JPH114542A - 系統連系装置 - Google Patents
系統連系装置Info
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- JPH114542A JPH114542A JP9154141A JP15414197A JPH114542A JP H114542 A JPH114542 A JP H114542A JP 9154141 A JP9154141 A JP 9154141A JP 15414197 A JP15414197 A JP 15414197A JP H114542 A JPH114542 A JP H114542A
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力系統間や電力系統と需要家との間などに
介在され、単相整流回路２３の交流端子が各系統に接続
され、直流端子間に直流リアクトル２４を接続して、故
障時における過電流を抑制し、瞬時電圧低下を抑制する
ようにした系統連系装置２１において、小型化および定
常運転時におけるＩ2 Ｒ損の低減を図る。 【解決手段】 各相Ａ，Ｂ，Ｃの直流リアクトル２４
Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを、参照符ＤＣＬ１で示すように、
正方向に相互誘導が生じるように一体化する。これによ
って、直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに要求さ
れるリアクタンスのうち、相互インダクタンス分だけ自
己インダクタンスを小さくすることができる。したがっ
て、巻線容量を低減して、小型化および低コスト化を図
ることができるとともに、Ｉ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
介在され、単相整流回路２３の交流端子が各系統に接続
され、直流端子間に直流リアクトル２４を接続して、故
障時における過電流を抑制し、瞬時電圧低下を抑制する
ようにした系統連系装置２１において、小型化および定
常運転時におけるＩ2 Ｒ損の低減を図る。 【解決手段】 各相Ａ，Ｂ，Ｃの直流リアクトル２４
Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを、参照符ＤＣＬ１で示すように、
正方向に相互誘導が生じるように一体化する。これによ
って、直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに要求さ
れるリアクタンスのうち、相互インダクタンス分だけ自
己インダクタンスを小さくすることができる。したがっ
て、巻線容量を低減して、小型化および低コスト化を図
ることができるとともに、Ｉ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば商用電源
系と自家発電系とのように、それぞれ１または複数の発
電装置と多数の負荷とを有する電力系統を連系させるた
めに用いられる系統連系装置に関する。
系と自家発電系とのように、それぞれ１または複数の発
電装置と多数の負荷とを有する電力系統を連系させるた
めに用いられる系統連系装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記系統連系装置は、重要負荷を抱える
需要家や、電力会社間の電力融通などのために用いら
れ、それぞれ電源と多数の負荷とが接続される母線間を
接続する装置である。したがって、地絡や短絡などの故
障が発生したときに、両系統間を遮断することができる
ように、開閉器や半導体スイッチング素子などで構成さ
れている。
需要家や、電力会社間の電力融通などのために用いら
れ、それぞれ電源と多数の負荷とが接続される母線間を
接続する装置である。したがって、地絡や短絡などの故
障が発生したときに、両系統間を遮断することができる
ように、開閉器や半導体スイッチング素子などで構成さ
れている。
【０００３】このような系統連系装置において、継電器
による故障検知から両母線間の開放までの応答遅れによ
って、正常な系統側にも大きな電圧低下が生じることが
ある。このような問題を解決するために、典型的な従来
技術として、図１０で示すような系統連系装置１が提案
されている。この系統連系装置１は、前記重要負荷を抱
える需要家に設置され、各相Ａ，Ｂ，Ｃ（以降、各相の
構成を個別に示すときには参照符号にＡ，Ｂ，Ｃの添字
を付して示し、各相の構成を総称するときには参照符号
のみで示す。）の系統側の受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
を、需要家内のコジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにそれぞ
れ接続するために用いられる。
による故障検知から両母線間の開放までの応答遅れによ
って、正常な系統側にも大きな電圧低下が生じることが
ある。このような問題を解決するために、典型的な従来
技術として、図１０で示すような系統連系装置１が提案
されている。この系統連系装置１は、前記重要負荷を抱
える需要家に設置され、各相Ａ，Ｂ，Ｃ（以降、各相の
構成を個別に示すときには参照符号にＡ，Ｂ，Ｃの添字
を付して示し、各相の構成を総称するときには参照符号
のみで示す。）の系統側の受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
を、需要家内のコジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにそれぞ
れ接続するために用いられる。
【０００４】受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、商用電源線
４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって電力系統と接続されている。
この受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃにはまた、多数の一般負
荷に接続される配電線５Ａ，５Ｂ，５Ｃが接続されてい
る。これに対して、コジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、
電源線６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、自家発電装置と接続
される。前記コジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにはまた、
前記自家発電装置の発電容量の、たとえば６０〜７０％
を占める重要負荷への配電線７Ａ，７Ｂ，７Ｃ；８Ａ，
