JPS5911730A - 変圧器の励磁突入電流抑制装置 - Google Patents

変圧器の励磁突入電流抑制装置

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JPS5911730A
JPS5911730A JP57119840A JP11984082A JPS5911730A JP S5911730 A JPS5911730 A JP S5911730A JP 57119840 A JP57119840 A JP 57119840A JP 11984082 A JP11984082 A JP 11984082A JP S5911730 A JPS5911730 A JP S5911730A
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梶原 忠義
北川 好則
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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】 本発明は、変圧器の励磁突入電流抑制装置に関し、特に
製鋼用電気炉等の頻繁な投入・開放を要求される負荷を
持つ変圧器の電源Φ拳投入時に生じる励磁突入電流を低
減ないし防止するための補助装置に関する。
一般の電力用変圧器は、電源系統に常時接続されている
のが普通であって、その投入争開放の機会は少なく、保
守等のために6〜5年に1度程度であるから、とりたて
て励磁突入電流対策は問題とならない。しかしながら製
鋼用電気炉等の工業用電気炉を負荷する変圧器では、例
えば1日に60回以上の投入・開放を行なう必要があり
、従って投入時の励磁突入電流の抑制対策が重要な問題
上なる。この励磁突入電流の大きさは、変圧器容量など
によ−って異なるが、40 (MVA3級の変圧器で1
次定格電流の4〜6倍と云われ、この大電流が変圧器巻
線や遮断器等の導電部に電磁機械力として働き、これら
の寿命短縮や思わぬ事故発生の原因となり、また保護継
電器の誤動作を招いて投入不能の事態に落人ることにも
なる。
すなわち、変圧器を回路に投入すると、励磁電流は直ち
に定常状態にならずに過渡現象を生じ、その波高値は定
格負荷電流の5倍を超えることもある。この電流は、励
磁突入電流と呼ばれ、変圧器を保護する差動継電器に対
して、変圧器内部故障時の電流と類似の作用をするので
、電流値が過大となると継電器の誤動作をまねき、変圧
器を回路に投入できないというような事態を生ずること
がある。
この突入電流の大きさは、回路電圧位相のどの点で変圧
器が投入さオフ、るか、また鉄心の残留磁束がどのよう
な状態にあ゛ったかなどによっても変化する。
最も大きな突入電流が生じるのは第1図のP点、すな4
つも電圧零の瞬間に投入された場合である。
この場合には、定常状態の磁束最大値をψ□とすると、
投入後1/2サイクルの間に磁束は2ψmの変化をする
。しかるに磁束の出発点では、変圧器投入前の鉄心中の
残留磁束がψ「であるので、投入後1/2サイクルでは
、磁束は2ψIn+ψ「となり、ψrが磁束変化方向と
同方向にある場合は、鉄心の飽和磁束をはるかに超え、
その結果大きな励磁突入電流が生じることになる。
第1図はこの関係を示すもので、過渡磁束が鉄心飽和磁
束を超えるあたりから突入電流波高値が増大する状態を
示している。
第2図は磁束および突入電流の時間的変化を示すもので
、磁束の中に含まれる直流分が時間とともに減衰し、そ
れに伴って突入電流波高値も減少する。突入電流の継続
時間は、回路抵抗とインダクタンスによって決まり、大
容量はど長くなるが、実測の結果では、小容量器で10
ザイクル以上、大容量器になると5〜10秒、あるいは
それ以上に及ぶことがある。方向性ケイ素鋼帯を使用し
た変圧器は、無方向性のものに比べ、飽和磁束乏定常磁
束の比が小さく、残留磁束も大きい傾向にあるので、一
般に励磁突入電流は大きくなる。
第6図は、変圧器の容量と、起り得る最大突入側lI算
値を示したものである。実際には、次のような理由でこ
のような大きな突入電流を生じる可能性は少ない。
