(57)【要約】【課題】定常磁束と残留磁束の差を小さくすることにより、３相変圧器を全相同時に投入する場合の励磁突入電流を抑制する。【解決手段】励磁突入電流抑制装置１は、電圧計測手段１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ，１３、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１および投入指令出力手段２２から構成される。投入位相制御手段２１は、遮断器２を目標位相で投入するための投入指令の出力時期を決定し、投入指令出力手段２２を制御する。投入指令出力手段２２は、投入指令信号２５を遮断器操作機構２Ｘに対して出力する。定常磁束と残留磁束との差が小さくなるのは、両者の極性が等しい場合であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて定常磁束と残留磁束の差が小さい場合に、変圧器全体としての両者の差が小さくなる。投入位相制御手段は、各相の定常磁束と残留磁束の極性が等しい位相範囲５４を遮断器の目標投入位相範囲とする。【選択図】図１
2008140580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相変圧器と電源との間に設置された遮断器を制御する励磁突入電流抑制装置であって、
変圧器巻線の電圧および変圧器に投入する電源電圧を計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段による変圧器巻線の計測電圧を積分して変圧器鉄心の磁束を算出する残留磁束算出手段と、前記電圧計測手段による電源電圧を入力して遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、
前記残留磁束算出手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、計測電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、
前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、当該変圧器に３相交流電圧が定常状態で印加された場合の各相の定常磁束の極性と、前記残留磁束算出手段により算出された変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相範囲が３相とも重なる位相範囲を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることを特徴とする、３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項２】
３相変圧器と電源との間に設置された遮断器を制御する励磁突入電流抑制装置であって、
変圧器巻線の電圧および変圧器に投入する電源電圧を計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段による変圧器巻線の計測電圧を積分して変圧器鉄心の磁束を算出する残留磁束算出手段と、前記電圧計測手段による電源電圧を入力して遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、
前記残留磁束算出手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、計測電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、
前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、前記残留磁束の大きさが最大となる相の電圧零点を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることを特徴とする、３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項３】
３相変圧器と電源との間に設置された遮断器を制御する励磁突入電流抑制装置であって、
変圧器に投入する電源電圧を計測する電圧計測手段と、遮断器を目標位相で遮断するため遮断指令の出力時期を制御する遮断位相制御手段と、遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、
前記遮断位相制御手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、変圧器の特定１相の遮断を特定の電圧位相で行い当該相の残留磁束が常に略一定値となるよう制御し、
前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、変圧器の前記特定１相の定常磁束が残留磁束と略交差する電圧位相を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることを特徴とする、３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項４】
前記遮断位相制御手段は、変圧器の特定１相について残留磁束の大きさが最大となる電圧位相において遮断器を遮断し、
前記投入位相制御手段は、変圧器の前記特定１相の電圧零点を目標投入位相とすることを特徴とする、請求項３記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項５】
前記遮断位相制御手段は、変圧器の特定１相について残留磁束の大きさが最小となる電圧位相において遮断器を遮断し、
前記投入位相制御手段は、変圧器の前記特定１相の定常磁束が残留磁束と略交差する電圧位相を目標投入位相とすることを特徴とする、請求項３記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項６】
