JP2004153932A - Exciting rush current reduction circuit for transformer - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三相変圧器やスコット結線変圧器、単相変圧器などの変圧器に電源を投入するときに発生する励磁突入電流を低減する変圧器の励磁突入電流低減回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変圧器を含む電力供給回路においては、開閉器により変圧器を電源に投入するとき、投入位相によって異なるが、定格電流の数十倍の励磁突入電流が流れ、その後時間と共に減衰して定常状態になるという過渡現象の生じることが知られている。励磁突入電流の大きさは、投入位相以外にも変圧器が電源から遮断されたときに変圧器鉄心に残る残留磁束によっても大きく影響される。この励磁突入電流は、保護装置の誤動作を誘発したり、周辺電力系統の電圧変動に大きな影響を与える。このようなことから、励磁突入電流を低減する種々の対策が講じられている。
【０００３】
また、励磁突入電流は、変圧器自身にも励磁突入電流による電磁機械力によってダメージを与える。励磁突入電流は、常規の使用状態の下で発生するものであるので、頻繁に励磁突入電流の発生が繰り返された場合、変圧器にはダメージが蓄積され破壊することがある。したがって、省エネルギーを目的として、毎日、負荷の大きくなる就業時間前に変圧器を課電し、負荷の無くなる夜間には変圧器を切り離すような頻繁に励磁突入電流の発生が繰り返される場合は、励磁突入電流低減変圧器を適用するか、特別な励磁突入電流低減対策が要求される。一方、一般の電力供給回路では、変圧器に与えるダメージを少なくするために、負荷が無くても変圧器を課電しなければならないので、無駄な無負荷損を浪費せざるを得ないのが実状である。
【０００４】
変圧器の励磁突入電流は、電源電圧の瞬時値がゼロのときに投入されるが、鉄心内の残留磁束と電圧投入直後の磁束の方向とが一致した場合に最大となる。その場合、励磁突入電流が最大となる第一サイクルでの最大値Ｉｍａｘは、次式（１）で表される。
【０００５】
Ｉｍａｘ＝Ｋ・（２・Ｂｍ＋Ｂｒ−２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
但し、式（１）において、Ｋは比例定数、Ｂｍは常規磁束密度、Ｂｒは残留磁束密度である。
【０００６】
変圧器自身で励磁突入電流の最大値Ｉｍａｘを低減させる方法としては、式（１）から明らかなように、常規磁束密度Ｂｍを低減する方法と、鉄心の接合部にバットギャップを設けることにより残留磁束密度Ｂｒを低減する方法とがある。
【０００７】
これらの他に、励磁突入電流抑制用の抵抗器を介して変圧器を電源に投入したり、特許文献１に開示されているように、運転とその停止とが行われる三相変圧器の運転停止中に、この三相変圧器の一次側をその一次電圧よりも低い三相電圧で励磁し、その後この三相変圧器の運転を再開する方法も考えられている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているように、運転とその停止とが行われる三相変圧器の運転停止中に、この三相変圧器の一つの巻線の端子間に単相交流電源を接続し、この電圧を時間とともに低減させながらゼロになるまで励磁することにより残留磁束を低減させ、その後この三変圧器の運転を再開する方法も考えられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６４−８９９１５号公報：３頁〜４頁：第１図
【特許文献２】
特開平０７−７３５２６号公報：００１１〜００１８：図１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、常規磁束密度Ｂｍを低減する方法では、鉄心断面積が常規磁束密度Ｂｍの低減度合いに比例して大きくなるので、鉄心寸法の他に巻線寸法やこれらを収納しているタンクなども大型化し、変圧器全体の寸法・重量の大型化を招き、コストアップ等の問題や、所定の変圧器特性が得難いなどの問題がある。
【００１１】
一方、鉄心の接合部にバットギャップを設けて残留磁束密度を低減する方法では、鉄心の残留磁束密度の大幅な減少を達成できるが、バットギャップに大きな磁気力による振動性の力が作用し、バットギャップが騒音源になるという問題や、バットギャップを振動力に耐える構造とするために一般の変圧器に比べて磁束密度を落としたり、非常に強固な鉄心締め付け構造とする対策等を講じなければならないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献１に記載の方法では、三相変圧器の運転再開までに変圧器鉄心の残留磁束を減少させることができ、これによって三相変圧器の運転を再開するときに発生する励磁突入電流を減少させることはできるが、三相の低電圧電源と三相開閉器とが必要という問題がある。
【００１３】
特許文献２に記載の方法でも、三相変圧器の運転再開までに変圧器鉄心の残留磁束を減少させることができ、これによって三相変圧器の運転を再開するときに発生する励磁突入電流を減少させることはできるが、電圧を時間とともに低減させゼロにできる特別な装置が必要という問題がある。
【００１４】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、鉄心断面積を増大することなく、また、接合部にバットギャップを設けることなく、一般の変圧器の鉄心と同一の構造で、いわゆる標準変圧器を適用しても、あるいは既設の変圧器に適用しても、残留磁束密度を低減でき、励磁突入電流の大幅な減少を図ることができる変圧器の励磁突入電流低減回路を得ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明にかかる変圧器の励磁突入電流低減回路は、三相高圧電源から単相低圧電圧を変換生成する変圧器を含む電力供給回路において、前記変圧器の２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記変圧器の運転停止中に前記変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、変圧器は、運転を停止した後に、開閉器が開閉操作され、他の回路から変圧器の定格電圧よりも低い単相電圧が一時的に印加される。鉄心の残留磁束密度は、印加電圧に比例するので、変圧器は、定格電圧よりも低い単相電圧によって低減励磁されることになる。したがって、開閉器を開操作した後で運転再開前における無励磁状態での残留磁束密度は、定格電圧による残留磁束密度よりも小さいものになるので、運転が再開されたときに発生する励磁突入電流が大幅に低減される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる変圧器の励磁突入電流低減回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。なお、図１では、この発明に関係のない機器類は図示省略されている。
【００１９】
図１において、６６００Ｖの三相高圧電源１には、三相遮断器２の一方の端子が接続され、三相遮断器２の他方の端子側には、高圧側三相配線３が敷設されている。高圧側三相配線３には、三相高圧断路器４，５，６の一方の端子がそれぞれ接続されている。三相高圧断路器４の他方の端子には、高圧側三相配線７を介してΔ／Ｙ結線の三相変圧器８の一次側（高圧側）が接続され、また高圧側単相配線９を介して単相高圧断路器１０の一方の端子が接続されている。三相変圧器８の二次側（低圧側）には、低圧側三相配線１１が敷設されている。
【００２０】
三相高圧断路器５の他方の端子には、高圧側三相配線１２を介してΔ／Δ結線の三相変圧器１３の一次側（高圧側）が接続され、三相変圧器１３の二次側（低圧側）には、低圧側三相配線１４が敷設されている。三相高圧断路器６の他方の端子には、高圧側三相配線１５を介してＹ／Δ結線の三相変圧器１６の一次側（高圧側）と三相高圧断路器１７の一方の端子とが接続されている。三相変圧器１６の二次側（低圧側）には、低圧側三相配線１８が敷設されている。そして、単相高圧断路器１０の他方の端子は、低圧側単相配線１９を介して低圧側三相配線１４に接続され、また三相高圧断路器１７の他方の端子は、低圧側単相配線２０を介して低圧側三相配線１４に接続されている。