８Ｂ，８Ｃが接続されている。
４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって電力系統と接続されている。
この受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃにはまた、多数の一般負
荷に接続される配電線５Ａ，５Ｂ，５Ｃが接続されてい
る。これに対して、コジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、
電源線６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、自家発電装置と接続
される。前記コジェネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにはまた、
前記自家発電装置の発電容量の、たとえば６０〜７０％
を占める重要負荷への配電線７Ａ，７Ｂ，７Ｃ；８Ａ，
８Ｂ，８Ｃが接続されている。
【０００５】前記系統連系装置１は、各相毎の遮断器１
１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと、単相整流回路１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃと、直流リアクトル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ
とを備えて構成されている。単相整流回路１２は、ダイ
オードブリッジから成り、その２つの交流端子が、受電
母線２に接続される母線９と、コジェネ母線３に接続さ
れる母線１０とにそれぞれ接続され、２つの直流端子間
には、直流リアクトル１３が接続されている。
１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと、単相整流回路１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃと、直流リアクトル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ
とを備えて構成されている。単相整流回路１２は、ダイ
オードブリッジから成り、その２つの交流端子が、受電
母線２に接続される母線９と、コジェネ母線３に接続さ
れる母線１０とにそれぞれ接続され、２つの直流端子間
には、直流リアクトル１３が接続されている。
【０００６】この直流リアクトル１３の電流保存作用お
よびダイオードブリッジを還流する電流によって、系統
電流が一定の通常時には、該直流リアクトル１３に流れ
る電流は、振幅がほぼ一定の直流電流となり、該直流リ
アクトル１３の定常時におけるインピーダンスＺ（＝ω
Ｌ）は、ほぼ零となっている。
よびダイオードブリッジを還流する電流によって、系統
電流が一定の通常時には、該直流リアクトル１３に流れ
る電流は、振幅がほぼ一定の直流電流となり、該直流リ
アクトル１３の定常時におけるインピーダンスＺ（＝ω
Ｌ）は、ほぼ零となっている。
【０００７】これに対して、たとえば配電線５に故障が
発生し、コジェネ母線３側から受電母線２側に過電流が
流れようとすると、直ちに直流リアクトル１３は、直流
端子間に流れる電流を一定に保持しようとして、前記イ
ンピーダンスＺが大きくなって、端子間電圧を上昇す
る。これによって、交流端子間側から見たインピーダン
スが増大することになり、母線１０，９を介してコジェ
ネ母線３側から受電母線２側へ流れる電流を抑制する限
流作用が実現される。
発生し、コジェネ母線３側から受電母線２側に過電流が
流れようとすると、直ちに直流リアクトル１３は、直流
端子間に流れる電流を一定に保持しようとして、前記イ
ンピーダンスＺが大きくなって、端子間電圧を上昇す
る。これによって、交流端子間側から見たインピーダン
スが増大することになり、母線１０，９を介してコジェ
ネ母線３側から受電母線２側へ流れる電流を抑制する限
流作用が実現される。
【０００８】こうして、故障電流が限流されている状態
で、継電器によって遮断器１１が遮断駆動され、前記電
源線６に接続される自家発電装置が、過負荷となること
による瞬時電圧低下が抑制されている。
で、継電器によって遮断器１１が遮断駆動され、前記電
源線６に接続される自家発電装置が、過負荷となること
による瞬時電圧低下が抑制されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】直流リアクトル１３
は、前述のように故障によって該直流リアクトル１３を
流れる電流の変化によって誘起した電圧によって、２つ
の系統間の電位差を吸収し、故障電流の流れを抑制し
て、前記瞬時電圧低下を抑制するものである。したがっ
て、短絡電流をｉとし、該直流リアクトル１３のインダ
クタスをＬとするとき、 ｖ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ） …（１） で表される誘起電圧ｖを大きくする必要がある。
は、前述のように故障によって該直流リアクトル１３を
流れる電流の変化によって誘起した電圧によって、２つ
の系統間の電位差を吸収し、故障電流の流れを抑制し
て、前記瞬時電圧低下を抑制するものである。したがっ
て、短絡電流をｉとし、該直流リアクトル１３のインダ
クタスをＬとするとき、 ｖ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ） …（１） で表される誘起電圧ｖを大きくする必要がある。
【００１０】したがって、該直流リアクトル１３には、
大きなリアクタンス値が要求され、構成が大型化して、
高コスト化および巻線抵抗値の増大による定常時のＩ2
Ｒ損が大きくなるという問題がある。この点、一般の直
流リアクトルでは、前記Ｉ2Ｒ損を低減するために、巻
線抵抗を小さく、すなわち使用する巻線の断面積が大き
くされている。しかしながら、依然として、系統連系装
置１中で大きな体積を占める該直流リアクトル１３が大
型化し、コストおよびスペースの増大を招いてしまうと
いう問題がある。
大きなリアクタンス値が要求され、構成が大型化して、
高コスト化および巻線抵抗値の増大による定常時のＩ2
Ｒ損が大きくなるという問題がある。この点、一般の直
流リアクトルでは、前記Ｉ2Ｒ損を低減するために、巻
線抵抗を小さく、すなわち使用する巻線の断面積が大き
くされている。しかしながら、依然として、系統連系装
置１中で大きな体積を占める該直流リアクトル１３が大
型化し、コストおよびスペースの増大を招いてしまうと
いう問題がある。
【００１１】本発明の目的は、直流リアクトルを小型化
することができる系統連系装置を提供することである。
することができる系統連系装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る系
