JP3031296B2 - Grid connection equipment - Google Patents

Grid connection equipment

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JP3031296B2
JP3031296B2 JP9154141A JP15414197A JP3031296B2 JP 3031296 B2 JP3031296 B2 JP 3031296B2 JP 9154141 A JP9154141 A JP 9154141A JP 15414197 A JP15414197 A JP 15414197A JP 3031296 B2 JP3031296 B2 JP 3031296B2
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正邦 浅野
憲昭 徳田
克夫 松原
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば商用電源
系と自家発電系とのように、それぞれ1または複数の発
電装置と多数の負荷とを有する電力系統を連系させるた
めに用いられる系統連系装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system interconnection used for interconnecting a power system having one or a plurality of power generation devices and a large number of loads, such as a commercial power supply system and a private power generation system. Related to system devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】前記系統連系装置は、重要負荷を抱える
需要家や、電力会社間の電力融通などのために用いら
れ、それぞれ電源と多数の負荷とが接続される母線間を
接続する装置である。したがって、地絡や短絡などの故
障が発生したときに、両系統間を遮断することができる
ように、開閉器や半導体スイッチング素子などで構成さ
れている。
2. Description of the Related Art The above-mentioned system interconnection device is used for a customer having an important load or for the interchange of electric power between electric power companies, and is a device for connecting buses to each of which a power supply and a large number of loads are connected. It is. Therefore, when a failure such as a ground fault or a short circuit occurs, it is configured with a switch, a semiconductor switching element, and the like so that the two systems can be shut off.

【0003】このような系統連系装置において、継電器
による故障検知から両母線間の開放までの応答遅れによ
って、正常な系統側にも大きな電圧低下が生じることが
ある。このような問題を解決するために、典型的な従来
技術として、図10で示すような系統連系装置1が提案
されている。この系統連系装置1は、前記重要負荷を抱
える需要家に設置され、各相A,B,C(以降、各相の
構成を個別に示すときには参照符号にA,B,Cの添字
を付して示し、各相の構成を総称するときには参照符号
のみで示す。)の系統側の受電母線2A,2B,2C
を、需要家内のコジェネ母線3A,3B,3Cにそれぞ
れ接続するために用いられる。
In such a system interconnection device, a large voltage drop may occur on a normal system side due to a response delay from failure detection by a relay to opening between both buses. In order to solve such a problem, a system interconnection device 1 as shown in FIG. 10 has been proposed as a typical conventional technology. The grid interconnection device 1 is installed in a customer having the above-mentioned important load, and each of the phases A, B, and C (hereinafter, when the configuration of each phase is individually indicated, reference numerals are given subscripts of A, B, and C. , And the configuration of each phase is indicated only by a reference numeral.) Power receiving buses 2A, 2B, 2C on the system side
Are connected to the cogeneration buses 3A, 3B, 3C in the customer, respectively.

【0004】受電母線2A,2B,2Cは、商用電源線
4A,4B,4Cによって電力系統と接続されている。
この受電母線2A,2B,2Cにはまた、多数の一般負
荷に接続される配電線5A,5B,5Cが接続されてい
る。これに対して、コジェネ母線3A,3B,3Cは、
電源線6A,6B,6Cによって、自家発電装置と接続
される。前記コジェネ母線3A,3B,3Cにはまた、
前記自家発電装置の発電容量の、たとえば60〜70%
を占める重要負荷への配電線7A,7B,7C;8A,
8B,8Cが接続されている。
[0004] The power receiving buses 2A, 2B, 2C are connected to a power system by commercial power lines 4A, 4B, 4C.
The power receiving buses 2A, 2B, 2C are also connected to distribution lines 5A, 5B, 5C connected to a large number of general loads. On the other hand, the cogeneration buses 3A, 3B, 3C
The power lines 6A, 6B, and 6C are connected to the private power generator. The cogeneration buses 3A, 3B, 3C also have
For example, 60 to 70% of the power generation capacity of the private power generator
Distribution lines 7A, 7B, 7C to important loads occupying
8B and 8C are connected.

【0005】前記系統連系装置1は、各相毎の遮断器1
1A,11B,11Cと、単相整流回路12A,12
B,12Cと、直流リアクトル13A,13B,13C
とを備えて構成されている。単相整流回路12は、ダイ
オードブリッジから成り、その2つの交流端子が、受電
母線2に接続される母線9と、コジェネ母線3に接続さ
れる母線10とにそれぞれ接続され、2つの直流端子間
には、直流リアクトル13が接続されている。
The system interconnection device 1 includes a circuit breaker 1 for each phase.
1A, 11B, 11C, and single-phase rectifier circuits 12A, 12A
B, 12C and DC reactors 13A, 13B, 13C
It is comprised including. The single-phase rectifier circuit 12 is composed of a diode bridge, and its two AC terminals are connected to a bus 9 connected to the power receiving bus 2 and a bus 10 connected to the cogeneration bus 3, respectively. Is connected to a DC reactor 13.

