JPH04261329A - コンデンサバンクの保護装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統に使用される
コンデンサバンクの保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統の調相設備としてのコンデンサ
バンクは、図２に示すように電力用コンデンサＣが各相
間に接続されて電力系統における無効電力を改善する。 この電力用コンデンサには一般的にそのリアクタンスの
６％程度のリアクタンスになる直列リアクトルＬを設け
、第５調波以上の高調波に対して合成リアクタンスを誘
導性とし、コンデンサによる系統の波形歪み抑制等が図
られる。しゃ断器ＣＢは電力系統の力率調整や故障等の
開閉に使用される。

【０００３】このようなコンデンサバンクの保護は、従
来から過電流継電器ＯＣＲによる過電流検出としゃ断器
ＣＢのトリップという過電流保護回路、又は電力用ヒュ
ーズＦによる保護回路がある。即ち、保護しようとする
コンデンサバンクの電流は、系統電圧に対して一義的に
定まることから、該電流値が所定レベルを越えることで
系統からコンデンサバンクを開路する短絡故障保護を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の保護装置では短
絡故障等に対する保護を行うことができるが、最近問題
となってきている高調波に対しては充分な保護ができな
い場合がある。これを以下に第５調波の場合を例にとり
、詳細に説明する。なお、他の高調波に対しても、考え
方は同様である。

【０００５】まず、電力系統に第５調波が重畳している
場合の第５調波含有率と合成電流実効値（基本波のみの
場合を１とする比率）は下記表１になる。

【０００６】

【表１】

【０００７】上記表から明らかなように、高調波が基本
波と同程度まで重畳する場合には第５調波の含有率上昇
に比較して合成電流実効値の上昇は少ない。例えば、リ
アクトルＬの第５調波含有率許容目安である３５％含有
率では実効値は６％の増加であり、その２倍の含有率７
０％では実効値は２２％の増加であり、含有率上昇ほど
実効値の上昇は起きない。

【０００８】上述のように、高調波の含有率が高いにも
拘わらず実効値の増加が少なく、一般的に広く用いられ
ている誘導円盤型過電流継電器による過電流保護では実
効値上昇率が低いため保護協調を得るのが極めて困難と
なる。さらに、継電器ＯＣＲの入力信号を得るための変
流器ＣＴの変流比や継電器整定タップを段階的に設定す
ること及び系統電圧の変動までを考慮すると誘導円盤型
過電流保護継電器では高調波含有率の上昇によるコンデ
ンサバンク保護動作を得るのが難しい。

【０００９】同様に、平均値検出型の過電流保護継電器
を採用する場合にも高調波含有率の上昇に対する保護協
調を得るのが難しく、また電力ヒューズＦでも短絡保護
には適するが上記程度の過負荷保護には対応できない。

【００１０】上述までのことから、電力系統の高調波含
有率が上昇するときに従来の過電流継電器又は電力ヒュ
ーズでは保護動作を得るのが難しく、高調波含有率の上
昇によってコンデンサやリアクトルを破損，焼損させる
恐れがある。

【００１１】なお、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　　Ｃ　　４９
０２）に従えば高調波を含む電流の実効値が定格電流の
１３５％を越えない範囲で連続使用しても差し支えない
ようコンデンサバンクの設計がなされるし、ＪＩＳ　　
Ｃ　　４８０１に従えば第５高調波含有率が基本波電流
に対して３５％以下であってその合成電流の実効値が定
格電流の１２０％以下である場合にリアクトルが差し支
えなく使用できるよう設計されるものである。これらの
ＪＩＳ規格から、高調波含有率が高くなる場合に保護を
必要とするが、従来の継電器又はヒューズでは充分な保
護ができなくなる。

