JPH0222404B2

JPH0222404B2 -

Info

Publication number: JPH0222404B2
Application number: JP55006080A
Authority: JP
Inventors: Akira Mase; Hideo Ito
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1990-05-18
Also published as: JPS56103719A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は交直変換系統において、主変圧器（変
換器用変圧器）の変換器側電路に接続される無効
電力供給装置の投入時に発生する過電圧、電圧歪
を最小にして特に逆変換器の運転に支障を与えな
いようにした無効電力供給装置の投入位相制御装
置に関するものである。

交直変換系統において、変換装置を運転する場
合には無効電力を必要とし、この一部は交流フイ
ルタで供給可能であるが、残りの不足分について
は外部の無効電力供給装置（以下Var設備と呼
ぶ）としてキヤパシタが用いられている。

第１図はこのような交直変換系統の一例を単結
線にて示すもので、１は交流系統、２はこの交流
系統に接続された母線BUSに一方の巻線を接続
してなる主変圧器、３はこの主変圧器２の他方の
巻線にリアクトル４を介して接続された変換器、
６は主変圧器２の他方の巻線とリアクトル４とを
結ぶ電路に交流しや断器５を介して接続されたコ
ンデンサＣおよび抵抗ＲからなるVar設備であ
る。この図において、変換器３が逆変換器として
運転されているものとすれば、直流回路の図示し
ない相手端側の変換器は順変換器として運転さ
れ、これより直流送電されている。

ところで、従来変換器の運転中にVar設備６を
投入する場合にはしや断器５を介して行なわれ、
その操作は遠方制御装置（図示していない）にて
実施されている。この場合、しや断器の操作は一
般的に３相一括で行なわれるため、電圧ピーク時
に投入される場合には交流電圧に対して可酷なケ
ースとなる。また、これを防止しようとして投入
位相の制御をシーケンス的に行なうようにしても
しや断器の機械的動作では不可能である。

このように位相制御されない交流しや断器によ
り投入された場合、特に変換器が逆変換器として
運転している時は交流電圧の歪による転流失敗等
の変換器故障になる場合がある。また過電圧の発
生により変換器の絶縁を損なう可能性がある。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は交流変換系統の主変圧器と変換
器とを結ぶ電路に接続される無効電力供給装置の
投入時に発生する過電圧、電圧歪を最小にして逆
変換器の運転に支障を与えないようにすることが
できる無効電力供給装置の投入位相制御装置を提
供しようとするものである。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明を適用した交直変換系統を単結
線にて示すもので、第１図と同一部分には同一記
号を付して示し、ここでは異なる部分について述
べる。すなわち、第２図に示すように主変圧器２
とリアクトル４との間の電路に接続されるVar設
備６に対して直列に逆並列に接続された１対のサ
イリスタスイツチSCR１，SCR２，７を接続し
てその両側に断路器PS１，DS２を設けると共に
これら断路器DS１、逆並列に設けられた１対の
サイリスタスイツチSCR１，SCR２，７および
断路器DS２の直列回路に並列に単相しや断器５
５を接続し、またVar設備を構成する３相各相に
対応するコンデンサＣおよび抵抗Ｒの直列回路を
△接続する構成とするものである。

第３図は第２図の接続構成を３相回路により詳
細に示すものである。第３図において、Ｌは主変
圧器２と変換器４（何れも第２図に示されてい
る）との間を結ぶＲ、Ｓ、Ｔ相からなる３相電
路、DS１，DS２は固定側端子，，，と
可動側端子をそれぞれ有する断路器で、その一
方の断路器DS１の固定側端子を３相線路Ｌの
Ｒ相に、をＳ相に、をＴ相にそれぞれ接続
し、また他方の断路器DS２の固定側端子を３
相線路ＬのＳ相に、をＴ相に、をＲ相にVar
設備６の各コンデンサＣおよび抵抗Ｒの直列回路
を各別にそれぞれ介して接続する。また両断路器
DS１，DS２のそれぞれ対応する固定側端子，
，相互間を単相しや断器CB１，CB２，CB
３，５５を介して接続し、さらにそれぞれ可動側
端子を逆並列に接続された１対のサイリスタ
SCR１，SCR２，７の両端に接続する。ここで、
上記断路器DS１，DS２は、図示しない制御装置
によりサイリスタスイツチ７の不使用時には可動
側端子が固定側端子に接続され、また使用時
には可動側端子が固定側端子→→→→
にある時間間隔をもつて自動的に順に切換接続
される如く動作するものである。この場合、断路
器DS１，DS２は同時に同じ動作を行なうもので
ある。

