JPS635400Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、力率改善制御装置に係り、特に、配
電線路の送電端電圧が線路末端電圧よりも低下し
たときの損失を軽減するのに好適な力率改善制御
装置に関する。

一般に、配電線路の電力損失及び電圧降下の軽
減等を図るために力率を改善する方法が採られて
いる。この方法を用いた装置には、従来から線路
の無効電力、力率、電流あるいは電圧を検出し、
検出値と設定値とを比較して力率改善用コンデン
サを線路に投入するかあるいは線路から引き外す
制御を行なう装置がある。ところで、従来の装置
において、検出手段が、無効電力、力率を検出し
て行なう装置の場合は、線路の電流、電圧を検出
手段に入力させて演算し、演算値と設定値とを比
較して制御するように構成されるため構造が複雑
化し高価なものとなる欠点がある。

一方、電流を検出する手段を用いた装置の場合
は、簡略化した構成で可能となるが、前記無効電
力、力率を検出して行なう検出手段を用いた装置
の場合と同様、線路の送電端で電流を検出しなけ
ればならない。そのため、この検出値によつて線
路末端に接続された力率改善用コンデンサの制御
を行うには、線路の送電端から末端まで制御用の
配線をしなければならず、これによつて生じるノ
イズにより検出手段が誤動作する恐れもあり、需
要家における所内設備としては経済的でなく、不
適当なものとなる欠点がある。電圧を検出する手
段を用いた装置の場合は、電流を検出する手段を
用いた装置の場合と同様、構成を簡略化すること
は可能である。しかし、母線に複数の配電線路
（フイーダ）を具備している場合において、線路
の電圧を検出する検出手段が接続されている配電
線路の負荷が減少（軽負荷）し、線路末端の電圧
が上昇しても、この配電線路以外の他の配電線路
の負荷が重負荷状態になると、電圧を検出する線
路の送電端の電圧は降下してしまい、電圧検出値
に対する設定値も相対的に降下する。そのため、
検出手段が接続されている配電線路の負荷が軽負
荷となつても、力率改善用コンデンサが引き外さ
れることなく、線路に投入されたままになること
がある。この状態が継続されれば、周知のごとく
進み側の過補償となり電力損失が増大することは
勿論、自家発電装置が並設されていれば進み電流
が過大となつて発電機に悪影響を与え、しかも高
調波成分の増大により波形歪も増大して機器に悪
影響を与えるという欠点がある。

本考案は、前記従来の欠点を解消すべくなされ
たもので、簡単な構成で電力損失の軽減が図れる
力率改善制御装置を提供することを目的とする。

本考案は、母線から電圧変換手段を介して分岐
された送電端の一相が直接接地された三相交流電
圧の配電線路末端の各相間に、開閉手段を介して
力率改善用の手段が接続されている力率改善制御
装置において、前記配電線路末端の各相に接続さ
れ送電端電圧と等価な電圧を出力する送電端電圧
検出手段と、前記配電線路末端の接地相以外の相
に接続され配電線路末端電圧に応じた電圧を出力
する末端電圧出力手段と、前記送電端電圧検出手
段及び前記末端電圧出力手段にそれぞれ接続さ
れ、前記末端電圧出力手段の出力電圧と前記送電
端電圧検出手段の出力電圧を比較し、前記末端電
圧出力手段の出力電圧が前記送電端電圧検出手段
の出力電圧よりも高くなつたとき前記開閉手段が
開くように前記開閉手段を制御する比較手段とを
備えた構成によつて前記目的を達成したものであ
る。