(1)シゃ断器が電圧00点で投入さ才コ、るnJ能性
は少ない。
(2)突入電流が流れると、外部回路の電圧自体が低下
する。
(3)残留磁束も電圧変化方向上回−とは限らず、また
外部回路の状態によっては、減少するこ、Fがある。
ところで三相バンクでは、三相のいずイア、かに必ず過
度現象が生ずるので、いかなる瞬間に投入1−2ても突
入電流を避けることはできない。
また一般に内鉄形変圧器でi、:i、内側巻線の方が空
心り’7クタンスが小さいので、内側巻線から励磁した
方が突入電流が大きくなる。
この突入電流が大きいと、前述のように、差動継電器が
誤動作したりすることがあり、これを防止jるために、
変圧器投入後一定の時間継電器をロックする方法や、突
入電流と事故電流の波形を弁別する高調波抑制形差動継
電器を用いる方法がとらイ]、でいる。
しかしながら頻繁に投入・開放を行なう電気炉用変圧器
に対する励磁突入電流対策としてはこのような継電器の
誤動作対策だけでは不充分で、このため従来より炉用変
圧器による電圧変動の影響を防止する目的で電源系統の
分離を行なったり、特殊な4巻線変圧器を用いたりする
ことが行なわれていたが、電源系統の分離は設備費が高
くなるし、4巻線変圧器を用いるにしてもこの変圧器自
体特殊なものであり、従って通常の2巻線変圧器による
簡単な方式の励磁突入電流抑制対策が要望されている状
況にある。
本発明は前記の状況に鑑みてなされたもので、特殊変L
E器によらi”とも頻繁な投入・I;71故を行なう用
途の変圧器の励磁突入電流を低減ないし防止することの
できる補助装置を提#l:づ−ることを目的とするもの
である。
この目的を達成するために本発明の励磁突入筒、流抑制
装置では、電気炉等の負荷に接続さイア、た主変圧器を
電源主回路に投入する前に、前記負荷に結線さイア、た
主変圧器2次巻線に対し直接又は主変圧器1次巻線を介
して高・インピーダンスの投入補助回路により前記主回
路と同位相の補助励6B−2行ない、しかる後、前記変
圧器を主回路に投入Jろようにしである。
前記投入補助回路は、主回路投入◆開放用遮断器の操作
と関連して負荷と結線された2次巻線に制限さ11.た
同相の励磁電I&を例えば5秒程度流し、こイ1.によ
って主変圧器鉄心の残留磁束と’rH源電圧電圧同期化
を達成仕しめて鉄心の磁束飽和を生じないようlこし、
前記、遮断器閉成による主回路投人時に突入電流が生じ
るのを防1ヒするもので、主変圧器の無負荷励磁電流を
供給するだけの容量をもつものである。
ひ乏一つの態様tこおいて、前記投入補助回路は、主変
圧?Hの2次巻線に接続さ11.7”:コンタクタと、
該コンタクタにより前記2次巻線に#続さ、+7.た々
き、該2次巻線に主回路と同位相の制限された電流を流
す高インピーダンスの補助変圧器とからなり、前記補助
変圧器を低圧電源に接続して主回路位相と同期した電流
により2次巻線を補助励磁したのちに主回路遮断器で主
変圧器を投入するようにしである。この場合、高インピ
ーダンスの補助変圧器さして通常の変圧器とりアクドル
との組合せを用いてもよい。
もうひとつの態様において、前記投入補助回路は、主変
圧器の1次巻線と電源主回路との間に設けられた主回路
投入・開放用遮断器に直列に挿入されたりアクドル等の
インピーダンス要素と、該インピーダンス要素に並列接
続された補助遮断器とからなり、該補助遮断器を開成し
た状態で主回路投入中開放用遮断器を閉成するこさでイ
ンピーダンス要素により制限さ27.た主回路電流を主
変圧器番こ流し−CC補助日日7、その移・、補助遮断
器を閉成し一〇インピーダンス要素をシャフトするこ、
I−により主変圧器を主回路に投入するようにしてある
いずオフ、の態様におい−Cも、主変圧器の2次巻線は
主回路への投入に先立−って同位相の制限さf1f7電
流により高インピーダンス回路を介17て励磁され、る
。士た好ましくは前記コンタクタ投入蒔直いは前記補助
遮断器開成状態での主回路投入・開放用遮断器投入時に
おけろ直後rハ過渡′ボ滝、を監視しながらこの電流値
が成る値以+OJ 、J:大はこイアL−の投入操作を
再度やり直し、て投入タイミングを調整することにより
