JPS5872341A - 無効電力補償装置 - 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】 この発明は、無効電力補償装置に関する。

不規則に変動する無効電力を発生するアーク炉のような
負荷が接続されている電気系統においては電圧変動が生
じ、それによってフリッカが生ずるので、これを避ける
ため無効電力補償装置（以下、補償装置という）が設置
される。

第１図は従来のこの種補償装置の構成を示す。

１は交流電源、２は電源インピーダンス、３は電気系統
、４は負荷％５は炉用変圧器である。補償装置（図中−
虚鎖纏内）１００は、変圧器１１、リアクトル１２およ
びサイリスタを逆並列接続してなる！イリスタ回路１３
からなる遅相無効電力調整装置１０と、コンデンサ２１
およびリアクトル２２からなる進相コンデンサ兼フィル
タ装置２０とから主として構成される。なお、３０．４
０はそれぞれ変動検出回路、点弧パルス発生回路である
。

また、Ｐ′Ｔは電曽電圧を検出し、ＣＴは負荷電流を検
出するために設けられていて、それぞれの検出電圧、電
流猷変動検出回路３０に入力される。

さて、上述のように構成された従来装置は第２図に示す
ような特性を有している。即ち、負荷４０無効電流ＩＱ
Ｉ−が大きくなると、リアクトル１２に流れるいわのる
リアクトル電流ＩＩＩＩＩＩヲ絞９、逆に負荷４の無効
電流Ｉ仙が小さくなると、リアクトル電流Ｉ−を多く流
れるようにし、常に負荷４０無効電力とりアクドル１２
の無効電力とを合成したものが一定になるようにサイリ
スタ回路１５への点弧パルスの位相制御を行なうように
し、その結果電気系統３における無効電力の変動が小さ
くなゆ、フリッカの発生が小さくなるようにしている。

而して、フリッカ対策の面からみると、リアクトル電ｆ
ｌｔＩＩ＋１は定格の５０憾を中心として上下に電流を
制御して負荷４の無効電力を補償する方が、フリッカ改
善効果および装置の有効利用の面から骨策であるところ
から、従来から５０優シフト回路や自動不感帯回路を設
けている。

例えば、５１シフト回路は、リアクトルｔｇ１ｉｉ＠を
検出してこの電ｆｉＩ−が定格の５０ＬＩｓになるよう
に、ある時定数をもたせて常にフィードバック制御をか
けるものである。このため、リアクトル電流Ｉ−は負荷
４の無効′に流■躾の大小を問わず、定格の５０参を中
心として負荷４０無効電力を補償するような特性を呈す
ることとなる。

また、自動不感帯回路は、負荷４の無効電力のうち、ベ
ース分（変動しない無効電力）には感応しないように不
感帯斌をベース量に応じて般社る回路である。この結果
、リアクトル電流ＸＨｇは前記同様、定格の５０優付近
を中心として負荷４のは定格の５０優程度とみなすこと
ができる。

るリアクトル１２の遅相容量と等しく選ぶことが多い、
従って、この場合、進相コンデンサ兼フィルタ装置２０
と遅相無効電力調整装置１０とにょ艶発生される無効電
力を合わせたいわゐる補償装置１００全体としての平均
無効電力は、定格容量ｏ５０憾の進相無効電力となる。

つまり、補償装置１００は、フリッカ対策用として設置
されるが、力本改善用として用いることもできる。

さて、変動負荷によって発生するフリッカ、特に、アー
ク炉によって発生するフリッカには、溶解期に発生する
高いレベルのフリッカと、精錬期等に発生する低いレベ
ルのフリッカとがある。このブリツカレベルの差は無効
電力の変動中（ΔＱ）に起因するもので、溶解期は無効
電力の変動中が大きく、精錬期ではこれが小さいことに
よって生ずる。溶解期と精錬期とでは無効電力の変動中
に差はあるが、平均無効電力は同根１である。特に、直
接還元鉄炉においては、フリッカを発生する期間ハ１ｃ
ｈａｒｇＭ　２時間）中の最初の１０分＆［であって、
フリッカレベルもこの時間帯を過ぎると、ピーク値の１
／６程変に下がり、運転時間の大半ハ低いレベルのフリ
ッカ発生となる。

而して、フリッカ対策の主目的は、高いレベルのフリッ
カを抑制することにあり、低いレベルのフリッカについ
ては特に抑制する必要がない、そこで、補償装置をフリ
ッカレベルが高い溶解期にはフリッカ抑制装置として、
また、７リツカレベルが低い精錬期にはフリッカ対策の
効果は多少犠牲（二しても、主として進相コンデンサ装
置として使用する方が補償装置の運転効率が向上する。

