JPH028515Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は計器用変圧装置に関する。

たとえば、第１図に示すように、計器用変圧器
１は、電源２との間にしや断器３を介してつなが
れている。この場合しや断器３として極間に分圧
用あるいはしや断性能向上のためのコンデンサ３
１を並列接続したものが用いられている場合、し
や断器３を開放すると、しや断器３のコンデンサ
３１及び母線４等と大地との間の対地漂遊静電容
量５からなる回路と、計器用変圧器１の回路で鉄
共振を発生することがある。そして、この鉄共振
が発生すると、しや断器３を開放したにもかかわ
らず、計器用変圧器１の回路に異常電圧が発生
し、一旦鉄共振が発生すると、それは長時間継続
する。

この鉄共振には分数調波振動（1/3、1/5調波）
と、基本波振動（50又は60Hz）の２つのモードが
あり、前者の分数調波振動の場合は、その波高値
はほぼ定格運転時と同じで、計器用変圧器１に損
傷を与えるものではないが、計器用変圧器１の２
次回路に接続された継電器等に使用されている変
圧器の鉄心が飽和し、この鉄心飽和による損失増
加によつてこの種継電器等を焼損することがあ
る。又、後者の基本波振動の場合には、その波高
値が定格運転時の２〜３倍以上になることがあ
り、これが長時間継続すると前記継電器はもちろ
ん、計器用変圧器１本体にも電圧的、熱的に損傷
を与え、ときには計器用変圧器１が絶縁破壊する
ことがある。

又、第２図に示すように、電圧の異なる２系統
の送電線路４ａ，４ｂを構成するような併架式送
電線路において、上位系統（高い電圧）の送電線
路４ａが活きた状態で、下位系統（低い電圧）の
送電線路４ｂがしや断器３の開放によつて切り離
されたような場合、計器用変圧器１には送電線路
４ａ−４ｂとの間の漂遊静電容量５１と送電線路
４ｂと大地の間の対地漂遊静電容量５２との計器
用変圧器１との間において上述した場合と同様、
鉄共振が発生することがある。なお、第２図にお
いて２ａ，２ｂはそれぞれ電源である。

上述の様な点に着目し、計器用変圧器１の２次
回路に制動抵抗等を有する抑制回路を負担として
鉄共振が発生した場合のみ接続することが本考案
者らによつて別途提案されているが、系統電圧が
154kV〜275kV程度であれば、前記制動抵抗とし
て数kVAのものを接続することにより、前記鉄
共振を抑制することができるが、系統電圧が
550kV系以上ともなると鉄共振の勢力が大きく、
10kVAあるいはそれ以上のものを接続しなけれ
ばならないが、この様な抑制回路の接続により鉄
共振が抑制された後、熱的な問題等から前述の様
な大きな抑制回路（大容量負担）を一時に開放す
ると、その時の電気的シヨツクが大きく、抑制さ
れた鉄共振が再発する恐れがある。

この考案は上述の事柄に鑑み、低域通過フイル
ターを備えた検出制御装置により鉄共振の発生を
検出し、鉄共振が発生した場合は、計器用変圧器
の端子間に、複数組の抑制回路を同時に並列接続
し、又鉄共振が抑制された後には順次一定時間差
をもつて抑制回路を開路するように開閉制御する
ことにより、前述した鉄共振の速やかな抑制及び
抑制回路の開放時の鉄共振の再発を防止するよう
にしたものである。

