特開 2024-158074 変圧器の励磁突入電流抑制装置および変圧器の励磁突入電流抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158074

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】変圧器の励磁突入電流抑制装置および変圧器の励磁突入電流抑制方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20241031BHJP

   H02H 9/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00

H02H9/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072935

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤原 孝洋

【テーマコード（参考）】

5G013

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G013AA01

5G013AA04

5G013AA09

5G013BA01

5G066LA04

(57)【要約】

【課題】主変圧器を系統に接続する際に発生する励磁突入電流を、その接続が新規接続であっても、系統側から要求される上限値以下に抑制できる、変圧器の励磁突入電流抑制装置を提供する。
【解決手段】励磁突入電流抑制装置１００は、主変圧器１の初期励磁のための励磁用変圧器２を主変圧器１と並列に備え、主変圧器１の初期励磁に先だって、励磁用変圧器２を系統１０から初期励磁し、系統１０から励磁用変圧器２を介して主変圧器１を低電圧側から初期励磁する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主変圧器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置において、
前記主変圧器の初期励磁のための励磁用変圧器を、前記主変圧器と並列に備え、
前記主変圧器の初期励磁に先だって、前記励磁用変圧器を系統から初期励磁し、
前記系統から前記励磁用変圧器を介して、前記主変圧器を低電圧側から初期励磁する、
変圧器の励磁突入電流抑制装置。

【請求項2】

前記主変圧器と前記励磁用変圧器とは、前記系統に接続される高電圧側接続点および低電圧側接続点で並列接続され、前記高電圧側接続点と前記主変圧器とは第１遮断器を介して接続され、前記高電圧側接続点と前記励磁用変圧器とは第２遮断器を介して接続され、前記低電圧側接続点と前記励磁用変圧器とは第３遮断器を介して接続される、
請求項１に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。

【請求項3】

前記励磁用変圧器は、前記主変圧器より低容量であり、前記系統が許容する電流範囲で初期励磁されるように、容量およびインピーダンスが設定される、
請求項１または請求項２に記載の変圧器の励磁突入電流抑制装置。

【請求項4】

主変圧器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法において、
前記主変圧器を系統から切り離して励磁用変圧器を前記系統に接続し、前記系統から電圧を印加して励磁用変圧器を初期励磁する第１ステップと、
次に、前記系統から前記励磁用変圧器を介して前記主変圧器に電圧を印加し、前記主変圧器を低電圧側から初期励磁する第２ステップと、
次に、前記主変圧器を前記系統に接続した後、前記励磁用変圧器を前記系統から切り離す第３ステップと、
を備える変圧器の励磁突入電流抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、変圧器の励磁突入電流抑制装置および変圧器の励磁突入電流抑制方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

短絡容量が比較的小さい系統では、主変圧器を主回路に接続する際に発生する励磁突入電流によって瞬時の電圧低下あるいは高調波が発生し系統安定に影響する。
従来の励磁突入電流抑制装置では、負荷に接続された主変圧器を主回路に投入する前に主回路と同位相の補助励磁をする投入補助回路を備える（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の別例による励磁突入電流抑制手法では、変圧器の運転停止後に運転再開する際、一次電圧よりも低い電圧で変圧器を励磁した後に運転再開する。その際、他系統の変圧器と一旦、並列運転状態にして他系統の変圧器を介して励磁する（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５９－１１７３０号公報

【特許文献2】特開昭６４－８９９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１記載の励磁突入電流抑制装置では、主変圧器を適切な位相角で励磁する必要があり、系統側から要求される電流上限値を満たすのが困難な場合があった。
また、上記特許文献２記載の手法では、他系統の変圧器と並列構成する必要があり、新設の発電所等において主変圧器を系統に新規接続する際には、適用できない。

【0005】

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、主変圧器を系統に接続する際に発生する励磁突入電流を、その接続が新規接続であっても、系統側から要求される上限値以下に抑制できる、変圧器の励磁突入電流抑制装置および変圧器の励磁突入電流抑制方法を提供する事を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に開示される変圧器の励磁突入電流抑制装置は、主変圧器の励磁突入電流を抑制するものであって、前記主変圧器の初期励磁のための励磁用変圧器を、前記主変圧器と並列に備え、前記主変圧器の初期励磁に先だって、前記励磁用変圧器を系統から初期励磁し、前記系統から前記励磁用変圧器を介して、前記主変圧器を低電圧側から初期励磁するものである。

【0007】

また、本願に開示される変圧器の励磁突入電流抑制方法は、主変圧器の励磁突入電流を抑制する方法であって、前記主変圧器を系統から切り離して励磁用変圧器を前記系統に接続し、前記系統から電圧を印加して前記励磁用変圧器を初期励磁する第１ステップと、次に、前記系統から前記励磁用変圧器を介して前記主変圧器に電圧を印加し、前記主変圧器を低電圧側から初期励磁する第２ステップと、次に、前記主変圧器を前記系統に接続した後、前記励磁用変圧器を前記系統から切り離す第３ステップと、を備えるものである。

【発明の効果】

【0008】

本願に開示される変圧器の励磁突入電流抑制装置は、主変圧器を系統に接続する際に発生する励磁突入電流を、その接続が新規接続であっても、系統側から要求される上限値以下に抑制できる。

【0009】

また、本願に開示される変圧器の励磁突入電流抑制方法は、主変圧器を系統に接続する際に発生する励磁突入電流を、その接続が新規接続であっても、系統側から要求される上限値以下に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１による変圧器の励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。

【図2】実施の形態１による変圧器の励磁突入電流抑制方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による変圧器の励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
図に示すように、励磁突入電流抑制装置１００は、主変圧器１と、主変圧器１の初期励磁のための励磁用変圧器２とを備える。主変圧器１と励磁用変圧器２とは、系統１０に接続される高電圧側接続点３Ａおよび低電圧側接続点３Ｂで並列接続される。
主変圧器１は第１遮断器４を介して系統１０に接続され、第１遮断器４よりも系統１０側に高電圧側接続点３Ａが位置する。即ち、高電圧側接続点３Ａと主変圧器１とは第１遮断器４を介して接続される。

【0012】

また、高電圧側接続点３Ａと励磁用変圧器２とは第２遮断器５を介して接続され、低電圧側接続点３Ｂと励磁用変圧器２とは第３遮断器６を介して接続される。
さらに主変圧器１には、遮断器７を介して負荷となる発電機８が接続され、遮断器７よりも主変圧器１側に低電圧側接続点３Ｂが位置する。この場合、遮断器７および発電機８は、励磁突入電流抑制装置１００には含まれない。

【0013】

励磁用変圧器２は、主変圧器１より低容量であり、系統１０が許容する電流範囲で初期励磁されるように、容量およびインピーダンスを含むパラメータが設定されている。

【0014】

このように構成される励磁突入電流抑制装置１００の動作について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
この場合、励磁突入電流抑制装置１００は新設の発電所等に設けられた装置であって、主変圧器１および励磁用変圧器２は、系統１０に初めて接続する新規接続となる。即ち、励磁突入電流抑制装置１００の動作は、主変圧器１を系統１０に新規接続する際の、主変圧器１の励磁突入電流を抑制する動作である。また、主変圧器１を系統１０に接続した後に、発電機８を主変圧器１に接続する。このため、以下の動作では、遮断器７は開放状態を保持する。

【0015】

まず、第１遮断器４および第３遮断器６を開放し、第２遮断器５を閉じる。これにより、主変圧器１を系統１０から切り離して、励磁用変圧器２に系統１０から電圧を印加して励磁用変圧器２を初期励磁する（ステップＳ１）。
次に、第３遮断器６を閉じると、第１遮断器４を開放し第２遮断器５および第３遮断器６を閉じた状態になる。これにより、矢印２０に示す電流経路にて、系統１０から励磁用変圧器２を介して主変圧器１に電圧を印加して、主変圧器１を低電圧側から初期励磁する（ステップＳ２）。
次に、第１遮断器４を閉じて主変圧器１を系統１０に接続した後、第２遮断器５および第３遮断器６を開放して励磁用変圧器２を切り離す（ステップＳ３）。

【0016】

これにより、主変圧器１が系統１０に新規接続される。
この後、上述したように、遮断器７を閉じて発電機８を、主変圧器１を介して系統１０に接続する。

【0017】

以上のように、この実施の形態では、励磁突入電流抑制装置１００が、主変圧器１の初期励磁のための励磁用変圧器２を、主変圧器１と並列に備えて、主変圧器１の初期励磁に先だって励磁用変圧器２を系統１０から初期励磁する。そして、系統１０から励磁用変圧器２を介して、主変圧器１を低電圧側から初期励磁する。このため、主変圧器１を系統１０に新規接続する際にも、励磁突入電流を系統１０側から要求される上限値以下に抑制できる。これにより、系統１０の安定に貢献できる。

【0018】

また、主変圧器１と励磁用変圧器２とは、系統１０に接続される高電圧側接続点３Ａおよび低電圧側接続点３Ｂで並列接続される。高電圧側接続点３Ａと主変圧器１とは第１遮断器４を介して接続され、高電圧側接続点３Ａと励磁用変圧器２とは第２遮断器５を介して接続され、低電圧側接続点３Ｂと励磁用変圧器２とは第３遮断器６を介して接続される。このため、主変圧器１を系統１０に新規接続する際にも、容易かつ高い信頼性で、励磁突入電流を系統１０側から要求される上限値以下に抑制できる。

【0019】

また、励磁用変圧器２は、主変圧器１より低容量であり、系統１０が許容する電流範囲で初期励磁されるように、容量およびインピーダンスが設定される。このため、励磁突入電流を系統１０側から要求される上限値以下に確実に抑制できる。

【0020】

また、この実施の形態による励磁突入電流抑制方法では、主変圧器１を系統１０から切り離して励磁用変圧器２を系統１０に接続し、系統１０から電圧を印加して励磁用変圧器２を初期励磁する第１ステップと、次に、系統１０から励磁用変圧器２を介して主変圧器１に電圧を印加し、主変圧器１を低電圧側から初期励磁する第２ステップと、次に、主変圧器１を系統１０に接続した後、励磁用変圧器２を切り離す第３ステップとを備える。このため、主変圧器１を系統１０に新規接続する際にも、励磁突入電流を系統１０側から要求される上限値以下に抑制できる。これにより、系統１０の安定に貢献できる。

【0021】

なお、上記実施の形態では、主変圧器１および励磁用変圧器２は、系統１０に初めて接続する新規接続の場合を説明したが、休止状態の主変圧器１を再接続して運転再開する際にも、同様の手法で励磁突入電流を抑制できる。

【0022】

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0023】

１ 主変圧器、２ 励磁用変圧器、３Ａ 高電圧側接続点、３Ｂ 低電圧側接続点、
４ 第１遮断器、５ 第２遮断器、６ 第３遮断器、１０ 系統、
１００ 励磁突入電流抑制装置。

【図1】

【図2】