JP5949664B2 - 受変電設備のｃｒサプレッサ用抵抗器不良検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置に関するものである。

特許文献１には、製鋼用アーク炉（負荷設備）の主回路において過剰な電流が流れると、炉用遮断器を開放させて主回路を保護する装置が開示されている。特許文献２には、負荷設備と電源の間を開閉する真空遮断器が開示されている。また、真空遮断器の開閉サージから負荷設備を保護するＣＲサプレッサが開示されている。

図４は、従来の受変電設備を示す模式図である。図４において、１は負荷設備（例えば製鋼用アーク炉）、２は変圧器である。変圧器２は、一次側に交流電源（図示せず）が接続され、二次側に負荷設備１が接続されている。３は変圧器２の一次側に接続された真空遮断器、４は負荷設備１用の監視盤である。

真空遮断器３には、主回路を開閉するための遮断回路５と、遮断回路５の開閉制御を行う操作回路６とが備えられている。真空遮断器３（操作回路６）は、監視盤４からの指令に基づいて遮断器５を開閉する。

監視盤４には、遮断器操作手段７、指令回路８が備えられている。指令回路８は、遮断器操作手段７に対して所定の操作が行われた場合等に、真空遮断器３に対して、主回路を開閉するための指令を出力する。例えば、指令回路８から真空遮断器３に対して投入指令が出力されると、操作回路６は、投入コイル（図示せず）を励磁して、遮断回路５を投入して（閉じさせて）いる。

また、真空遮断器３の開閉サージを低減するＣＲサプレッサ９は、抵抗器とコンデンサを直列に接続した構成を有し、真空遮断器３とアース間に設けられている。

特開２００３−７０１５２号公報 特開平７−２９６６８４号公報

ところで、ＣＲサプレッサ９の抵抗器には無誘導抵抗器が用いられる。この抵抗器は、経年劣化等により抵抗器が焼損すれば、復旧まで長時間を要することが懸念される。また、受変電設備に故障が生じた場合に、その原因がＣＲサプレッサの抵抗器にあったとしても、受変電設備の各機器（負荷設備、変圧器等）について調査しなければ原因を特定できず、原因の特定に長時間を要するという課題もあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＣＲサプレッサの抵抗器の状態を監視し、状態に応じて迅速に異常信号を発することのできる受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記の目的を達成するため、負荷設備の主回路を開閉するための真空遮断器と、前記真空遮断器を開閉する際に生じる開閉サージを低減するＣＲサプレッサとを備える受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置において、
前記ＣＲサプレッサに用いられる抵抗器の温度を検出する温度検出手段と、
前記抵抗器に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度と温度設定値との比較結果と、前記電流検出手段により検出された電流と電流設定値との比較結果との組み合わせに応じた異常信号をそれぞれ出力する異常信号出力手段と、を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記異常信号出力手段は、
前記温度検出手段により検出された温度が温度設定値よりも高い場合、前記電流検出手段により検出された電流値が電流設定値よりも低い場合のいずれか一方の場合に、軽故障信号を出力する軽故障信号出力手段と、
前記温度検出手段により検出された温度が前記温度設定値よりも高く、かつ、前記電流検出手段により検出された電流値が前記電流設定値よりも低い場合に、重故障信号と前記真空遮断器をトリップさせるトリップ信号とを出力する重故障信号出力手段と、を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記受変電設備は、特別高圧受変電設備であり、前記負荷設備は、製鋼用アーク炉であること、を特徴とする。

この発明によれば、ＣＲサプレッサの抵抗器の状態を監視し、状態に応じて迅速に異常信号を発することができる。そのため、抵抗器の焼損を未然に防止することが可能となる。また、抵抗器に起因する故障原因の特定が容易となる。

