JP3290230B2 - 瞬時電圧低下補償装置 - Google Patents

瞬時電圧低下補償装置

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JP3290230B2
JP3290230B2 JP02835293A JP2835293A JP3290230B2 JP 3290230 B2 JP3290230 B2 JP 3290230B2 JP 02835293 A JP02835293 A JP 02835293A JP 2835293 A JP2835293 A JP 2835293A JP 3290230 B2 JP3290230 B2 JP 3290230B2
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邦雄 松下
康夫 片岡
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Shikoku Research Institute Inc
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Shikoku Research Institute Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】電力系統に連系運転するコージェ
ネシステムにおいて、電力統側で瞬時電圧低下が発生し
た場合の自家発電側から電力系統側への逆電力による発
電機のダウンあるいは電圧低下により負荷がダウンする
のを防止するための瞬時電圧低下補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電力系統に併入する自家発電設備
の瞬時電圧低下補償装置は、図2に示すように、電力系
統側母線B1と自家発電側母線B2とを半導体開閉器SS
にて連系し、電力系統Aが瞬時停電した場合、逆流を検
出して半導体開閉器SSを1サイクル以内で動作させ、
連系を瞬時に解列して発電機Gの電圧低下を最小限にし
ている(例えば、特願平3−44606号)。
【0003】また、このような電力系統に半導体開閉器
で連系される自家発電機の電力系統への同期投入は、半
導体開閉器により横流を抑えながら横流により同期に近
づけて発電機を電力系統に高速に連系させている(例え
ば、特願平4−126544号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電力系統に自家発電機
を同期投入する場合、同期投入前、電力系統と自家発電
機の位相が揃わない状態では最悪逆位相になることもあ
り、半導体開閉器の耐圧設計を、その最悪状態を考慮に
決めているため、例えば、6.6KV系統の場合でも半
導体開閉器の極間耐電圧は10数KV〜20KVにする
ため、構成する半導体素子1個の耐電圧を例えば4KV
とすると、直列個数が4〜5個となり、装置全体が大
型、コスト高になっている。
【0005】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、半導
体開閉器の極間耐電圧を系統電圧の2倍以下となしうる
瞬時電圧低下補償装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における瞬時電圧低下補償装置は、系統側と
これに併入するコージェネシステム等の自家発電側との
間に接続される半導体開閉器とその制御部を備えた瞬時
電圧低下補償装置において、半導体開閉器に極間電圧
が線間電圧の2倍以下のものを使用する共にこの半導体
開閉器と直列に遮断器を接続し、制御部に、瞬時電圧低
下の検出により動作し開路した半導体開閉器の極間電圧
を検出して極間電圧の時間に対する変化の割合を計測
し、極間電圧が遮断器の開路により極間耐圧を越えな
いように、遮断器への開指令から実際に遮断器の極間が
開くまでの時間遅れを見込んで、遮断器へ開指令を出
し、次いで遮断器が完全に開路したことを検出して半導
体開閉器へ投入指令を出し再併入へ備えさせる回路を設
けてなるものである。
【0007】
【作用】系統側に瞬時低電等が発生すると半導体開閉器
は制御部により瞬時に開路する。
【0008】制御部は、この半導体開閉器の開路時にそ
の極間電圧を検出し、その変化割合を計測し遮断器の動
作時間遅れを見込んで、半導体開閉器の極間電圧が極間
耐電圧を越えないように遮断器に開指令を出し直列に接
続されている遮断器を開路させるので、半導体開閉器に
極間電圧が回路線間電圧の2倍以下のものが使用して
いても破損することはない。遮断器が完全に開路すると
半導体開閉器に投入指令が出され半導体開閉器が路さ
れるので、自動同期投入装置による再併入が可能な状態
となる。
【0009】
【実施例】本発明の実施例を図1を参照して説明する。
【0010】図1において、Aは電力系統、G1,G2
自家発電設備の発電機、B1は構内負荷L1,L2に給電
する電力系統側母線、B2は構内重要負荷L3,L4に給
電する自家発電側母線、52Bは母線B1,B2間を連絡
させる連系遮断器、1は連系遮断器52Bと母線B2
の間に設けられた瞬時電圧低下補償装置。
【0011】25R1は電力系統Aの電圧、電流信号を
用いて受電遮断器52R及び発電機の自動同期投入装置
SYを制御する保護継電器、25R2は母線B1の電圧、
電流信号から連系遮断器52Bを制御する保護継電器で
ある。
【0012】瞬時電圧低下補償装置1は、連系遮断器5
2Bと母線B2間に直列に接続されたガスまたは真空遮
断器CBと半導体開閉器SSと、そのバックアップ開閉
器MCと、制御部(2〜4)からなる。
【0013】2は遮断器CBの連系遮断器52B側の電
圧、電流信号Vac1,Iac及び半導体開閉器SSの母線
2側電圧信号Vac2から、半導体開閉器の極間電圧
V、電流Iを検出すると共に位相差、周波数差、極間電
圧Vの変化割合、電力W、無効電力Varを演算する検出
・演算回路。
【0014】3はこの演算結果から半導体開閉器SS,
遮断器CB,バックアップ開閉器MC等を制御するシー
ケンス回路、4はシーケンス回路3に接続された半導体
開閉器SSのゲートドライブ回路である。半導体開閉器
SSとしては極間耐電圧が回路線間電圧の2倍以下のも
のを使用する。