【００１２】本発明の目的は、高調波含有率の上昇によ
る過電流を確実に検出し、確実な保護になる保護装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題の解決
を図るため、電力用コンデンサと直列リアクトルを有し
て電力系統に接続されるコンデンサバンクにおいて、前
記直列リアクトルは主巻線と電気的に絶縁されかつ磁気
的に結合して該主巻線の電圧降下に比例した電圧出力を
得る二次巻線を設け、前記二次巻線の電圧出力が整定値
を越えたときにコンデンサバンクのしゃ断器を開路する
電圧継電器を設けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成になる本発明によれば、直列リアクト
ルの電流に高調波が含まれる場合には該高調波の次数と
高調波電流の積に比例した電圧降下を生じ、高調波電流
の含有率が低い場合にも第５高調波など高い次数の高調
波には高い電圧降下を得、この電圧検出により高調波含
有率の上昇によるコンデンサバンクの過電流を検出して
該コンデンサバンクの保護を行う。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す保護回路図で
ある。同図が図２と異なる部分は、直列リアクトルＬに
代えて二次巻線を持つ直列リアクトルＬｔを設け、この
リアクトルの二次巻線の出力過電圧から過電圧継電器Ｏ
ＶＲがしゃ断器ＣＢをしゃ断する点にある。

【００１６】直列リアクトルＬｔの二次巻線は主巻線と
は電気的に絶縁され磁気的に結合して主巻線電圧に比例
した電圧検出出力を得、過電圧継電器ＯＶＲは二次巻線
の出力電圧が整定値を越えたときにしゃ断器ＣＢのトリ
ップ出力を得る。

【００１７】この構成において、コンデンサバンクに流
れる電流によって直列リアクトルＬｔに生じる電圧降下
Ｖは該電流の大きさＩ，周波数ｆ，リアクトルのリアク
タンスＬとすると Ｖ＝２πｆＬＩ…（１） となり、電流Ｉと周波数ｆに比例する。

【００１８】このときの電流Ｉにｎ次高調波電流がＸ％
重畳した場合の電圧降下Ｖは 　　Ｖ＝２πｆ０ＬＩ０＋２πｎ（Ｘ／１００）ｆ０Ｌ
Ｉ０…（２）ｆ０：基本波の周波数 Ｉ０：基本波の電流 となり、第２項が高調波電流による電圧降下分となる。

【００１９】上記（２）式から、電力系統に第５高調波
が２０％含まれる場合の電圧降下Ｖは基本波分と高調波
分がほぼ同じ大きさになり、基本波と高調波の重畳位相
にもよるが、電圧降下Ｖの値は基本波のみの場合の２倍
近くに達する。

【００２０】従って、直列リアクトルＬｔの電圧降下を
その二次巻線から検出し、過電圧継電器ＯＶＲによる保
護を行うことで高調波含有率が低い場合にも検出電圧に
高い比率を得ることができ、変成器の変換比や過電流継
電器のタップの組み合わせ等に留意しなくても良く、系
統電圧変動等にも保護動作を確実にすることができる。

【００２１】なお、コンデンサバンクの故障等により基
本波電流が増加した場合でも直列リアクトルの電圧降下
Ｖが増加し、その保護動作を得ることができる。

【００２２】また、実施例では調相用コンデンサバンク
の場合を示すが、高調波フィルタバンクにも直列リアク
トルの電圧降下を二次巻線から得て過電流保護を行うこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電力用
コンデンサに直列のリアクトルに二次巻線を設け、この
二次巻線の電圧出力から電圧継電器によって保護するよ
うにしたため、電力系統に高調波電流が含まれる場合に
該高調波電流の次数（周波数）と含有率の積に比例した
電圧降下を得ることで高調波含有率が低い場合にも電圧
降下分に高い変化を得て確実な保護動作を得ることがで
き、保護協調も容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す保護回路図。

【図２】従来の保護回路図。

【符号の説明】

Ｃ…電力用コンデンサ、ＣＢ…しゃ断器、Ｌｔ…直列リ
アクトル、ＯＶＲ…過電圧継電器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電力用コンデンサと直列リアクトルを
   有して電力系統に接続されるコンデンサバンクにおいて
   、前記直列リアクトルは主巻線と電気的に絶縁されかつ
   磁気的に結合して該主巻線の電圧降下に比例した電圧出
   力を得る二次巻線を設け、前記二次巻線の電圧出力が整
   定値を越えたときにコンデンサバンクのしゃ断器を開路
   する電圧継電器を設けたことを特徴とするコンデンサバ
   ンクの保護装置。