この発明によれば、抵抗器の温度が温度設定値よりも高い場合、抵抗器を流れる電流が電流設定値よりも低い場合のいずれか一方である場合には、軽故障信号を出力するが操業は継続する。一方で、抵抗器の温度が温度設定値よりも高く、かつ、抵抗器を流れる電流が電流設定値よりも低い場合には、重故障信号を出力すると共に、トリップ信号を出力して抵抗器の焼損を未然に防ぐことができる。また、抵抗器に起因する故障原因の特定が容易となる。

この発明は、製鋼用アーク炉に用いられることが適している。製鋼用アーク炉は、スクラップ投入時の他、操業中に頻繁に真空遮断器を開閉するため、真空遮断器の開閉サージを低減するためのＣＲサプレッサは劣化しやすい運用環境にある。そのため、この発明はＣＲサプレッサの抵抗器の焼損を未然に防ぐために効果的である。

本発明の実施の形態１に係る受変電設備の構成を示す概略構成図である。 真空遮断器３０の操作回路３２の構成を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１における抵抗器不良判定回路４３の処理ルーチンを説明するための図である。 従来の受変電設備を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る受変電設備の構成を示す概略構成図である。好ましくは、受変電設備は特別高圧受変電設備である。図１において、１０は負荷設備である。本実施形態では、負荷設備１０の例として製鋼用アーク炉を挙げるが、これに限定されるものではない。２０は変圧器である。変圧器２０は、一次側に交流電源（図示せず）が接続され、二次側に負荷設備１０が接続されている。負荷設備１０には、変圧器２０によって変圧された電圧が供給される。

変圧器２０の一次側には、真空遮断器３０が接続されている。真空遮断器３０は、例えば製鋼用アーク炉（負荷設備１０）にスクラップを装入する時等、製鋼用アーク炉の主回路を開閉するために使用される。主回路とは、交流電源から負荷設備１０に至る、真空遮断器３０や変圧器２０を含む回路のことをいう。真空遮断器３０は、主回路に流れる負荷電流や故障電流（短絡電流）を遮断するために使用される。

真空遮断器３０には、主回路を開閉するための遮断回路３１と、遮断回路３１の開閉制御を行う操作回路３２とが備えられている。４０は、負荷設備１０用の監視盤である。真空遮断器３０（操作回路３２）は、監視盤４０からの指令に基づいて、主回路（即ち、遮断回路３１）を開閉する。監視盤４０には、遮断器操作手段４１、指令回路４２、抵抗器不良判定回路４３が備えられている。

遮断器操作手段４１は、監視員が手動で遮断回路３１を操作するためのものである。監視員は、製鋼用アーク炉（負荷設備１０）にスクラップを装入する時等に、遮断器操作手段４１を操作する。例えば、遮断器操作手段４１に対して所定の操作を行うことにより、遮断回路３１を開放することができる。また、遮断器操作手段４１に対して他の所定の操作を行うことにより、遮断回路３１を投入（閉じる）ことができる。

指令回路４２は、真空遮断器３０に対して、主回路を開閉するための指令、即ち、遮断器３１を開放・投入するための指令を出力する。指令回路４２は、遮断器操作手段４１に対して主回路を遮断するための操作が行われると、真空遮断器３０に対して開放指令を出力し、遮断回路３１を開放させる。指令回路４２は、遮断器操作手段４１に対して主回路を投入するための操作が行われると、真空遮断器３０に対して投入指令を出力し、遮断回路３１を閉じさせる。また、指令回路４２は、図示しない検出回路によって主回路の過電流や変圧器２０の重故障が検出されると、自動的に真空遮断器３０に対してトリップ指令を出力し、遮断回路３１を開放させる。

図２は、真空遮断器３０の操作回路３２の構成を示す概略構成図である。
真空遮断器３０の操作回路３２には、投入コイル３２１、状態検出回路３２２が備えられている。投入コイル３２１は、遮断器３１を投入する（閉じる）ためのコイルである。図２に示すＰ−Ｎ間は、所定の電源（投入用電源）に接続されている。この電源によって投入コイル３２１が励磁されると、遮断器３１が投入される。即ち、交流電源からの電圧を変圧器２０に供給することができる。