【0006】この直流リアクトル13の電流保存作用お
よびダイオードブリッジを還流する電流によって、系統
電流が一定の通常時には、該直流リアクトル13に流れ
る電流は、振幅がほぼ一定の直流電流となり、該直流リ
アクトル13の定常時におけるインピーダンスZ(=ω
L)は、ほぼ零となっている。
[0006] Due to the current preserving action of the DC reactor 13 and the current flowing back through the diode bridge, the current flowing through the DC reactor 13 becomes a DC current having a substantially constant amplitude when the system current is constant at normal times. Impedance Z at steady state (= ω
L) is almost zero.

【0007】これに対して、たとえば配電線5に故障が
発生し、コジェネ母線3側から受電母線2側に過電流が
流れようとすると、直ちに直流リアクトル13は、直流
端子間に流れる電流を一定に保持しようとして、前記イ
ンピーダンスZが大きくなって、端子間電圧を上昇す
る。これによって、交流端子間側から見たインピーダン
スが増大することになり、母線10,9を介してコジェ
ネ母線3側から受電母線2側へ流れる電流を抑制する限
流作用が実現される。
On the other hand, if a fault occurs in the distribution line 5 and an overcurrent flows from the cogeneration bus 3 to the power receiving bus 2, the DC reactor 13 immediately reduces the current flowing between the DC terminals. , The impedance Z increases and the inter-terminal voltage increases. As a result, the impedance as viewed from the side between the AC terminals increases, and a current limiting effect of suppressing a current flowing from the cogeneration bus 3 to the power receiving bus 2 via the buses 10 and 9 is realized.

【0008】こうして、故障電流が限流されている状態
で、継電器によって遮断器11が遮断駆動され、前記電
源線6に接続される自家発電装置が、過負荷となること
による瞬時電圧低下が抑制されている。
In this way, the circuit breaker 11 is driven to be cut off by the relay in the state where the fault current is limited, and the private power generator connected to the power supply line 6 suppresses an instantaneous voltage drop due to an overload. Have been.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】直流リアクトル13
は、前述のように故障によって該直流リアクトル13を
流れる電流の変化によって誘起した電圧によって、2つ
の系統間の電位差を吸収し、故障電流の流れを抑制し
て、前記瞬時電圧低下を抑制するものである。したがっ
て、短絡電流をiとし、該直流リアクトル13のインダ
クタスをLとするとき、 v=L(di/dt) …(1) で表される誘起電圧vを大きくする必要がある。
SUMMARY OF THE INVENTION DC reactor 13
Is a device that absorbs a potential difference between two systems by a voltage induced by a change in current flowing through the DC reactor 13 due to a failure as described above, suppresses a flow of a failure current, and suppresses the instantaneous voltage drop. It is. Therefore, when the short-circuit current is i and the inductance of the DC reactor 13 is L, it is necessary to increase the induced voltage v represented by v = L (di / dt) (1).

【0010】したがって、該直流リアクトル13には、
大きなリアクタンス値が要求され、構成が大型化して、
高コスト化および巻線抵抗値の増大による定常時のI2
R損が大きくなるという問題がある。この点、一般の直
流リアクトルでは、前記I2R損を低減するために、巻
線抵抗を小さく、すなわち使用する巻線の断面積が大き
くされている。しかしながら、依然として、系統連系装
置1中で大きな体積を占める該直流リアクトル13が大
型化し、コストおよびスペースの増大を招いてしまうと
いう問題がある。
Therefore, the DC reactor 13 includes:
Large reactance value is required, the configuration becomes large,
I 2 at steady state due to higher cost and increased winding resistance
There is a problem that the R loss increases. In this regard, in a general DC reactor, in order to reduce the I 2 R loss, the winding resistance is reduced, that is, the sectional area of the winding used is increased. However, there is still a problem that the DC reactor 13 occupying a large volume in the grid interconnection device 1 is increased in size, leading to an increase in cost and space.

【0011】本発明の目的は、直流リアクトルを小型化
することができる系統連系装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a system interconnection device capable of reducing the size of a DC reactor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】発明に係る系統連系装
置は、2つの電力系統間に介在され、各相毎に整流性素
子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを有し、前
記単相整流回路の交流端子が2つの系統の対応する相の
母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直流リアク
トルが接続されて構成される系統連系装置において、前
記直流リアクトルを、各相間で正方向に相互誘導するよ
うに形成することを特徴とする。
A system interconnection device according to the present invention has a single-phase rectifier circuit including a rectifying element for each phase and a DC reactor, interposed between two power systems. An AC terminal of a single-phase rectifier circuit is connected to a bus of a corresponding phase of each of the two systems, and in a system interconnection device configured by connecting the DC reactor between DC terminals, the DC reactor is connected between each phase. It is characterized in that it is formed so as to be mutually guided in the positive direction.

【0013】上記の構成によれば、前述の図10で示す
ような各相毎に単相整流回路と直流リアクトルとを備
え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧の瞬時
低下を抑制するようにした系統連系装置において、故障
時に直流リアクトルに所望とする誘起電圧を発生させる
ために必要となるリアクタンスの一部を、各相間の直流
リアクトルの相互誘導によって発生させる。
According to the above configuration, a single-phase rectifier circuit and a DC reactor are provided for each phase as shown in FIG. 10 to suppress a fault current limit and an instantaneous decrease in bus voltage when a fault occurs. In such a system interconnection device, a part of the reactance required to generate a desired induced voltage in the DC reactor at the time of failure is generated by mutual induction of the DC reactor between the phases.