【００２１】
以上の構成において、６６００Ｖの三相高圧電源１から供給された高圧電力は、三相遮断器２、高圧側三相配線３、三相高圧断路器４，５，６を通った後に、三相変圧器８，１３，１６によってそれぞれ単相低圧電圧２１０Ｖ、４２０Ｖ、２１０Ｖに変圧され、低圧側三相配線１１，１４，１８を通って負荷に供給されている。
【００２２】
ここで、夜間においても運転する負荷は、主として三相高圧断路器５に接続され、夜間に運転停止する負荷は、三相高圧断路器４，６に接続されている。つまり、三相変圧器８，１６は、頻繁に励磁突入電流の発生が繰り返される。そこで、単相高圧断路器１０は、三相変圧器８の励磁突入電流を低減するために設けてあり、三相高圧断路器１７は、三相変圧器１６の励磁突入電流を低減するために設けてある。
【００２３】
以下、図１〜図３を参照して励磁突入電流を低減する動作を説明する。なお、図２は、図１に示すΔ／Ｙ結線の三相変圧器８と単相高圧断路器１０との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。図３は、図１に示すＹ／Δ結線の三相変圧器１６と三相高圧断路器１７との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【００２４】
図２では、単相高圧断路器１０の一方の端子とΔ／Ｙ結線の三相変圧器８の一次側とを接続する高圧側単相配線９は、Δ／Ｙ結線の三相変圧器８の一次側と三相高圧断路器４の他方の端子とを接続する高圧側三相配線７のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうち、例えばＶ相，Ｗ相から引き出されている。単相高圧断路器１０の他方の端子は、低圧側単相配線１９を介して、常時課電される低圧側三相配線１４のＶ相，Ｗ相に接続されることが示されている。
【００２５】
図１、図２を参照して、三相変圧器８の負荷が無くなり三相変圧器８を高圧回路から切り離し、再課電するまでの操作手順を説明する。三相変圧器８の負荷が無くなったので、まず、三相高圧断路器４を開にする。次に、三相高圧断路器４が開であることを確認して単相高圧断路器１０を一定期間閉にし、高圧側単相配線９と低圧側三相配線１９とを接続する。その結果、低圧側三相配線１４の低圧２１０Ｖの単相電圧が三相変圧器８の一次側のＶ相，Ｗ相の２端子間に印加される。次に、単相高圧断路器１０を開にして三相変圧器８を無励磁状態とする。その後、三相変圧器８の負荷に電力を供給する必要時に三相高圧断路器４を投入して三相変圧器８に高圧電圧６６００Ｖを印加する。
【００２６】
なお、三相高圧断路器４と単相高圧断路器１０との間には、三相高圧断路器４が開のときにのみ単相高圧断路器１０を閉にすることができ、三相高圧断路器４が閉の場合は単相高圧断路器１０は閉にできないように、インターロックが組まれている。
【００２７】
以上の操作手順において、三相高圧断路器４を開にして三相変圧器８を三相高圧電源１から切り離したとき、三相変圧器８の鉄心には、通常では三相高圧６６００Ｖによる常規磁束密度に比例した残留磁束が残っている。しかし、今の例では、三相変圧器８は、三相高圧電源１から切り離した後に、Ｖ相，Ｗ相の２端子が三相高圧断路器１０を介して単相励磁電源である低圧側三相配線１４に接続される。つまり、三相変圧器８は、単相低圧電圧で低減励磁されることになる。
【００２８】
すなわち、三相変圧器８の高圧側は、△結線であるので、Ｖ相，Ｗ相の２端子間に単相低圧電圧２１０Ｖが課電されると、他のＵ相，Ｖ相の２端子間およびＵ相，Ｗ相の２端子間にはそれぞれ単相低圧電圧１０５Ｖが課電される。その結果、全鉄心脚が低圧電圧で低減励磁される。つまり、単相高圧断路器１０を開にして無励磁状態になった三相変圧器８の鉄心には、最後に励磁された低減励磁時の残留磁束が残っている。
【００２９】
しかし、単相励磁電源である低圧側三相配線１４の電圧は、２１０Ｖであり、定格電圧６６００Ｖに比べて十分に小さいので、この低減励磁後の残留磁束密度は、十分に小さい。したがって、三相変圧器８の運転とその停止を繰り返したときの励磁突入電流は十分に小さいものとなる。
【００３０】
具体的に説明する。鉄心の残留磁束密度は、印加電圧に比例する。いま、常規磁束密度Ｂｍを一般的に適用されている１．７テスラとし、残留磁束密度Ｂｒを一般的に言われている０．９×Ｂｍとすれば、図２に示すこの実施の形態１による突入電流低減回路を適用した場合の最大励磁突流と従来の電力供給回路における三相変圧器の最大励磁突流との比は、前記式（１）から
（２×１．７＋０．９×１．７×（２１０／６６００）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．４９ ・・・（２）
となり、従来方法に対して約半分に低減できることが解る。また、変圧器巻線に働く電磁機械力は、電流の二乗に比例するので、約１／４に低減できることも解る。
【００３１】
次に、図３では、三相高圧断路器１７の一方の端子は、高圧側三相配線１５を介して、Ｙ／Δ結線の三相変圧器１６の一次側と三相高圧断路器６の他方の端子とを接続するＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にそれぞれ接続されている。三相高圧断路器１７の他方の端子は、例えばＵ端子とＷ端子とが短絡線２３によって接続され、Ｖ端子と短絡された２端子の一方であるＷ端子とが低圧側三相配線２０を介して、常時課電される低圧側三相配線１４のＶ相，Ｗ相に接続されることが示されている。
【００３２】
図１、図３を参照して、三相変圧器１６の負荷が無くなり三相変圧器１６を高圧回路から切り離し、再課電するまでの操作手順を説明する。三相変圧器１６の負荷が無くなったので、まず、三相高圧断路器６を開にする。次に、三相高圧断路器６が開であることを確認して三相高圧断路器１７を一定期間閉にし、三相高圧断路器１７を介して高圧側単相配線１５と低圧側三相配線２０とを接続する。その結果、低圧側三相配線１４の低圧２１０Ｖの単相電圧が三相変圧器１６の一次側のＶ相，Ｗ相の２端子間に印加される。次に、三相高圧断路器１７を開にして三相変圧器１６を無励磁状態とする。その後、三相変圧器１６の負荷に電力を供給する必要時に三相高圧断路器６を投入して三相変圧器１６に高圧電圧６６００Ｖを印加する。
【００３３】
なお、三相高圧断路器６と三相高圧断路器１７との間には、三相高圧断路器６が開のときにのみ三相高圧断路器１７を閉にすることができ、三相高圧断路器６が閉の場合は三相高圧断路器１７は閉にできないように、インターロックが組まれている。
【００３４】
以上の操作手順において、三相高圧断路器６を開にして三相変圧器１６を三相高圧電源１から切り離したとき、三相変圧器１６の鉄心には、通常では三相高圧６６００Ｖによる常規磁束密度に比例した残留磁束が残っている。しかし、今の例では、三相変圧器１６は、三相高圧電源１から切り離した後に、Ｕ相，Ｗ相の２端子が短絡された三相高圧断路器１７を介して単相低圧電源である低圧側三相配線１４に接続される。つまり、三相変圧器１６は、単相低圧電圧で低減励磁されることになる。
【００３５】
すなわち、三相変圧器１６の一次側（高圧側）は、Ｙ結線でありその電源側のＵ相，Ｗ相の２端子間が三相高圧断路器１７によって短絡されているので、Ｖ相，Ｗ相の２端子間には単相低電圧２１０が課電され、Ｖ相，Ｕ相の２端子間にも単相低電圧２１０Ｖが課電される。その結果、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の全鉄心脚が低圧電圧で励磁される。つまり、三相高圧断路器１７を開にして無励磁状態になった三相変圧器１６の鉄心には、最後に励磁された低減励磁時の残留磁束が残っている。
【００３６】
しかし、単相励磁電源である低圧側三相配線１４の電圧は、２１０Ｖであり、定格電圧６６００Ｖに比べて十分に小さいので、この低減励磁後の残留磁束密度は、十分に小さい。したがって、三相変圧器１６の運転とその停止を繰り返したときの励磁突入電流は十分に小さいものとなる。