変圧器巻線の相電圧または線間電圧の２量のみを計測し、上記電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束または定常磁束の極性および大きさを算出することを特徴とする、請求項１または請求項２記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項７】
３相変圧器と電源との間に設置された遮断器を制御する励磁突入電流抑制装置であって、
遮断器の遮断する電圧の位相に基づいて変圧器鉄心の磁束を算出する残留磁束算出手段と、前記電圧計測手段による電源電圧を入力して遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、
前記残留磁束算出手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、計測電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、
前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、当該変圧器に３相交流電圧が定常状態で印加された場合の各相の定常磁束の極性と、前記残留磁束算出手段により算出された変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相範囲が３相とも重なる位相範囲を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることを特徴とする、３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項８】
遮断器が変圧器を電源から切り離して変圧器に対する電圧印加が停止する時点を、遮断器の補助接点入力に基づいて判定することを特徴とする、請求項７記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項９】
遮断器が変圧器を電源から切り離して変圧器に対する電圧印加が停止する時点を、変圧器の相電流計測に基づいて判定することを特徴とする、請求項７記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項１０】
遮断器の電源側端子電圧および変圧器側端子電圧の両方を計測する電圧計測手段を備え、
遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、電源側端子電圧で計測した遮断位相と、変圧器側端子電圧波形あるいはそれを積分して得られる残留磁束の極性および大きさとの関係を記録する記録手段を備え、
前記記録手段に記録された関係を用いて、変圧器側端子電圧を計測しない場合でも変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出することを特徴とする、請求項７から請求項９のいずれか１項記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項１１】
遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときの遮断時位相と、変圧器の残留磁束の極性および大きさとの関係を、装置外部から入力して記録する記録手段を備え、
前記残留磁束算出手段は、前記記録手段に記録された関係を用いて、変圧器側端子電圧を計測することなく変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出することを特徴とする、請求項７から請求項９のいずれか１項記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【請求項１２】
前記遮断器で遮断される変圧器巻線がΔ結線であり、計測する変圧器側端子電圧または電源側端子電圧が相電圧であって、この相電圧−線間電圧変換のための位相調整手段を備え、
前記残留磁束算出手段は前記位相調整手段による位相調整後の電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出することを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項７記載の３相変圧器の励磁突入電流抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相変圧器にしゃ断器を投入した際に発生する励磁突入電流を抑制するための装置に関するものであって、特に、遮断器に投入抵抗を付加することなく励磁突入電流を抑制する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器鉄心に残留磁束がある状態で遮断器を投入して無負荷変圧器を励磁するとき、大きな励磁突入電流が流れ、その大きさは変圧器の定格負荷電流の数倍になることが一般に知られている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
このような大きな励磁突入電流が無負荷変圧器の投入時に流れた場合、系統の電圧が変動することによる電力品質低下、変圧器の寿命短縮、保護リレーの誤動作等の問題が生じることがある。
【０００４】
この突入電流を抑制するために、投入抵抗を直列に接続した接点を主接点と並列に付加した遮断器を用いて、投入抵抗を先に投入させる方法が従来より知られているが（例えば特許文献１参照）、通常の遮断器に投入抵抗および投入抵抗用の接点が付加されるため、遮断器の大型化が否めない。
【０００５】
一方、直接接地系の３相変圧器を単相型遮断器３台を用いて投入するときの励磁突入電流抑制方法はすでに検討されている。その場合、最初に１相の遮断器を投入させ、その後に残りの２相の遮断器を投入させることで励磁突入電流を抑制できることが分かっている（例えば特許文献２〜４参照）。
【０００６】