以下、本考案による力率改善制御装置の実施例
を図面によつて詳細に説明する。第１図におい
て、母線１に接続された配電用の三相変圧器２
は、Ｙ−Δ結線の巻線構造に形成され、例えば一
次側に6KVの電圧が入力されたとき二次側に
200Vの低圧を出力するようになつている。三相
変圧器２の二次側の各相に接続された低圧配電線
３には、図示は省略するが負荷が接続されてい
る。ところで、一般に三相用の低圧配電線は、送
電端において三相のうちの一相が通常直接接地さ
れている。本実施例においても低圧配電線３の相
Ｒ、Ｒ、Ｔのうち相Ｓが、送電端において直接接
地されている。一方、低圧配電線３の線路末端の
各相には、接点が常開接点であるマグネツトスイ
ツチXaを介してリアクトルＬと力率改善用コン
デンサＣが接続されている。又、低圧配電線３の
線路末端において、接地された相Ｓ以外の相Ｒ、
Ｔ間に電圧変成器４が接続されている。電圧変成
器４の二次側は、マグネツトスイツチXaを制御
する制御回路５に接続されている。線路末端の各
相Ｒ、Ｓ、Ｔは、コンデンサC₁、C₂を介して接
地されている。コンデンサC₁とコンデンサC₂の
接続点にはそれぞれ抵抗R₁が接続されており、
抵抗R₁の結合端は制御回路５に接続されている。
コンデンサC₁、C₂と抵抗R₁から成る零相電圧検
出回路６は、線路末端で送電端の電圧E_Sと等価と
みなせる電圧Vo′を検出して制御回路５に送出す
るようになつている。即ち、零相電圧検出回路６
の回路は第２図に示されている等価回路に置き換
えられる。そのため、送電端の電圧E_Sの変化は、
線路末端の零相電圧検出回路６の入力電圧Voの
変化となるので、零相電圧検出回路６の出力電圧
Vo′は、第２図の等価回路から次式で表わされ
る。

Vo′＝C₁／C₂＋C₁・√３・E_S ……(1) ここで、√３・C₁／C₂＋C₁＝Ｋとすれば、第(1)式 はVo′＝KE_Sで表わされる。Ｋは一定の値である
ため、出力電圧Vo′は送電端電圧E_Sに比例した等
価な値となる。

制御回路５は、零相電圧検出回路６の出力電圧
Vo′と電圧変成器４の二次側の出力電圧E_R′とを
比較し、比較値に応じてマグネツトスイツチXa
を制御するものである。第３図は、制御回路５の
内部構成を説明するための構成図である。第３図
において、電圧変成器４の出力電圧E_R′が入力す
る端子T₁は比較器CMP₁の反転入力端子T₂と比
較器CMP₂の非反転入力端子T₃に接続されてい
る。比較器CMP₁の非反転入力端子T₄には、基準
電圧Vrefが線路末端の電圧値から任意に設定で
きる電源Ｅに接続されている。零相電圧検出回路
６の出力電圧Vo′が入力する端子T₅は比較器
CMP₂の反転入力端子T₆に接続されている。比較
器CMP₁の出力端はアンド回路AND₁の一端に、
比較器CMP₂の出力端はノツト回路NOT₁の他端
に接続されている。アンド回路AND₁の出力端
は、マグネツトスイツチXaを駆動する駆動回路
Ｘに接続されている。

比較器CMP₁は、入力電圧E_R′が基準電圧Vref
より小さいとき（E_R′＜Vref）、ハイレベル“Ｈ”
の信号を出力する。比較器CMP₂は入力電圧E_R′
が入力電圧Vo′よりも小さいとき（E_R′＜Vo′）、
ローレベル“Ｌ”の信号を出力する。このローレ
ベル“Ｌ”信号は、ノツト回路NOT₁を介して
“Ｈ”レベルの信号に反転され、アンド回路
AND₁に入力する。駆動回路Ｘは、アンド回路
AND₁の出力が“Ｈ”レベルの信号のとき駆動
し、マグネツトスイツチXaの接点が閉じるよう
になつている。

以下、作用を説明する。低圧配電線３の送電端
から線路末端までに接続された負荷が軽負荷で、
電圧変成器４の出力電圧E_R′と制御回路６の基準
電圧Vrefの関係がVref＜E_R′にあるときは、制御
回路５の比較器CMP₁の出力が“Ｌ”レベルにな
るため、送電端電圧E_Sと線路末端電圧E_Rとの電
圧の大小には無関係に（零相電圧検出回路６の出
力電圧Vo′と電圧変成器４の出力電圧E_R′も同じ
関係にある）、アンド回路AND₁の出力が“Ｌ”
レベルになる。そのため、マグネツトスイツチ
Xaは駆動されないので、接点は開いたままであ
り、力率改善用のコンデンサＣ等は各相間に挿入
されない。