状態検出回路３２２は、遮断回路３１の状態（投入状態）を検出し、その状態信号を監視盤４０の抵抗器不良判定回路４３に出力する。状態検出回路３２２は、遮断回路３１が開放している場合は、開放している旨の状態信号を抵抗器不良判定回路４３に出力する。また、状態検出回路３２２は、遮断回路３１が投入されて（閉じて）いる場合には、投入されている旨の状態信号を抵抗器不良判定回路４３に出力する。これらの状態信号は、抵抗器不良判定回路４３において遮断器開放状態信号として入力される。

また、図１に示すシステムは、真空遮断器３０の開閉サージを低減するＣＲサプレッサ５０を備えている。ＣＲサプレッサ５０は、真空遮断器３０（遮断回路３１）の二次側に接続され、真空遮断器３０とアース間に設けられている。ＣＲサプレッサ５０は、抵抗器５１とコンデンサ５２を直列に接続した構成を有する。抵抗器５１は、温度が上昇すると抵抗値が高まり、その影響で温度が上がる。また、流れる電流は小さくなる。

本実施の形態のシステムは、抵抗器５１の状態を監視して、その状態に応じて適切な対応を実行するため、温度検出手段５３、電流検出手段５４、抵抗器不良判定回路４３を備える。

抵抗器５１の近傍には、抵抗器５１の温度を検出するための温度検出手段５３が備えられている。温度検出手段５３として例えば、温度に応じた信号を出力する温度センサが用いられる。温度検出手段５３は、この検出信号を出力する。抵抗器不良判定回路４３はこの検出信号を抵抗器温度データとして入力する。

また、抵抗器５１の近傍には、抵抗器５１を流れる電流を検出するための電流検出手段５４が備えられている。電流検出手段５４として例えば、電流の大きさに応じた信号を出力するトランスデューサが用いられる。電流検出手段５４は、この検出信号を出力する。抵抗器不良判定回路４３は、この検出信号を実電流データとして入力する。

次に、抵抗器不良判定回路４３の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における抵抗器不良判定回路４３の処理ルーチンを説明するための図である。

本ルーチンは、遮断器操作手段４１により真空遮断器３０（遮断回路３１）を投入する遮断器投入指令がなされた場合に実行される。まず、抵抗器不良判定回路４３は、電流検出手段５４により検出された実電流データ（電流実測値Ｉ）と、温度検出手段５３により抵抗器温度データ（温度実測値Ｔ）を逐次入力する。

電流実測値Ｉは、抵抗器電流値判定部４３１に入力される。ステップＳ１００において、抵抗器電流値判定部４３１は、電流実測値Ｉと電流設定値Ｉｓとを比較し、電流実測値Ｉが電流設定値Ｉｓ以上（Ｉｓ≦Ｉ）であるか否かを判定する。電流実測値Ｉが電流設定値Ｉｓよりも小さい（Ｉｓ＞Ｉ）場合に抵抗器を流れる電流が異常であると判定する。電流設定値Ｉｓは、実績等に基づいて定められた抵抗器５１を流れる電流の設定下限値であり、抵抗器不良判定回路４３の記憶部に予め記憶されている。

温度実測値Ｔは、抵抗器温度判定部４３２に入力される。ステップＳ１１０において、抵抗器温度判定部４３２は、温度実測値Ｔと温度設定値Ｔｓとを比較し、温度実測値Ｔが温度設定値Ｔｓ以下（Ｔ≦Ｔｓ）であるか否かを判定する。温度実測値Ｔが温度設定値Ｔｓよりも大きい（Ｔｓ＜Ｔ）場合に抵抗器の温度が異常であると判定する。温度設定値Ｔｓは、実績等に基づいて定められた抵抗器５１の温度の設定上限値であり、抵抗器不良判定回路４３の記憶部に予め記憶されている。