【非特許文献１】IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.16, No.2, April 2001 "Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled Switching - Part I: Theoretical Considerations"
【特許文献１】特開２００２-７５１４５号公報
【特許文献２】特許第３８０４６０６号公報
【特許文献３】特開２００６-４０５６６号公報
【特許文献４】特開２００４-２０８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、遮断器には、一つの操作機構で３相の遮断器の投入・開極動作を同時に操作する３相一括操作型遮断器がある。このような３相一括操作型遮断器を用いて３相変圧器を投入する際には、全ての相が同時に投入されるため、前記特許文献２〜４の励磁突入電流抑制装置を適用することができない。
【０００８】
本発明は、３相変圧器を３相一括操作型遮断器で投入し、もしくは単相型遮断器３台で全相同時に投入する場合においても、遮断器に投入抵抗を付加することなく励磁突入電流を抑制する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、３相変圧器と電源との間に設置された遮断器を制御する励磁突入電流抑制装置であって、変圧器巻線の電圧および変圧器に投入する電源電圧を計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段による変圧器巻線の計測電圧を積分して変圧器鉄心の磁束を算出する残留磁束算出手段と、前記電圧計測手段による電源電圧を入力して遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、前記残留磁束算出手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、計測電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、当該変圧器に３相交流電圧が定常状態で印加された場合の各相の定常磁束の極性と、前記残留磁束算出手段により算出された変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相範囲が３相とも重なる位相範囲を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることを特徴とする。
【００１０】
また、変圧器に投入する電源電圧を計測する電圧計測手段と、遮断器を目標位相で遮断するため遮断指令の出力時期を制御する遮断位相制御手段と、遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、前記遮断位相制御手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、変圧器の特定１相の遮断を特定の電圧位相で行い当該相の残留磁束が常に一定値となるよう制御し、前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、変圧器の前記特定１相の定常磁束が残留磁束と交差する電圧位相を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることも、本発明の一態様である。
【００１１】
更に、遮断器の電源側端子の相電圧または線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段による計測電圧に基づいて変圧器鉄心の磁束を算出する残留磁束算出手段と、前記電圧計測手段による電源電圧を入力して遮断器を目標位相で投入するため投入指令の出力時期を制御する投入位相制御手段とを備え、前記残留磁束算出手段は、遮断器を遮断して変圧器を電源から切り離すときに、計測電圧に基づいて変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、前記投入位相制御手段は、遮断器を投入して変圧器を励磁するときに、当該変圧器に３相交流電圧が定常状態で印加された場合の各相の定常磁束の極性と、前記残留磁束算出手段により算出された変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相範囲が３相とも重なる位相範囲を目標投入位相として、遮断器の全相を同時に投入させることも、本発明の他の態様である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、目標投入位相を適切に選択することにより、変圧器全体としての定常磁束と残留磁束の差を小さくすることが可能となり、３相変圧器に対して遮断器の全相を同時に投入しても、励磁突入電流を極力小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（１）第１実施形態
（１−１）第１実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
【００１４】
本実施形態の励磁突入電流抑制装置１は、３相変圧器３と電源４との間に設置された３相一括操作型遮断器２を制御するための装置である。遮断器２の各接点２Ｕ，２Ｖ，２Ｗは、遮断器操作機構２Ｘによって全て同時に投入および遮断動作が行われる。
【００１５】
３相変圧器３のＵ相巻線３Ｕ、Ｖ相巻線３Ｖ、Ｗ相巻線３Ｗの電圧を測定するために、それぞれ計器用変圧器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗが接続されている。また、電源４には、そのＶ相電圧を計測する計器用変圧器７が設けられている。
【００１６】