統連系装置は、２つの電力系統間に介在され、各相毎に
整流性素子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを
有し、前記単相整流回路の交流端子が２つの系統の対応
する相の母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直
流リアクトルが接続されて構成される系統連系装置にお
いて、前記直流リアクトルを、各相間で正方向に相互誘
導するように形成することを特徴とする。
統連系装置は、２つの電力系統間に介在され、各相毎に
整流性素子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを
有し、前記単相整流回路の交流端子が２つの系統の対応
する相の母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直
流リアクトルが接続されて構成される系統連系装置にお
いて、前記直流リアクトルを、各相間で正方向に相互誘
導するように形成することを特徴とする。
【００１３】上記の構成によれば、前述の図１０で示す
ような各相毎に単相整流回路と直流リアクトルとを備
え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧の瞬時
低下を抑制するようにした系統連系装置において、故障
時に直流リアクトルに所望とする誘起電圧を発生させる
ために必要となるリアクタンスの一部を、各相間の直流
リアクトルの相互誘導によって発生させる。
ような各相毎に単相整流回路と直流リアクトルとを備
え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧の瞬時
低下を抑制するようにした系統連系装置において、故障
時に直流リアクトルに所望とする誘起電圧を発生させる
ために必要となるリアクタンスの一部を、各相間の直流
リアクトルの相互誘導によって発生させる。
【００１４】したがって、前記誘起電圧に対応して要求
されるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線が
有するインダクタンスを前記相互誘導分だけ小さくする
ことができ、該直流リアクトルの小型化が可能となり、
省スペース化および低コスト化を図ることができる。ま
た、前記Ｉ2 Ｒ損も、前記相互誘導によるリアクタンス
分だけ低減することができる。
されるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線が
有するインダクタンスを前記相互誘導分だけ小さくする
ことができ、該直流リアクトルの小型化が可能となり、
省スペース化および低コスト化を図ることができる。ま
た、前記Ｉ2 Ｒ損も、前記相互誘導によるリアクタンス
分だけ低減することができる。
【００１５】また、請求項２の発明に係る系統連系装置
は、共通のボビンに対して、各相の直流リアクトルを、
少なくとも該ボビンの軸線方向または半径方向の積層順
序が交替するように巻回して構成することを特徴とす
る。
は、共通のボビンに対して、各相の直流リアクトルを、
少なくとも該ボビンの軸線方向または半径方向の積層順
序が交替するように巻回して構成することを特徴とす
る。
【００１６】上記の構成によれば、たとえばボビンの半
径方向に各相の巻線を積層してゆく場合、Ａ，Ｂ，Ｃ相
の順で積層すると、次はＣ，Ｂ，Ａ相の順で積層し…、
またボビンの軸線方向に各相を積層する場合には、軸線
方向一端部側がＡ，Ｂ，Ｃ相の順で積層されていると、
次の層がＢ，Ｃ，Ａ相となり、さらに次の層がＣ，Ｂ，
Ａ相…となる。
径方向に各相の巻線を積層してゆく場合、Ａ，Ｂ，Ｃ相
の順で積層すると、次はＣ，Ｂ，Ａ相の順で積層し…、
またボビンの軸線方向に各相を積層する場合には、軸線
方向一端部側がＡ，Ｂ，Ｃ相の順で積層されていると、
次の層がＢ，Ｃ，Ａ相となり、さらに次の層がＣ，Ｂ，
Ａ相…となる。
【００１７】これによって、各相間の相互リアクタンス
がほぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対し
て、３相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトル
の大きさを最小にすることができる。
がほぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対し
て、３相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトル
の大きさを最小にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第１の形態につい
て、図１〜図５に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。
て、図１〜図５に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。
【００１９】図１は、本発明の実施の第１の形態の系統
連系装置２１の構成を説明するための３相結線図であ
る。この系統連系装置２１は、前述の系統連系装置１と
同様に、系統側の受電母線２と、需要家側のコジェネ母
線３とを連系するためなどに用いられる。なお、この図
１において、前述の図１０と同様の系統側の構成および
需要家側の構成には、同一の参照符号を付して、その説
明を省略する。
連系装置２１の構成を説明するための３相結線図であ
る。この系統連系装置２１は、前述の系統連系装置１と
同様に、系統側の受電母線２と、需要家側のコジェネ母
線３とを連系するためなどに用いられる。なお、この図
１において、前述の図１０と同様の系統側の構成および
需要家側の構成には、同一の参照符号を付して、その説
明を省略する。
【００２０】この系統連系装置２１は、Ａ，Ｂ，Ｃの各
相毎に、遮断器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、単相整流回
路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃと、直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃとを備えて構成されている。単相整流回
路２３は、ダイオードブリッジから成り、その２つの交
流端子が、受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃ側の母線２５Ａ，
２５Ｂ，２５Ｃと、コジュネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃ側の