【００３７】
具体的に説明する。上記式（２）を求めたのと同じ条件で、図３に示すこの実施の形態１による突入電流低減回路を適用した場合の最大励磁突流と従来の電力供給回路における三相変圧器の最大励磁突流との比を前記式（１）式から求めると、
（２×１．７＋０．９×１．７×（２１０／（６６００÷√３）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．４９ ・・・（３）
となり、従来方法に対して約半分に低減できることが解る。また、変圧器巻線に働く電磁機械力は、電流の二乗に比例するので、約１／４に低減できることも解る。
【００３８】
なお、図１、図３では、三相高圧断路器１７を三相変圧器１６の一次側（高圧側）に接続する例を示したが、三相変圧器１６がΔ／Ｙ結線（６６００／４２０Ｖ）の場合で、単相低圧電圧として１０５Ｖが選択できる場合には、三相高圧断路器１７をそのΔ／Ｙ結線（６６００／４２０Ｖ）の三相変圧器の低圧側に接続して低減励磁する構成を採用してもよい。この場合の比は、次式（４）に示すようになるので、同程度の励磁突入電流低減効果が得られることが解る。
【００３９】
（２×１．７＋０．９×１．７×（１０５÷２）／（４２０÷√３）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．５７ ・・・（４）
この場合には、三相高圧断路器１７は低圧用で良く、またΔ／Ｙ結線（６６００／４２０Ｖ）の三相変圧器への配線も低圧電線で済むので、価格的により安価に構成できる利点がある。
【００４０】
このように、実施の形態１によれば、三相高圧電源の電圧を単相低圧電圧に変換し単相負荷に課電する第１配電回路と第２配電回路のうち、第１配電回路が単相負荷に常時課電し、第２配電回路が単相負荷への課電を休止することがある場合に、前記第２配電回路に含まれる三相変圧器と前記第１配電回路の単相低圧電圧出力側との間に開閉器を設け、前記三相変圧器の運転停止中に、前記三相変圧器にその定格電圧よりも低い単相電圧を前記第１配電回路から供給して低減励磁を行うようにしたので、前記三相変圧器の運転再開時に発生する励磁突入電流を大幅に低減することができる。
【００４１】
したがって、標準変圧器や既設の変圧器に対して、特別の措置を講ずること無く、また特別の励磁用電源を用意すること無く、標準的に用いる開閉器を追加するだけで済むので、経済的な電力供給回路を構成することができる。
【００４２】
また、三相変圧器に与えるダメージを大幅に減らすことができるので、励磁突入電流低減変圧器を設けるなど特別の措置を講ずることなく当該三相変圧器を無負荷になるときは回路から切り離すことができる。その結果、三相変圧器から発生する無駄な無負荷損をゼロにすることができ、標準変圧器や既設の変圧器でも大きな省エネルギー効果が得られる。
【００４３】
さらに、励磁突入電流による保護装置の誤動作の誘発が防止できるので、周辺電力系統の電圧変動に与える影響を大幅に低減でき、信頼性の高い受電設備を構成することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。なお、図４では、図１に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４５】
図４に示すように、この実施の形態２による変圧器の励磁突入電流低減回路では、図１（実施の形態１）に示した構成において、Δ／Ｙ結線の三相変圧器８に代えて、スコット結線変圧器２５が設けられている。スコット結線変圧器２５の負荷は、低圧側単三配線２６に接続されている。
【００４６】
実施の形態１にて説明したように、夜間においても運転する負荷は、主として三相高圧断路器５に接続され、夜間に運転停止する負荷は、三相高圧断路器４，６に接続されている。つまり、スコット結線変圧器２５と三相変圧器１６は、頻繁に励磁突入電流の発生が繰り返される。そこで、単相高圧断路器１０は、スコット結線変圧器２５の励磁突入電流を低減するために設けてあり、三相高圧断路器１７は、三相変圧器１６の励磁突入電流を低減するために設けてある。
【００４７】
三相変圧器１６の励磁突入電流を低減する動作は、実施の形態１にて説明した通りである。この実施の形態２では、図４、図５を参照して、スコット結線変圧器２５の励磁突入電流を低減する動作を説明する。なお、図５は、図４に示すスコット結線変圧器２５と単相高圧断路器１０との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【００４８】
図５では、単相高圧断路器１０の一方の端子とスコット結線変圧器２５の一次側（三相側）とを接続する高圧側単相配線９は、スコット結線変圧器２５の一次側と三相高圧断路器４の他方の端子とを接続する高圧側三相配線７のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうち、例えばＶ相，Ｗ相から引き出されている。単相高圧断路器１０の他方の端子は、低圧側単相配線１９を介して、常時課電される低圧側三相配線１４のＶ相，Ｗ相に接続されることが示されている。
【００４９】
図４、図５を参照して、スコット結線変圧器２５の負荷が無くなりスコット結線変圧器２５を高圧回路から切り離し、再課電するまでの操作手順を説明する。スコット結線変圧器２５の負荷が無くなったので、まず、三相高圧断路器４を開にする。次に、三相高圧断路器４が開であることを確認して単相高圧断路器１０を一定期間閉にし、高圧側単相配線９と低圧側三相配線１９とを接続する。その結果、低圧側三相配線１４の単相低圧電圧２１０Ｖがスコット結線変圧器２５の一次側のＶ相，Ｗ相の２端子間に印加される。次に、単相高圧断路器１０を開にしてスコット結線変圧器２５を無励磁状態とする。この後、負荷に電力を供給する必要時に三相高圧断路器４を投入してスコット結線変圧器２５に高圧電圧６６００Ｖを印加する。
【００５０】
なお、実施の形態１にて説明したように、三相高圧断路器４と単相高圧断路器１０との間には、三相高圧断路器４が開のときにのみ単相高圧断路器１０を閉にすることができ、三相高圧断路器４が閉の場合は単相高圧断路器１０は閉にできないように、インターロックが組まれている。
【００５１】
以上の操作手順において、三相高圧断路器４を開にしてスコット結線変圧器２５を三相高圧電源１から切り離したとき、スコット結線変圧器２５の鉄心には、通常では三相高圧６６００Ｖによる常規磁束密度に比例した残留磁束が残っている。しかし、今の例では、スコット結線変圧器２５は、三相高圧電源１から切り離した後、三相のうちのＶ相，Ｗ相の２端子が三相高圧断路器１０を介して単相励磁電源である低圧側三相配線１４に接続される。つまり、スコット結線変圧器２５は、単相低圧電圧で単相励磁されることになる。
【００５２】
すなわち、スコット結線変圧器２５の一次側（高圧側）は、Ｔ字結線であるので、Ｖ相，Ｗ相の２端子間に単相低圧電圧２１０Ｖが課電されると、全鉄心脚が低圧電圧で励磁される。つまり、単相高圧断路器１０を開にして無励磁状態になったスコット結線変圧器２５の鉄心には、最後に励磁された低減励磁時の残留磁束が残っている。
【００５３】
しかし、単相励磁電源である低圧側三相配線１４の電圧は、単相低圧電圧２１０Ｖであり、定格電圧６６００Ｖに比べて十分に小さいので、この低減励磁後の残留磁束密度は、十分に小さい。したがって、スコット結線変圧器２５の運転とその停止を繰り返したときの励磁突入電流は十分に小さいものとなる。
【００５４】
具体的に説明する。上記式（２）を求めたのと同じ条件で、図５に示すこの実施の形態２による突入電流低減回路を適用した場合の最大励磁突流と従来の電力供給回路におけるスコット結線変圧器の最大励磁突流との比を前記式（１）から求めると、
（２×１．７＋０．９×１．７×（２１０／６６００）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．４９ ・・・（５）
となり、従来方法に対して約半分に低減できることが解る。また、変圧器巻線に働く電磁機械力は、電流の二乗に比例するので、約１／４に低減できることも解る。
