されている。固定接点ｔ１，ｔ２，ｔ３は第１，第２調
整変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の２次巻線ａ２のタップｔ
１’，ｔ２’，ｔ３’と各々接続されている。前記タッ
プ選択器ｔとタップｔ２’とは直列変圧器Ｔｒ₄ の１次
巻線Ｃ１に接続されている。

【００１６】次に図１の自動電圧不平衡是正装置の動作
について説明する。なお図１に示す電圧変動を生じない
相間を例えばＶ−Ｗ相間として本発明の自動電圧不平衡
是正装置Ａを適用したものである。まず、第１切換手段
Ｓｗ１においてタップ選択器Ｔが、固定接点Ｔ２に接続
されると、図２のベクトル図で、入力端子Ｕの相電圧と
入力端子Ｖ，Ｗの相間電圧の中間電圧との差電圧である
電圧ベクトルＶｕｏで示される電圧が、直列変圧器Ｔｒ
４の２次巻線Ｃ２を介して出力端子Ｕ’に送出される。
そして、タップ選択器Ｔが固定接点Ｔ１に接続される
と、固定接点Ｔ２に接続されたときの電圧ベクトルＶｕ
ｏを上昇させた電圧ベクトルＶ₁ ｕｏで示される電圧が
出力端子Ｕ’に送出される。逆にタップ選択器Ｔが固定
接点Ｔ３に接続されると、固定接点Ｔ２に接続されたと
きの電圧ベクトルＶｕｏを降下させた電圧ベクトルＶ₃
ｕｏで示される電圧が出力端子Ｕ’に送出される。

【００１７】このように、タップ選択器Ｔと固定接点Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３との接続を選択切換することにより、図
２のベクトル図で示す電圧ベクトルＶｕｏの電圧の大き
さを昇降して調整した電圧が出力端子Ｕ’に送出され
る。そして、さらにタップ巻線ｂ１のタップ数と対応す
る固定接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の数を増やせば電圧ベクト
ルＶｕｏの電圧に対して昇降幅を更に、より微調整でき
る。

【００１８】次に、第２切換手段Ｓｗ２において、タッ
プ選択器ｔが固定接点ｔ３に接続されると、入力端子
Ｖ，Ｗ間の相間電圧が、第１および第２調整変圧器Ｔｒ
１，Ｔｒ２の並列に接続された２次巻線ａ２のタップの
タップ位置に応じた大きさの電圧として励磁され、この
励磁された電圧を、直列変圧器Ｔｒ４は１次巻線Ｃ１に
受けるとともに、２次巻線Ｃ２を介して出力端子Ｕ’
に、図２のベクトル図で示す電圧ベクトルＶｖｗの大き
さを調整した電圧ベクトルΔＶｖｗで示される電圧とし
て送出する。逆にタップ選択器ｔが固定接点ｔ１に接続
されると出力端子Ｕ’に前記電圧ベクトルΔＶｖｗとは
逆位相に調整された電圧で電圧ベクトル−ΔＶｖｗで示
される電圧が送出される。なお、タップ選択器ｔが固定
接点ｔ２に接続されると直列変圧器Ｔｒ４の１次巻線Ｃ
１が短絡状態となり、２次巻線に電圧ベクトルＶｖｗを
調整した電圧は出力されない。

【００１９】このように、タップ選択器ｔと固定接点ｔ
１，ｔ３との接続を切換選択することにより、出力端子
Ｕ’に図２のベクトル図で示す電圧ベクトルＶｖｗが、
電圧の大きさと極性を調整した電圧として送出される。
そして、第１切換手段Ｓｗ１と同様に、第１，第２調整
変圧器のタップと対応する固定接点の数をそれぞれ増や
せば、電圧ベクトルΔＶｖｗの大きさが更により微調整
できる。さらには、第１および第２調整変圧器Ｔｒ１，
Ｔｒ２の巻線の巻線比や直列変圧器Ｔｒ４の巻線の巻数
比を変えることによっても、電圧ベクトルΔＶｖｗの大
きさを調整することができる。なお、第１切換手段Ｓｗ
１と第２切換手段Ｓｗ２のタップ選択器Ｔ，ｔは、いず
れも図示しない制御器の駆動装置にて駆動制御されて、
所定の固定接点と接続するように構成されていることは
いうまでもない。

