JPH06165368A - 高調波障害防止方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直列リアクトルと電力用コンデンサとを有す
る電力用コンデンサ系統に最も障害を与える次数の高調
波電圧が発生したときのみ電力用コンデンサ系統を電力
系統から解列する。 【構成】 高調波電圧監視モニタ装置６Ａにおいて、電
力用コンデンサ１とそのリアクタンスの６％リアクタン
スである直列リアクトル２とで成る電力用コンデンサ系
統の共振周波数近傍の第５高調波電圧の基本波電圧に対
するひずみ率を演算する。また、このひずみ率の管理レ
ベルを第５高調波電流の基本波電流に対する許容値に基
づき３．５％に設定する。そして、第５高調波電圧が管
理レベル３．５％を越えたとき、またはその越えた持続
時間が設定時間以上のときにトリップコイル７を引きは
ずして開閉器３を開き電力用コンデンサ系統を電力用母
線１から解列する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力用機器系統の高
調波障害を防止する高調波障害防止方式に関し、特に直
列リアクトルと電力用コンデンサとを有する電力用コン
デンサ系統の高調波障害を防止する高調波障害防止方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、電力用コンデンサ系統の高調波
障害としての焼損などを防止する高調波障害防止方式を
示す単線結線図である。同図において、電力用コンデン
サ系統は、電力用コンデンサ（ＳＣ）と、この電力用コ
ンデンサ１に直列接続されて通常電力用コンデンサ１の
リアクタンスの６％リアクタンスである直列リアクトル
（ＳＲ）とで成り、開閉器例えば高圧真空開閉スイッチ
ＶＣＳ３を介して電力用母線４に接続される。

【０００３】また、電力用母線４には母線電圧を低圧に
変換する計器用変圧器５が接続され、この計器用変圧器
５に高調波電圧を監視する高調波電圧監視モニタ６が接
続される。開閉器３には電力用コンデンサ系統を電力用
母線１に接続または解列するためのトリップコイル７が
取り付けられ、高調波電圧監視モニタ６が監視結果に応
じてトリッコイル７の引はずし駆動を制御して開閉器３
を開閉する。

【０００４】次に、上述した構成の動作を説明する。母
線電圧が計器用変圧器５により低圧に変換された後、高
調波電圧監視モニタ６に入力される。高調波電圧監視モ
ニタ６は、入力された母線電圧をＦＦＴ（フーリエ変
換）により高調波次数解析し、さらに各次数の高調波電
圧のひずみ率を演算する。なお、高調波電圧のひずみ率
は、基本波（第１次）電圧に対する第２次以上の高調波
電圧成分の比で表される。

【０００５】この高調波電圧のひずみ率が大きくなる
と、例えば「電気共同研究 第４６巻第２号」（電気共
同研究会、平成２年６月発行）の１３〜１９頁に示され
た電力系統における高調波障害の実態報告では高調波電
圧のひずみ率が通常５％を越えると、電力用コンデンサ
系統に異常な振動や騒音または過熱や焼損など各種の高
調波障害が発生する。

【０００６】そこで、高調波電圧監視モニタ装置６は、
高調波電圧のひずみ率が例えば５％を越えたときに、警
戒接点信号Ｓを発生してトリップコイル７を引はずし動
作させて開閉器３を遮断動作させる。

【０００７】よって、電力用母線１に含有される高調波
電圧のひずみ率が警戒レベルとして例えば５％に到った
場合には、開閉器３が遮断動作するので、電力用コンデ
ンサ系統が異常な振動や騒音または過熱や焼損などの高
調波障害に陥ることが未然に防止される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述した従
来の高調波障害防止方式の場合、高調波電圧成分のうち
いずれの次数の高調波電圧成分かにかかわらずそのひず
み率が警戒レベルとして例えば５％を越えたときに、高
調波電圧監視モニタ装置６は接点信号Ｓを発する。