【0015】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0016】自家発電機G1,G2が電力系統Aと並列運
転している状態(遮断器52B,CB及び半導体開閉器
SSが何れも閉)で、系統A側で瞬時電圧低下が発生す
ると、発電機G1,G2から電統A側に連がっている全負
荷に電流が供給される。検出・演算回路2はこの電流I
もしくは電圧低下あるいは系統側への逆電力を検出し回
路3.4を介して半導体開閉器SSを1サイクル以内の
瞬時に開とする。
【0017】これにより母線B1が解列され自家発電機
1,G2は単独運転になり、母線B2につながる負荷
3,L4に電力を供給するが、発電機G1+G2の出力と
負荷L3+L4の容量が一般に完全に一致することはない
ので、周波数がずれて、系統Aとの位相差が生じてくる
(発電機の慣性モーメントがあるので急激な変化は起き
ない)、この位相差によって半導体開閉器SSの極間電
圧Vが増加していく。
【0018】もし、完全に逆位相になれば半導体開閉器
SSの極間には極間耐電圧を超える過大電圧が印加され
るため、それを防止するため遮断器CBを開く。系統側
の周波数をω s 、自家発電機側をω L とすると、極間電圧
Vはsin((ω s −ω L )/2)tの周期でビートす
る。例えば、ω s /2π=60H Z 、ω L /2π=63H Z
(5%の周数差)とすれば、1.5H Z のビートが出る
ので、sin(ω s −ω L )が0.5の値を取る電気角3
0°すなわち1/(1.5*360)*30=56ミリ
秒以内で、遮断器CBが開路すれば、半導体開閉器の極
間電圧を極間耐電圧以内に押さえることができることに
なる。検出・演算回路2はこの半導体開閉器SSの極間
電圧Vを検出して、極間電圧Vの時間に対する変化の割
sin((ω s −ω L )/2)tを計測する。
【0019】この計測値に基づいて投入/開放シーケン
ス回路3は、瞬時電圧低下の検出により動作した半導体
開閉器の極間電圧が遮断器CBの開路により極間耐
(回路線間電圧の2倍以下)を越えないように、遮断器
CBへの開指令から実際に遮断器CBの極間が開くまで
の時間遅れ(既知値)を見込んで、遮断器CBへ開指令
を出し、次いで遮断器CBが完全に開路したことを遮断
器CBに内臓されている遮断器開閉指示用補助接点の開
閉状態から検出しゲートドライブ回路4を介して半導体
開閉器SSへ投入指令を出して投入状態にし、系統Aと
の同期運転に備える。
【0020】電力系統Aの復電後の同期投入方法につい
ては、瞬時電圧低下補償装置1は自動同期投入機能を有
しないため、上述のように位相差と周波数差が生じてし
まったら連系遮断器52Bと自動同期投入装置SYで行
う。
【0021】この場合、一旦瞬時電圧低下補償装置1か
ら連系遮断器52Bへ開指令を出し、この遮断器52B
が完全に開路したら本装置1の遮断器CBを投入する。
その後、自動同期投入装置SYに再併入指令を出し、同
装置SYでガバナを制御し発電機G1,G2と電力系統A
の周波数と位相差が充分小さくなったところで連系遮断
器52Bを閉じて再併入する。
【0022】なお、電力系統Aの電圧低下時間が短く、
半導体開閉の開路後、位相差が余り生じないうちに(即
ち装置1の遮断器CBが動作する前に)複電した場合
は、半導体開閉器SSの極間電圧Vの瞬時値が0になっ
たところもしくは極間電圧波形の包絡線がゼロクロスす
るところで半導体開閉器SSを閉として自家発電側を電
力系統に再併入する。
【0023】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次下に記載する効果を奏する。
【0024】(1)半導体開閉器の極間に印加される過
電圧を半導体開閉器と直列の遮断器の開路で保護するた
め、例えば、6.6KV系統の場合でも半導体開閉器を
構成する半導体素子1個の耐電圧を4KVとすると、従
来直列個数4個は必要であったものが2〜3個で済み、
前記直列遮断器が必要となるものの装置全体では70〜
80%に小型化することが可能となる。
【0025】(2)半導体素子の直列個数が少ないため
半導体開閉器の部分で発生する損失を50〜60%低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す単線配線図。
【図2】従来を示す単線配線図。
【符号の説明】
1…瞬時電圧低下補償装置 2…検出・演算回路 3…シーケンス回路 4…ゲートドライブ回路 A…電力系統 B1,B2…母線 CB…遮断器 G,G1,G2…自家発電機 L1〜L4…構内負荷 MC…バックアップ開閉器 SS…半導体開閉器 SY…自動同期投入装置 25R1,25R2…保護継電器 52B…連系遮断器 52G,52G1,52G2…発電機遮断器 52R…受電遮断器
フロントページの続き (72)発明者 小野 正明 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式 会社明電舎内 (56)参考文献 特開 昭60−109726(JP,A) 特開 昭63−917(JP,A) 実開 昭62−88411(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/38 H02H 3/06 H02J 3/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統側とこれに併入するコージェネシス
    テム等の自家発電側との間に接続される半導体開閉器と
    その制御部を備えた瞬時電圧低下補償装置において、 半導体開閉器に極間電圧が線間電圧の2倍以下のもの
    を使用する共にこの半導体開閉器と直列に遮断器を接続
    し、 制御部に、瞬時電圧低下の検出により動作し開路した
    導体開閉器の極間電圧を検出して極間電圧の時間に対す
    る変化の割合を計測し、極間電圧が遮断器の開路により
    極間耐圧を越えないように、遮断器への開指令から実
    際に遮断器の極間が開くまでの時間遅れを見込んで、
    断器へ開指令を出し、次いで遮断器が完全に開路したこ
    とを検出して半導体開閉器へ投入指令を出し再併入へ備
    えさせる回路を設けたことを特徴とした瞬時電圧低下補
    償装置。
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