【００２０】以上のように、本発明の自動電圧不平衡是
正装置は、第１切換手段Ｓｗ１によって電圧ベクトルＶ
ｕｏの電圧の大きさを調整するとともに、第２切換手段
Ｓｗ２によって電圧ベクトルＶｖｗの電圧の大きさと極
性を調整し、第１切換手段Ｓｗ１によって調整された電
圧と第２切換手段Ｓｗ２によって調整された電圧とを直
列変圧器Ｔｒ４を介して出力端子Ｕ’に送出することに
より、入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに到来した不平衡電圧を、簡
易に出力端子Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’から平衡（均衡）のとれ
た電圧として送出することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、配電線
路において定常的に１つ又は２つの相間電圧が電圧変動
し電圧不平衡になっても、所定の相間電圧を維持してい
る２相以外の他相に対し、電圧補償を行うことにより所
定の相間電圧にある相間ではその電圧を維持し、他の２
つの相間ではその変動した相間電圧を所定の電圧に回復
し、平衡のとれた良質な電圧として供給することができ
る。その結果、本装置の設置により配電線路の電圧不平
衡による需要家側での、電圧の不平衡に敏感な誘導電導
機等負荷の不調や故障の発生を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動電圧不平衡是正装置の回路構成を
概略的に示す接続図である。

【図２】本発明の自動電圧不平衡是正装置の電圧補償方
法を説明するために示すベクトル図である。

【図３】従来の電圧不平衡是正に使用されるステップ式
自動電圧調整装置の回路構成を概略的に示す接続図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 自動電圧不平衡是正装置 Ｕ，Ｖ，Ｗ 入力端子 Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’ 出力端子 Ｔｒ１ 第１調整変圧器 Ｔｒ２ 第２調整変圧器 Ｔｒ３ 第３調整変圧器 Ｔｒ４ 直列変圧器 Ｓｗ１ 第１切換手段 Ｓｗ２ 第２切換手段 Ｔ，ｔ タップ選択器 ＳＶＲ ステップ式自動電圧調整器 Ｓ 調整変圧器 Ｌ 負荷時タップ切換器 ＳＴ タップ選択器

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 長武 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内 (72)発明者 安井 芳則 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相入力端子の各端子間に与えられる相
   間電圧の１つの相間電圧を、直列に接続された１次巻線
   の両端に受けるとともに、前記１次巻線の接続部におい
   て２分割された前記相間電圧の中間電圧を送出する第１
   および第２調整変圧器と、直列に接続されたタップ巻線
   と主巻線で構成され、前記相間電圧の中間電圧およびそ
   の相間電圧を与える２相以外の他相の相電圧との差電圧
   を受ける、第３調整変圧器と、前記第３調整変圧器から
   送出される電圧を受けるとともに、その電圧を選択切換
   し、送出する電圧の大きさを調整する第１切換手段と、
   前記第１および第２調整変圧器の並列に接続された２次
   巻線から送出される電圧を受けるとともに、その電圧を
   選択切換し、送出する電圧の大きさと極性を調整する第
   ２切換手段と、前記第３調整変圧器の接続された相の入
   力端子とそれに対応する出力端子との間に２次巻線が介
   挿され、前記第１切換手段から送出される電圧を前記２
   次巻線を介して前記出力端子に送出するとともに、前記
   第２切換手段から送出される電圧を１次巻線に受け前記
   ２次巻線を介して前記出力端子に送出する直列変圧器と
   を備え、前記入力端子に到来した電圧のうち、第１およ
   び第２調整変圧器が接続された相間以外の別の相間電圧
   が変動すると、前記第１および第２切換手段で切換動作
   を行い前記第１および第２調整変圧器が接続された相以
   外の他相の前記出力端子に電源側インピーダンスの増減
   による電圧変動分の補償電圧を印加することを特徴とす
   る自動電圧不平衡是正装置。