一方、第４図は１対のサイリスタスイツチ
SCR１，SCR２，７のゲート制御回路を単結線
にて示すものであり、第２図と同一回路部分の構
成については同一記号を付してここではその説明
を省略する。第４図において、２０は主変圧器２
と母線BUSとを結ぶ電路の３相各相間の電圧を
検出する変成器で、その２次側出力を矩形波発生
器１０に加える。また、この矩形波発生器１０に
図示しない検出器により検出された変換器３の
各々のバルブの順方向電圧を加える。この矩形波
発生器１０は変成器２０および変換器３の各々の
バルブの順方向電圧を検出する図示しない検出器
より加えられる各交流電圧の零点をそれぞれ検出
して180゜の幅をもつ矩形波を各交流電圧の正波、
負波に対応させてそれぞれ出力するものである。
このような矩形波発生器１０から出力される各交
流電圧の正波、負波に対応するそれぞれの矩形波
を制御回路３０に加える。この制御回路３０は第
５図に示すように変換器３の停止、運転指令によ
り切換動作する切換スイツチSWX，SWY、この
切換スイツチSWX，SWYを通して入力される交
流電圧の正波、負波に同期した矩形波の立上りを
検出して一定時間幅（例えば1ms）をもつパルス
を出力するパルス発生器３１−１，３１−２、こ
のパルス発生器３１−１，３１−２から出力され
るパルスが一方の入力端に加えられ他方の入力端
に断路器DS１，DS２の可動側端子が固定側端
子に接続されている時、論理値“１”の条件信
号が加えられるアンド回路AND１，AND２、こ
のアンド回路AND１，AND２の出力が加えられ
一定時間幅（例えば10ms）のパルスを出力する
パルス発生器３２−１，３２−２、パルス発生器
３２−１から出力されるパルスが入力され且つ切
換スイツチSWYを通して得られる負波に対応す
る矩形波およびパルスロツク信号が否定端子にそ
れぞれ入力されるアンド回路AND３とパルス発
生器３２−２から出力されるパルスが入力され且
つ切換スイツチSWXを通して得られる正波に対
応する矩形波およびパルスロツク信号が否定端子
にそれぞれ加えられるアンド回路AND４から構
成されている。ここで、上記切換スイツチSWX，
SWYは、変換器３の停止時には矩形波発生器１
０から出力される変成器２０で検出された交流電
圧の正波、負波に対応する矩形波がパルス発生器
３１−１，３１−２に入力されるように、また変
換器３の動作時には図示しない検出器で検出され
たバルブ順方向電圧の正波、負波に対応する矩形
波がパルス発生器３１−１，３１−２に入力され
るように切換動作するものである。またアンド回
路AND３，AND４は切換スイツチSWX，SWY
を通して得られる交流電圧の正波と負波に対応す
る矩形波により互いに相手の信号がないことを確
認するためにインターロツクがかけられ、さらに
安定のためにサイリスタスイツチのパルスロツク
信号が加えられるようになつており、したがつ
て、インタロツクが解除され且つパルスロツク信
号が加わつていないことを条件にパルス発生器３
２−１，３２−２は出力パルスを送出するもので
ある。