母線２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとのそれぞれに接続されて
いる。また、この単相整流回路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ
の２つの直流端子間には、前記直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃがそれぞれ接続されている。ただし、本
発明では、各相の直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃは、参照符ＤＣＬ１で示すように、正方向に相互誘導
するように近接配置されている。
相毎に、遮断器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、単相整流回
路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃと、直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃとを備えて構成されている。単相整流回
路２３は、ダイオードブリッジから成り、その２つの交
流端子が、受電母線２Ａ，２Ｂ，２Ｃ側の母線２５Ａ，
２５Ｂ，２５Ｃと、コジュネ母線３Ａ，３Ｂ，３Ｃ側の
母線２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとのそれぞれに接続されて
いる。また、この単相整流回路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ
の２つの直流端子間には、前記直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃがそれぞれ接続されている。ただし、本
発明では、各相の直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃは、参照符ＤＣＬ１で示すように、正方向に相互誘導
するように近接配置されている。
【００２１】図２は、この系統連系装置２１の定常時に
おける電流経路を示す図である。なお、この図２および
後述する図３および図４では、図面の簡略化のために、
直流リアクトル２４を単相整流回路２３内に配置してい
る。周知のように、この図２において、たとえば実線で
示す電流経路を正方向とすると、破線で示す負方向の電
流も、ともに直流リアクトル２４では、同一方向に流れ
ることになる。また、図示しないダイオードブリッジを
環流する電流によって、系統電流が一定の通常時には、
直流リアクトル２４を流れる電流は、振幅がほぼ一定の
直流となっている。
おける電流経路を示す図である。なお、この図２および
後述する図３および図４では、図面の簡略化のために、
直流リアクトル２４を単相整流回路２３内に配置してい
る。周知のように、この図２において、たとえば実線で
示す電流経路を正方向とすると、破線で示す負方向の電
流も、ともに直流リアクトル２４では、同一方向に流れ
ることになる。また、図示しないダイオードブリッジを
環流する電流によって、系統電流が一定の通常時には、
直流リアクトル２４を流れる電流は、振幅がほぼ一定の
直流となっている。
【００２２】これに対して、図３および図４は、故障時
の電流経路を示す。図３は、系統側の３相短絡で、参照
符３１，３２，３３で示すように、各相の電位がＡ相＞
Ｂ相＞Ｃ相である場合を示しており、図４は、参照符３
４で示すように、系統側のＡ相とＢ相との２相短絡で、
Ａ相側の電位が高い場合を示している。
の電流経路を示す。図３は、系統側の３相短絡で、参照
符３１，３２，３３で示すように、各相の電位がＡ相＞
Ｂ相＞Ｃ相である場合を示しており、図４は、参照符３
４で示すように、系統側のＡ相とＢ相との２相短絡で、
Ａ相側の電位が高い場合を示している。
【００２３】なお、他の故障モードである地絡事故の場
合には、一般の電力系統が中性点非接地または抵抗接地
であるので、相間短絡時に比較して短絡電流が小さい。
したがって、直流リアクトル２４のリアクタンス値は、
相間短絡時の短絡電流から決定される。
合には、一般の電力系統が中性点非接地または抵抗接地
であるので、相間短絡時に比較して短絡電流が小さい。
したがって、直流リアクトル２４のリアクタンス値は、
相間短絡時の短絡電流から決定される。
【００２４】まず、図３で示す３相短絡時における本発
明の系統連系装置２１の動作を以下に説明する。各直流
リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの自己インダクタン
スを、それぞれＬA ，ＬB ，ＬC とし、相互インダクタ
ンスをＭAB，ＭAC，ＭBCとし、短絡電流をｉA ，ｉB ，
ｉC とすると、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃに誘起される電圧ＶA ，ＶB ，ＶC は、それぞれ以下
のようになる。
明の系統連系装置２１の動作を以下に説明する。各直流
リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの自己インダクタン
スを、それぞれＬA ，ＬB ，ＬC とし、相互インダクタ
ンスをＭAB，ＭAC，ＭBCとし、短絡電流をｉA ，ｉB ，
ｉC とすると、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃに誘起される電圧ＶA ，ＶB ，ＶC は、それぞれ以下
のようになる。
【００２５】
【数１】
【００２６】なお、上記式２，３，４において、短絡電
流ｉA ，ｉB ，ｉC の絶対値をとっているのは、ダイオ
ードブリッジの整流作用によって、直流リアクトル２４
に流れる電流が常に同一方向となるためである。
流ｉA ，ｉB ，ｉC の絶対値をとっているのは、ダイオ
ードブリッジの整流作用によって、直流リアクトル２４
に流れる電流が常に同一方向となるためである。
【００２７】また、３相短絡時には、短絡電流の総和が
零となる関係があるので、 ｉA ＋ｉB ＋ｉC ＝０ …（５） であり、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに流
れる電流ｉA ，ｉB ，ｉC の関係式として、下式を得る
ことができる。 ｜ｉA ｜＝｜ｉB ＋ｉC ｜≦｜ｉB ｜＋｜ｉC ｜ …（６） ｜ｉB ｜＝｜ｉA ＋ｉC ｜≦｜ｉA ｜＋｜ｉC ｜ …（７） ｜ｉC ｜＝｜ｉA ＋ｉB ｜≦｜ｉA ｜＋｜ｉB ｜ …（８） ここで、説明の簡略化のために、ＭAB≒ＭAC≒ＭBC＝Ｍ
とおき、式６，７，８をそれぞれ式２，３，４に代入す
ると、下式が得られる。