励磁突入電流抑制装置１は、電圧計測手段１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ，１３、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１、および投入指令出力手段２２から構成される。電圧計測手段１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、それぞれ計器用変圧器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに接続されており、それぞれ変圧器Ｕ相電圧信号３１Ｕ、変圧器Ｖ相電圧信号３１Ｖ、変圧器Ｗ相電圧信号３１Ｗを残留磁束算出手段１５へ伝える。
【００１７】
電圧計測手段１３は、電源４のＶ相電圧を計測する計器用変圧器７に接続されており、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを投入位相制御手段２１へ伝える。残留磁束算出手段１５は、変圧器Ｕ相電圧信号３１Ｕ、変圧器Ｖ相電圧信号３１Ｖ、変圧器Ｗ相電圧信号３１Ｗをそれぞれ積分することにより、３相変圧器のＵ相３Ｕ、Ｖ相３Ｖ、Ｗ相３Ｗの各鉄心の残留磁束の極性と大きさを算出し、投入位相制御手段２１へ伝える。
【００１８】
投入位相制御手段２１は、遮断器２を目標位相で投入するための投入指令の出力時期を決定し、投入指令出力手段２２を制御する。投入指令出力手段２２は、高速なスイッチ、例えば半導体スイッチにより構成され、投入指令信号２５を遮断器操作機構２Ｘに対して出力する。
【００１９】
ここで、変圧器Ｕ相電圧信号３１Ｕ、変圧器Ｖ相電圧信号３１Ｖ、および変圧器Ｗ相電圧信号３１Ｗは、ディジタル信号（サンプリングデータ列）であってもよく、またアナログ信号であっても良い。残留磁束算出手段１５では、当該信号がディジタル信号の場合にはディジタル演算による積分を適用し、アナログ信号の場合には積分回路を適用する。
【００２０】
（１−２）第１実施形態の作用
次に、上記構成による励磁突入電流抑制装置の動作を説明する。
【００２１】
遮断器２を遮断して３相変圧器３を電源４から切り離すときには、電圧計測手段１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗによってそれぞれ計測された変圧器Ｕ相電圧信号３１Ｕ、変圧器Ｖ相電圧信号３１Ｖ、変圧器Ｗ相電圧信号３１Ｗが、残留磁束算出手段１５により積分され、３相変圧器の各相鉄心の残留磁束の極性と大きさが算出される。
【００２２】
遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときの投入位相制御手段２１の動作を、図２を参照して説明する。図２は、電源Ｖ相の電圧位相を基準とした、電源相電圧、変圧器定常磁束および残留磁束の関係例を示している。
【００２３】
投入位相制御手段２１はまず、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖに基づいて、電源Ｕ相電圧信号３３Ｕおよび電源Ｗ相電圧信号３３Ｗを算出する。電源電圧は通常３相平衡であるため、これは電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを相順に従って１２０°移相することにより達成される。
【００２４】
次に、３相変圧器に電源電圧が定常状態で印加された場合の磁束すなわち定常磁束を、前記各電圧信号３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗをそれぞれ積分して、変圧器Ｕ相定常磁束５１Ｕ、変圧器Ｖ相定常磁束５１Ｖ、変圧器Ｗ相定常磁束５１Ｗのように算出する。あるいは、前記各電圧信号３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗは、通常は高調波成分や過渡波形をほとんど含まない正弦波基本波であることから、単に９０°位相を遅らせることで算出することでも良い。
【００２５】
このように算出された変圧器Ｕ相定常磁束５１Ｕと、図２下段のグラフ中で＋側に実線で示したＵ相鉄心の残留磁束５２Ｕとの極性が等しくなる位相範囲は、５３Ｕに示す範囲となる。同様に、Ｖ相について極性が等しくなる位相範囲は５３Ｖ、Ｗ相については５３Ｗとなる。
【００２６】
すなわち、定常磁束と残留磁束との差が小さくなるのは、両者の極性が等しい場合であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて定常磁束と残留磁束の差が小さい場合に、変圧器全体としての両者の差が小さくなる。そこで、本発明においては、投入位相制御手段は、５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗが全て重なる位相範囲５４を遮断器の目標投入位相範囲とすることで、変圧器全体としての定常磁束と残留磁束の差を小さくしている。
【００２７】
ここで、図示しない上位制御システムからの投入指令を受信すると、投入位相制御手段２１は、遮断器の閉極動作時間やプレアーク時間を考慮して、遮断器接点が目標投入位相範囲５４において投入されるように投入指令出力手段２２を制御する。投入指令出力手段２２は、遮断器操作機構２Ｘに対して遮断指令信号２５を出力する。
【００２８】
以上の動作について、さらに図１１のタイミングチャートを参照して説明する。投入位相制御手段はまず、位相範囲５４に合致するように、遮断器の目標投入位相（電気的な接続位相）ｔmakeを決定する。次に、ｔcommandのタイミングで上位制御システムからの投入指令を受信すると、次に来る電源Ｖ相電圧の零クロス点（位相０°）のタイミングｔzeroを待つ。
【００２９】
この零クロス点のタイミングｔzeroを基準として、投入位相制御手段は同期閉極遅延時間Ｔdelayを算出し、投入指令出力手段へ伝える。投入指令出力手段は、当該遅延時間後すなわちｔcontrolのタイミングで同期制御された投入指令信号２５を出力し、遮断器操作機構２Ｘの投入コイルを駆動する。
