JPH0670016U - 無効電力補償装置の制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アーク炉等の急変動する大口負荷用の電源系
統と、一般負荷用の電源系統とが、共通の母線から分岐
して、個別に設けられた工場等の受電設備において、上
記大口負荷の変動による電圧変動が、一般負荷電源系統
に対して支配的である場合に、この電圧変動の抑制を目
的として設置される無効電力補償装置（ＳＶＣ）の設備
容量を大幅に軽減すると同時に、一般負荷変動による電
圧変動の抑制をも可能とする制御方式を提供する。 【構成】 サイリスタ制御リアクトル（ＴＣＲ）を有す
る無効電力補償装置（ＳＶＣ）を、一般負荷用の電源線
６に設置するとともに、大口負荷の無効電力から作成し
たＱ制御信号と、一般負荷用電源線６の電圧から作成し
たＶ制御信号の加算値を、その制御信号とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工場電源等の受電設備において、アーク炉等の大口負荷に起因す る一般負荷用電源の電圧変動を、一般負荷の変動に起因する電圧変動をも含めて 、設備効率高く抑制できる無効電力補償装置の制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工場電源等の系統にアーク炉等の急変動する大口負荷が含まれていると、その 負荷変動による電圧変動が系統全体に対して支配的となって、一般負荷に悪影響 を及ぼす。

【０００３】 従来、この電圧変動を抑制する目的で、一般負荷用電源と別系統となっている 大口負荷用電源に、無効電力補償装置（以下ＳＶＣという）を設置している。

【０００４】 この設置例を図２に示し、以下説明する。

【０００５】 図２において、Ｅ_Sは変電所電源で、電源インピ−ダンス（％Ｚ₁）を通して系 統母線１に給電している。２は構内引込線で、系統母線１に受電点で接続されて いる。３は大口負荷用の電源線で、構内引込線２に接続された大口負荷トランス （インピ−ダンス％Ｚ₂）４の２次側に接続され、アーク炉等の大口負荷５に給 電する。６は一般負荷用の電源線で、構内引込線２に接続された一般負荷トラン ス（インピ−ダンス％Ｚ₃）７の２次側に接続されている。

【０００６】 なお、大口負荷用の電源線３及び一般負荷用の電源線６には、力率改善用コン デンサＰＣが接続されている。

【０００７】 電圧変動を抑制するＳＶＣは、サイリスタ制御リアクトル（以下ＴＣＲという ）と、力率改善と高調波吸収を行うフィルタ（ＦＣ）から構成され、夫々、大口 負荷用の電源線３に並列に接続されている。この制御は、アーク炉５の急激な負 荷変動に対応させるため、電圧変成器ＰＴ_Bと電流変成器ＣＴ_Bで検出した電源電 圧と負荷電流から算出した大口負荷の無効電力Ｑで、ＴＣＲを瞬時制御し、変電 所電源Ｅ_Sから大口負荷用の電源線５に流れる無効電力を一定化する。これによ って大口負荷用の電源線３における電圧変動を抑制し、この負荷変動が一般負荷 電源に与える影響をなくしている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来例の構成において、一般負荷用の電源線６の電圧変動ΔＶの抑制を目 的とした場合に必要となるＳＶＣの設備容量Ｐ_SVCについて、次に考察する。

【０００９】 大口負荷用の電源線３（Ｂ点）に設置したＳＶＣの，一般負荷用の電源線６（ Ｃ点）に対する電圧変動抑制作用を考える。Ｂ点に設置したＳＶＣは、それが供 給する無効電力の増減により、（Ｃ点）への分岐点である構内引込線２（Ａ点） の電圧変動を抑制し、これによって、大口負荷の変動が（Ｃ点）に影響を与えな いようにしている。

【００１０】 したがって、抑制目標とする（Ｃ点）の電圧変動ΔＶに対して必要なＳＶＣの 容量Ｐ_SVCは、 Ｐ_SVC＝ΔＶ／％Ｚ₁×１０(MVA) となる。

【００１１】 これに対して、一般負荷用の電源線６（Ｃ点）にＳＶＣを設置した場合を考え ると、変電所電源Ｅ_sから（Ｃ点）までのインピ−ダンスは％Ｚ₁＋％Ｚ₃である から、抑制目標とする（Ｃ点）の電圧変動ΔＶに対して、必要なＳＶＣの容量Ｐ _SVC は、 Ｐ_SVC＝ΔＶ／（％Ｚ₁＋％Ｚ₃）×１０(MVA) となる。

【００１２】 すなわち、図２に示す従来方式のように、ＳＶＣを大口負荷用の電源線（Ｂ点 ）に設置した場合は、一般負荷用の電源線（Ｃ点）に直接設置した場合に比べ、 必要な設備容量が（％Ｚ₁＋％Ｚ₃）／％Ｚ₁倍だけ必要になり、一般電源の電圧 変動抑制を目的とする立場からは、不経済となる。