、一層小さな突入電流値での主1「]1路投入が果し、
得るものである。
本発明を実旅例図面七井に説明ずオフば、第4図は本発
明の第1実%I)例を示を回路1゛ノ1て、(1)は0
荷としての電気炉電極、(2;は主背圧器、(′をロオ
賞源1:回路、(41は主回路投入・開放用遮1すr 
器、0う1 (ま断路器である。
通常の電気炉運転時において主回路に3)からの電源電
流は閉成状態の遮断器(4)と断路器(5)を介して主
変圧器f2+の1次巻線に流オフ1、例えば22 (K
V)の1次電圧を460 (V)  の2次電圧に降圧
して電極(1)に大電流を供給するようにしである。
ここにおいて主変圧器(2)の2次巻線には本発明の要
部をなす投入補助回路(6)が接続さイア1、低圧電源
回路(7)から主変圧器(2)の2次巻線を個別に励磁
できるようにしである。投入補助回路(61は、低圧電
源回路(7)に接続された位相調整用の高インピータン
ス補助・変圧器(8)と、該補助変圧器(8)の2次側
を負荷電極(1)1こ選択的に接続するコンタクタ(9
)とを備えている。−例として、主回路(3)の電圧が
22 (KV)  低圧電源回M +710) 電圧力
440 (V)。
主変圧器(2)が容量40 (MVA)(1次定格電流
1050A)で次の第1表の如き無負荷励磁電流特性と
第5図の如き電圧電力特性および第6図の如きタップ電
力特性をもつ場合lこついて投入補助回路(6)の具体
例を以下に述べる。
139 先ず主変圧器+21は電極fi+の強度等を考慮して始
動時の条件をタップ6以下とすると、無負荷励磁容量は
第1表ζこ示すように67 (KVA)であるから、補
助変圧器(8)の容量としては、1次励磁と2次励磁の
空隙差を考えて約120%の80 (KVA)程度、時
間定格15秒はどで充分である。また補助変圧器(8)
のインピーダンスZT は、主変圧器(2)の励磁突入
電流を低く押えるために高くする必要があり、最悪条件
さして主変圧器(2)のインピーダンスを零とみた場合
、補助変圧器最大電流を250チにするようにすオフ、
ばインピーダンスZTハ40%乏なる。
従って補助変圧器+81 、、’ I、では、出力2次
電圧46[)(V)、無負荷2次電圧644(V]、定
格電流100 (A)、容量80 (KVAI、インピ
ーダンスZT40ヂ 11.8Ω〕の諸元と1(る。
第4図において主変圧器(2)を遮断器(4)にtり主
回路に旧こ投入ずろ場合、先ず遮断器(41を開成して
おき断路器t!’lの閉成状態にて投入補助1「]1回
路6)のコンタクタ(5つ)を閉成する。このときの突
入電流は440(V〕の低圧回路(7)からインピーダ
ンスZTの補助変圧器回路を通じて流イ尤、インピーダ
ンスZT  により抑制される。この場合、補助変圧器
(8)の2次側に史にリアクトルに追、加挿入し、て突
入電流を一層低下させるようにし一層もよいことは述べ
るまでもない。この、仁うにして突入電流のピークが抑
えられ、通常5秒程度経過1−たのも、ある電流値以下
々なった時点で遮断器(11:を閉成し−C円滑な主回
路投入を呆ずこ々ができる。
この場合さらにコンタクタ(5))の閉成直後の投入補
助回路(61に流27、る電流値を測定し、こオフ、が
成る値珈上のさきにはコンタクタ(0)を開成し再び閉
成する操作を行なえば、投入タイミングを変えることで
投入時の電圧位相1こまり太きく f、(つたり小さく
なったりする突入電流値をさらに小さくするようにもで
きる。
尚、第4図の実施例では投入補助回路((j)が低圧機
器だけで構成できる利点もある。
第7図は本発明の第2実施例を示す回路図で、第4図と
同一符号は対応部分を示している。第1図においで(1
01は突入電流制限用のりアクドル、(団は核リアクト
ル[1olを回路に挿入しTニリシャントしたりするた
めの補助遮断器である。
この第7図の実施例による場合の主回路投入操作は、先
ず補助遮断器(11)を開成状態にシフ、断路器(51
を閉成状態に[2て遮断器(41を閉成する。このとき
励磁突入電流は遮断器(41からリアクトル00)を介
して主変圧器(21に原料、、リアクトル+101によ