【００５５】
このように、実施の形態２によれば、三相高圧電源の電圧を単相低圧電圧に変換し単相負荷に課電する第１配電回路と第２配電回路のうち、第１配電回路が単相負荷に常時課電し、第２配電回路が単相負荷への課電を休止することがある場合に、前記第２配電回路に含まれるスコット結線変圧器の三相側と前記第１配電回路の単相低圧電圧出力側との間に開閉器を設け、前記スコット結線変圧器の運転停止中に、前記スコット結線変圧器にその定格電圧よりも低い単相電圧を前記第１配電回路から供給して低減励磁を行うようにしたので、前記スコット結線変圧器の運転再開時に発生する励磁突入電流を大幅に低減することができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果がえられる。
【００５６】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。なお、図６では、この発明に関係のない機器類は図示省略されている。
【００５７】
図６において、６６００Ｖの三相高圧電源１には、三相遮断器２の一方の端子が接続され、三相遮断器２の他方の端子側には、高圧側三相配線３と高圧側単相配線２７，２８とが敷設されている。高圧側三相配線３には、三相高圧断路器４の一方の端子が接続され、三相高圧断路器４の他方の端子には、スコット結線変圧器２５の一次側（三相側）が接続されている。スコット結線変圧器２５の二次側（単相巻線側）の一方の単相巻線には、低圧側単三配線２６が敷設されている。
【００５８】
高圧側単相配線２７には、単相高圧断路器２９の一方の端子が接続され、単相高圧断路器２９の他方の端子には、高圧側単相配線３１を介して単相三線式変圧器３２の一次側（高圧側）が接続されている。単相三線式変圧器３２の二次側（低圧側）には、低圧側単三配線３３が敷設されている。低圧側単三配線３３には、低圧側単相配線３４を介して単相低圧断路器３５の一方の端子が接続され、単相低圧断路器３５の他方の端子は、低圧側単三配線２６に接続されている。
【００５９】
また、高圧側単相配線２８には、単相高圧断路器３０の一方の端子が接続され、単相高圧断路器３０の他方の端子は、高圧側単相配線３７を介して単相三線式変圧器３８の一次側（高圧側）が接続されている。単相三線式変圧器３８の二次側（低圧側）には、低圧側単三配線３９が敷設されている。低圧側単三配線３９には、低圧側単相配線４０を介して単相低圧断路器４１の一方の端子が接続され、単相低圧断路器４１の他方の端子は、低圧側単相配線４２を介して低圧側単三配線３３に接続されている。
【００６０】
以上の構成において、６６００Ｖの三相高圧電源１から供給された高圧電力は、三相遮断器２を出た後３分岐される。一つは、高圧側三相配線３、三相高圧断路器４、高圧側三相配線７を通った後、スコット結線変圧器２５にて単相低圧電圧２１０Ｖに変圧され、低圧側単三配線２６を通って負荷に供給されている。もう一つは、高圧側単相配線２７、単相高圧断路器２９、高圧側単相配線３１を通った後に、単相三線式変圧器３２にて単相低圧電圧１０５Ｖに変圧され、低圧側単三配線３３を通って負荷に供給されている。さらにもう一つは、高圧側単相配線２８、単相高圧断路器３０、高圧側単相配線３７を通った後に、単相三線式変圧器３８にて単相低圧電圧２１０Ｖに変圧され、低圧側単相配線４０を通って負荷に供給されている。
【００６１】
ここで、夜間においても運転する負荷は、主として単相高圧断路器２９に接続され、夜間に運転停止する負荷は、三相高圧断路器４と単相高圧断路器３０とに接続されている。つまり、スコット結線変圧器２５と単相三線式変圧器３８は、頻繁に励磁突入電流の発生が繰り返される。そこで、単相低圧断路器３５は、スコット結線変圧器２５の励磁突入電流を低減するために設けてあり、単相低圧断路器４１は、単相三線式変圧器３８の励磁突入電流を低減するために設けてある。
【００６２】
以下、図６〜図８を参照して励磁突入電流を低減する動作を説明する。なお、図７は、図６に示すスコット結線変圧器２５と単相低圧断路器３５との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。図８は、図６に示す単相三線式変圧器３８と単相低圧断路器４１との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【００６３】
図７では、スコット結線変圧器２５の一次側（三相側）は、高圧側三相配線７のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に接続され、二次側（単相巻線側）は、低圧側三相配線３６、単相低圧断路器３５、低圧側三相配線３４を介して常時課電されている低圧側単三配線３３に接続されることが示されている。ここに、スコット結線変圧器２５の二次側（単相巻線側）の定格電圧は単相低圧電圧２１０Ｖであり、低圧側単三配線３３の電圧は単相低圧電圧１０５Ｖである。
【００６４】
図６、図７を参照して、スコット結線変圧器２５の負荷が無くなりスコット結線変圧器２５を高圧回路から切り離し、再課電するまでの操作手順を説明する。スコット結線変圧器２５の負荷が無くなったので、まず、三相高圧断路器４を開にする。次に、三相高圧断路器４が開であることを確認して単相低圧断路器３５を一定期間閉にし、低圧側単相配線３６と低圧側単相配線３４とを接続する。その結果、低圧側単三配線３３の単相低圧電圧１０５Ｖがスコット結線変圧器２５の二次側定格電圧２１０Ｖの端子間に印加される。次に、単相低圧断路器３５を開にしてスコット結線変圧器２５を無励磁状態とする。その後、スコット結線変圧器２５の負荷に電力を供給する必要時に三相高圧断路器４を投入してスコット結線変圧器２５に高圧電圧６６００Ｖを印加する。
【００６５】
なお、三相高圧断路器４と単相低圧断路器３５との間には、三相高圧断路器４が開のときにのみ単相低圧断路器３５を閉にすることができ、三相高圧断路器４が閉の場合は単相低圧断路器３５は閉にできないように、インターロックが組まれている。
【００６６】
以上の操作手順において、三相高圧断路器４を開にしてスコット結線変圧器２５を三相高圧電源１から切り離したとき、スコット結線変圧器２５の鉄心には、通常では三相高圧６６００Ｖによる常規磁束密度に比例した残留磁束が残っている。しかし、今の例では、スコット結線変圧器２５は、三相高圧電源１から切り離した後、二次側（低圧側）定格電圧２１０Ｖの端子が単相低圧断路器３５を介して単相励磁電源である低圧側単三配線３３に接続される。つまり、スコット結線変圧器２５は、単相低圧電圧で単相励磁されることになる。
【００６７】
すなわち、スコット結線変圧器２５の低圧側は、単相巻線であるので、定格電圧２１０Ｖの端子間に単相低圧電圧１０５Ｖが課電されると、全鉄心脚が定格電圧の半分の単相低圧電圧で励磁される。つまり、単相低圧断路器３５を開にして無励磁状態になったスコット結線変圧器２５の鉄心には、最後に励磁された低減励磁時の残留磁束が残っている。
【００６８】
しかし、単相励磁電源である低圧側単三配線３３の電圧は、単相低圧電圧１０５Ｖであり定格電圧２１０Ｖに比べて十分に小さいので、この低減励磁後の残留磁束密度は、十分に小さい。したがって、スコット結線変圧器２５の運転とその停止を繰り返したときの励磁突入電流は十分に小さいものとなる。
【００６９】
具体的に説明する。上記式（２）を求めたのと同じ条件で、図７に示すこの実施の形態３による突入電流低減回路を適用した場合の最大励磁突流と従来の電力供給回路におけるスコット結線変圧器の最大励磁突流との比を前記式（１）から求めると、
（２×１．７＋０．９×１．７×（１０５／２１０）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．７９ ・・・（６）
となり、従来方法に対して２６％低減できることが解る。また、変圧器巻線に働く電磁機械力は、電流の二乗に比例するので、約５５％に低減できることも解る。
【００７０】