【００３０】
これにより遮断器２が投入動作を開始し、閉極動作時間Ｔclosing後、すなわちｔcloseのタイミングで各接点２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの接触子が機械的に接触する。ただし電気的な投入タイミングは、ｔcloseよりプレアーク時間Ｔpre-arcingだけ先立って、ｔmakeのタイミングで投入される。
【００３１】
ここで、理想的には同期閉極遅延時間Ｔdelayは、零クロス点から目標投入位相までの時間Ｔtargetと目標投入位相に対応するプレアーク時間Ｔpre-arcingと遮断器の閉極動作時間Ｔclosingを用いて次式で得られる。
【００３２】
Ｔdelay=Ｔfreq＋(Ｔtarget＋Ｔpre-arcing−(Ｔclosing％Ｔfreq))
(ここで、０≦Ｔdelay＜２・Ｔfreq)
ただし、(Ｔclosing％Ｔfreq)は、Ｔclosing／Ｔfreqの余りを表す。
【００３３】
なお、遮断器の閉極動作時間Ｔclosingは、遮断器の制御電圧、操作圧力、周囲温度、または動作履歴等により変化する。これらの要因を、ここでは図示しない手段で計測することにより、投入位相制御手段において遅れ時間の補正処理を行うことができ、そのようにした場合には、より確実に目標投入位相範囲で遮断器を投入することができる。また、以上の投入制御動作は一例を示すものであり、遮断器を図２の位相範囲５４内で投入する他の制御方法を用いることもできる。
【００３４】
（１−３）第１実施形態の効果
遮断器投入時の定常磁束と残留磁束の差が大きいほど、変圧器励磁突入電流は大きくなる。定常磁束のピーク値を１p.u.として、遮断器の投入位相を制御しなかった場合には、仮に残留磁束が０であったとしても、定常磁束と残留磁束の差は最大１p.u.となる。実際には残留磁束が存在するため、その差は最大２p.u.に達することも理論上は考えられる。
【００３５】
一方、本発明の励磁突入電流抑制装置によれば、前記の動作で変圧器を投入するので、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて定常磁束と残留磁束の差は１p.u.より小さくなる。従って、残留磁束０における最大の励磁突入電流よりも小さく抑制することができる。
【００３６】
なお、本実施例では、変圧器の各相の巻線電圧をそれぞれ計測して残留磁束を計算したが、巻線電圧を２相計測し、残りを計算で求めることも可能である。
逆に、電源電圧が平衡で無い場合には、電源電圧信号３３Ｕおよび３３Ｗを１２０°移相により求めるのではなく、実際に計測することによって位相制御の精度を向上することができる。
【００３７】
（１−４）第１実施形態の変形例
図１において、遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときには、変圧器の残留磁束が最大となっている相の電圧零点で投入されるように、投入位相制御手段２１を構成することもできる。
【００３８】
この動作について図２を参照して具体的に説明する。残留磁束の大きさ５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗを比較すると、Ｕ相残留磁束５２Ｕの大きさが最も大きい。遮断器の投入時には、投入位相制御手段２１は前記結果に従って、Ｕ相電源電圧３３Ｕの電圧零点で投入するよう投入指令出力手段２２を制御する。図２の場合には、５２Ｕの残留磁束の方向が正であるので、Ｕ相電源電圧３３Ｕが正から負となる方の零点（図２における位相６０°の点）において投入されるように制御する。
【００３９】
この場合にも、遮断器目標投入位相は位相範囲５４に入ることとなり、３相ともそれぞれ残留磁束と定常磁束の差を１ｐ．ｕより小さくすることができる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（２）第２実施形態
（２−１）第２実施形態の構成
図３は、本発明の第２実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
【００４１】
第２実施形態において、励磁突入電流抑制装置１は、電圧計測手段１３、投入位相制御手段２１、投入指令出力手段２２、遮断位相制御手段２３、投入指令出力手段２４、および投入位相設定手段２７から構成される。
【００４２】
以下、第１実施形態とは異なる箇所について説明する。
電圧計測手段１３は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを投入位相制御手段２１、および遮断位相制御手段２３へ伝える。遮断位相設定手段２７は、外部より遮断器の目標遮断位相の入力を受けて、遮断位相制御手段２３へ目標遮断位相を伝える。
【００４３】
遮断位相制御手段２３は、遮断器を前記目標遮断位相で遮断するための遮断指令の出力時期を決定し、遮断指令出力手段２４を制御する。遮断指令出力手段２４は、遮断指令信号２６を遮断器操作機構２Ｘに対して出力する。
【００４４】
（２−２）第２実施形態の作用
次に、上記構成による励磁突入電流抑制装置の動作を説明する。
【００４５】
遮断器を遮断して３相変圧器を電源から切り離すときには、遮断位相制御手段２３は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを参照して、変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束が最大となるような目標遮断位相で遮断するよう遮断指令出力手段２４を制御する。この目標遮断位相は、遮断位相設定手段２７によりあらかじめ設定されている。
【００４６】