以下この考案の一実施例を示す第３図及び第６
図に基いて説明する。なお、第１図及び第２図と
同じ符号を附した部分は、同一又は対応する部分
を示す。６ａ，６ｂ，６ｃは抑制回路で、抑制イ
ンピーダンス成分７とスイツチング素子８ａ，８
ｂ，８ｃを直列接続して形成されて、前記計器用
変圧器１の２次回路にそれぞれ並列接続されてい
る。図示例では、前記抑制インピーダンス成分７
として制動抵抗を用いている。９は計器用変圧器
１の２次回路につながれ、低域通過フイルター９
１を備えた検出制御回路で、図示例では計器用変
圧器１の２次電圧が、抵抗ＲとコンデンサＣから
なる低域通過フイルター９１に入力され、後述す
るようなフイルター特性のゲインによつてその電
圧値が変換される。そして、この低域通過フイル
ター９１の出力は整流回路９２で直流に変換さ
れ、比較制御回路９３であらかじめ設定された基
準電圧Ｅと比較され、この基準電圧Ｅを越えたと
きに前記スイツチング素子８ａ，８ｂ，８ｃを同
時に閉路し、各抑制回路６ａ，６ｂ，６ｃの抑制
インピーダンス成分７を計器用変圧器１の負担と
して接続する。そして、抑制インピーダンス成分
７の接続によつて鉄共振が抑制されると、前記２
次電圧が減少し、前記基準電圧Ｅ未満に低下し、
したがつてこの検出制御回路９から開放信号が前
記スイツチング素子８ａ，８ｂ，８ｃ，に一定時
差をもつて順次伝えられる。１２は計器用変圧器
１の２次巻線、１３は計器用変圧器１の鉄心、
ｕ，ｖは計器用変圧器１の２次端子である。

前記低域通過フイルター９１の入力電圧と出力
電圧との関係は、入力電圧を一定とすると、出力
電圧ｅは周波数に対して第５図に示す様、遮断
周波数t以上では周波数が高くなるほど出力電
圧ｅが低下するような特性を備えている。この場
合、第４図に示すように低域通過フイルター９１
を抵抗ＲとコンデンサＣで形成すると、その傾き
は−6db／octとなり、そのゲインはe3／e1＝３、
e5／e1＝５となる。前記遮断周波数tはf5〜f5／
２程度に設定すればよい。なお、同図において、 ft＝遮断周波数（＝１／2π・Ｃ・Ｒ）で、 そ
の時の出力電圧はet f1＝基本周波数（50又は60Hz）で、その時の出
力電圧はe1 f3＝1/3調波周波数（16.7又は20Hz）で、その
時の出力電圧はe3 f5＝1/5調波周波数（10又は12Hz）で、その時
の出力電圧はe5 である。

したがつて、前記低域通過フイルター９１の出
力電圧は、鉄共振時のf3、f5の含有率をそれぞれ
50％、30％とすると、 1/3調波：０・５×３＝１・5e1 1/5調波：０・３×５＝１・5e1 となる。又、前記低域通過フイルター９１として
は第７図及び第８図に示す様に、リアクトルＬと
抵抗Ｒ（この場合の傾きは−6db／oct）あるいは
リアクトルＬとコンデンサＣ（この場合の傾きは
−12db／oct）とをもつて形成してもよい。

ところで、前記しや断器３に分圧用あるいはし
や断性能向上のためのコンデンサ３１が付加され
るのは、超高圧系統であり、ほとんど直接々地系
と考えてよく、したがつて、１線地絡時の建全相
電圧の上昇は定格運転時の１・５倍未満で十分で
あるので、基本波振動時の基準電圧Ｅの設定レベ
ルを定格電圧の１・５倍程度とすれば、基本波振
動及び分数調波振動による鉄共振が１個のセンサ
すなわち、低域通過フイルター９１により検出で
き、かつ１線地絡による電圧上昇には応動しない
ようにでき都合がよい。又、１線地絡に対する裕
度は動作時限をもたせるようにしてもよいのは勿
論である。

以上の構成によれば、通常計器用変圧器１には
基本周波数1の一定レベルの電圧が印加され、そ
の２次電圧も一定である。ために前記低域通過フ
イルター９１の出力電圧はe1と一定である。した
がつて、このe1を整流回路９２を介して整流した
直流電圧Ｅ１は、基準電圧Ｅ以下であり、比較制
御回路９３は、抑制信号を発せず、スイツチング
素子８ａ，８ｂ，８ｃは開路状態を維持するの
で、抑制インピーダンス成分７は計器用変圧器１
の負荷とはならない。

ところが、時刻T0に図示しないしや断器３の
開放により電気的シヨツクが発生し、例えば、鉄
共振による基本波振動が発生したとすると、前記
２次電圧は定格運転時の２〜３倍となり、この電
圧が低域通過フイルター９１の入力電圧となるの
で、その出力電圧も比例して2e1〜3e1となり、た
めに整流回路９２を介して整流した直流電圧２Ｅ
１〜３Ｅ１は基準電圧Ｅを越え、比較制御回路９
３はその設定値を越えることからスイツチング素
子８ａ，８ｂ，８ｃに閉路の信号を同時に与え、
スイツチング素子８ａ，８ｂ，８ｃは時刻T1に
同時に閉路され、計器用変圧器１の２次回路に抑
制インピーダンス成分７である制動抵抗が複数個
並列接続される、その後、これら制動抵抗の接続
により鉄共振による基本周波振動が時刻T2に抑
制されると、計器用変圧器１の回路の異常電圧は
消滅し、前記低域通過フイルター９１の入力電圧
が低くなり、その後一定時間を経過してからスイ
ツチング素子８ａに開路信号が与えられ、スイツ
チング素子８ａが時刻T3に開路される。以下同
様に一定時間差をもつて、すなわち図示例では時
刻T4にスイツチング素子８ｂが、時刻T5にスイ
ツチング素子８ｃが順次開路され、大容量の抑制
インピーダンス成分７は順次計器用変圧器１の２
次回路から切離される。

又、鉄共振による分数調波振動（例えば、1/3
調波振動）が発生したとすると、前記計器用変圧
器１の２次回路には1/3調波成分を有する電圧が
印加され、その波高値は定格運転時と同等もしく
は若干低いが、低域通過フイルター８１の出力電
圧ｅ３は前述の説明から理解されるように、１・
5e1となり上述の鉄共振による基本調波振動と同
様に整流回路８２を介して整流した直流電圧E3
（＝１・5E）が比較制御回路８３の基準電圧Ｅを
越え、前述の説明と同様スイツチング素子８ａ，
８ｂ，８ｃを同時に閉路し、又異常電圧が消滅し
た後は前記スイツチング素子８ａ，８ｂ，８ｃを
順次一定時間差をもつて切離するよう動作し、鉄
共振による分数調波振動を抑制し、又その再発が
防止できる。

又、制動抵抗の値としては、一概に決めること
はできないが、コンデンサ３１及び対地漂遊静電
容量５等の値を考慮して決定すればよい。更に、
スイツチング素子としては、開閉制御の可能なも
のであればよく、たとえば、逆並列接続したサイ
リスタ、トライアツク、電磁接触器等を用いるこ
とができる。又、各スイツチング素子８ａ，８
ｂ，８ｃ……の時間差は通常０・1sec〜０・5sec
程度とすれば問題がないことが確認された。

以上詳述の通りこの考案によれば、きわめて簡
単な構成でもつて、計器用変圧器の鉄共振による
基本波振動及び分数調波振動の抑制及び抑制イン
ピーダンス成分の開放時の鉄共振の再発を防止で
きる効果を奏する外、低域通過フイルターによ
り、周波数の補正をしており、検出制御回路がき
わめて簡略化できる。

なお、この考案は特に極間に分圧用あるいはし
や断性能向上のためのコンデンサを並列接続した
しや断器と、他の電気機器とをガス絶縁してなる
いわゆるGISにおいて、計器用変圧器を用いる場
合に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ鉄共振が発生する
場合を説明する回路図、第３図はこの考案の一実
施例を示す回路図、第４図は検出制御回路の一例
を示すブロツク回路図、第５図は低域通過フイル
ターの特性図、第６図はスイツチング素子の開閉
動作を説明するためのフローチヤートである。第
７図及び第８図は低域通過フイルターのそれぞれ
異なる例を示す回路図である。 １：計器用変圧器、２，２ａ，２ｂ：電源、
３：しや断器、６ａ，６ｂ，６ｃ：抑制回路、
７：抑制インピーダンス成分、８ａ，８ｂ，８
ｃ：スイツチング素子、９：検出制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 計器用変圧器と、スイツチング素子と抑制イン
   ピーダンス成分を直列接続した抑制回路と、低域
   通過フイルターを備え前記計器用変圧器の鉄共振
   を検出する検出制御回路とからなり、前記計器用
   変圧器の端子間に前記抑制回路を複数組並列接続
   するとともに、前記検出制御回路からの信号によ
   り前記抑制回路の各スイツチング素子を閉路する
   ときは同時に閉路し、又開路するときは順次一定
   時間差をもつて開路するように開閉制御してなる
   計器用変圧装置。