次に、図８では、単相三線式変圧器３８の一次側（高圧側）は、高圧側単相配線３７に接続されている。二次側（低圧側）は、低圧側単相配線４０、単相低圧断路器４１、低圧側単相配線４２を介して常時課電されている低圧側単三配線３３に接続されていることが示されている。ここに、単相三線式変圧器３８の二次側（低圧側）の定格電圧は２１０Ｖであり、低圧側単三配線３３の電圧は単相低圧電圧１０５Ｖである。
【００７１】
図６、図８を参照して、単相三線式変圧器３８の負荷が無くなり単相三線式変圧器３８を高圧回路から切り離し、再課電するまでの操作手順を説明する。単相三線式変圧器３８の負荷が無くなったので、まず、単相高圧断路器３０を開にする。次に、単相高圧断路器３０が開であることを確認して単相低圧断路器４１を閉にし、低圧側単相配線４０と低圧側単相配線４２とを接続する。その結果、低圧側単三配線３３の単相低圧電圧１０５Ｖが単相三線式変圧器３８の二次側（低圧側）定格電圧２１０Ｖの端子間に印加される。次に、単相低圧断路器４１を開にして単相三線式変圧器３８を無励磁状態とする。その後、単相三線式変圧器３８の負荷に電力を供給する必要時に単相高圧断路器３０を投入して単相三線式変圧器３８に高圧電圧６６００Ｖを印加する。
【００７２】
なお、単相高圧断路器３０と単相低圧断路器４１との間には、単相高圧断路器３０が開のときにのみ単相低圧断路器４１を閉にすることができ、単相高圧断路器３０が閉の場合は単相低圧断路器４１は閉にできないように、インターロックが組まれている。
【００７３】
以上の操作手順において、単相高圧断路器３０を開にして単相三線式変圧器３８を三相高圧電源１から切り離したとき、単相三線式変圧器３８の鉄心には、通常では三相高圧６６００Ｖによる常規磁束密度に比例した残留磁束が残っている。しかし、今の例では、単相三線式変圧器３８は、三相高圧電源１から切り離した後、低圧側定格電圧２１０Ｖの端子が単相低圧断路器４１を介して単相励磁電源である低圧側単三配線３３に接続される。つまり、単相三線式変圧器３８は、低圧側定格電圧２１０Ｖの端子間に単相低圧電圧１０５Ｖが印加されるので、単相励磁されることになる。
【００７４】
すなわち、単相三線式変圧器３８の低圧側は、単相巻線であるので、定格電圧２１０Ｖの端子間に単相低圧電圧１０５Ｖが課電されると、全鉄心脚が定格電圧の半分の定電圧で励磁される。つまり、単相低圧断路器４１を開にして無励磁状態になった単相三線式変圧器３８の鉄心には、最後に励磁された低減励磁時の残留磁束が残っている。
【００７５】
しかし、単相励磁電源である低圧側単三配線３３の電圧は、単相低圧電圧１０５Ｖであり定格電圧２１０Ｖに比べて十分に小さいので、この低減励磁後の残留磁束密度は、十分に小さい。したがって、単相三線式変圧器３８の運転とその停止を繰り返したときの励磁突入電流は十分に小さいものとなる。
【００７６】
具体的に説明する。上記式（２）を求めたのと同じ条件で、図８に示すこの実施の形態３による突入電流低減回路を適用した場合の最大励磁突流と従来の電力供給回路における単相三線式変圧器の最大励磁突流との比を前記式（１）から求めると、
（２×１．７＋０．９×１．７×（１０５／２１０）−２）÷（２×１．７＋０．９×１．７−２）＝０．７９ ・・・（７）
となり、従来方法に対して２６％低減できることが解る。また、変圧器巻線に働く電磁機械力は、電流の二乗に比例するので、約５５％に低減できることも解る。
【００７７】
このように、実施の形態３によれば、三相高圧電源の電圧を単相低圧電圧に変換し単相負荷に課電する第１配電回路と第２配電回路のうち、第１配電回路が単相負荷に常時課電し、第２配電回路が単相負荷への課電を休止することがある場合に、前記第２配電回路に含まれる単相変圧器の低圧側（スコット結線変圧器の単相巻線側）と前記第１配電回路の単相低圧電圧出力側との間に開閉器を設け、前記単相変圧器（スコット結線変圧器）の運転停止中に、前記単相変圧器（スコット結線変圧器）にその定格電圧よりも低い単相電圧を前記第１配電回路から供給して低減励磁を行うようにしたので、前記単相変圧器（スコット結線変圧器）の運転再開時に発生する励磁突入電流を低減することができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果がえられる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、三相高圧電源から単相低圧電圧を変換生成する変圧器を含む電力供給回路において、前記変圧器の２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記変圧器の運転停止中に前記変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器を設け、前記変圧器を低減励磁するようにしたので、運転再開時に発生する励磁突入電流を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。
【図２】図１に示すΔ／Ｙ結線の三相変圧器と単相断路器との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【図３】図１に示すＹ／Δ結線の三相変圧器と三相高圧断路器との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。
【図５】図４に示すスコット結線変圧器と単相断路器との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態３である変圧器の励磁突入電流低減回路を説明するための単線図である。
【図７】図６に示すスコット結線変圧器と単相低圧断路器との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【図８】図６に示す単相三線式変圧器と単相低圧断路器との接続関係および励磁突入電流を低減する動作を説明する図である。
【符号の説明】
１ 三相高圧電源、２ 三相遮断器、３，７，１５ 高圧側三相配線、４，５，６，１７ 三相高圧断路器、８ Δ／Ｙ結線の三相変圧器、９，２７，２８，３７ 高圧側単相配線、１０，２９，３０ 単相高圧断路器、１１，１４，１８，３９ 低圧側三相配線、１２ 高圧側三相配線、１３ Δ／Δ結線の三相変圧器、１６ Ｙ／Δ結線の三相変圧器、１９，２０，３４，３６，４０，４２ 低圧側単相配線、２３ 短絡線、２５ スコット結線変圧器、２６，３３ 低圧側単三配線、３１ 高圧側単相配線、３２，３８ 単相三線式変圧器、３５，４１単相低圧断路器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a power supply circuit including a transformer, when the transformer is turned on by a switch, the excitation inrush current of several tens of times the rated current flows, although it varies depending on the turning-on phase. It is known that a transient phenomenon of a state occurs. The magnitude of the exciting inrush current is greatly affected by the residual magnetic flux remaining in the transformer core when the transformer is disconnected from the power supply, in addition to the closing phase. This exciting inrush current induces a malfunction of the protection device and has a great influence on voltage fluctuations of the peripheral power system. For this reason, various measures have been taken to reduce the inrush current.