零となる関係があるので、 ｉA ＋ｉB ＋ｉC ＝０ …（５） であり、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに流
れる電流ｉA ，ｉB ，ｉC の関係式として、下式を得る
ことができる。 ｜ｉA ｜＝｜ｉB ＋ｉC ｜≦｜ｉB ｜＋｜ｉC ｜ …（６） ｜ｉB ｜＝｜ｉA ＋ｉC ｜≦｜ｉA ｜＋｜ｉC ｜ …（７） ｜ｉC ｜＝｜ｉA ＋ｉB ｜≦｜ｉA ｜＋｜ｉB ｜ …（８） ここで、説明の簡略化のために、ＭAB≒ＭAC≒ＭBC＝Ｍ
とおき、式６，７，８をそれぞれ式２，３，４に代入す
ると、下式が得られる。
【００２８】
【数２】
【００２９】上記式９〜１１において、不等式での等号
は、短絡電流が最大の相で成立し、このとき、過電流抑
制効果は、自己インダクタンスＬと相互インダクタンス
Ｍとの和だけ得ることができる。また、残余の短絡電流
が小さい相の誘起電圧は、短絡電流が大きい相からの誘
導作用が影響し、（Ｌ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ）よりも大き
な電圧となる。したがって、３相短絡時には、最低（Ｌ
＋Ｍ）のリアクタンス値の限流効果を得ることができ
る。
は、短絡電流が最大の相で成立し、このとき、過電流抑
制効果は、自己インダクタンスＬと相互インダクタンス
Ｍとの和だけ得ることができる。また、残余の短絡電流
が小さい相の誘起電圧は、短絡電流が大きい相からの誘
導作用が影響し、（Ｌ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ）よりも大き
な電圧となる。したがって、３相短絡時には、最低（Ｌ
＋Ｍ）のリアクタンス値の限流効果を得ることができ
る。
【００３０】また、２相短絡時には、図４で示すＡ相と
Ｂ相との間の短絡事故の場合、直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃにそれぞれ、 ＶA ＝（ＬA ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ） …（１２） ＶB ＝（ＬB ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ） …（１３） ＶC ＝Ｍ（ｄｉ／ｄｔ） …（１４） の電圧が誘起される。
Ｂ相との間の短絡事故の場合、直流リアクトル２４Ａ，
２４Ｂ，２４Ｃにそれぞれ、 ＶA ＝（ＬA ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ） …（１２） ＶB ＝（ＬB ＋Ｍ）（ｄｉ／ｄｔ） …（１３） ＶC ＝Ｍ（ｄｉ／ｄｔ） …（１４） の電圧が誘起される。
【００３１】なお、短絡電流の流れないＣ相に誘起され
る電圧ＶC は、ダイオードの逆電圧であり、特にこの電
圧で系統に異常な電流が流れることはない。
る電圧ＶC は、ダイオードの逆電圧であり、特にこの電
圧で系統に異常な電流が流れることはない。
【００３２】ここで、直流リアクトル２４を、通常用い
られる空芯リアクトルとし、巻線の厚みが薄い場合、自
己インダクタンスＬと、巻線抵抗Ｒとは、周知のよう
に、 Ｌ＝（μ0 πａ2 Ｎ2 ）・ζ／ｈ …（１５） Ｒ＝２πａＮ …（１６） となる。ただし、μ0 は真空の透磁率であり、ａは巻線
の半径であり、ｈは巻線の高さであり、Ｎは巻線の巻数
であり、ζは長岡係数であり一般に（ａ／ｈ）の関数で
ある。
られる空芯リアクトルとし、巻線の厚みが薄い場合、自
己インダクタンスＬと、巻線抵抗Ｒとは、周知のよう
に、 Ｌ＝（μ0 πａ2 Ｎ2 ）・ζ／ｈ …（１５） Ｒ＝２πａＮ …（１６） となる。ただし、μ0 は真空の透磁率であり、ａは巻線
の半径であり、ｈは巻線の高さであり、Ｎは巻線の巻数
であり、ζは長岡係数であり一般に（ａ／ｈ）の関数で
ある。
【００３３】したがって、式１５および式１６から明ら
かなように、自己インダクタンスＬを小さくすることが
できれば、ａ／ｈをほぼ一定として、巻数Ｎと巻線半径
ａとを小さくすることができ、直流リアクトルの小型化
と同時に、巻線抵抗Ｒを低減することができる。これに
よって、Ｉ2 Ｒ損のない相互誘導によるリアクタンス分
だけ、定常運転時におけるＩ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
かなように、自己インダクタンスＬを小さくすることが
できれば、ａ／ｈをほぼ一定として、巻数Ｎと巻線半径
ａとを小さくすることができ、直流リアクトルの小型化
と同時に、巻線抵抗Ｒを低減することができる。これに
よって、Ｉ2 Ｒ損のない相互誘導によるリアクタンス分
だけ、定常運転時におけるＩ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
【００３４】図５は、上述のような相互誘導作用を持た
せることができる一構造例の直流リアクトルＤＣＬ１
を、模式的に示す断面図である。この図５で示す例は、
前記相互誘導作用を得るために、相互に近接配置する必
要がある直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを同軸
に配置した最も簡単な巻線構造のものである。
せることができる一構造例の直流リアクトルＤＣＬ１
を、模式的に示す断面図である。この図５で示す例は、
前記相互誘導作用を得るために、相互に近接配置する必
要がある直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを同軸
に配置した最も簡単な巻線構造のものである。
【００３５】本発明では、直流リアクトル２４Ａ，２４
Ｂ，２４Ｃを構成する各巻線の相互誘導の方向が重要で
あり、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが正方
向に相互誘導作用を有するように、単相整流回路２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにそれぞれ接続する必要がある。し
たがって、この図５で示す構造では、同一方向に巻いた
各巻線の軸線方向の一方端部側に端子ＴＳＡ，ＴＳＢ，
ＴＳＣを設け、他方端部側に端子ＴＥＡ，ＴＥＢ，ＴＥ
Ｃを設け、それぞれ単相整流回路２３Ａ，２３Ｂ，２３
Ｃの２つの直流端子に接続（図１参照）することによっ
て、簡単に実現することができる。
Ｂ，２４Ｃを構成する各巻線の相互誘導の方向が重要で
あり、各直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが正方
向に相互誘導作用を有するように、単相整流回路２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにそれぞれ接続する必要がある。し
たがって、この図５で示す構造では、同一方向に巻いた