【００１３】 また、もう一つの問題として、大口負荷用の電源線（Ｂ点）にＳＶＣを設置し た場合は、一般負荷自体の変動による一般負荷用電源線６の電圧変動は抑制でき ないことになる。

【００１４】 そこで、本考案は、抑制対象とする一般負荷用の電源線（Ｃ点）に直接ＳＶＣ を設置し、設備容量の経済性を図ると同時に、一般負荷の変動による電圧変動を も、効率良く抑制することができるＳＶＣの制御方式を提供することを目的とす る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本発明が提供する電圧変動抑制装置は、 変電所電源Ｅ_Sに電源インピ−ダンス％Ｚ₁を通してつながれた母線１に、イン ピ−ダンス％Ｚ₂で表される大口負荷トランス４を通して急変動する大口負荷用 の電源線３を接続するとともに、インピ−ダンス％Ｚ₃で表される一般負荷トラ ンス７を通して一般負荷用の電源線６を接続した受電設備において、 サイリスタ制御リアクトル（ＴＣＲ）を有する無効電力補償装置（ＳＶＣ）を 、上記一般負荷用の電源線６に設置するとともに、 大口負荷の無効電力を検出して作成したＱ制御信号と、一般負荷用の電源線６ の電圧と基準電圧Ｖ_refの差を比例積分回路であるＡＶＲ制御回路に通して得た Ｖ制御信号とを加算器で加算し、上記無効電力補償装置（ＳＶＣ）に制御信号と して与えることを特徴とする。

【００１６】

【作用】

上記構成は、ＳＶＣを一般負荷用電源線６に設置するので、上述した理由によ り、大口負荷の変動が一般負荷用電源６に与える電圧変動を、設備効率良く抑制 できるようになる。そして、このＳＶＣの制御について、アーク炉等の大口負荷 ５の急激な負荷変動に対しては高速制御可能なＱ制御を採用し、一般負荷５の比 較的ゆっくりとした負荷変動に対しては一次遅れ要素を持つＶ制御を採用し、こ れらの制御を同時に行なって、両負荷変動を設備効率良く同時に抑制する。

【００１７】

【実施例】

この考案の一実施例を図１に示し、以下説明する。

【００１８】 図１の構成は、図２に示す従来の工場等の電源系統において、ＳＶＣを一般負 荷用の電源線（Ｃ点）に移し、大口負荷の無効電力Ｑを検出して作成したＱ制御 信号に、（Ｃ点）で検出した電圧から作成したＶ制御信号を加算し、これをＳＶ Ｃに指令値として与える構成である。

【００１９】 このＳＶＣが設置される受電系統は、図２と共通するので、同一乃至同等部分 には、同一符号を付ける。

【００２０】 この考案で一般負荷用の電源線６に接続されたＳＶＣ装置を、以下説明する。

【００２１】 ＳＶＣ本体は、図２に示した従来構成と同様に、リアクトル８と逆並列接続サ イリスタ９を直列接続して構成されたＴＣＲ（サイリスタ制御リアクトル）と、 進相コンデンサ１０に、この数％程度の大きさを持つリアクトル１１を直列接続 したＦＣ（フィルタ）を並列接続して構成されている。

【００２２】 １２はＱ制御回路で、電圧変成器ＰＴ_Bを通して受けた（Ｂ点）の電圧と、電 流変成器ＣＴBを通して受けた大口負荷（アーク炉）電流から、大口負荷５の無 効電力Ｑを瞬時に算出し、所定の係数を掛け、Ｑ制御信号として出力する。

【００２３】 １３はＶ制御回路で、電圧変成器ＰＴ_Cを通して受けた（Ｃ点）の電圧に対し て実効値演算を行い直流化して出力する電圧検出器１４と、この電圧検出値Ｖ_l と所定の目標基準電圧Ｖ_refとの差を求める減算器１５と、この差出力を比例積 分しＶ制御信号として出力するＡＶＲ制御回路１６から構成される。

【００２４】 １７は加算器で、上記Ｑ制御信号とＶ制御信号を加算し、ＳＶＣの制御指令値 として出力する。

【００２５】 １８は加算器１７の出力する指令値に基づいて、ＴＣＲのゲートパルスを発生 するゲートパルス発生回路である。

【００２６】 上記構成は、Ｑ制御回路１２で発生したＱ制御信号で瞬時制御を行って、アー ク炉等の大口負荷の急変動によって生じる一般負荷用電源線６の電圧変動を抑制 すると同時に、Ｖ制御回路１３で発生したＶ制御信号で、一般負荷のゆっくりと した負荷変動による一般負荷用電源線６の電圧変動を抑制する。