【0014】したがって、前記誘起電圧に対応して要求
されるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線が
有するインダクタンスを前記相互誘導分だけ小さくする
ことができ、該直流リアクトルの小型化が可能となり、
省スペース化および低コスト化を図ることができる。ま
た、前記I2 R損も、前記相互誘導によるリアクタンス
分だけ低減することができる。
Therefore, the inductance of the DC reactor winding can be reduced by the mutual induction with respect to the reactance required in response to the induced voltage, and the DC reactor can be reduced in size.
Space saving and cost reduction can be achieved. Further, the I 2 R loss can be reduced by the reactance due to the mutual induction.

【0015】また、本発明に係る系統連系装置では、前
記直流リアクトルは、各相間の自己および相互インダク
タンスの均等化を図る構成であることを特徴とする。
Further, in the grid interconnection device according to the present invention,
The DC reactor has self- and mutual inductance between each phase.
It is characterized in that it is configured to equalize the distance.

【0016】上記の構成によれば、たとえば各相A,
B,Cの巻線をボビンの半径方向に分離し、それらの半
径方向の平均的な位置が等しくなるように、またボビン
の軸線方向に分離し、それらの軸線方向の平均的な位置
が等しくなるように形成するこ とによって、各相間の自
己および相互インダクタンスを均等化する。
According to the above configuration, for example, each phase A,
Separate the windings B and C in the radial direction of the bobbin and
So that the average position in the radial direction is
Separated in the axial direction and their average position in the axial direction
By the child formed so it is equal between each phase self
Equalize self and mutual inductance.

【0017】これによって、各相間の過電流抑制効果を
バランスさせることができ、最も経済的に所望とする過
電流抑制効果を得ることができる。
Thus, the overcurrent suppressing effect between the phases can be reduced.
Can be balanced and the most economical
A current suppressing effect can be obtained.

【0018】さらにまた、発明に係る系統連系装置
は、共通のボビンに対して、各相の直流リアクトルを、
少なくとも該ボビンの軸線方向または半径方向の積層順
序が交替するように巻回して構成することを特徴とす
る。
Still further , in the system interconnection device according to the present invention, the DC reactor of each phase is connected to a common bobbin.
At least the bobbin is wound so that the laminating order in the axial direction or the radial direction is alternated.

【0019】上記の構成によれば、たとえばボビンの半
径方向に各相の巻線を積層してゆく場合、A,B,C相
の順で積層すると、次はC,B,A相の順で積層し…、
またボビンの軸線方向に各相を積層する場合には、軸線
方向一端部側がA,B,C相の順で積層されていると、
次の層がB,C,A相となり、さらに次の層がC,B,
A相…となる。
According to the above configuration, for example, when windings of each phase are stacked in the radial direction of the bobbin, if the windings are stacked in the order of A, B, and C phases, the order of C, B, and A phases is next. Laminated with ...
When the phases are stacked in the axial direction of the bobbin, if one end in the axial direction is stacked in the order of A, B, and C phases,
The next layer is B, C, A phase, and the next layer is C, B, A
A phase ...

【0020】これによって、各相間の相互リアクタンス
がほぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対し
て、3相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトル
の大きさを最小にすることができる。
As a result, the mutual reactance between the phases becomes substantially equal, and the total reactance of the three phases, that is, the size of the DC reactor can be minimized with respect to the required reactance value.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第1の形態につい
て、図1〜図5に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0022】図1は、本発明の実施の第1の形態の系統
連系装置21の構成を説明するための3相結線図であ
る。この系統連系装置21は、前述の系統連系装置1と
同様に、系統側の受電母線2と、需要家側のコジェネ母
線3とを連系するためなどに用いられる。なお、この図
1において、前述の図10と同様の系統側の構成および
需要家側の構成には、同一の参照符号を付して、その説
明を省略する。
FIG. 1 is a three-phase connection diagram for explaining the configuration of a system interconnection device 21 according to the first embodiment of the present invention. The system interconnection device 21 is used for interconnecting the power receiving bus 2 on the system side and the cogeneration bus 3 on the customer side, similarly to the system interconnection device 1 described above. In FIG. 1, the same reference numerals are given to the same configuration on the system side and the same configuration on the customer side as those in FIG. 10 described above, and description thereof will be omitted.

【0023】この系統連系装置21は、A,B,Cの各
相毎に、遮断器22A,22B,22Cと、単相整流回
路23A,23B,23Cと、直流リアクトル24A,
24B,24Cとを備えて構成されている。単相整流回
路23は、ダイオードブリッジから成り、その2つの交
流端子が、受電母線2A,2B,2C側の母線25A,
25B,25Cと、コジュネ母線3A,3B,3C側の
母線26A,26B,26Cとのそれぞれに接続されて
いる。また、この単相整流回路23A,23B,23C
の2つの直流端子間には、前記直流リアクトル24A,
24B,24Cがそれぞれ接続されている。ただし、本
発明では、各相の直流リアクトル24A,24B,24
Cは、参照符DCL1で示すように、正方向に相互誘導
するように近接配置されている。
The system interconnection device 21 includes circuit breakers 22A, 22B, 22C, single-phase rectifier circuits 23A, 23B, 23C, DC reactors 24A,
24B and 24C. The single-phase rectifier circuit 23 is composed of a diode bridge, and its two AC terminals are connected to the buses 25A, 25A on the power receiving buses 2A, 2B, 2C side.
25B, 25C and the buses 26A, 26B, 26C on the side of the joint buses 3A, 3B, 3C, respectively. The single-phase rectifier circuits 23A, 23B, 23C
Between the two DC terminals, the DC reactor 24A,
24B and 24C are respectively connected. However, in the present invention, the DC reactors 24A, 24B, 24
C is closely arranged so as to mutually guide in the positive direction, as indicated by reference numeral DCL1.