各巻線の軸線方向の一方端部側に端子ＴＳＡ，ＴＳＢ，
ＴＳＣを設け、他方端部側に端子ＴＥＡ，ＴＥＢ，ＴＥ
Ｃを設け、それぞれ単相整流回路２３Ａ，２３Ｂ，２３
Ｃの２つの直流端子に接続（図１参照）することによっ
て、簡単に実現することができる。
【００３６】以上のように、直流リアクトル２４Ａ，２
４Ｂ，２４Ｃ相互間に正方向の相互誘導作用を持たせる
ことによって、該直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃを個別に設ける場合に比べて、相互インダクタンスＭ
の分だけ自己インダクタンスＬを小さくしても、同様の
過電流抑制効果を得られることが理解される。これによ
って、該直流リアクトル２４を小型化することができ、
省スペース化および低コスト化を図ることができるとと
もに、定常運転時におけるＩ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
４Ｂ，２４Ｃ相互間に正方向の相互誘導作用を持たせる
ことによって、該直流リアクトル２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃを個別に設ける場合に比べて、相互インダクタンスＭ
の分だけ自己インダクタンスＬを小さくしても、同様の
過電流抑制効果を得られることが理解される。これによ
って、該直流リアクトル２４を小型化することができ、
省スペース化および低コスト化を図ることができるとと
もに、定常運転時におけるＩ2 Ｒ損も低減することがで
きる。
【００３７】本発明の実施の第２の形態について、図６
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３８】図６は、本発明の実施の第２の形態の直流
リアクトルＤＣＬ２の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ２では、各相Ａ，Ｂ，Ｃ
の巻線は、参照符Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２；Ｃ１，Ｃ２
で示すように半径方向に２つに分離され、その分離され
た巻線Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２；Ｃ１，Ｃ２の半径方向
の平均的な位置が、各相Ａ，Ｂ，Ｃ間で略等しくなるよ
うに配置されている。
リアクトルＤＣＬ２の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ２では、各相Ａ，Ｂ，Ｃ
の巻線は、参照符Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２；Ｃ１，Ｃ２
で示すように半径方向に２つに分離され、その分離され
た巻線Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２；Ｃ１，Ｃ２の半径方向
の平均的な位置が、各相Ａ，Ｂ，Ｃ間で略等しくなるよ
うに配置されている。
【００３９】前述の図５で示す直流リアクトルＤＣＬ１
は、各相Ａ，Ｂ，Ｃ間の過電流抑制効果に若干のアンバ
ランスを有しており、最も過電流抑制効果の小さい相で
所望とする過電流抑制効果が得られるように構成する必
要があり、構成が大型化する超高圧系の用途では、コス
トおよびＩ2 Ｒ損が若干増加し、不経済になってしまう
のに対して、この直流リアクトルＤＣＬ２では、各相
Ａ，Ｂ，Ｃの自己および相互インダクタンスの均等化を
図ることによって、最も経済的に所望とする過電流抑制
効果を得ることができる。
は、各相Ａ，Ｂ，Ｃ間の過電流抑制効果に若干のアンバ
ランスを有しており、最も過電流抑制効果の小さい相で
所望とする過電流抑制効果が得られるように構成する必
要があり、構成が大型化する超高圧系の用途では、コス
トおよびＩ2 Ｒ損が若干増加し、不経済になってしまう
のに対して、この直流リアクトルＤＣＬ２では、各相
Ａ，Ｂ，Ｃの自己および相互インダクタンスの均等化を
図ることによって、最も経済的に所望とする過電流抑制
効果を得ることができる。
【００４０】本発明の実施の第３の形態について、図７
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００４１】図７は、本発明の実施の第３の形態の直流
リアクトルＤＣＬ３の構造を模式的に示す断面図であ
る。前述の直流リアクトルＤＣＬ２が、各相Ａ，Ｂ，Ｃ
の巻線の半径方向の位置をほぼ等しくすることによっ
て、自己および相互インダクタンスの均等化を図ってい
るのに対して、この直流リアクトルＤＣＬ３は、各相
Ａ，Ｂ，Ｃの巻線を、参照符Ａ１，Ａ２…；Ｂ１，Ｂ２
…；Ｃ１，Ｃ２…で示すように、軸線方向に複数に分割
し、それらを交互に軸線方向に積層することによって、
軸線方向の平均的な位置をほぼ等しくするようにしたも
のである。
リアクトルＤＣＬ３の構造を模式的に示す断面図であ
る。前述の直流リアクトルＤＣＬ２が、各相Ａ，Ｂ，Ｃ
の巻線の半径方向の位置をほぼ等しくすることによっ
て、自己および相互インダクタンスの均等化を図ってい
るのに対して、この直流リアクトルＤＣＬ３は、各相
Ａ，Ｂ，Ｃの巻線を、参照符Ａ１，Ａ２…；Ｂ１，Ｂ２
…；Ｃ１，Ｃ２…で示すように、軸線方向に複数に分割
し、それらを交互に軸線方向に積層することによって、
軸線方向の平均的な位置をほぼ等しくするようにしたも
のである。
【００４２】このようにしてもまた、各相Ａ，Ｂ，Ｃ間
の自己および相互インダクタンスの均等化を図ることが
できる。
の自己および相互インダクタンスの均等化を図ることが
できる。
【００４３】本発明の実施の第４の形態について、図８
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００４４】図８は、本発明の実施の第４の形態の直流
リアクトルＤＣＬ４の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ４では、前述の直流リア
クトルＤＣＬ３と同様に、各相Ａ，Ｂ，Ｃの巻線が参照
符Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３；Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３で示すように、軸線方向に分割され、かつ、半径方
向の積層順序が、各分割段毎に相互に入替えられてい
る。
リアクトルＤＣＬ４の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ４では、前述の直流リア
クトルＤＣＬ３と同様に、各相Ａ，Ｂ，Ｃの巻線が参照
符Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３；Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３で示すように、軸線方向に分割され、かつ、半径方
向の積層順序が、各分割段毎に相互に入替えられてい
る。
【００４５】このように構成してもまた、各相Ａ，Ｂ，
Ｃ間の自己および相互インダクタンスの均等化を図るこ
とができる。
Ｃ間の自己および相互インダクタンスの均等化を図るこ
とができる。
【００４６】本発明の実施の第５の形態について、図９
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００４７】図９は、本発明の実施の第５の形態の直流
リアクトルＤＣＬ５の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ５は、絶縁階級が低く、
各相Ａ，Ｂ，Ｃの巻線を束ねて一括で巻回することがで
きる場合に適用可能である。このように、各相Ａ，Ｂ，
Ｃの巻線を一括にすることによって、前述のような自己
および相互インダクタンスの均等化だけでなく、相互イ
ンダクタンスＭを比較的大きく、Ｌ≒Ｍとすることがで
きる。
リアクトルＤＣＬ５の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルＤＣＬ５は、絶縁階級が低く、
各相Ａ，Ｂ，Ｃの巻線を束ねて一括で巻回することがで
きる場合に適用可能である。このように、各相Ａ，Ｂ，
Ｃの巻線を一括にすることによって、前述のような自己
および相互インダクタンスの均等化だけでなく、相互イ
ンダクタンスＭを比較的大きく、Ｌ≒Ｍとすることがで
きる。
【００４８】したがって、自己インダクタンスＬを、従
来技術に比べて、ほぼ１／２にすることができる。ここ
で、定常時の定格電圧を６．６ｋＶ、定格電流を３００
Ａ、定格容量を２０００ｋＶＡ程度とした場合の設計値
を表１に示す。
来技術に比べて、ほぼ１／２にすることができる。ここ
で、定常時の定格電圧を６．６ｋＶ、定格電流を３００
Ａ、定格容量を２０００ｋＶＡ程度とした場合の設計値
を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】この表１から明らかなように、巻線の体積
を、０．１２／０．１６＝７５％に縮小することがで
き、また定常時のＩ2 Ｒ損は、１５／１８＝８３％に低
減されていることが理解される。
を、０．１２／０．１６＝７５％に縮小することがで
き、また定常時のＩ2 Ｒ損は、１５／１８＝８３％に低
減されていることが理解される。
【００５１】本発明は、上述のような系統と需要家との
連系を図るだけでなく、系統間の連系などにも用いるこ
とができる。また、単相整流回路２３として、図１で示
すようなダイオードブリッジだけでなく、交流端子のい
ずれか一方側のダイオードをサイリスタに置換えた混合
ブリッジで実現するようにしてもよく、またすべてのダ
イオードをサイリスタに置換えたサイリスタブリッジで
実現してもよい。これらの場合には、高速遮断が可能と
なり、かつ遮断器２２を削減することもできる。
連系を図るだけでなく、系統間の連系などにも用いるこ
とができる。また、単相整流回路２３として、図１で示
すようなダイオードブリッジだけでなく、交流端子のい
ずれか一方側のダイオードをサイリスタに置換えた混合
ブリッジで実現するようにしてもよく、またすべてのダ
イオードをサイリスタに置換えたサイリスタブリッジで
実現してもよい。これらの場合には、高速遮断が可能と
なり、かつ遮断器２２を削減することもできる。
【００５２】
【発明の効果】請求項１の発明に係る系統連系装置は、
以上のように、各相毎に単相整流回路と直流リアクトル
とを備え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧
の瞬時低下を抑制するようにした系統連系装置におい
て、直流リアクトルを各相間で正方向に相互誘導するよ
うに形成し、故障時に直流リアクトルに所望とする誘起
電圧を発生させるために必要となるリアクタンスの一部
を、各相間の直流リアクトルの相互誘導によって発生さ
せる。
以上のように、各相毎に単相整流回路と直流リアクトル
とを備え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧
の瞬時低下を抑制するようにした系統連系装置におい
て、直流リアクトルを各相間で正方向に相互誘導するよ
うに形成し、故障時に直流リアクトルに所望とする誘起
電圧を発生させるために必要となるリアクタンスの一部
を、各相間の直流リアクトルの相互誘導によって発生さ
せる。
【００５３】それゆえ、前記誘起電圧に対応して要求さ
れるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線のイ
ンダクタンスを小さくすることができ、該直流リアクト
ルの小型化が可能となり、省スペース化および低コスト
化を図ることができる。また、前記Ｉ2 Ｒ損も、前記相
互誘導によるリアクタンス分だけ低減することができ
る。
れるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線のイ
ンダクタンスを小さくすることができ、該直流リアクト
ルの小型化が可能となり、省スペース化および低コスト
化を図ることができる。また、前記Ｉ2 Ｒ損も、前記相
互誘導によるリアクタンス分だけ低減することができ
る。
【００５４】また、請求項２の発明に係る系統連系装置
は、以上のように、共通のボビンに対して、各相の直流
リアクトルを、少なくとも該ボビンの軸線方向または半
径方向の積層順序が交替するように巻回して構成する。
は、以上のように、共通のボビンに対して、各相の直流
リアクトルを、少なくとも該ボビンの軸線方向または半
径方向の積層順序が交替するように巻回して構成する。
【００５５】それゆえ、各相間の相互リアクタンスがほ
ぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対して、３
相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトルの大き
さを最小にすることができる。
ぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対して、３
相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトルの大き
さを最小にすることができる。
【図１】本発明の実施の第１の形態の系統連系装置の構
成を説明するための３相結線図である。
成を説明するための３相結線図である。
【図２】図１で示す系統連系装置における定常時の電流
経路を説明するための図である。
経路を説明するための図である。