このような制御回路３０の上記アンド回路
AND３およびAND４の出力をゲートパルス回路
８および８′に加え、その動作出力として得られ
るゲートパルスをサイリスタスイツチSCR１，
SCR２，７のゲートに点弧信号として加える。

他方、９は制御回路３０の制御動作によりサイ
リスタスイツチ７が点弧していることを示す条件
信号が入力されるしや断器操作回路で、このしや
断器操作回路９は第６図ａ、ｂに示す如く構成さ
れている。すなわち、第６図ａにおいて、AND
５は断路器DS１，DS２の可動側端子が固定側
端子に接続され且つサイリスタスイツチ７が点
弧していることを条件に論理値“１”なる出力を
得るアンド回路、AND６は可動側端子が固定
側端子に接続され且つサイリスタスイツチ７が
点弧していることを条件に論理値“１”なる出力
を得るアンド回路、AND７は可動側端子が固
定側端子に接続され且つサイリスタスイツチ７
が点弧していることを条件に論理値“１”なる出
力を得るアンド回路である。またIH１〜IH３は
前記アンド回路AND５〜AND６が一方の入力端
に各別に加えられ、他方の否定入力端に保護信号
が各別に加えられるインヒビツト回路で、これら
インヒビツト回路IH１〜IH３はそれぞれ対応す
る単相しや断器CB１〜CB３に対して投入指令を
与えるものである。第６図ｂにおいて、OR１は
Var設備６の不使用時出される信号と保護連動時
出される信号を入力条件とするオア回路で、この
オア回路OR１は上記単相しや断器CB１〜CB３
に対して開放指令を与えるものである。

次に上記のように構成された無効電力供給装置
の投入位相制御装置の作用について説明する。
今、変換器３が停止している状態において、Var
設備６を投入する場合について考える。この場
合、変圧器２は無負荷であるので、主変圧器２と
母線BUSおよび主変圧器２と変換器３とを結ぶ
両電路の電圧の位相差を無視できるとすれば、主
変圧器２の変換器側電路の線間電圧の零点は主変
圧器２に母線側より電圧を導入することにより検
出できる。したがつて、変換器停止時においては
制御回路３０の入力段に設けられている切換スイ
ツチSWX，SWYが変換器停止側に切換つている
ので、パルス発生器３１−１，３１−２には変成
器２０より取り出された交流電圧の零点、すなわ
ち負波→正波の零点と正波→負波の零点をそれぞ
れ検出して作られた180゜異なる矩形波が加えられ
る。この時断路器DS１，DS２の可動側端子が
固定側端子に接続されると、サイリスタスイツ
チ７が電路Ｒ−Ｓ相間に接続されると同時にアン
ド回路AND１，AND２のアンド条件が上記交流
電圧の正波、負波に対応するタイミングで成立
し、その出力はパルス発生器３２−１，３２−２
により一定時間幅のパルスになつてアンド回路
AND３，AND４に加わる。このアンド回路
AND３，AND４ではインタロツクがかかつてい
ないことおよびパルスロツク信号がないことを条
件に上記一定時間幅のパルスをゲートパルス回路
８，８′に加える。これにより、サイリスタスイ
ツチ７はゲートパルス回路８，８′からのゲート
パルスが与られることにより導通する。この場
合、始めに順方向電圧が加えられる逆並列接続の
一方のサイリスタスイツチが通電し、次いで他方
のサイリスタスイツチの通電という具合に半波毎
に交互に導通する。したがつて、電路ＬのＲ−Ｓ
相間には、断路器DS１，DS２の可動側端子が
固定側端子に接続されていることを条件に電圧
の零点直後にサイリスタスイツチ７がゲートオン
されるので、最小電圧にてVar設備６を投入する
ことができることになり、投入によるシヨツクを
小さくすることができる。