【0024】図2は、この系統連系装置21の定常時に
おける電流経路を示す図である。なお、この図2および
後述する図3および図4では、図面の簡略化のために、
直流リアクトル24を単相整流回路23内に配置してい
る。周知のように、この図2において、たとえば実線で
示す電流経路を正方向とすると、破線で示す負方向の電
流も、ともに直流リアクトル24では、同一方向に流れ
ることになる。また、図示しないダイオードブリッジを
環流する電流によって、系統電流が一定の通常時には、
直流リアクトル24を流れる電流は、振幅がほぼ一定の
直流となっている。
FIG. 2 is a diagram showing a current path when the system interconnection device 21 is in a steady state. In FIG. 2 and FIGS. 3 and 4 described later, for simplification of the drawings,
The DC reactor 24 is arranged in the single-phase rectifier circuit 23. As is well known, in FIG. 2, for example, if the current path shown by the solid line is the positive direction, the current in the negative direction shown by the broken line also flows in the same direction in DC reactor 24. In addition, when the system current is constant due to a current flowing through a diode bridge (not shown),
The current flowing through the DC reactor 24 is a DC having a substantially constant amplitude.

【0025】これに対して、図3および図4は、故障時
の電流経路を示す。図3は、系統側の3相短絡で、参照
符31,32,33で示すように、各相の電位がA相>
B相>C相である場合を示しており、図4は、参照符3
4で示すように、系統側のA相とB相との2相短絡で、
A相側の電位が高い場合を示している。
3 and 4 show current paths at the time of failure. FIG. 3 shows a three-phase short circuit on the system side.
FIG. 4 shows the case where B phase> C phase, and FIG.
As shown by 4, a two-phase short circuit between the A-phase and the B-phase on the system side
The case where the potential on the A-phase side is high is shown.

【0026】なお、他の故障モードである地絡事故の場
合には、一般の電力系統が中性点非接地または抵抗接地
であるので、相間短絡時に比較して短絡電流が小さい。
したがって、直流リアクトル24のリアクタンス値は、
相間短絡時の短絡電流から決定される。
In the case of a ground fault, which is another failure mode, the short circuit current is small as compared with a short circuit between phases, because a general power system is a neutral point non-ground or a resistance ground.
Therefore, the reactance value of the DC reactor 24 is
It is determined from the short-circuit current at the time of short-circuit between phases.

【0027】まず、図3で示す3相短絡時における本発
明の系統連系装置21の動作を以下に説明する。各直流
リアクトル24A,24B,24Cの自己インダクタン
スを、それぞれLA ,LB ,LC とし、相互インダクタ
ンスをMAB,MAC,MBCとし、短絡電流をiA ,iB
C とすると、各直流リアクトル24A,24B,24
Cに誘起される電圧VA ,VB ,VC は、それぞれ以下
のようになる。
First, the operation of the system interconnection device 21 of the present invention during a three-phase short circuit shown in FIG. 3 will be described below. The self-inductance of each of the DC reactors 24A, 24B, 24C is represented by L A , L B , L C , the mutual inductance is represented by M AB , M AC , M BC , and the short-circuit current is represented by i A , i B ,
Assuming that i C , each DC reactor 24A, 24B, 24
The voltages V A , V B , and V C induced in C are as follows.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】なお、上記式2,3,4において、短絡電
流iA ,iB ,iC の絶対値をとっているのは、ダイオ
ードブリッジの整流作用によって、直流リアクトル24
に流れる電流が常に同一方向となるためである。
The absolute values of the short-circuit currents i A , i B and i C in the above equations 2, 3 and 4 are determined by the rectification of the diode bridge.
Is always in the same direction.

【0030】また、3相短絡時には、短絡電流の総和が
零となる関係があるので、 iA +iB +iC =0 …(5) であり、各直流リアクトル24A,24B,24Cに流
れる電流iA ,iB ,iC の関係式として、下式を得る
ことができる。
When a three-phase short circuit occurs, there is a relationship that the sum of the short-circuit currents becomes zero, so that i A + i B + i C = 0 (5), and the current i flowing through each of the DC reactors 24A, 24B, 24C a, i B, as relation of i C, can be obtained the following equation.

【0031】 |iA |=|iB +iC |≦|iB |+|iC | …(6) |iB |=|iA +iC |≦|iA |+|iC | …(7) |iC |=|iA +iB |≦|iA |+|iB | …(8) ここで、説明の簡略化のために、MAB≒MAC≒MBC=M
とおき、式6,7,8をそれぞれ式2,3,4に代入す
ると、下式が得られる。
| I A | = | i B + i C | ≦ | i B | + | i C | (6) | i B | = | i A + i C | ≦ | i A | + | i C | (7) | i C | = | i A + i B | ≦ | i A | + | i B | (8) Here, for simplification of description, M AB ≒ M AC ≒ M BC = M
By substituting Equations 6, 7, and 8 into Equations 2, 3, and 4, respectively, the following equation is obtained.

【0032】[0032]

【数2】 (Equation 2)

【0033】上記式9〜11において、不等式での等号
は、短絡電流が最大の相で成立し、このとき、過電流抑
制効果は、自己インダクタンスLと相互インダクタンス
Mとの和だけ得ることができる。また、残余の短絡電流
が小さい相の誘起電圧は、短絡電流が大きい相からの誘
導作用が影響し、(L+M)(di/dt)よりも大き
な電圧となる。したがって、3相短絡時には、最低(L
+M)のリアクタンス値の限流効果を得ることができ
る。
In the above equations 9 to 11, the equality in the inequality holds in the phase in which the short-circuit current is maximum. At this time, the overcurrent suppressing effect can be obtained only by the sum of the self inductance L and the mutual inductance M. it can. In addition, the induced voltage of the phase having a small remaining short-circuit current is influenced by the induction action from the phase having a large short-circuit current, and is a voltage larger than (L + M) (di / dt). Therefore, when a three-phase short circuit occurs, the minimum (L
+ M) can be obtained.

【0034】また、2相短絡時には、図4で示すA相と
B相との間の短絡事故の場合、直流リアクトル24A,
24B,24Cにそれぞれ、 VA =(LA +M)(di/dt) …(12) VB =(LB +M)(di/dt) …(13) VC =M(di/dt) …(14) の電圧が誘起される。
At the time of a two-phase short circuit, in the event of a short circuit between the A and B phases shown in FIG.
24B, respectively 24C, V A = (L A + M) (di / dt) ... (12) V B = (L B + M) (di / dt) ... (13) V C = M (di / dt) ... The voltage of (14) is induced.

【0035】なお、短絡電流の流れないC相に誘起され
る電圧VC は、ダイオードの逆電圧であり、特にこの電
圧で系統に異常な電流が流れることはない。
The voltage V C induced in the C phase where no short-circuit current flows is a reverse voltage of the diode, and no abnormal current flows through the system particularly at this voltage.

【0036】ここで、直流リアクトル24を、通常用い
られる空芯リアクトルとし、巻線の厚みが薄い場合、自
己インダクタンスLと、巻線抵抗Rとは、周知のよう
に、 L=(μ0 πa2 2 )・ζ/h …(15) R=2πaN …(16) となる。ただし、μ0 は真空の透磁率であり、aは巻線
の半径であり、hは巻線の高さであり、Nは巻線の巻数
であり、ζは長岡係数であり一般に(a/h)の関数で
ある。
Here, when the DC reactor 24 is an ordinary air core reactor and the thickness of the winding is thin, the self-inductance L and the winding resistance R are known as L = (μ 0 πa 2 N 2) · ζ / h ... the (15) R = 2πaN ... ( 16). Where μ 0 is the magnetic permeability of vacuum, a is the radius of the winding, h is the height of the winding, N is the number of turns of the winding, ζ is the Nagaoka coefficient, and is generally (a / h).

【0037】したがって、式15および式16から明ら
かなように、自己インダクタンスLを小さくすることが
できれば、a/hをほぼ一定として、巻数Nと巻線半径
aとを小さくすることができ、直流リアクトルの小型化
と同時に、巻線抵抗Rを低減することができる。これに
よって、I2 R損のない相互誘導によるリアクタンス分
だけ、定常運転時におけるI2 R損も低減することがで
きる。
Therefore, as can be seen from Equations (15) and (16), if the self-inductance L can be reduced, the number of turns N and the winding radius a can be reduced while a / h is kept substantially constant. At the same time as the reactor is downsized, the winding resistance R can be reduced. As a result, the I 2 R loss during the steady operation can be reduced by the reactance due to the mutual induction without the I 2 R loss.

【0038】図5は、上述のような相互誘導作用を持た
せることができる一構造例の直流リアクトルDCL1
を、模式的に示す断面図である。この図5で示す例は、
前記相互誘導作用を得るために、相互に近接配置する必
要がある直流リアクトル24A,24B,24Cを同軸
に配置した最も簡単な巻線構造のものである。
FIG. 5 shows a DC reactor DCL1 of one structural example capable of providing the above-described mutual induction action.
It is sectional drawing which shows typically. The example shown in FIG.
This is the simplest winding structure in which DC reactors 24A, 24B and 24C which need to be arranged close to each other in order to obtain the mutual induction action are coaxially arranged.