【０００９】そのため、電力用コンデンサ系統に焼損な
どの高調波障害を及ぼさない次数の高調波電圧成分のひ
ずみ率が警戒レベルを越えたときでも、開閉器３が遮断
動作して不用意に電力用コンデンサ系統が電力用母線１
から解列されてしまうので、電力用コンデンサ系統のた
めの高調波障害防止監視の効率が悪いという問題点があ
った。

【００１０】また、高調波電圧監視モニタ装置６は、高
調波電圧のひずみ率が警戒レベルを越えたときに、その
持続時間の長短に関係なく接点信号Ｓを発生する。その
ため、高調波電圧のひずみ率が警戒レベルを越えている
時間が秒オーダの短い時間であっても開閉器３が遮断動
作して電力用コンデンサ系統が電力用母線１から解列さ
れてしまうので、電力用コンデンサ系統のための高調波
障害監視の信頼性が低いという問題点があった。

【００１１】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、電力用コンデンサ系統に最も障
害を与える特定次数の高調波電圧の監視に基づいて、電
力用コンデンサ系統の高調波障害を効率良く防止するこ
とを目的とする。

【００１２】また、管理レベルを越える特定次数の高調
波電圧のひずみ率の持続時間の監視に基づいて、電力用
コンデンサ系統の高調波障害防止の信頼性を向上させる
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る高調波障害防止方式は、電力系統電圧に含有される高
調波電圧のひずみ率が危険レベルになったときに、直列
リアクトル及び電力用コンデンサを有する電力用コンデ
ンサ系統を電力系統から解列する高調波障害防止方式に
おいて、上記電力用コンデンサ系統の共振周波数近傍の
特定次数の高調波電圧の基本波電圧に対するひずみ率を
演算し、このひずみ率が管理レベルを越えたときに上記
電力用コンデンサ系統を電力系統から解列するものであ
る。

【００１４】この発明の請求項２に係る高調波障害防止
方式は、電力系統電圧に含有される高調波電圧のひずみ
率が危険レベルになったときに、直列リアクトル及び電
力用コンデンサを有する電力用コンデンサ系統を電力系
統から解列する高調波障害防止方式において、上記電力
用コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次数の高調波
電圧の基本波電圧に対するひずみ率を演算し、このひず
み率が管理レベルを越えた持続時間が設定時間に至った
ときに上記電力用コンデン系統を電力系統から解列する
ものである。

【００１５】

【作用】この発明の請求項１に係る高調波障害防止方式
においては、電力系統電圧に含有される高調波電圧のう
ち直列リアクトル及び電力用コンデンサを有する電力用
コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次数の高調波電
圧を監視し、この特定次数の高調波電圧の基本波電圧に
対するひずみ率を演算する。そして、このひずみ率が管
理レベルを越えたときに上記電力用コンデンサ系統を電
力系統から解列する。

【００１６】この発明の請求項２に係る高調波障害防止
方式においては、電力系統電圧に含有される高調波電圧
のうち直列リアクトル及び電力用コンデンサを有する電
力用コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次数の高調
波電圧を監視し、この特定次数の高調波電圧の基本波電
圧に対するひずみ率を演算する。そして、このひずみ率
が管理レベルを越えた持続時間が設定時間に至ったとき
に上記電力用コンデンサ系統を電力系統から解列する。

【００１７】

【実施例】以下、諸実施例を図について説明する。 実施例１．図１は、この発明の実施例１を示す単線結線
図である。同図において、１〜５及び７は図３と同様で
あり、計器用変圧器５には高調波電圧監視モニタ装置６
Ａが接続される。

【００１８】この高調波電圧監視モニタ装置６Ａは、高
調波電圧の次数解析の機能を有し、第５高調波電圧成分
と基本波電圧成分の比である第５高調波電圧のひずみ率
が、電力用コンデンサ１と直列リアクトル２で成る電力
用コンデンサ系統にとって危険なレベルに至ったとき
に、接点信号Ｓ₁を発生する。

【００１９】次に、上述した構成の動作を説明する。電
力用コンデンサ１とこの電力用コンデンサ１のリアクタ
ンスの６％リアクタンスである直列リアクトル２とで成
る電力用コンデンサ系統の共振周波数の次数は、√（１
／０．０６）≒４．１であり、第５高調波電圧が最も近
い奇数次高調波電圧である。