その後、断路器DS１，DS２の可動側端子が
固定側端子に接続され、サイリスタスイツチが
点弧していると第６図ａに示すアンド回路AND
５はアンド条件が成立し、この時保護信号がなけ
れば、インヒビツト回路IH１のインヒビツト条
件が不成立となり、このインヒビツト回路IH１
より単相しや断器CB１に投入指令が出されると
共にその条件でパルスロツク信号が送出され、第
５図に示すアンド回路AND３，AND４のアンド
条件不成立によりサイリスタスイツチ７がターン
オフされる。ここでVar設備６はしや断器CB１
を通して電路のＲ−Ｓ相間に挿入されたことにな
る。

次いで断路器DS１，DS２が動作し可動側端子
が固定側端子からに切換え接続されると、
サイリスタ７は電路ＬのＳ−Ｔ相間に接続される
と同時に制御回路３０に入力される断路器DS１，
DS２の端子条件が変わる。すると、制御回路３
０は前述同様にパルス発生器３１−１，３１−２
により当該相の入力電圧の零点を検出して180゜異
なる正波と負波に対応する矩形波を作り、アンド
回路AND１，AND２に加わる。したがつて、こ
のアンド回路AND１，AND２は断路器DS１，
DS２の端子信号とのアンド条件が成立すること
により、前述同様の動作過程を経てサイリスタス
イツチ７がオンし、Var設備６が電路ＬのＳ−Ｔ
相間に挿入される。

その後、サイリスタスイツチ７が点弧している
ことを条件に第６図ａに示すアンド回路AND６
のアンド条件が成立し、その出力と保護信号がな
いことを条件にインヒビツト回路IH２より単相
しや断器CB２に相入指令が出されると共にその
条件でパルスロツク信号が送出され、前述同様に
サイリスタスイツチ７がターンオフされる。

ここで、Var設備６はしや断器CB２を通して
電路ＬのＳ−Ｔ相間に挿入されたことになる。

次いで、断路器DS１，DS２が動作し、可動側
端子が固定側端子からに切換え接続される
と、サイリスタスイツチ７は電路ＬのＴ−Ｒ相間
に接続されると同時に制御回路３０に入力される
断路器DS１，DS２の端子条件が変わる。この場
合においても前述同様の動作過程を経て、まずサ
イリスタスイツチ７がオンし、その後、第６図ａ
に示すしや断器操作回路により単相しや断器CB
３が投入されることにより電路ＬのＴ−Ｒ相間に
Var設備６が投入される。

このようにしてVar設備６は３相ともにしや断
器５５により電路Ｌに挿入されると断路器DS１，
DS２の可動側端子を固定側端子からにて、
一連の制御動作が終了する。

一方、Var設備６を電路Ｌから切離す場合には
第６図ｂに示すしや断器操作回路により、Var設
備不使用時または保護連動時しや断器５５，CB
１，CB２，CB３に対ししや断指令を出し、従来
と同様に３相一括しや断する。したがつて、サイ
リスタスイツチ７は次の投入まで待期状態とな
る。

以上の説明は変換器３が停止している場合であ
るが、変換器３が運転しているときにVar設備６
を投入する場合には切換スイツチSWX，SWYの
切換えによりサイリスタスイツチ７のゲートを制
御する制御回路３０にバルブの順方向電圧を入力
電圧として加えてサイリスタスイツチ７のゲート
制御および断路器DS１，DS２の切換えを順次行
なうことにより、該当相の電圧零点直後にVar設
備６を投入することができる。この場合、主変圧
器２と変換器３とを結ぶ電路の電圧の零点はバル
ブの端子電圧、ここではバルブの順方向電圧を検
出して制御回路３０に入力することにより判別す
ることができる。

このように本実施例によれば、交直変換系統の
主変圧器２と変換器３とを結ぶ電路ＬにVar設備
６を接続する場合、このVar設備６に対して直列
に逆並列に接続された１対のサイリスタスイツチ
７を接続してその両側に３相電路Ｌの各相間にサ
イリスタスイツチ７を順次切換接続する断路器
DS１，DS２を設けると共にこれら断路器DS１，
DS２と１対のサイリスタスイツチ７と並列に単
相しや断器５５を接続し、またVar設備６を構成
する３相各相に対応するコンデンサおよび抵抗の
直列回路を△接続する構成とし、３相電路の各相
間にVar設備６を投入するに際して３相電路の該
当する相電圧の零点又はその近傍に同期させてサ
イリスタスイツチ７を導通制御し、しかる後その
相の単相しや断器５５を投入して３相電路Ｌの各
相間にVar設備６を順次投入するようにしたもの
である。

したがつて、大容量のVar設備６を投入する場
合における投入時の交流電圧の過電圧、電圧歪を
最小にし、また変換器が逆変換器として運転され
ている場合でも波形歪が制御角に影響されないた
め、交流電圧の歪による転流失敗などの事故を防
止することができ、運転を継続した状態で問題な
くVar設備を投入することが可能となる。

なお、上記実施例においては第３図に示すよう
に１群のVar設備を投入する場合について述べた
が、２群以上のVar設備がある場合には他群の
Var設備の投入においてもサイリスタスイツチ７
を共通に使用することができる。

次に本発明の他の実施例について述べる。

前述の実施例では、１相分に対応するサイリス
タスイツチ７とこのサイリスタスイツチ７を３相
電路の各相間に切換接続する断路器DS１，DS２
および３個の単相しや断器CB１〜CB３を用いて
３相電路の各相間にVar設備を個別に挿入するよ
うにしたが、これを第７図および第８図に示すよ
うな構成としても実施することができる。すなわ
ち、第７図に示すようにコンデンサＣおよび抵抗
Ｒを直列に接続した３相各相に対応するVar設備
６を３相電路Ｌの各相線路に△接続すると共にそ
の各Var設備６に対して逆並列に接続してなる１
対のサイリスタスイツチ７−１，７−２，７−３
を直列に接続する構成とするものである。またゲ
ート制御回路としては第８図に示すように各サイ
リスタスイツチ７−１，７−２，７−３に対応さ
せて同一機能を有する制御回路３０−１，３０−
２，３０−３がそれぞれ設けられ、これら各制御
回路３０−１〜３０−３には第４図に示すそれと
同一機能を有する矩形波発生器１０より送出され
る主変圧器２と母線BUSとを結ぶ３相電路の交
流電圧およびバルブの順方向電圧の零点又はその
近傍で同期する正波、負波に対応する矩形波をそ
れぞれ各別に入力するようにしてある。上記各制
御回路３０−１〜３０−３の内部構成は第５図の
それと略同一構成になつており、ここでは異なる
部分についてのみ説明し、第５図と同一部分には
同一記号を付してその説明を省略する。つまり、
第８図において、第５図と異なる点は断路器DS
１，DS２の切換端子条件の入力に代えてサイリ
スタスイツチ７−１の点弧条件をアンド回路
AND１，AND２に加えるようにしたことであ
る。

したがつて、上記のような構成において、今変
換器３が運転されているとすれば、切換スイツチ
SWX，SWYは図示状態とは逆の位置に切換わつ
ている。これにより各制御回路３０−１，３０−
２，３０−３には図示しない検出器により検出さ
れたバルブの順方向電圧の正波、負波に対応する
180゜異なる矩形波が入力され、パルス発生器３１
−１，３１−２よりその矩形波の立上りと同時に
立上る一定幅のパルスがアンド回路AND１，
AND２に加えられる。この時アンド回路AND
１，AND２に点弧条件信号が入力されていると、
アンド条件が成立し、その出力がパルス発生器３
２−１，３２−２に加わり、ここで一定幅のパル
スとなつてアンド回路AND３，AND４に加わ
る。これらアンド回路AND３，AND４は一定幅
のパルスが入力されるとインタロツク信号および
パルスロツク信号がないことを条件にパルス出力
を送出し、第４図に示すゲートパルス回路８，
８′を介してサイリスタスイツチ７−１，７−２，
７−３のゲートを点弧する。この場合、サイリス
タスイツチ７−１〜７−３の点弧順序としては主
変圧器２と変換器３とを結ぶ３相電路ＬのRS相
間の電圧（バルブのRS相間の順方向電圧）の零
点から制御回路３０−１が動作するものとすれ
ば、まずサイリスタスイツチ７−１が“オン”
し、次いで制御回路３０−２，３０−３の順で動
作することによりサイリスタスイツチ７−２，７
−３が“オン”して、およそ交流電圧の１サイク
ル半にてVar設備６がRS相間、ST相間、TR相
間に順次投入される。