【0039】本発明では、直流リアクトル24A,24
B,24Cを構成する各巻線の相互誘導の方向が重要で
あり、各直流リアクトル24A,24B,24Cが正方
向に相互誘導作用を有するように、単相整流回路23
A,23B,23Cにそれぞれ接続する必要がある。し
たがって、この図5で示す構造では、同一方向に巻いた
各巻線の軸線方向の一方端部側に端子TSA,TSB,
TSCを設け、他方端部側に端子TEA,TEB,TE
Cを設け、それぞれ単相整流回路23A,23B,23
Cの2つの直流端子に接続(図1参照)することによっ
て、簡単に実現することができる。
In the present invention, the DC reactors 24A, 24A
The direction of mutual induction between the windings constituting the coils B and 24C is important, and the single-phase rectifier circuit 23 is designed so that the DC reactors 24A, 24B and 24C have mutual induction in the positive direction.
A, 23B, and 23C, respectively. Therefore, in the structure shown in FIG. 5, terminals TSA, TSB, and TSA are connected to one end of each winding wound in the same direction in the axial direction.
TSC is provided, and terminals TEA, TEB, TE are provided on the other end side.
C, and single-phase rectifier circuits 23A, 23B, 23, respectively.
By connecting to two DC terminals of C (see FIG. 1), it can be easily realized.

【0040】以上のように、直流リアクトル24A,2
4B,24C相互間に正方向の相互誘導作用を持たせる
ことによって、該直流リアクトル24A,24B,24
Cを個別に設ける場合に比べて、相互インダクタンスM
の分だけ自己インダクタンスLを小さくしても、同様の
過電流抑制効果を得られることが理解される。これによ
って、該直流リアクトル24を小型化することができ、
省スペース化および低コスト化を図ることができるとと
もに、定常運転時におけるI2 R損も低減することがで
きる。
As described above, the DC reactors 24A and 24A, 2
The DC reactors 24A, 24B, 24C are provided with mutual induction in the positive direction between the DC reactors 24A, 24B, 24C.
In comparison with the case where C is provided individually, the mutual inductance M
It can be understood that the same overcurrent suppression effect can be obtained even if the self-inductance L is reduced by the amount. Thereby, the DC reactor 24 can be reduced in size,
Space saving and cost reduction can be achieved, and I 2 R loss during steady operation can be reduced.

【0041】本発明の実施の第2の形態について、図6
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
It is as follows if it explains based on.

【0042】図6は、本発明の実施の第2の形態の直流
リアクトルDCL2の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルDCL2では、各相A,B,C
の巻線は、参照符A1,A2;B1,B2;C1,C2
で示すように半径方向に2つに分離され、その分離され
た巻線A1,A2;B1,B2;C1,C2の半径方向
の平均的な位置が、各相A,B,C間で略等しくなるよ
うに配置されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a DC reactor DCL2 according to a second embodiment of the present invention. In this DC reactor DCL2, each phase A, B, C
, Windings A1, A2; B1, B2; C1, C2
As shown by, the radially average positions of the separated windings A1, A2; B1, B2; C1, C2 are substantially the same between the phases A, B, C. They are arranged to be equal.

【0043】前述の図5で示す直流リアクトルDCL1
は、各相A,B,C間の過電流抑制効果に若干のアンバ
ランスを有しており、最も過電流抑制効果の小さい相で
所望とする過電流抑制効果が得られるように構成する必
要があり、構成が大型化する超高圧系の用途では、コス
トおよびI2 R損が若干増加し、不経済になってしまう
のに対して、この直流リアクトルDCL2では、各相
A,B,Cの自己および相互インダクタンスの均等化を
図ることによって、最も経済的に所望とする過電流抑制
効果を得ることができる。
The DC reactor DCL1 shown in FIG.
Has a slight imbalance in the overcurrent suppression effect among the phases A, B, and C, and needs to be configured so that the desired overcurrent suppression effect can be obtained in the phase with the smallest overcurrent suppression effect. In the case of an ultra-high voltage system in which the configuration becomes large, the cost and I 2 R loss slightly increase, and this becomes uneconomical. On the other hand, in this DC reactor DCL2, By equalizing the self and mutual inductances, the most economically desired overcurrent suppression effect can be obtained.

【0044】本発明の実施の第3の形態について、図7
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
It is as follows if it explains based on.

【0045】図7は、本発明の実施の第3の形態の直流
リアクトルDCL3の構造を模式的に示す断面図であ
る。前述の直流リアクトルDCL2が、各相A,B,C
の巻線の半径方向の位置をほぼ等しくすることによっ
て、自己および相互インダクタンスの均等化を図ってい
るのに対して、この直流リアクトルDCL3は、各相
A,B,Cの巻線を、参照符A1,A2…;B1,B2
…;C1,C2…で示すように、軸線方向に複数に分割
し、それらを交互に軸線方向に積層することによって、
軸線方向の平均的な位置をほぼ等しくするようにしたも
のである。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing the structure of a DC reactor DCL3 according to a third embodiment of the present invention. The above-described DC reactor DCL2 is connected to each phase A, B, C
The DC reactor DCL3 refers to the windings of the respective phases A, B, and C, while equalizing the self and mutual inductances by making the positions of the windings in the radial direction substantially equal. Symbols A1, A2 ...; B1, B2
…; As shown by C1, C2, etc., by dividing into a plurality in the axial direction and alternately stacking them in the axial direction,
The average position in the axial direction is made substantially equal.

【0046】このようにしてもまた、各相A,B,C間
の自己および相互インダクタンスの均等化を図ることが
できる。
Also in this case, the self and mutual inductance among the phases A, B, and C can be equalized.

【0047】本発明の実施の第4の形態について、図8
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is as follows if it explains based on.

【0048】図8は、本発明の実施の第4の形態の直流
リアクトルDCL4の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルDCL4では、前述の直流リア
クトルDCL3と同様に、各相A,B,Cの巻線が参照
符A1,A2,A3;B1,B2,B3;C1,C2,
C3で示すように、軸線方向に分割され、かつ、半径方
向の積層順序が、各分割段毎に相互に入替えられてい
る。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing the structure of a DC reactor DCL4 according to a fourth embodiment of the present invention. In this DC reactor DCL4, similarly to the DC reactor DCL3 described above, the windings of the respective phases A, B, and C are denoted by reference numerals A1, A2, A3; B1, B2, B3;
As indicated by C3, the layers are divided in the axial direction and the lamination order in the radial direction is exchanged for each division stage.

【0049】このように構成してもまた、各相A,B,
C間の自己および相互インダクタンスの均等化を図るこ
とができる。
With this configuration, each of the phases A, B,
It is possible to equalize the self and mutual inductance between C.

【0050】本発明の実施の第5の形態について、図9
に基づいて説明すれば以下のとおりである。
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is as follows if it explains based on.

【0051】図9は、本発明の実施の第5の形態の直流
リアクトルDCL5の構造を模式的に示す断面図であ
る。この直流リアクトルDCL5は、絶縁階級が低く、
各相A,B,Cの巻線を束ねて一括で巻回することがで
きる場合に適用可能である。このように、各相A,B,
Cの巻線を一括にすることによって、前述のような自己
および相互インダクタンスの均等化だけでなく、相互イ
ンダクタンスMを比較的大きく、L≒Mとすることがで
きる。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing the structure of a DC reactor DCL5 according to a fifth embodiment of the present invention. This DC reactor DCL5 has a low insulation class,
This is applicable when the windings of the respective phases A, B and C can be bundled and wound collectively. Thus, each phase A, B,
By combining the windings of C, not only the self and mutual inductances can be equalized as described above, but also the mutual inductance M can be made relatively large and L ≒ M.

【0052】したがって、自己インダクタンスLを、従
来技術に比べて、ほぼ1/2にすることができる。ここ
で、定常時の定格電圧を6.6kV、定格電流を300
A、定格容量を2000kVA程度とした場合の設計値
を表1に示す。
Therefore, the self-inductance L can be reduced to almost half of that of the prior art. Here, the rated voltage at steady state is 6.6 kV, and the rated current is 300.
A, Table 1 shows design values when the rated capacity is about 2000 kVA.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】この表1から明らかなように、巻線の体積
を、0.12/0.16=75%に縮小することがで
き、また定常時のI2 R損は、15/18=83%に低
減されていることが理解される。
As is clear from Table 1, the volume of the winding can be reduced to 0.12 / 0.16 = 75%, and the I 2 R loss at steady state is 15/18 = 83. %.

【0055】本発明は、上述のような系統と需要家との
連系を図るだけでなく、系統間の連系などにも用いるこ
とができる。また、単相整流回路23として、図1で示
すようなダイオードブリッジだけでなく、交流端子のい
ずれか一方側のダイオードをサイリスタに置換えた混合
ブリッジで実現するようにしてもよく、またすべてのダ
イオードをサイリスタに置換えたサイリスタブリッジで
実現してもよい。これらの場合には、高速遮断が可能と
なり、かつ遮断器22を削減することもできる。
The present invention can be used not only for interconnection between the above-described system and the customer, but also for interconnection between the systems. Further, the single-phase rectifier circuit 23 may be realized not only by a diode bridge as shown in FIG. 1 but also by a mixed bridge in which a diode on one side of an AC terminal is replaced with a thyristor. May be realized by a thyristor bridge in which thyristor is replaced. In these cases, high-speed cutoff becomes possible, and the number of circuit breakers 22 can be reduced.

【0056】[0056]

【発明の効果】発明に係る系統連系装置は、以上のよ
うに、各相毎に単相整流回路と直流リアクトルとを備
え、故障発生時に故障電流の限流および母線電圧の瞬時
低下を抑制するようにした系統連系装置において、直流
リアクトルを各相間で正方向に相互誘導するように形成
し、故障時に直流リアクトルに所望とする誘起電圧を発
生させるために必要となるリアクタンスの一部を、各相
間の直流リアクトルの相互誘導によって発生させる。
As described above, the grid interconnection device according to the present invention is provided with a single-phase rectifier circuit and a DC reactor for each phase, so that when a fault occurs, the fault current is limited and the bus voltage is instantaneously reduced. In a system interconnection device that suppresses, a DC reactor is formed so as to mutually induce each phase in the positive direction, and a part of the reactance required to generate a desired induced voltage in the DC reactor in the event of a failure. Is generated by mutual induction of the DC reactor between the phases.

【0057】それゆえ、前記誘起電圧に対応して要求さ
れるリアクタンスに対して、直流リアクトルの巻線のイ
ンダクタンスを小さくすることができ、該直流リアクト
ルの小型化が可能となり、省スペース化および低コスト
化を図ることができる。また、前記I2 R損も、前記相
互誘導によるリアクタンス分だけ低減することができ
る。
Therefore, the inductance of the winding of the DC reactor can be reduced with respect to the reactance required corresponding to the induced voltage, so that the DC reactor can be downsized, and the space and space can be reduced. Cost can be reduced. Further, the I 2 R loss can be reduced by the reactance due to the mutual induction.