[0003]
The exciting inrush current also damages the transformer itself due to the electromagnetic mechanical force caused by the exciting inrush current. Since the exciting inrush current is generated under a normal use condition, if the occurrence of the exciting inrush current is repeated frequently, the transformer may be damaged and may be destroyed. Therefore, for the purpose of energy saving, when the transformer is energized every day before the working hours when the load increases and the transformer is disconnected at night when the load is gone, the excitation inrush current is frequently repeated. Either use an inrush current reduction transformer or take special measures to reduce inrush current. On the other hand, in a general power supply circuit, in order to reduce damage to the transformer, power must be applied to the transformer even without a load, so that there is no choice but to waste unnecessary no-load loss. It is a fact.
[0004]
The excitation inrush current of the transformer is supplied when the instantaneous value of the power supply voltage is zero, but becomes maximum when the residual magnetic flux in the iron core matches the direction of the magnetic flux immediately after the voltage is supplied. In that case, the maximum value Imax in the first cycle at which the exciting inrush current becomes maximum is expressed by the following equation (1).
[0005]
Imax = K · (2 · Bm + Br−2) (1)
In Equation (1), K is a proportional constant, Bm is a normal magnetic flux density, and Br is a residual magnetic flux density.
[0006]
As is apparent from the equation (1), as a method of reducing the maximum value Imax of the inrush current by the transformer itself, a method of reducing the normal magnetic flux density Bm and a method of providing a butt gap at the joint portion of the iron core are provided. There is a method of reducing the magnetic flux density Br.
[0007]
In addition to these, a transformer is supplied to a power source via a resistor for suppressing an inrush current of an exciting current, or an operation of a three-phase transformer in which operation and stop are performed as disclosed in
[0008]
Further, as disclosed in Patent Document 2, during operation stop of a three-phase transformer in which operation and stop are performed, a single-phase AC power is supplied between terminals of one winding of the three-phase transformer. A method has also been considered in which the residual magnetic flux is reduced by connecting and exciting the voltage until it becomes zero while reducing the voltage with time, and then restarting the operation of the three transformers.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-64-89915:
[Patent Document 2]
JP-A-07-73526: 0011 to 0018: FIG.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of reducing the normal magnetic flux density Bm, the iron core cross-sectional area increases in proportion to the degree of reduction of the normal magnetic flux density Bm. This leads to an increase in the size and weight of the entire transformer, resulting in problems such as an increase in cost and a difficulty in obtaining predetermined transformer characteristics.
[0011]
On the other hand, in the method of reducing the residual magnetic flux density by providing a butt gap at the joint of the iron core, a significant reduction in the residual magnetic flux density of the iron core can be achieved, but a vibrating force due to a large magnetic force acts on the butt gap, The butt gap becomes a noise source, and measures must be taken to reduce the magnetic flux density compared to general transformers and make the core structure extremely strong in order to make the butt gap a structure that can withstand the vibration force. There is a problem that must be.
[0012]
Further, according to the method described in
[0013]
Also in the method described in Patent Document 2, the residual magnetic flux of the transformer core can be reduced before the operation of the three-phase transformer is restarted, whereby the exciting inrush current generated when the operation of the three-phase transformer is restarted can be reduced. Although it can be reduced, the problem is that a special device is needed that can reduce the voltage over time to zero.
[0014]
The present invention has been made in view of the above, and without increasing the iron core cross-sectional area, and without providing a butt gap at the joint, has the same structure as the iron core of a general transformer, a so-called standard transformer The purpose of the present invention is to obtain a transformer excitation inrush current reduction circuit that can reduce the residual magnetic flux density and greatly reduce the excitation inrush current, even if it is applied to existing transformers. I have.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exciting rush current reducing circuit for a transformer according to the present invention is a power supply circuit including a transformer for converting and generating a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply. Between the terminal and the corresponding two phases of the other circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals, during the shutdown of the transformer the single-phase low voltage A switch is provided which is opened and closed so as to temporarily apply a voltage.
[0016]
According to the present invention, after the operation of the transformer is stopped, the switch is opened and closed, and a single-phase voltage lower than the rated voltage of the transformer is temporarily applied from another circuit. Since the residual magnetic flux density of the iron core is proportional to the applied voltage, the transformer will be reduced-excited by a single-phase voltage lower than the rated voltage. Therefore, since the residual magnetic flux density in the non-excited state after the switch is opened and before the operation is resumed is smaller than the residual magnetic flux density due to the rated voltage, the excitation inrush current generated when the operation is resumed. Is greatly reduced.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of a transformer inrush current reduction circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a single-line diagram for explaining an exciting rush current reducing circuit of a transformer according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, devices not related to the present invention are not shown.
[0019]
In FIG. 1, one terminal of a three-phase circuit breaker 2 is connected to a 6600 V three-phase high-
[0020]
The other terminal of the three-phase high-voltage disconnector 5 is connected to the primary side (high-voltage side) of a three-
[0021]
In the above configuration, the high-voltage power supplied from the 6600-V three-phase high-
[0022]
Here, the load that operates even at night is mainly connected to the three-phase high-voltage disconnector 5, and the load that stops operation at night is connected to the three-phase high-voltage disconnectors 4 and 6. That is, in the three-
[0023]
Hereinafter, the operation of reducing the inrush current will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining the connection relationship between the three-
[0024]
In FIG. 2, the high-voltage side single-
[0025]
With reference to FIGS. 1 and 2, an operation procedure until the load of the three-
[0026]
The single-phase high-
[0027]
In the above operation procedure, when the three-phase high-voltage disconnector 4 is opened and the three-
[0028]
That is, since the high-voltage side of the three-
[0029]
However, the voltage of the low-voltage side three-
[0030]
This will be specifically described. The residual magnetic flux density of the iron core is proportional to the applied voltage. Now, assuming that the normal magnetic flux density Bm is 1.7 Tesla, which is generally applied, and the residual magnetic flux density Br is 0.9 × Bm, which is generally referred to, the first embodiment shown in FIG. The ratio of the maximum exciting sudden flow when the inrush current reducing circuit according to the present invention is applied to the maximum exciting sudden current of the three-phase transformer in the conventional power supply circuit is obtained from the above equation (1).