したがつて、このような構成の無効電力供給装
置の位相制御装置においても前記実施例同様に
Var設備の投入時における過電圧、電圧歪を最小
にし、変換器が逆変換器として運転されている場
合でも運転を継続したままで問題なくVar設備を
投入することができる。

この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内
で種々変形して実施することができるものであ
る。

以上述べたように本発明によれば、交直変換系
統において、主変圧器と変換器とを結ぶ電路に接
続される無効電力供給装置の投入時に発生する過
電圧、電圧歪を最小にして逆変換器の運転に支障
を与えないようにすることができる無効電力供給
装置の投入位相制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は交直変換系統にVar設備を投入する場
合の従来の構成を単結線で示す構成図、第２図は
本発明の一実施例を示す第１図と同様の系統図、
第３図は第２図の要部を３相回路で詳細に示す回
路構成図、第４図は同実施例におけるサイリスタ
スイツチの制御系統を示す回路図、第５図は第４
図に示す制御回路の内部を詳細に示す構成図、第
６図ａ、ｂは同じくしや断器操作回路の内部を詳
細に示す構成図、第７図は本発明の他の実施例を
示す系統図、第８図は同実施例において使用され
る制御回路の構成図である。１…交流系統、２…主変圧器、３…変換器、５
５…単相しや断器、６…無効電力供給装置（Var
設備）、DS１，DS２…断路器、７，７−１〜７
−３…サイリスタスイツチ、８，８′…ゲートパ
ルス回路、９…しや断器操作回路、１０…矩形波
発生器、３０…ゲート制御回路、３１−１，３１
−２，３２−１，３２−２…パルス発生器、
AND１〜AND７…アンド回路、IH１〜IH３…
インヒビツト回路、SWX，SWY…切換スイツ
チ。

Claims

【特許請求の範囲】

１交流系統に主変圧器を介して変換器が接続さ
れ、且つ該変換器が逆変換器として運転される交
直変換系統において、前記主変圧器の前記変換器
側電路の３相各相に対応させて設けられた無効電
力供給装置と、この無効電力供給装置を前記変換
器側電路の該当する相間に投入し得るように設け
られたサイリスタスイツチと、前記交流系統側線
路電圧および前記変換器のバルブの順方向電圧の
検出信号が入力されると各交流電圧の零点をそれ
ぞれ検出して180゜幅の矩形波を交流電圧の正波、
負波に対応させてそれぞれ出力する矩形波発生器
と、前記変換器の停止、運転指令により切換動作
し前記変換器の停止時には前記矩形波発生器より
出力される前記交流系統側線路電圧に対応する矩
形波を取込み、運転時には前記変換器のバルブの
順方向電圧に対応する矩形波を取込む切換スイツ
チと、この切換スイツチを通して入力される交流
電圧の正波、負波に同期した矩形波の立上りを検
出して一定時間幅を持つパルスを出力するパルス
発生器と、このパルス発生器から出力されるパル
ス信号により前記サイリスタスイツチを導通制御
して前記無効電力供給装置を順次前記電路の３相
各相間に同期投入する制御手段とを具備したこと
を特徴とする無効電力供給装置の投入位相制御装
置。