【００２７】 なお、上記Ｑ制御回路１２で用いられる係数は、大口負荷５の無効電力変動が 一般負荷用電源線６に与える電圧変動の影響に対応させ、インピ−ダンス％Ｚ₁, ％Ｚ₂によって決められる。また、上記ＡＶＲ制御回路１６の一時遅れ要素と増 幅率は、制御対象である比較的ゆっくりとした一般負荷の変動速度と必要な感度 に適合するように調整される。

【００２８】 上述したようにＳＶＣの設置点を（Ｂ点）から（Ｃ点）に移すと、一般負荷用 電源線６の電圧変動抑制に必要な設備容量がどのようになるかを、実例について 計算してみる。

【００２９】 図１及び図２における各インピ−ダンス値（％Ｚ₁,％Ｚ₂,％Ｚ₃）の、代表的 な数値を挙げると、％Ｚ₁＝０.６％，％Ｚ₂＝０.９％，％Ｚ₃＝１.１％である。

【００３０】 ここで、通常の補償率ΔＶ＝５％に対して必要な、ＳＶＣ容量Ｐ_SVCを考える 。

【００３１】 図２に示す従来例のように、（Ｂ点）にＳＶＣを設置した場合は、（Ａ点）を 介して間接的に（Ｃ点）の電圧抑制を行うことになるので、Ｐ_SVC＝ΔＶ／％Ｚ₁ ×１０(MVA)＝５／０.６×１０(MVA)≒８３(MVA)である。

【００３２】 これに対して、この実施例のようにＳＶＣを（Ｃ点）に設置すると、その容量 Ｐ_SVC＝ΔＶ／（％Ｚ₁＋％Ｚ₃）×１０(MVA)＝５／１.７×１０(MVA)≒２９(MVA )となる。

【００３３】 すなわち、電圧変動抑制に必要なＳＶＣの設備容量は、直接に電圧抑制を行う 点〔Ａ点とＢ点〕の短絡インピ−ダンスに逆比例している。したがって、ＳＶＣ を大口負荷用の電源線（Ｂ点）から、電圧変動抑制の目標とする一般負荷用電源 線（Ｃ点）に移すことにより、ＳＶＣの設備容量をかなり低減できることになる 。

【００３４】 なお、実際に、（Ｃ点）に設置するＳＶＣの容量は、上記計算によって求めら れる大口負荷変動に対応した容量に、一般負荷変動の抑制に必要な設備容量を加 えた大きさとなる。

【００３５】 但し、この考案装置が設置されるのは、大口負荷変動が一般負荷用電源に対し て支配的な場合であり、大口負荷変動に対応させる容量の占める割合は大きく、 上記構成によって得られる設備容量の削減効果は極めて大きい。

【００３６】

【考案の効果】

本考案は、ＳＶＣの設置点を大口負荷トランスの二次側（Ｂ点）から、一般負 荷トランスの二次側（Ｃ点）に移すことにより、ＳＶＣの設備容量を、大幅に低 減できる。

【００３７】 さらに、ＳＶＣの制御を、大口負荷の無効電力の検出によるＱ制御と、一般負 荷電源の電圧検出によるＶ制御を組合わせて行うことで、アーク炉負荷（大口負 荷）の変動による瞬時電圧変動（数10msec）から、一般負荷の変動による比較的 ゆっくりとした電圧変動まで補償できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この考案の制御方式を採用した無効電力補償
装置を設置した受電系統図

【図２】 従来の制御方式を採用した無効電力補償装置
を設置した受電系統図

【符号の説明】

１ 母線 ３ 大口負荷用の電源線 ４ 大口負荷トランス ５ 大口負荷（アーク炉等） ６ 一般負荷用の電源線 ７ 一般負荷トランス １２ Ｑ制御回路 １３ Ｖ制御回路 １４ 電圧検出器 １５ 減算器 １６ ＡＶＲ制御回路 １７ 加算器 １８ トリガパルス発生回路 ＳＶＣ 無効電力補償装置 ＴＣＲ サイリスタ制御リアクトル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 変電所電源Ｅ_Sに電源インピ−ダンス％
   Ｚ₁を通してつながれた母線に、インピ−ダンス％Ｚ₂で
   表される大口負荷トランスを通して急変動する大口負荷
   用の電源線を接続するとともに、インピ−ダンス％Ｚ₃
   で表される一般負荷トランスを通して一般負荷用の電源
   線を接続した受電設備において、 サイリスタ制御リアクトルを有する無効電力補償装置
   を、上記一般負荷用の電源線に設置するとともに、 大口負荷の無効電力を検出して作成したＱ制御信号と、
   一般負荷用の電源線の電圧と基準電圧の差を比例積分回
   路であるＡＶＲ制御回路に通して得たＶ制御信号とを加
   算器で加算し、上記無効電力補償装置に制御信号として
   与えることを特徴とする無効電力補償装置の制御方式。