通常の運用においては無負荷の変圧器を遮断するので、遮断時の回路条件は常に一定となる。そこで遮断時の電源電圧位相に対する変圧器各相鉄心の残留磁束は、あらかじめ計算機シミュレーション等により例えば図４のように求められる。図４は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを位相基準とした遮断位相に対する、各相鉄心残留磁束の計算結果例である。このときには、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖの位相１８０°で遮断されるよう遮断位相設定手段２７を使って設定すれば、変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束５２Ｖを最大にできる。
【００４７】
遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときには、投入位相制御手段２１は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを参照して、電圧位相１８０°を目標投入位相として遮断器が投入されるように投入指令出力手段２２を制御する。なお、ここで、もし遮断器に接続される変圧器巻線がΔ結線の場合には、線間電圧で位相１８０°の点を目標投入位相とする。
【００４８】
（２−３）第２実施形態の効果
以上のように、遮断時には変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束を最大とし、投入時にはＶ相定常磁束が最大となる電圧位相で変圧器に電源投入するため、変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相が３相とも重なる位相範囲で投入されることとなる。
【００４９】
この場合、Ｖ相の残留磁束が正の最大ならば、Ｕ相、Ｗ相の残留磁束は負である。またＶ相の定常磁束が正の最大ならば、Ｕ相、Ｗ相の定常磁束は負である。従って、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５０】
（２−４）第２実施形態の変形例
図３において、変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束が０となるような目標遮断位相で遮断するよう遮断指令出力手段２４を制御することもできる。図４の例では、電源Ｖ相電圧信号の位相２７０°で遮断されるよう設定すれば、変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束５２Ｖをほぼ０とできる。
【００５１】
この場合、遮断器投入時には、投入位相制御手段２１は、電圧位相２７０°を目標遮断位相として遮断器が投入されるように投入指令出力手段２２を制御する。
【００５２】
以上のように、遮断時には変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束がほぼ０となり、投入時にはＶ相定常磁束がほぼ０となる電圧位相で変圧器に電源投入するため、この場合にも変圧器各相の残留磁束の極性が同一となる位相が３相とも重なる位相範囲で投入されることとなる。従って、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
（３）第３実施形態
（３−１）第３実施形態の構成
図５は、本発明の第３実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
【００５４】
第３実施形態において、励磁突入電流抑制装置１は、電圧計測手段１３、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１、投入指令出力手段２２、および接点入力手段１４から構成される。
【００５５】
以下、第１実施形態とは異なる箇所について説明する。
電圧計測手段１３は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖを投入位相制御手段２１および残留磁束算出手段１５へ伝える。接点入力手段１４は、遮断器補助接点２Ｙに接続され、補助接点の開閉時期を残留磁束算出手段１５へ伝える。残留磁束算出手段１５は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖと補助接点信号３４とに基づいて、３相変圧器の各相鉄心の残留磁束の極性と大きさを算出し、投入位相制御手段２１へ伝える。
【００５６】
（３−２）第３実施形態の作用
次に、上記構成による励磁突入電流抑制装置の動作を説明する。
【００５７】
遮断器を遮断して３相変圧器を電源から切り離すときには、電圧計測手段１３によって計測された電源Ｖ相電圧信号３３Ｖ、およびそこから推定された残りの相電圧が残留磁束算出手段１５により積分され、各相鉄心の残留磁束がそれぞれ算出される。このときの積分期間は、遮断器主接点が電気的に遮断されて変圧器の励磁が停止するまでとし、接点入力手段１４で入力している遮断器補助接点２Ｙが開となる時点によって判定する。
【００５８】
遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときには、投入位相制御手段２１は、第１実施形態と同様に、変圧器の定常磁束と残留磁束の極性が３相とも全て一致する位相範囲を遮断器目標投入位相範囲とする。
【００５９】
（３−３）第３実施形態の効果
以上の動作により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて定常磁束と残留磁束の差は１p.u.より小さくなる。従って、励磁突入電流は、残留磁束０における最大の励磁突入電流よりも小さく抑制することができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
（４）第４実施形態
（４−１）第４実施形態の構成
図６は、本発明の第４実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
【００６１】
励磁突入電流抑制装置１は、電流計測手段１２、電圧計測手段１３、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１、および投入指令出力手段２２から構成される。
【００６２】
以下、第３実施形態とは異なる箇所について説明する。
電流計測手段１２は、計器用変流器６に接続され、変圧器Ｖ相電流を残留磁束算出手段１５へ伝える。残留磁束算出手段１５は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖと変圧器Ｖ相電流信号３２Ｖとに基づいて、３相変圧器の各相鉄心の残留磁束の極性と大きさを算出し、投入位相制御手段２１へ伝える。
【００６３】
（４−２）第４実施形態の作用
次に、上記構成による励磁突入電流抑制装置の動作を説明する。
遮断器を遮断して３相変圧器を電源から切り離すときには、電圧計測手段１３によって計測された電源Ｖ相電圧信号３３Ｖ、およびそこから推定された残りの相電圧が残留磁束算出手段１５により積分され、各相鉄心の残留磁束がそれぞれ算出される。このときの積分期間は、遮断器主接点が電気的に遮断されて変圧器の励磁が停止するまでとし、電流計測手段１２で計測している変圧器Ｖ相電流信号３２Ｖが０となる時点によって判定する。
【００６４】
遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときには、投入位相制御手段２１は、第１実施形態と同様に、変圧器の定常磁束と残留磁束の極性が３相とも全て一致する位相範囲を遮断器目標投入位相範囲とする。
【００６５】
（４−３）第４実施形態の効果
以上の動作により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて定常磁束と残留磁束の差は１p.u.より小さくなる。従って、残留磁束０における最大の励磁突入電流よりも小さく抑制することができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
（５）第５実施形態
（５−１）第５実施形態の構成
図７は、本発明の第５実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。
【００６７】
励磁突入電流抑制装置１は、電圧計測手段１１および１３、電流計測手段１２、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１、投入指令出力手段２２、および記録手段１６から構成される。
【００６８】
以下、第４実施形態とは異なる箇所について説明する。
開閉の対象とする変圧器の１次または２次または３次巻線端子に、計器用変圧器等の電圧計測装置が設置されていない場合には、可搬型計器用変圧器８を変圧器巻線端子に仮接続する。
【００６９】
電圧計測手段１１は、可搬型計器用変圧器８に接続され、変圧器電圧信号３１を残留磁束算出手段１５へ伝える。残留磁束算出手段１５は、変圧器電圧信号３１を積分して、変圧器鉄心の残留磁束の極性と大きさを算出し、記録手段１６へ伝える。記録手段１６には、変圧器鉄心の残留磁束の値を、遮断時のＶ相電圧位相とともに記録することができる。また記録内容を残留磁束算出手段１５から読み出すこともできる。
【００７０】
（５−２）第５実施形態の作用
次に、上記構成による励磁突入電流抑制装置の動作を説明する。
変圧器の運用前には、可搬型計器用変圧器８をＵ相に接続し、遮断器を数回遮断して、遮断時のＶ相電圧位相に対する変圧器Ｕ相の残留磁束の関係を計測する。遮断時のＶ相電圧位相は、電流計測手段１２で計測している変圧器Ｖ相電流が０となる時点の位相によって判定する。次に可搬型計器用変圧器８をＶ相、Ｗ相へ順次接続し、同様の計測を行う。こうして求めた遮断位相と残留磁束との関係は、記録手段１６に記録される。
【００７１】
この後、仮接続した可搬型計器用変圧器８を外し、変圧器の運用に入る。
変圧器の運用時に、遮断器を遮断して３相変圧器を電源から切り離すときには、残留磁束算出手段１５は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖと変圧器Ｖ相電流信号３２Ｖとから遮断時のＶ相電圧位相を求め、当該位相に対応する変圧器各相の残留磁束の値を記録手段１６から読み出して投入位相制御手段２１に伝える。
【００７２】
遮断器を投入して３相変圧器を励磁するときには、投入位相制御手段２１は、第１実施形態と同様に、変圧器の定常磁束と残留磁束の極性が３相とも全て一致する位相範囲を遮断器目標投入位相範囲とする。
【００７３】
（５−３）第５実施形態の効果
記録手段１６に記録された関係を用いることで、運用時において変圧器側端子に電圧計測装置が設置されない場合でも、変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出することができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
（５−４）第５実施形態の変形例
第５実施形態において、可搬型計器用変圧器によって変圧器巻線電圧を計測する代わりに、計算機シミュレーション等により別途計算した遮断位相と残留磁束との関係を、記録手段１６にあらかじめ記録しておくこともできる。あるいは、可搬型計器用変圧器を他の装置に接続して変圧器巻線電圧を計測し、そこから求めた遮断器位相と残留磁束との関係を記録手段１６に予め記録しておくこともできる。
【００７５】
これらの場合でも、記録手段１６に記録された関係を用いて、第５実施形態と同様の効果が得られ、しかも、図７における電圧計測手段１１は不要となる。
【００７６】
（５−５）第５実施形態の別の変形例
図８は、本発明の第５実施形態の変形例を示す図である。図７と異なる点は、可搬型計器用変圧器を接続するための電圧計測手段を、１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗと３回路備えていることである。
【００７７】