次に、送電端から線路末端間に接続された負荷
の状態が変化し、出力電圧E_R′と基準電圧Vrefの
関係が、Vref＞E_R′に変化すると、制御回路５の
比較器CMP₁の出力は“Ｈ”レベルに反転する。
この状態が維持されているとき、送電端電圧E_Sが
線路末端電圧E_Rよりも高くなると、出力電圧
Vo′と出力電圧E_R′の関係はVo′＞E_R′になる。そ
のため、比較器CMP₂の出力は“Ｌ”レベルにな
り、アンド回路AND₁の出力が“Ｈ”レベルに反
転して、マグネツトスイツチXaの接点が閉じる。
この結果、各相間に力率改善用のコンデンサＣ等
が挿入されるため、その進み電流により電圧が調
整され、力率の改善が図れることになる。この状
態が維持されているとき、母線１から分岐された
他の配電線路に接続されている負荷が重負荷とな
り、低圧配電線３の負荷が軽負荷の状態になつた
場合のように、送電端電圧E_Sが線路末端電圧E_R
よりも低くなると、出力電圧Vo′と出力電圧E_R′
の関係がVo′＜E_R′になる。そのため、比較器
CMP₂の出力が“Ｈ”レベルに反転するので、ア
ンド回路AND₁の出力は“Ｌ”レレベルに反転
し、マグネツトスイツチXaの接点が開く。この
結果、力率改善用のコンデンサＣ等が各相間から
引き外されるので、進み電流による過補償が防止
できる。

本実施例において、零相電圧検出回路は、微小
零相電流を流して零相電圧を線路末端で検出して
いるため、この回路を設けることによる低圧配電
線の電圧降下は無視できる程度である。又、低圧
配電線の一相は通常接地されているので、零相電
圧検出回路を用いても配電方式を変更する必要は
ない。

以上説明したように、本考案による力率改善制
御装置を用いれば、線路の送電端と末端の電圧が
線路末端で検出できるため、ノイズによる誤動作
を防止でき、しかも構成を簡単にすることができ
る。さらに、線路の送電端電圧と末端電圧の変動
を明確に把握して開閉手段の制御が行えるので、
電力損失の軽減が図れると共に、高調波成分の増
大を抑制して機器の安定動作が維持できるという
優れた効果がある。又、自家発電機が並設されて
いる場合でも、進み側が過補償となるようなこと
がないので、発電機に対する悪影響を防止するこ
とができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による力率改善制御装置の実
施例を示す構成図、第２図は、第１図に示されて
いる零相電圧検出回路の等価回路図、第３図は、
第１図に示されている制御回路の内部構成を示す
構成図である。 １……母線、２……三相変圧器、３……低圧配
電線、４……電圧変成器、５……制御回路、６…
…零相電圧検出回路、Xa……マグネツトスイツ
チ、Ｃ……力率改善用のコンデンサ、Ｌ……リア
クトル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 母線から電圧変換手段を介して分岐された送電
   端の一相が直接接地された三相交流電圧の配電線
   路末端の各相間に、開閉手段を介して力率改善用
   の手段が接続されている力率改善制御装置におい
   て、前記配電線路末端の各相に接続され送電端電
   圧と等価な電圧を出力する送電端電圧検出手段
   と、前記配電線路末端の接地相以外の相に接続さ
   れ配電線路末端電圧に応じた電圧を出力する末端
   電圧出力手段と、前記送電端電圧検出手段及び前
   記末端電圧出力手段にそれぞれ接続され、前記末
   端電圧出力手段の出力電圧と前記送電端電圧検出
   手段の出力電圧を比較し、前記末端電圧出力手段
   の出力電圧が前記送電端電圧検出手段の出力電圧
   よりも高くなつたとき前記開閉手段が開くように
   前記開閉手段を制御する比較手段とを備えたこと
   を特徴とする力率改善制御装置。