フリッカ対策については、高いレベルのものは従来のフ
リッカ対策効果と同程度と考えることができる。

この発明は、上述の事情に基づいて提案されたもＯで、
その目的とするところは、補償装置をフリッカレベルが
高い場合には、従来のフリッカ抑制装置として機能させ
、他方、プリツカレベルが低い場合には主として進相コ
ンデンサ装置として機能させるようにし、負荷の操業力
率を従来以上に向上させるようするとともに、リアクト
ル電流、流！Ｒ・を小さくすることによりこの種補償装
置の運転損失を低減しようとすることにある。

上記目的を達成するため、この発明では負荷の変動に基
づくフリッカ若しくは無効電力変動又は系統の電圧変動
を検出し、その信号に基づいて補償装置の運転切替を行
なうようにしている。

以下、この発明を図によって詳細に説明する。

第６図はこの発明の一実施例を示すものである。

図において、１ｓ１図と同一部分又は相当部分には同一
符号を付しである。第１図に示す従来例と大きく異なる
点は、制御回路５０を設けたことである。この制御回路
５０はフリッカ検出、無効電力変動検出又は電圧変動検
出のうち少なくとも１つは検出できるように構成されて
いる。第４図は、この制御回路５０の具体的構成を示す
ブロック図である。５１は信号が入力される入力端子、
５２は検出部であって、フリッカ検出回路、無効電力変
動検出回路、又は電圧変動検出回路のうち少なくとも１
つを具備している。５３は検出部５２によって得られた
検出信号の平均値を求める平均値回路で、例えば数十秒
〜数分１１ｆの時定数を有する一次遅れ系の積分回路か
らなる。５４は定数回路、５５は比較回路で、基準値設
定回路５６からの基準値と検出信号とを比較する。５７
はリレー回路である。なお、６１は母線電圧値、負荷電
流値が入力される入力端子である。

ａ室上、以下に８いては、ブリツカレベルの判定を行な
い、これによって補償装置１００の運転の切替を行なう
場合についで説明する。

この場合、入力端子５１には図示しないフリッカメータ
のブリツカレベル信号ｆが与エラれる。

従って、検出部５２は省略される。そして、基準値設定
回路５６には装置機能の切替レベルとなる基準フリッカ
レベルｆ８が設定される。入力端子５１を経たブリツカ
レベル信号ｆは平均値回路５５に入力され、平均化され
る（その値をＴとする）にのフリッカレベル了は比較回
路５５において基準ブリツカレベルｆｓ　　と比較され
、ｆ）ｆｍであるときは、フリッカ改善を目的として補
償装置１００をフリッカ抑制装置として作用させる。一
方、ｆ（ｆｓであるときは、第５図（ａｌ、　（ｂｌ、
　（（１１にそれぞれ示すように補償装置１００を主と
して進相コンデンサ装置として機能させる。

＠５図にＲいて、■は補償装置１００がフリッカ抑制装
置として機能したときりアクドル１２が発生する無効電
力の特性直線、■は補償装置１０口が主として進相コン
デン＋装置として機能したときりアクドル１２が発生す
る無効電力特性直線、■は補償装ｆ１００がフリッカ抑
制装置として機能したとき、リアクトル１２が発生する
平均無効電力を表わす１線、Ｗは補償装置１００が主と
して進相コンヂン号装置として機能したときりアクドル
１２が発生する平均無効電力を表わす直線である。

第５図（ａｔは、ブリツカレベルが低い場合であって、
サイリスタ回路１３への漬弧パルスを止めてしまい、リ
アクトル電流Ｉｍｗを零になるようにしま力率改善に向
けられる。従って、従来に比して、定格の５０憾分多く
電気系統６の力率改善に寄与する。

第５図（ｂｌハ、フリッカレベルが低い場合であって、
サイリスタ回路１３への点弧パルスをある一定ノ位相ま
で絞り、リアクトル１２には定格Ｏｑ％（＜５０嗟）で
一定のりアクドル電ｔＩｔＩＩｓ　を流した場合を示す
ものである。この場合、従来に比して、補償装置１００
から発生する進相無効電力は、定格の（５０−ｑ）１分
多く発生することにな快、この分が電気系統５の力率改
善に寄与する。