【図３】図１で示す系統連系装置の３相短絡時における
電流経路の一例を示す図である。
電流経路の一例を示す図である。
【図４】図１で示す系統連系装置の２相短絡時における
電流経路の一例を示す図である。
電流経路の一例を示す図である。
【図５】図１で示す系統連系装置における直流リアクト
ルの一構造例を模式的に示す断面図である。
ルの一構造例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
構造を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の第３の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
構造を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の第４の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
構造を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の第５の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】典型的な従来技術の系統連系装置の構成を説
明するための３相結線図である。
明するための３相結線図である。
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 受電母線 ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ コジェネ母線 ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 商用電源線 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 配電線 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 電源線 ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 配電線 ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 配電線 ２１ 系統連系装置 ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 遮断器 ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ 単相整流回路 ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 直流リアクトル ＤＣＬ１〜ＤＣＬ５ 直流リアクトル
Claims (2)
- 【請求項１】２つの電力系統間に介在され、各相毎に整
流性素子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを有
し、前記単相整流回路の交流端子が２つの系統の対応す
る相の母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直流
リアクトルが接続されて構成される系統連系装置におい
て、 前記直流リアクトルを、各相間で正方向に相互誘導する
ように形成することを特徴とする系統連系装置。 - 【請求項２】共通のボビンに対して、各相の直流リアク
トルを、少なくとも該ボビンの軸線方向または半径方向
の積層順序が交替するように巻回して構成することを特
徴とする請求項１記載の系統連系装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154141A JP3031296B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 系統連系装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154141A JP3031296B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 系統連系装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114542A true JPH114542A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3031296B2 JP3031296B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=15577786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9154141A Expired - Fee Related JP3031296B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 系統連系装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031296B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016067124A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 株式会社日立製作所 | 電力補償装置及び電力補償方法 |
| CN112684299A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-04-20 | 浙江大学 | 利用失压信息的电力馈线故障区段高容错辨识方法及装置 |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP9154141A patent/JP3031296B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016067124A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 株式会社日立製作所 | 電力補償装置及び電力補償方法 |
| CN112684299A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-04-20 | 浙江大学 | 利用失压信息的电力馈线故障区段高容错辨识方法及装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3031296B2 (ja) | 2000-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |