JPH03253298A - 巻線形誘導機の二次過電圧保護装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は巻線形誘導機の二次側を交流励磁装置により二
次励磁制御する巻線形誘導機の二次過電圧保護装置に関
する。

（従来の技術） 巻線形誘導機の一次側を電力系統に接続し、二次側をす
べり周波数で励磁する例えば静止形セリビウス、超同期
セリビウス方式においては、巻線形誘導機の一次側が不
平衡になると逆相電流が流れ、二次側に２ｆ、±ｓｆ、
（ｆｌは系統の周波数、Ｓはすべり）の電流が流れる。

また、−次側に直流分が乗った場合には二次側にｆ、（
回転子の回転周波数）の電流が流れる。

しかし、巻線形誘導機の二次側を励磁制御する周波数変
換器は、２ｆ、±ｓｆ、、あるいはｆ。

の周波数で電流を流すことは難しく、周波数変換器内の
素子（例えばサイリスタ、ＧＴＯ）を点弧できないため
、巻線形誘導機の二次側が開放することになり、異常な
高電圧を発生することになる。

従って、巻線形誘導機の二次側に高電圧が発生すると、
二次巻線および周波数変換器の絶縁破壊となり発電プラ
ントとして重大な事故につながる虞がある。

そこで、巻線形誘導機の二次側に過電圧が生じた場合に
は二次巻線を直接短絡するか、もしくは抵抗を介して短
絡して電圧をほぼ零に抑えることにより、二次巻線や周
波数変換器を過電圧から保護する方法が考えられている
。

第５図は従来の巻線形誘導機の二次過電圧保護装置の回
路構成例を示すものである。第５図において、１は巻線
形誘導機で、この巻線形誘導機１の一次巻線端子は送電
線２を介して系統母線３に接続されている。また、巻線
形誘導機１の二次側巻線端子には送電線２に接続された
例えばサイクロコンバータからなる周波数変換器４が接
続されている。さらに、巻線形誘導機１の二次側巻線端
子は、抵抗器５を介して短絡器６に接続されている。周
波数変換器４の出力回路には電流検出器７が設けられ、
その検出信号を周波数変換器制御装置８に人力される。

この周波数変換器制御装置８は電流指令値と電流検出器
７の検出信号との偏差により周波数変換器４を制御する
ものであり、また短絡器６より巻線形誘導機１の二次側
が短絡されると、周波数変換器４の出力側も短絡される
ようになっている。

このような構成の巻線形誘導機の二次過電圧保護装置に
おいて、いま系統母線３や送電線２で事故が発生し、巻
線形誘導機１の一次側が不平衡になると、二次側に逆相
分による２ｆ、±ｓｆ、の交流が発生する。この場合、
周波数変換器４はこれに追従しきれないため、巻線形誘
導機１の二次巻線が一瞬オーブンした状態となり、過電
圧が発生する。この巻線形誘導機１の二次巻線に過電圧
が発生すると短絡器６が動作し、巻線形誘導機１の二次
巻線および周波数変換器４の出力側が三相とも抵抗短絡
される。従って、巻線形誘導機１の二次側には短絡器６
を介して短絡電流が流れ、この短絡電流は巻線形誘導機
１の二次巻線の時定数に従って減衰して行く。周波数変
換器４は短絡器６に流れる電流がほぼ零になるのを見計
らって短絡を解除し、通常の制御に移行する。第６図は
このように巻線形誘導機１の二次巻線に過電圧が発生し
、短絡器６が動作してから再運転するまでのタイムチャ
ートを示している。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにして、巻線形誘導機１の二次巻線に過電圧
が発生すると、短絡器６により巻線形誘導機１の二次側
および周波数変換器４の出力側を短絡し、巻線形誘導機
１の二次巻線と短絡器６の間を流れる電流が零になる時
間を見込んで短絡器６を解除し、周波数変換器４を起動
することによって通常の運転を再開している。

しかし、このような従来の方式では、短絡器６に流れる
電流が零になるまで待たなければならないため、巻線形
誘導機１のリアクタンスが大きくなるにつれて待時間が
数秒のオーダで長くなり、再起動が遅くなる。また、短
絡器６に流れる電流が零にならない場合もあり、このと
きは強制的に短絡器６の短絡を解除することになり、再
度過電圧を発生させることになる。さらに、抵抗器５の
値を大きくして減衰を早くしても抵抗器５の定格が大き
くなり、コスト、占有面積の点で不利になる。

本発明は巻線形誘導機の二次巻線の時定数、抵抗器の抵
抗値および運転条件（すべり）に左右されず、短時間で
系統事故から復帰させることができる巻線形誘導機の二
次過電圧保護装置を提供することを目的とする。

゛［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、−次側を電力系統
に接続した巻線形誘導機と、この巻線形誘導機の二次側
をすべり周波数の交流で励磁する周波数変換器と、前記
電力系統に事故が発生すると前記巻線形誘導機および前
記周波数変換器の各相間を短絡する短絡器と、この短絡
器に流れる電流を検出する短絡電流検出器と、前記周波
数変換器の出力電流を検出する電流検出器と、常時は前
記電流検出器の出力を取込んで電流指令値との偏差によ
り前記周波数変換器を制御し、前記電力系統の事故時に
は前記短絡電流検出器および電流検出器の出力を取込ん
で前記短絡器に流れる電流がほぼ零となるように前記周
波数変換器を制御すると共に前記短絡器に流れる電流が
ほぼ零となると前記短絡器の短絡を解除する周波数変換
器制御装置とを備えたものである。

（作用） このような構成の巻線形誘導機の二次過電圧保護装置に
あっては、巻線形誘導機の二次巻線に過電圧が発生し、
短絡器により二次側が短絡されると、このとき短絡器に
流れる短絡電流を検出してその検出信号により周波数変
換器が短絡器に流れる電流が零となるように制御され、
はぼ零になった時点で短絡器による短絡を解除して通常
の運転に戻るので、巻線形誘導機の二次巻線の時定数、
抵抗器の抵抗値および運転条件に左右されることなく、
短時間で事故から復帰させることが可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による巻線形誘導機の二次過電圧保護装
置の回路構成例を示すもので、第５図と同一部分には同
一記号を付して示す。第１図に示すように、巻線形誘導
機１の一次側巻線端子は送電線２を介して系統母線３に
接続されている。

また、巻線形誘導機１の二次側巻線端子には送電線２に
接続された例えばサイクロコンバータからなる周波数変
換器４が接続され、この周波数変換器４の出力回路には
電流検出器７が設けられている。さらに、巻線形誘導機
１の二次側巻線端子には短絡器６が接続され、この二次
側巻線端子と短絡器６との接続回路に短絡電流を検出す
る短絡電流検出器９が設けられる。この短絡電流検出器
９の検出信号および電流検出器７の検出信号は周波数変
換器制御装置８に入力され、この周波数変換器制御装Ｎ
８では通常は電流検出器７の検出信号により周波数変換
器４を制御し、過電圧発生時には短絡器６から動作信号
が入力されると短絡電流検出器９の検出信号をもとに短
絡電流が零になるように周波数変換器４を制御すると共
に、短絡電流がほぼ零になると短絡器６に対して短絡解
除指令を与えるものである。

第２図は周波数変換器制御装置８の内部構成例を示すも
のである。この周波数変換器制御装置８は、第２図に示
すように周波数変換器４を制御する制御器８−１と、短
絡器６より動作指令が入力されると切換えられる切換接
点８−２ａ、８−２ｂと、短絡器６が不動作の時接点８
−２ｂを通して上位からの電流指令と電流検出器７の検
出信号との偏差を求めて制御器８−１に与える減算器８
−３と、短絡器６が動作すると短絡電流検出器８の検出
信号と電流検出器７の検出信号を加算し、その加算値を
切換接点８−２ａを介して減算器８−３に電流指令値と
して与える加算器８−４とから構成されている。

次にこのように構成された巻線形誘導機の二次過電圧保
護装置の作用を第４図に示すタイミングチャートを参照
しながら述べる。

いま、系統母線３または送電線２に事故が発生し、巻線
形誘導機１の一次側巻線に不平衡電圧が生じると、その
二次側に逆相分による２ｆ、±ｓｆ、の交流電圧が発生
する。このため、周波数変換器４はそのときの電圧に応
じた制御に追従しきれず、巻線形誘導機１の二次巻線が
一瞬オーブン状態となり、過電圧が発生する。すると、
短絡器６はこの過電圧を検出して動作し、巻線形誘導機
１の二次巻線および周波数変換器４の出力側を三相短絡
すると共に、周波数変換器制御装置８に短絡器動作信号
を人力する。このとき、周波数変換器４は停止状態にな
るため、事故が発生している間は巻線形誘導機１の二次
巻線と短絡器６との間で事故電流が流れる。また、事故
復帰後は二次巻線に誘起される電圧により巻線形誘導機
１と短絡器６との間に電流が流れる。

ここで、周波数変換器制御装置８において゛は、第３図
に示すように各電流間に次のような関係がある。すなわ
ち、短絡器６から短絡器動作信号が入力される直前の加
算器８−４の出力１２ｇは、すると、（４）式により ｉ　　２．ｓ＋ｗ　　ｉ　　Ｃ＋　　ｉ　　０ＬＩＦ　
　　　　−−（１）ｉｃ雪０ である。

しかし、短絡器６からの短絡器動作信号により切換接点
８−２ｂが開き、８−２８が閉じると、周波数変換器４
に入力される電流指令値ｉ、″は、ｉ　ｃ”−ｉ２ｇ−
ｔｃ＋ｆＯＬＩＰ　　＋＋＋＋＋・（２）となる。ここ
で、電流指令値ｉｃ＊と実電流との偏差をΔｉｃとする
と、 Δｉ　ｃｍｉ　ｃ”−ｉ　ｃ　　−−−−−−（３）で
あり、（２）、（３）式より ｉｃ”ｍｉｃ＋１ｏｕｐ ｉｃ”−ｉＣ”ｔＯＵＰ 、°、　　Δｉ　Ｃ＝　ｉ　ｏｕｐ　　　−−（４）と
なる。これは短絡中に電流指令を（２）式のようにして
周波数変換器４を活かすと、その電流偏差Δｉｃが短絡
器６に流れることを示す。

したがって、制御器８−１による周波数変換器４の制御
により、電流偏差Δｉｃが零になったととなり、短絡器
６に流れる電流を周波数変換器４が引取り、電流制御の
応答速度でＯにすることができる。

このように系統事故で巻線形誘導機１の二次巻線に過電
圧が発生し、短絡器６を動作させて巻線形誘導機１の二
次側に短絡電流が流れても、周波数変換器４の電流指令
値ｉｃ”を周波数変換器４の実際の出力電流と短絡器６
に流れる電流ｉ　ｏｕｐの和にして制御することにより
、短絡器６に流れる電流を周波数変換器４が引取ること
ができ、短絡を早く解除して巻線形誘導機１を通常の運
転に復帰させることができる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、巻線形誘導機の二次
巻線に過電圧が生じた場合、短絡器により短絡されると
周波数変換器を再起動させて周波数変換器により短絡器
を流れる電流を引取ることにより、素早く短絡を解除す
ることができ、巻線形誘導機を迅速に復帰させることが
できる巻線形誘導機の二次過電圧保護装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による巻線形誘導機の二次過電圧保護装
置の一実施例を示す回路構成図、第２図は同実施例にお
ける周波数変換器制御装置の内部構成例を示す回路図、
第３図は同実施例において、短絡器の短絡動作時の誘導
電動機、周波数変換器および短絡器間に流れる電流の関
係を説明するための図、第４図は同実施例の作用を説明
するためのタイミングチャート、第５図は従来の巻線形
誘導機の二次過電圧保護装置を示す回路構成図、第６図
は従来装置における作用を説明するためのタイミングチ
ャートである。 １・・・・−・誘導巻線形誘導機、２・・・・・・送電
線、３・・・・・・系統母線、４・・・・・・周波数変
換器、６・・・・・・短絡器、７・・・・・・電流検出
器、８・・・・・・周波数変換器制御装置、８−１・・
・・・・制御器、８−２ａ、８−２ｂ・・・・・・切換
接点、８−３・・・・・・減算器、８−４・・・・・・
加算器、９・・・・・・短絡電流検出器。 第１図 第４図 第６図 第５ 図 手続補正書 平成

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次側を電力系統に接続した巻線形誘導機と、この巻線
   形誘導機の二次側をすべり周波数の交流で励磁する周波
   数変換器と、前記電力系統に事故が発生すると前記巻線
   形誘導機および前記周波数変換器の各相間を短絡する短
   絡器と、この短絡器に流れる電流を検出する短絡電流検
   出器と、前記周波数変換器の出力電流を検出する電流検
   出器と、常時は前記電流検出器の出力を取込んで電流指
   令値との偏差により前記周波数変換器を制御し、前記電
   力系統の事故時には前記短絡電流検出器および電流検出
   器の出力を取込んで前記短絡器に流れる電流がほぼ零と
   なるように前記周波数変換器を制御すると共に前記短絡
   器に流れる電流がほぼ零となると前記短絡器の短絡を解
   除する周波数変換器制御装置とを備えた巻線形誘導機の
   二次過電圧保護装置。