【００２０】そこで、高調波電圧監視モニタ装置６Ａ
は、電力用コンデンサ系統に最も影響を与える次数の高
調波電圧として第５高調波電圧を監視し、第５高調波電
圧のひずみ率が管理レベルを越えたときに接点信号Ｓ₁
を発生する。

【００２１】基本波に対する電力用コンデンサ系統の直
列インイーダンスＺ₁は、直列リアクトル２のリアクタ
ンスωＬ（ωは角周波数）が電力用コンデンサ１のリア
クタンス１／ωＣの６％であるので、Ｚ₁＝j(ωＬ−１
／ωＣ)＝j(０．０６／ωＣ−１／ωＣ)で表され、基本
波の５倍の周波数である第５高調波に対する電力用コン
デンサ系統の直列インピーダンスＺ₅は、Ｚ₅＝j(０．０
６×５／ωＣ−１／５ωＣ)＝j(１／１０)×(１／ωＣ)
となり、第５高調波電圧に対する電力用コンデンサ系統
の直列インピーダンスＺ₅は基本波電圧に対する直列イ
ンピーダンスの約１／１０になる。

【００２２】このことと、直列リアクトル２の第５高調
波電流の含有率の許容値が基本波電流の３５％以下とＪ
ＩＳで規格化されていることとから、第５高調波電圧の
ひずみ率の管理レベルは３．５％を採用するのが合理的
である。

【００２３】このように、この実施例１では、高調波電
圧監視モニタ装置６Ａは、電力用コンデンサ１とこの電
力用コンデンサ１のリアクタンスの６％リアクタンスで
ある直列リアクトル２とで成る電力用コンデンサ系統に
最も影響を与える第５高調波電圧を監視しそのひずみ率
の管理レベルを第５高調波電流の基本波電流に対する許
容値に基づく３．５％に設定して、第５高調波電圧ひず
み率が管理許レベル３．５％を越えたときのみ開閉器３
を遮断動作させて電力用コンデンサ系統を電力用母線１
から解列するので、電力用コンデンサ系統を不用意に解
列することがない。

【００２４】実施例２．図２は、この発明の実施例２を
説明するための第５高調波ひずみ率の特性図である。電
力用コンデンサ１のリアクタンスの６％リアクタンスで
ある直列リアクトル２を含む電力用コンデンサ系統に最
も影響を与える第５高調波電圧ひずみ率は、図２に示す
ように、時間の経過と共に変動する。

【００２５】いま、図２において、第５高調波電圧のひ
ずみ率の管理レベル３．５％を越える期間が、ａ，ｂ，
と３時間帯あったとする。ａとｂは管理レベル３．５％
を越える持続時間が短いケースで、ｃは管理レベル３．
５％を越える持続時間が長いケースである。

【００２６】電力用コンデンサ系統中、特に高調波耐量
の少ない直列リアクトル２の熱時定数は１０〜３０分程
度であるので、ごく短時間のみ管理レベル３．５％を越
える異常な第５高調波電流が直列リアクトル２に流入し
ても、直列リアクトル２そのものが焼損することはな
い。

【００２７】そこで、高調波電圧監視モニタ装置６Ａ
は、図２の時間帯ａやｂのケースのように第５高調波電
圧のひずみ率が管理レベル３．５％を越える持続時間が
秒オーダの短い時間帯では接点信号Ｓ₁を発生すること
がなく、時間帯ｃのケースのように第５高調波電圧のひ
ずみ率が管理レベル３．５％を越える持続時間が分オー
ダの長い時間帯では接点信号Ｓ₁を発生する。

【００２８】この持続時間の長短に応じた接点信号Ｓ₁
の発生制御は、高調波電圧監視モニタ装置６Ａに論理回
路を内蔵することによって達成される。

【００２９】このように、この実施例２では、高調波電
圧監視モニタ装置６Ａは、第５高調波電圧のひずみ率の
管理レベルを設定すると共に、第５高調波電圧のひずみ
率が管理レベルを越える持続時間を設定して、第５高調
波電圧ひずみ率が管理レベルを越えた持続時間が設定時
間に至ったときに開閉器３を開閉動作させて電力用コン
デンサ系統を電力用母線１から解列する。