この実施形態では、３台の可搬型計器用変圧器８Ｕ、８Ｖ、８Ｗを同時に接続し、遮断器を数回遮断することで、遮断時のＶ相電圧位相に対する変圧器Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の残留磁束の関係が同時に計測される。その結果、可搬型計器用変圧器を順次接続変更しなくても、遮断位相と各相鉄心の残留磁束との関係を一度に求めることができる。
【００７８】
（５−６）第５実施形態の別の変形例
図９は、本発明の第５実施形態の変形例を示す図である。図７と異なる点は、制御対象遮断器に直接接続される変圧器巻線がΔ結線されており、可搬型計器用変圧器８は、Ｕ−Ｖ相間、Ｖ−Ｗ相間、Ｗ−Ｕ相間へ順次接続されることである。
【００７９】
この実施形態では、変圧器のＵ−Ｖ相間、Ｖ−Ｗ相間、Ｗ−Ｕ相間に、可搬型計器用変圧器８を順次接続し、遮断器を数回遮断することで、遮断時のＶ相電圧位相に対する変圧器Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の残留磁束の関係が計測される。その結果、変圧器３の電源側巻線がΔ結線の場合に、各相の巻線電圧を相間電圧により直接計測することで、残留磁束の算出を正確に行うことができる。
【００８０】
（６）第６実施形態
図１０は、本発明の第６実施形態による励磁突入電流抑制装置の構成を示す図である。この実施形態において、励磁突入電流抑制装置１は、電流計測手段１２、電圧計測手段１３、残留磁束算出手段１５、投入位相制御手段２１、投入指令出力手段２２、および位相調整手段１７から構成される。
【００８１】
以下、第４実施形態とは異なる箇所について説明する。遮断器２に直接接続される３相変圧器巻線は、Δ結線されている。位相調整手段１７は、電源Ｖ相電圧信号３３Ｖの位相を３０°移相して残留磁束測定手段１５に伝える。
【００８２】
上記構成によれば、電圧計測手段１３は直接には電源Ｖ相の対地電圧を計測しているところ、位相調整手段１７によりＶ−Ｗ相間電圧信号に変換される。残留磁束算出手段１５は、当該電圧信号およびそこから推定された残りの線間電圧を、遮断器主接点が電気的に遮断されるまで積分することにより、各相鉄心の残留磁束を求める。従って、本実施形態によっても、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態の励磁突入電流抑制装置の遮断器目標投入位相算出方法を示す図。
【図３】本発明の第２実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図４】変圧器を遮断器で遮断したときの遮断位相と各相の残留磁束の計算結果例を示す図。
【図５】本発明の第３実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図６】本発明の第４実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図７】本発明の第５実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図８】本発明の第５実施形態の励磁突入電流抑制装置の別の構成例を示す図。
【図９】本発明の第５実施形態の励磁突入電流抑制装置の別の構成例を示す図。
【図１０】本発明の第６実施形態の励磁突入電流抑制装置の構成図。
【図１１】本発明の第１実施形態の動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００８４】
１…励磁突入電流抑制装置
２…３相一括操作型遮断器
２Ｕ…遮断器主接点Ｕ相
２Ｖ…遮断器主接点Ｖ相
２Ｗ…遮断器主接点Ｗ相
２Ｘ…遮断器操作機構
２Ｙ…遮断器補助接点
３…３相変圧器
３Ｕ…変圧器Ｕ相
３Ｖ…変圧器Ｖ相
３Ｗ…変圧器Ｗ相
４…電源
５…計器用変圧器（変圧器電圧測定用）
６…計器用変流器（変圧器電流測定用）
７…計器用変圧器（電源電圧測定用）
８…可搬型計器用変圧器
８Ｕ…可搬型計器用変圧器Ｕ相
８Ｖ…可搬型計器用変圧器Ｖ相
８Ｗ…可搬型計器用変圧器Ｗ相
１１…電圧計測手段（変圧器電圧測定用）
１１Ｕ…電圧計測手段（変圧器電圧Ｕ相測定用）
１１Ｖ…電圧計測手段（変圧器電圧Ｖ相測定用）
１１Ｗ…電圧計測手段（変圧器電圧Ｗ相測定用）
１２…電流計測手段（変圧器電流測定用）
１３…電圧計測手段（電源電圧測定用）
１４…接点入力手段
１５…残留磁束算出手段
１６…記録手段
２１…投入位相制御手段
２２…投入指令出力手段
２３…遮断位相制御手段
２４…遮断指令出力手段
２５…投入指令信号
２６…遮断指令信号
３１…変圧器電圧信号
３１Ｕ…変圧器電圧信号Ｕ相
３１Ｖ…変圧器電圧信号Ｖ相
３１Ｗ…変圧器電圧信号Ｗ相
３２…変圧器電流信号
３３…電源電圧信号
３４…補助接点信号
５１Ｕ…電源相電圧Ｕ相
５１Ｖ…電源相電圧Ｖ相
５１Ｗ…電源相電圧Ｗ相
５２Ｕ…変圧器Ｕ相の定常磁束
５２Ｖ…変圧器Ｖ相の定常磁束
５２Ｗ…変圧器Ｗ相の定常磁束
５３Ｕ…変圧器Ｕ相鉄心の残留磁束
５３Ｖ…変圧器Ｖ相鉄心の残留磁束
５３Ｗ…変圧器Ｗ相鉄心の残留磁束
５４Ｕ…Ｕ相の残留磁束と定常磁束の極性が一致する範囲
５４Ｖ…Ｖ相の残留磁束と定常磁束の極性が一致する範囲
５４Ｗ…Ｗ相の残留磁束と定常磁束の極性が一致する範囲
５５…遮断器目標投入位相範囲
【図１】
2008140580.tif 000003
【図２】
2008140580.tif 000004
【図３】
2008140580.tif 000005
【図４】
2008140580.tif 000006
【図５】
2008140580.tif 000007
【図６】
2008140580.tif 000008
【図７】
2008140580.tif 000009
【図８】
2008140580.tif 000010
【図９】
2008140580.tif 000011
【図１０】
2008140580.tif 000012
【図１１】
2008140580.tif 000013