第５図（ｃｌは、ブリツカレベルが低い場合であって、
サイリスタ回路１６への漬弧パルスを固定したり又は止
めたししない場合を示す、こＯ場合、補償装置１００が
７リツカ抑制装置として機能したときの特性をそのまま
リアクトル電ａＩ−の小なる方へ移行させ、負荷４が発
生する無効電力に対しては幾分補償できるような特性を
持たせる。しかし、その平均無効電力はｑ　％　（＜５
０（ｉ）に減らすことによ秒、平均的に見て、前述の第
５図向の場合と同様、従来よ抄補償装置１００から発生
する進相無効電力は定格の（５０−ｑ　擾分多く発生す
ることになし、この分が力率改善に寄与する。

一方、フリッカレベルが高い場合には、補償装置１００
は従来と同様、フリッカ抑制装置として機能するから、
フリッカの改善効果は従来と変らない。

第６図は、この柘明による補償装置のフリッカ改善効果
を従来Ｏ補償装置のそれと対比して示したものである。

第６図（＆１は負荷のフリッカ発生レベルの時間的推移
を表わしたものであり、第６図（ｂｌは従来の補償装置
による対策後のブリツカレベルを表わしたものであし、
−に、第６図（６１はとの一畔による補償装置によるプ
リツカレベル信号ワしたものである。

一般に、ブリツカレベルの評価は正規分布の９５チ値と
して評価するため、フリッカ対策はフリッカ以外υの高
いところだけを改善してもその評価は変らない、第６図
から理解されるように、従来のように、全時間帯につい
てフリッカ対策した場合でも、また、この発明のように
フリッカの高い時間帯だけをフリッカ対策した場合でも
、プリツカレベルは同程変といえる。

以上のことから、この発明によれば、 ■　フリッカ抑制効果は従来と変らない。

■　負荷の操業力率は従来より改善される。

■　■から従来力率改善用として負荷側に設けていた力
率改善用コンデンサの容量を減らすことが可能になる場
合がある。また、新設負荷の場合。

力率改善用進相コンデンサの容量が少なくて済む。

■　補償装置そのものの容量は従来と変わらない。

等の効果を奏するほか、この発明の制御回路５０を従来
のこの種補償装置に簡単に付加することができるという
特徴をも有している。

なお、上述の説明では、プリツカレベルのｌＪｆによ妙
運転切替えを行なう場合について説明したが、切替判定
のための信号としては、フリッカ以外の他に次のものが
考えられる。

■　負荷の無効電力変動分（△Ｑ）の平均レベルを運転
切替信号とする。一般に、プリツカレベルは負荷の無効
電力変動（ΔＱ）に比例する。すなわち、無効電力変動
分が大きいほどフリッカレベルが高くなることよ秒無効
電力変動分の平均レベルを検出し、これを基準レベルと
比較して変動分が大きければフリッカ抑制装置として、
小さければ主として進相コンデンサ装置として補償装置
を機能させるものである。この場合、第４図の制御回路
５０の構成の一部は次のように変更される。すなわち入
力端子５１には系統の母線電圧貧よび負荷の電流が入力
され、検出部５２として直流信号を出力とする無効電力
検出回路が用いられ、さらに、基準値設定回路５６には
無効電力変動レベルが設定される。

ＯＷ４時電圧変動（ΔＶ）の平均レベルを運転切替信号
とする。これも前記同様、７リツカは瞬時電圧ｆ動（Δ
Ｖ）に比例することにより、この変動（△Ｖ）を検出し
て運転切替を行なうようにする。

この場合、第４図の制御回路５０の構成の一部は次のよ
う（二変更される。すなわち、入力端子５１には系統の
母線電圧が入力され、検出部５２として市に信号を出力
とする電圧変動検出回路が用いられ、さらに、基準値設
定回路５６には電圧変動レベルが設定される。或いは、
入力端子５１にはプリツカメータの電圧変動出力信号が
入力され、検出部５２が省略されるとともに、基準値設
定回路５６に電圧変動レベルが設定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す単線結線図、第２図は従来装置
の動作特性図、第３図はこの発明による装置の単線結線
図、第４図は要部の構成を示すブロック図、第５図、ｊ
ｇ６図は動作特性図である。 ４・・・・・・負荷、１００・・・・・・無効電力補償
装置特許出願人 日新電機株式会社 代表取締役社長　山　脇　正　勝 膏　　１　　邑 一′Ｘ　Ｚ　図 □ＩＱＬ Ａ　　３　　因 ンＴｔ）　　　　ひコ 一＋ＪＱＬ 　ＩＱＬ →ｌＱｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷の変動による無効電力を補償するものにおいて、負
   荷の変動に基づくフリッカ、若しくは無効電力変動又は
   電圧変動を検出してその検出信号に基づいて主として連
   相コンデン号装置として機能するようにしたことを特徴
   とする無効電力補償装置。