って効果的に抑制さオフる。次いで過渡状態を経過した
のも成る電流値以下となつt=時点で補助遮断器(11
)を閉成すれば主変圧器の円滑な主回路投入が果さオフ
るこLになる。この場合も遮断器(41の閉成直後の突
入電流値全測定し、これが成る値以上の乏きは遮断器(
4)を一旦開成し−Cから再閉成する操作を行なうこと
により、電源電圧位相とのタイミングを変えて突入電流
を一層小さくすることができる。
この第7図の実施例ではりアクドル(1111と補助辿
断器旧1との並列回路が投入補助回路を構成し、この場
合、高圧機器を用いるものの主変圧器+21’)1次側
から補助励磁による突入電流抑制策がと才1.る利点が
ある。
以上に述べたように本発明によイア、ば、使用する電気
機器に特殊なもCりが不要であり、主変圧器に対し、て
主回路投入前に制限さ旧、ンニ電流によ〕−(゛初期動
6μf与える投入補助回路を備えでいるので過渡状態で
の鉄心の磁束飽和がなく、堝大な励磁突入電流の発生を
効果的に防止でき、従一つて頻繁l了投人・開放を行な
う製鋼用電気炉等(1)負荷・\の給電相変)T−器に
コ局用し、て電源系統の安定化、J:変圧器等電’yx
 V!、 ’i!:vの事故防止および寿命タフ1−長
、操業の安定化などを達成づ−ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は励磁突入電流(突流)の酸5明Cl)ための過
渡状態における変圧器鉄心内磁束とηイ、 H二電流の
変化を示す線図、第12図は過渡励磁電流と磁束の波形
線図、第6図は励磁突入電流と変圧器容量との関係を示
す線図、第4図は本発明(υ第1実加1例を示す回路図
、l”A51’8)は−例とじ−この容f4゜MVAの
主変圧器のタップ9における電圧電力特性線図、第6図
は同じくタップ電jJ特性線図、第゛7図は本発明の第
2実施例を示す回路図である。 (計・・負荷(電気炉電極) 、+21・・・主変圧器
、(3)・・・電源主回路、(41・・・主回路投入・
開放用遮断器、(5)・・・断路器、(6)・・・投入
補助回路、(7)・・・低圧電源回路、(8)・・・補
助変圧器、(9)・・・コンタ7り、(101・・・、
1ふアクドル、(団・・・補助遮断器。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 第1 図         第2134第3図 た屓’+KVAl 第4図 6 第6図 一ヱ乙皿フ― 第

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 負荷に接続された主変圧器を主回路に投入・する際の励
    磁突入電流を抑制するための装置であって、主回路投入
    前に主回路と同位相の補助励磁をする投入補助回路を備
    えてなることを特徴とする変圧器の励磁突入電流抑制装
    置。
JP57119840A 1982-07-12 1982-07-12 変圧器の励磁突入電流抑制装置 Granted JPS5911730A (ja)

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JPS5911730A true JPS5911730A (ja) 1984-01-21
JPH0315406B2 JPH0315406B2 (ja) 1991-03-01

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130284A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Chugoku Electric Power Co Inc:The 遮断器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5631329A (en) * 1979-08-21 1981-03-30 Mitsubishi Electric Corp Current limiting circuit

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