【００３０】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る高調波障害防
止方式は、以上説明したとおり、直列リアクトル及び電
力用コンデンサを有する電力用コンデンサ系統の共振周
波数近傍の特定次数の高調波電圧の基本波電圧に対する
ひずみ率を演算し、このひずみ率が管理レベルを越えた
ときに上記電力用コンデンサ系統を電力系統から解列す
るようにしたことによって、電力用コンデンサ系統に最
も影響を与える特定次数の高調波電圧のみを監視してそ
の特定次数の高調波電圧のひずみ率が管理レベルを越え
たときに電力用コンデンサ系統を電力系統から解列する
ので、電力用コンデンサ系統の高調波障害を効率良く防
止することができるという効果を奏する。

【００３１】また、この発明の請求項２に係る高調波障
害防止方式は、直列リアクトル及び電力用コンデンサを
有する電力用コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次
数の高調波電圧の基本波電圧に対するひずみ率を演算
し、このひずみ率が管理レベルを越えた持続時間が設定
時間に至ったときに上記電力用コンデン系統を電力系統
から解列するようにしたことによって、電力用コンデン
サ系統に最も影響を与える特定次数の高調波電圧のみを
監視するので電力用コンデンサ系統の高調波障害を効率
良く防止することができると共に、上記特定次数の高調
波電圧のひずみ率が設定時間以上持続して管理レベルを
越えたときに電力用コンデンサ系統を電力系統から解列
するので電力用コンデンサ系統の高調波障害防止の信頼
性を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す単線結線図である。

【図２】この発明の実施例２の動作を説明するための特
性図である。

【図３】従来の高調波障害防止方式を示す単線結線図で
ある。

【符号の説明】

１ 電力用コンデンサ ２ 直列リアクトル ３ 開閉器 ４ 電力用母線 ６Ａ 高調波監視モニタ装置 ７ トリップコイル

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【手続補正書】

【提出日】平成５年２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】図３は、電力用コンデンサ系統の高調波
障害としての焼損などを防止する高調波障害防止方式を
示す単線結線図である。同図において、電力用コンデン
サ系統は、電力用コンデンサ（ＳＣ）１と、この電力用
コンデンサ１に直列接続されて通常電力用コンデンサ１
のリアクタンスの６％リアクタンスである直列リアクト
ル（ＳＲ）２とで成り、開閉器例えば高圧真空開閉スイ
ッチＶＣＳ３を介して電力用母線４に接続される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】いま、図２において、第５高調波電圧のひ
ずみ率の管理レベル３．５％を越える期間が、ａ，ｂ，
ｃと３時間帯あったとする。ａとｂは管理レベル３．５
％を越える持続時間が短いケースで、ｃは管理レベル
３．５％を越える持続時間が長いケースである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統電圧に含有される高調波電圧の
   ひずみ率が危険レベルになったときに、直列リアクトル
   及び電力用コンデンサを有する電力用コンデンサ系統を
   電力系統から解列する高調波障害防止方式において、上
   記電力用コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次数高
   調波電圧の基本波電圧に対するひずみ率を演算し、この
   ひずみ率が管理レベルを越えたときに上記電力用コンデ
   ンサ系統を電力系統から解列することを特徴とする高調
   波障害防止方式。
2. 【請求項２】 電力系統電圧に含有される高調波電圧の
   ひずみ率が危険レベルになったときに、直列リアクトル
   及び電力用コンデンサを有する電力用コンデンサ系統を
   電力系統から解列する高調波障害防止方式において、上
   記電力用コンデンサ系統の共振周波数近傍の特定次数高
   調波電圧の基本波電圧に対するひずみ率を演算し、この
   ひずみ率が管理レベルを越えた持続時間が設定時間に至
   ったときに上記電力用コンデンサ系統を電力系統から解
   列することを特徴とする高調波障害防止方式。