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (210/6600) −2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.49 (2)
It can be seen that the reduction can be reduced to about half of the conventional method. Further, it can be understood that the electromagnetic mechanical force acting on the transformer winding can be reduced to about 1/4 since it is proportional to the square of the current.
[0031]
Next, in FIG. 3, one terminal of the three-phase high-
[0032]
With reference to FIGS. 1 and 3, an operation procedure until the load on the three-
[0033]
The three-phase high-
[0034]
In the above operation procedure, when the three-phase high-voltage disconnecting switch 6 is opened and the three-
[0035]
That is, since the primary side (high voltage side) of the three-
[0036]
However, the voltage of the low-voltage side three-
[0037]
This will be specifically described. Under the same conditions as those for obtaining the above equation (2), the maximum excitation surge when the inrush current reducing circuit according to the first embodiment shown in FIG. 3 is applied and the maximum excitation of the three-phase transformer in the conventional power supply circuit When the ratio to the jet flow is obtained from the above equation (1),
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (210 / (6600 ÷ √3) -2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.49 (3) )
It can be seen that the reduction can be reduced to about half of the conventional method. Further, it can be understood that the electromagnetic mechanical force acting on the transformer winding can be reduced to about 1/4 since it is proportional to the square of the current.
[0038]
Although FIGS. 1 and 3 show an example in which the three-phase high-
[0039]
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (105 ÷ 2) / (420 ÷ √3) -2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.57・ (4)
In this case, the three-phase high-
[0040]
As described above, according to the first embodiment, of the first power distribution circuit and the second power distribution circuit that convert the voltage of the three-phase high-voltage power supply to the single-phase low-voltage and apply the power to the single-phase load, When a single-phase load is constantly applied and the second distribution circuit may stop applying power to the single-phase load, the three-phase transformer included in the second distribution circuit and the single distribution circuit of the first distribution circuit may be stopped. A switch is provided between the phase low-voltage output side and a single-phase voltage lower than the rated voltage is supplied to the three-phase transformer from the first power distribution circuit while the three-phase transformer is stopped. Since the reduced excitation is performed, the inrush current generated when the operation of the three-phase transformer is restarted can be significantly reduced.
[0041]
Therefore, there is no need to take special measures for standard transformers or existing transformers, and there is no need to prepare a special excitation power supply. Power supply circuit can be configured.
[0042]
Also, since the damage to the three-phase transformer can be greatly reduced, disconnect the three-phase transformer from the circuit when no load is applied without taking special measures such as installing an inrush current reduction transformer. Can be. As a result, useless no-load loss generated from the three-phase transformer can be reduced to zero, and a large energy saving effect can be obtained even with a standard transformer or an existing transformer.
[0043]
Further, since it is possible to prevent the protection device from malfunctioning due to the inrush current, it is possible to significantly reduce the influence on the voltage fluctuation of the peripheral power system, and to configure highly reliable power receiving equipment.
[0044]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 4 is a single-line diagram for describing an exciting rush current reducing circuit of a transformer according to a second embodiment of the present invention. Note that, in FIG. 4, components that are the same as or equivalent to the configuration illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, a description will be given focusing on a portion relating to the second embodiment.
[0045]
As shown in FIG. 4, in the transformer inrush current reduction circuit according to the second embodiment, in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment), , A
[0046]
As described in the first embodiment, a load that operates even at night is mainly connected to the three-phase high-voltage disconnector 5, and a load that stops operation at night is connected to the three-phase high-voltage disconnectors 4 and 6. I have. That is, in the
[0047]
The operation of reducing the inrush current of the three-
[0048]
In FIG. 5, the high-voltage single-
[0049]
With reference to FIGS. 4 and 5, a description will be given of an operation procedure from when the load on the
[0050]
As described in the first embodiment, between the three-phase high-voltage disconnector 4 and the single-phase high-
[0051]
In the above operation procedure, when the three-phase high-voltage disconnector 4 is opened and the
[0052]
That is, since the primary side (high-voltage side) of the
[0053]
However, since the voltage of the low-voltage side three-
[0054]
This will be specifically described. Under the same conditions as those for obtaining the above equation (2), the maximum excitation surge when the inrush current reduction circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5 is applied and the maximum excitation of the Scott connection transformer in the conventional power supply circuit When the ratio to the jet flow is obtained from the above equation (1),
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (210/6600) −2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.49 (5)
It can be seen that the reduction can be reduced to about half of the conventional method. Further, it can be understood that the electromagnetic mechanical force acting on the transformer winding can be reduced to about 1/4 since it is proportional to the square of the current.
[0055]
As described above, according to the second embodiment, of the first power distribution circuit and the second power distribution circuit that convert the voltage of the three-phase high-voltage power supply to the single-phase low-voltage and apply the power to the single-phase load, When the single-phase load is always applied and the second distribution circuit may stop applying the power to the single-phase load, the three-phase side of the Scott connection transformer included in the second distribution circuit and the first A switch is provided between the single-phase low-voltage output side of the distribution circuit and a single-phase voltage lower than the rated voltage of the Scott connection transformer during the operation of the Scott connection transformer. , The reduced inrush current generated when the Scott connection transformer is restarted can be greatly reduced. Therefore, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
[0056]
FIG. 6 is a single-line diagram for describing an exciting rush current reducing circuit of a transformer according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, devices not related to the present invention are not shown.
[0057]
6, one terminal of a three-phase circuit breaker 2 is connected to a 6600 V three-phase high-
[0058]
One terminal of the single-phase high-
[0059]
One terminal of a single-phase high-
[0060]
In the above configuration, the high-voltage power supplied from the 6600-V three-phase high-
[0061]
Here, the load that operates even at night is mainly connected to the single-phase high-
[0062]
The operation for reducing the inrush current will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 is a view for explaining the connection relationship between the
[0063]
In FIG. 7, the primary side (three-phase side) of the
[0064]
With reference to FIGS. 6 and 7, an operation procedure until the load of the
[0065]
In addition, between the three-phase high-voltage disconnecting switch 4 and the single-phase low-
[0066]
In the above operation procedure, when the three-phase high-voltage disconnector 4 is opened and the
[0067]
That is, since the low-voltage side of the
[0068]
However, the voltage of the low-voltage AA wire 33, which is a single-phase excitation power supply, is a single-phase low-voltage voltage of 105 V, which is sufficiently smaller than the rated voltage of 210 V, so that the residual magnetic flux density after this reduced excitation is sufficiently small. Therefore, the excitation inrush current when the operation and stop of the
[0069]
This will be specifically described. Under the same conditions as those for obtaining the above equation (2), the maximum excitation surge when the rush current reducing circuit according to the third embodiment shown in FIG. 7 is applied, and the maximum excitation of the Scott connection transformer in the conventional power supply circuit. When the ratio to the jet flow is obtained from the above equation (1),
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (105/210) −2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.79 (6)
It can be seen that the reduction can be achieved by 26% compared to the conventional method. It can also be seen that the electromagnetic mechanical force acting on the transformer windings can be reduced to about 55% since it is proportional to the square of the current.