【0058】また、本発明に係る系統連系装置は、以上
のように、前記直流リアクトルに、各相間の自己および
相互インダクタンスの均等化を図る。
The system interconnection device according to the present invention
As described above, the DC reactor has
Equalize mutual inductance.

【0059】それゆえ、各相間の過電流抑制効果をバラ
ンスさせることができ、最も経済的に所望とする過電流
抑制効果を得ることができる。
Therefore, the effect of suppressing the overcurrent between the phases varies.
The most economically desired overcurrent
The suppression effect can be obtained.

【0060】さらにまた、発明に係る系統連系装置
は、以上のように、共通のボビンに対して、各相の直流
リアクトルを、少なくとも該ボビンの軸線方向または半
径方向の積層順序が交替するように巻回して構成する。
Further , as described above, in the system interconnection device according to the present invention, the order of stacking the DC reactor of each phase with respect to the common bobbin at least in the axial direction or the radial direction of the bobbin is changed. And wound.

【0061】それゆえ、各相間の相互リアクタンスがほ
ぼ等しくなり、要求されるリアクタンス値に対して、3
相の合計リアクタンス、すなわち直流リアクトルの大き
さを最小にすることができる。
Therefore, the mutual reactance between the phases becomes almost equal, and the required reactance value is 3
The total reactance of the phases, that is, the size of the DC reactor, can be minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1の形態の系統連系装置の構
成を説明するための3相結線図である。
FIG. 1 is a three-phase connection diagram for explaining a configuration of a system interconnection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1で示す系統連系装置における定常時の電流
経路を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a current path in a steady state in the system interconnection device shown in FIG. 1;

【図3】図1で示す系統連系装置の3相短絡時における
電流経路の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a current path when a three-phase short circuit occurs in the grid interconnection device illustrated in FIG. 1;

【図4】図1で示す系統連系装置の2相短絡時における
電流経路の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a current path when the two-phase short circuit occurs in the grid interconnection device illustrated in FIG. 1;

【図5】図1で示す系統連系装置における直流リアクト
ルの一構造例を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a structural example of a DC reactor in the system interconnection device shown in FIG.

【図6】本発明の実施の第2の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a DC reactor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の第3の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a structure of a DC reactor according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の第4の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a structure of a DC reactor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の第5の形態の直流リアクトルの
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing a structure of a DC reactor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】典型的な従来技術の系統連系装置の構成を説
明するための3相結線図である。
FIG. 10 is a three-phase connection diagram for explaining a configuration of a typical prior art system interconnection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2A,2B,2C 受電母線 3A,3B,3C コジェネ母線 4A,4B,4C 商用電源線 5A,5B,5C 配電線 6A,6B,6C 電源線 7A,7B,7C 配電線 8A,8B,8C 配電線 21 系統連系装置 22A,22B,22C 遮断器 23A,23B,23C 単相整流回路 24A,24B,24C 直流リアクトル DCL1〜DCL5 直流リアクトル 2A, 2B, 2C Power receiving bus 3A, 3B, 3C Cogeneration bus 4A, 4B, 4C Commercial power line 5A, 5B, 5C Distribution line 6A, 6B, 6C Power line 7A, 7B, 7C Distribution line 8A, 8B, 8C Distribution line 21 System interconnection device 22A, 22B, 22C Circuit breaker 23A, 23B, 23C Single-phase rectifier circuit 24A, 24B, 24C DC reactor DCL1 to DCL5 DC reactor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 H02H 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02J 3/00-5/00 H02H 9/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】2つの電力系統間に介在され、各相毎に整
流性素子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを有
し、前記単相整流回路の交流端子が2つの系統の対応す
る相の母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直流
リアクトルが接続されて構成される系統連系装置におい
て、 前記直流リアクトルを、各相間で正方向に相互誘導する
ように形成することを特徴とする系統連系装置。
1. A single-phase rectifier circuit comprising a rectifying element for each phase and a DC reactor interposed between two power systems, and an AC terminal of the single-phase rectifier circuit corresponds to the two systems. In a system interconnection device configured by being connected to a bus of each phase and connecting the DC reactor between DC terminals, the DC reactor is formed so as to mutually guide in a positive direction between the phases. System interconnection equipment.
【請求項2】前記直流リアクトルは、各相間の自己およ
び相互インダクタンスの均等化を図る構成であることを
特徴とする請求項1記載の系統連系装置。
2. The DC reactor has a self-connection between each phase.
And that the mutual inductance is equalized.
The system interconnection device according to claim 1, wherein:
【請求項3】共通のボビンに対して、各相の直流リアク
トルを、少なくとも該ボビンの軸線方向または半径方向
の積層順序が交替するように巻回して構成することを特
徴とする請求項1記載の系統連系装置。
3. The DC reactor of each phase is wound around a common bobbin so that at least the stacking order of the bobbin in the axial direction or the radial direction is alternated. Grid connection equipment.
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