ステップＳ１００、Ｓ１１０において、共に異常と判定された場合には、抵抗器不良判定回路は、重故障信号を外部の警告装置に送信すると共に、真空遮断器３０をトリップさせるためのトリップ信号を指令回路４２に送信する（ステップＳ１２０）。指令回路４２は、真空遮断器３０に対してトリップ指令を出力し、遮断器３１を開放させる。

ステップＳ１００、Ｓ１１０において、いずれか一方において異常と判定された場合には、抵抗器不良判定回路４３は、軽故障信号を発報する（ステップＳ１３０）。軽故障アラーム信号は警告灯などの外部の警告装置に送信される。

また、この場合には、抵抗器不良判定回路４３は、引き続き電流および温度検出を継続させつつ、上述した状態検出回路３２２が出力する遮断器開放状態信号により、真空遮断器３０（遮断器３１）の状態を考慮して監視を行う（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０において、遮断器開放状態信号が、遮断器３１が投入されて（閉じて）されている状態を示す信号である場合には、本ルーチンの最初から処理を継続する。遮断器３１が開放している状態を示す信号である場合には、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態のシステムによれば、抵抗器の温度が温度設定値よりも高い場合、抵抗器を流れる電流が電流設定値よりも低い場合のいずれか一方である場合には、軽故障信号を出力するが操業は継続する。一方で、抵抗器の温度が温度設定値よりも高く、かつ、抵抗器を流れる電流が電流設定値よりも低い場合には、重故障信号を出力すると共に、トリップ信号を出力して抵抗器の焼損を未然に防ぐことができる。また、抵抗器に起因する故障原因の特定が容易となる。

尚、上述した実施の形態１においては、抵抗器不良判定回路４３が、この発明の「異常信号出力手段」に相当している。また、抵抗器不良判定回路４３が、上記ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１３０の処理を実行することによりこの発明の「軽故障信号処理手段」が、上記ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０の処理を実行することによりこの発明の「重故障信号出力手段」が、それぞれ実現されている。

１ 負荷設備、２ 変圧器、３ 真空遮断器、４ 監視盤、５ 遮断回路、６ 操作回路、７ 遮断器操作手段、８ 指令回路、９ ＣＲサプレッサ、１０ 負荷設備、２０ 変圧器、３０ 真空遮断器、３１ 遮断回路、３２ 操作回路、４０ 監視盤、４１ 遮断器操作手段、４２ 指令回路、４３ 抵抗器不良判定回路、５０ ＣＲサプレッサ、５１ 抵抗器、５２ コンデンサ、５３ 温度検出手段、５４ 電流検出手段、３２１ 投入コイル、３２２ 状態検出回路、４３１ 抵抗器電流値判定部、４３２ 抵抗器温度判定部、Ｉ 電流実測値、Ｉｓ 電流設定値、Ｔ 温度実測値、Ｔｓ 温度設定値

Claims (2)

1. 負荷設備の主回路を開閉するための真空遮断器と、前記真空遮断器を開閉する際に生じる開閉サージを低減するＣＲサプレッサとを備える受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置において、
   前記ＣＲサプレッサに用いられる抵抗器の温度を検出する温度検出手段と、
   前記抵抗器に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度と温度設定値との比較結果と、前記電流検出手段により検出された電流と電流設定値との比較結果との組み合わせに応じた異常信号をそれぞれ出力する異常信号出力手段と、を備え、
   前記異常信号出力手段は、
   前記温度検出手段により検出された温度が温度設定値よりも高い場合、前記電流検出手段により検出された電流値が電流設定値よりも低い場合のいずれか一方の場合に、軽故障信号を出力する軽故障信号出力手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度が前記温度設定値よりも高く、かつ、前記電流検出手段により検出された電流値が前記電流設定値よりも低い場合に、重故障信号と前記真空遮断器をトリップさせるトリップ信号とを出力する重故障信号出力手段と、
   を備えることを特徴とする受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置。
2. 前記受変電設備は、特別高圧受変電設備であり、
   前記負荷設備は、製鋼用アーク炉であること、
   を特徴とする請求項１記載の受変電設備のＣＲサプレッサ用抵抗器不良検出装置。

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