[0070]
Next, in FIG. 8, the primary side (high voltage side) of the single-phase three-
[0071]
With reference to FIGS. 6 and 8, an operation procedure until the load on the single-phase three-
[0072]
The single-phase low-
[0073]
In the above operation procedure, when the single-phase high-
[0074]
That is, since the low-voltage side of the single-phase three-
[0075]
However, the voltage of the low-voltage AA wire 33, which is a single-phase excitation power supply, is a single-phase low-voltage voltage of 105 V, which is sufficiently smaller than the rated voltage of 210 V, so that the residual magnetic flux density after this reduced excitation is sufficiently small. Therefore, the excitation inrush current when the operation and stop of the single-phase three-
[0076]
This will be specifically described. Under the same conditions as those for obtaining the above equation (2), the maximum exciting sudden flow when the inrush current reducing circuit according to the third embodiment shown in FIG. 8 is applied and the single-phase three-wire transformer in the conventional power supply circuit. When the ratio with the maximum exciting jet is obtained from the above equation (1),
(2 × 1.7 + 0.9 × 1.7 × (105/210) −2) ÷ (2 × 1.7 + 0.9 × 1.7-2) = 0.79 (7)
It can be seen that the reduction can be achieved by 26% compared to the conventional method. It can also be seen that the electromagnetic mechanical force acting on the transformer windings can be reduced to about 55% since it is proportional to the square of the current.
[0077]
As described above, according to the third embodiment, of the first power distribution circuit and the second power distribution circuit that converts the voltage of the three-phase high-voltage power supply to the single-phase low-voltage and applies the power to the single-phase load, the first power distribution circuit is When the single-phase load is constantly applied and the second distribution circuit may stop applying the power to the single-phase load, the low-voltage side (Scott connection transformer) of the single-phase transformer included in the second distribution circuit may be used. A switch is provided between the single-phase winding side) and the single-phase low-voltage output side of the first distribution circuit, and the single-phase transformer (Scott-connected transformer) is stopped during the single-phase transformer operation. The single-phase transformer (Scott-connected transformer) is supplied with a single-phase voltage lower than its rated voltage from the first power distribution circuit to perform reduced excitation, so that the single-phase transformer (Scott-connected transformer) is restarted. Exciting inrush current generated at the time can be reduced. Therefore, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a power supply circuit including a transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply, the two terminals of the transformer are lower than the rated voltages of the two terminals. Opening and closing operations to temporarily apply a single-phase low-voltage from the other circuit to the transformer during the shutdown of the transformer between the corresponding two phases of another circuit that can supply a single-phase voltage. Since a switch is provided to reduce the excitation of the transformer, the inrush current generated when the operation is restarted can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a single-line diagram for describing an exciting inrush current reducing circuit of a transformer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a connection relationship between a three-phase transformer having a Δ / Y connection and a single-phase disconnector illustrated in FIG. 1 and an operation of reducing an exciting inrush current.
FIG. 3 is a diagram illustrating a connection relationship between a three-phase transformer and a three-phase high-voltage disconnector having a Y / Δ connection illustrated in FIG. 1 and an operation of reducing an exciting inrush current.
FIG. 4 is a single-line diagram for describing an exciting rush current reducing circuit of a transformer according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a connection relationship between a Scott connection transformer and a single-phase disconnector illustrated in FIG. 4 and an operation of reducing an exciting inrush current.
FIG. 6 is a single-line diagram for describing an exciting rush current reducing circuit of a transformer according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram illustrating a connection relationship between the Scott connection transformer and the single-phase low-voltage disconnector illustrated in FIG. 6 and an operation of reducing an exciting inrush current.
8 is a diagram illustrating a connection relationship between a single-phase three-wire transformer and a single-phase low-voltage disconnector illustrated in FIG. 6 and an operation of reducing an exciting inrush current.
[Explanation of symbols]
1 three-phase high-voltage power supply, two-phase circuit breaker, 3,7,15 high-voltage side three-phase wiring, 4,5,6,17 three-phase high-voltage disconnector, 8 Δ / Y-connected three-phase transformer, 9,27 , 28,37 High voltage side single phase wiring, 10,29,30 Single phase high voltage disconnector, 11,14,18,39 Low voltage side three phase wiring, 12 High voltage side three phase wiring, 13 Δ / Δ connection three phase transformer , 16 Y / Δ connection three phase transformer, 19, 20, 34, 36, 40, 42 low voltage side single phase wiring, 23 short circuit line, 25 Scott connection transformer, 26, 33 low voltage side AA wiring, 31 High-voltage single-phase wiring, 32, 38 Single-phase three-wire transformer, 35, 41 Single-phase low-voltage disconnector.
Claims (7)
前記変圧器の２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記変圧器の運転停止中に前記変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
Between the two terminals of the transformer and the corresponding two phases of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals, during the shutdown of the transformer, the other A switch that is opened and closed to temporarily apply a single-phase low voltage from the circuit,
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
前記三相変圧器の三角結線側の２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記三相変圧器の運転停止中に前記三相変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a three-phase transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
The operation of the three-phase transformer is stopped between two terminals on the triangular connection side of the three-phase transformer and corresponding two phases of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals. A switch that is opened and closed to temporarily apply a single-phase low voltage from the other circuit to the three-phase transformer,
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
前記三相変圧器の星形結線の短絡された２端子と残りの端子との都合２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記三相変圧器の運転停止中に前記三相変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a three-phase transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
The two short-circuited terminals of the star connection of the three-phase transformer and the remaining two terminals and the corresponding two-phase of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals. A switch that is opened and closed to temporarily apply a single-phase low-voltage from the other circuit to the three-phase transformer while the three-phase transformer is stopped,
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
前記スコット結線変圧器の三相側の２端子と前記三相側の２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記スコット結線変圧器の運転停止中に前記スコット結線変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a Scott connection transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
The Scott connection transformer is connected between two terminals on the three-phase side of the Scott connection transformer and corresponding two phases of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the three-phase two terminals. A switch that is opened and closed to temporarily apply a single-phase low-voltage from the other circuit to the Scott connection transformer while the operation is stopped,
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
前記スコット結線変圧器の二次側単相巻線の２端子と前記二次側単相巻線の２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記スコット結線変圧器の運転停止中に前記スコット結線変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a Scott connection transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
The two terminals of the secondary-side single-phase winding of the Scott connection transformer and the corresponding two-phase of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals of the secondary-side single-phase winding. A switch that is opened and closed to temporarily apply a single-phase low-voltage from the other circuit to the Scott connection transformer while the operation of the Scott connection transformer is stopped;
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
前記単相変圧器の２端子と前記２端子の定格電圧よりも低い単相電圧を供給できる他の回路の対応する２相との間に、前記単相変圧器の運転停止中に前記単相変圧器に前記他の回路から単相低圧電圧を一時的に印加するように開閉操作される開閉器、
を備えたことを特徴とする変圧器の励磁突入電流低減回路。In a power supply circuit including a single-phase transformer that converts and generates a single-phase low-voltage from a three-phase high-voltage power supply,
Between the two terminals of the single-phase transformer and the corresponding two phases of another circuit capable of supplying a single-phase voltage lower than the rated voltage of the two terminals, during the shutdown of the single-phase transformer, A switch that is opened and closed so as to temporarily apply a single-phase low voltage from the other circuit to the transformer,
An inrush current reduction circuit for a transformer, comprising:
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