(57)【要約】【課題】電力系統に誘導発電機を接続した場合の突入電流を制限するために、リアクトルを用いることなく、遮断器を効率よく使用する。【解決手段】誘導発電機システム１００は、送電線１０に接続され、遮断器１及び２、タイマ９、誘導発電機ＩＧを含んで構成される。送電線１０は、３相の送電線であり、送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃからなる。遮断器１は、接点３、４及び５を含む。遮断器２は、接点６、７及び８を含む。誘導発電機ＩＧには、端子Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃが設けられている。端子Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃは、遮断器１又は２を介してそれぞれ送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに接続される。いずれの接点も当初は開いた状態になっているが、送電線１０に誘導発電機ＩＧを接続する場合に、最初に行われる遮断器１の動作によって接点３、４及び５が閉じられ、タイマ９の制御で所定時間の経過後に行われる遮断器２の動作によって接点６、７及び８が閉じられる。【選択図】図１
2008048507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の電力系統に誘導発電機を遮断器により接続する誘導発電機接続方法であって、
前記遮断器が、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる第１のステップと、
前記遮断器が、前記第１のステップから所定時間が経過した後に、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる第２のステップと、
を含むことを特徴とする誘導発電機接続方法。
【請求項２】
誘導発電機と、
３相の電力系統に前記誘導発電機を接続する場合に、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させた後、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる遮断器と、
を含んで構成されることを特徴とする誘導発電機システム。
【請求項３】
前記遮断器が前記２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させてから所定時間が経過した後に、前記遮断器が前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させるように制御するタイマをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の誘導発電機システム。
【請求項４】
３相の電力系統に誘導発電機を接続する場合に、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させた後、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる
ことを特徴とする遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に誘導発電機を接続する誘導発電機接続方法、誘導発電機システム及び遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統である送電線に誘導発電機を接続する場合には、誘導発電機に対する突入電流（励磁電流）が多く流れて当該接続箇所の近傍に接続されている他の機器の電圧が低下することにより、当該機器を利用している需要家などに影響が発生することがある。そこで、送電線からの突入電流を制限するための対策が講じられている。例えば、誘導発電機の始動時は、突入電流を制限するために送電線と誘導発電機との間に直列にリアクトルを接続し、誘導発電機が加速して定常運転の状態になった後は、誘導発電機から送電線に全電圧を印加するためにリアクトルを短絡する方法がある。
【０００３】
図３は、送電線に誘導発電機を接続した場合の誘導発電機に流れる電流の変化を示す図である。送電線に誘導発電機を接続すると、まず、誘導発電機は、過大な突入電流を受けて、電動機として回転を開始する。そして、電流が徐々に減少し、定格電流に達すると、誘導発電機は、本来の発電機として定常運転に入る。ここで、突入電流を制限するためにリアクトルを用いた構成例を説明する。
【０００４】
図４は、従来の誘導発電機システムの構成例を示す図である。誘導発電機システム２００は、３相の送電線１０に接続され、各相の遮断器１１及び１２、リアクトルＬ、スイッチＳＷ（以下、まとめて機器という）並びに誘導発電機ＩＧを含んで構成される。各相の送電線１０に機器が接続され、さらに各相の当該機器に誘導発電機ＩＧが接続される。送電線１０と誘導発電機ＩＧとの間における機器の接続構成としては、まず、遮断器１１及びリアクトルＬが直列に接続される。これは、遮断器１１によって所定値を越えた過電流を制限するとともに、リアクトルＬによって送電線１０から誘導発電機ＩＧに流れ込む交流電流を所定の割合に制限するものである。また、直列に接続されたスイッチＳＷ及び遮断器１２がリアクトルＬに対して並列に接続される。これは、誘導発電機ＩＧに流れる電流が定格電流に達した場合に、当初は開いていたスイッチＳＷを閉じることによって、リアクトルＬを短絡させて誘導発電機による全電圧を送電線に印加可能とするとともに、遮断器１２によって所定値を越えた過電流を制限するものである。このような構成によって、約１４％の電圧降下が可能になった実施例がある。
【０００５】
なお、特許文献１には、当該リアクトルの代わりに別の投入制御回路を設ける風車発電機が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１９９８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のようにリアクトルを用いる場合、送電線に誘導発電機を接続した瞬間の突入電流を制限するだけのために、所定の大きさのリアクトルを設置する必要があるので、価格やスペースの観点から非経済的であるという問題がある。また、１相の送電線に接続するのに２台の遮断器を使用することになるが、１台の遮断器をリアクトルに並列接続しているため、突入電流に対しては実質的に１台分の遮断容量しかないので、非効率的であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電力系統に誘導発電機を接続した場合の突入電流を制限するために、リアクトルを用いることなく、遮断器を効率よく使用することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、３相の電力系統に誘導発電機を遮断器により接続する誘導発電機接続方法であって、前記遮断器が、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる第１のステップと、前記遮断器が、前記第１のステップから所定時間が経過した後に、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる第２のステップとを含むことを特徴とする。  
この方法によれば、一度に３相の電力系統に誘導発電機を接続するのではなく、まず２相電力系統に対する接続を行い、その後電流が安定してから残りの１相の電力系統に対する接続を行う。
【０００９】
また、本発明は、誘導発電機システムであって、誘導発電機と、３相の電力系統に前記誘導発電機を接続する場合に、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させた後、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させる遮断器とを含んで構成されることを特徴とする。  
この構成によれば、一度に３相の電力系統に誘導発電機を接続するのではなく、まず２相の電力系統に対する接続を行ってから、次に残りの１相の電力系統に対する接続を行う。
【００１０】
また、本発明は、誘導発電機システムであって、前記遮断器が前記２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させてから所定時間が経過した後に、前記遮断器が前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させるように制御するタイマをさらに含んで構成されることを特徴とする。  
この構成によれば、２相の電力系統に対する接続を行い、その後電流が安定してから残りの１相の電力系統に対する接続を行う。
【００１１】
また、本発明は、遮断器であって、３相の電力系統に誘導発電機を接続する場合に、前記３相の電力系統のうち、２相の電力系統に前記誘導発電機を導通させた後、前記３相の電力系統のうち、前記２相以外の１相の電力系統に前記誘導発電機を導通させることを特徴とする。  
この構成によれば、一度に３相の電力系統に誘導発電機を接続するのではなく、まず２相の電力系統に対する接続を行ってから、次に残りの１相の電力系統に対する接続を行う。
【００１２】
その他、本願が開示する課題およびその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力系統に誘導発電機を接続した場合の突入電流を制限するために、リアクトルを用いることなく、遮断器を効率よく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る誘導発電機システムは、遮断器を用いて、３相の送電線（電力系統）のうち、最初に２相分に誘導発電機を導通させ、所定時間の経過後残りの１相分に誘導発電機を導通させるものである。これによれば、送電線に誘導発電機を接続した場合の突入電流を制限するにあたって、リアクトルを用いることなく、遮断器を効率よく使用することができる。
【００１５】
≪システムの構成と動作≫
図１は、本発明の実施の形態に係る誘導発電機システムの構成例を示す図である。誘導発電機システム１００は、送電線１０に接続され、遮断器１及び２、タイマ９、誘導発電機ＩＧを含んで構成される。送電線１０は、３相の送電線であり、送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃからなる。遮断器１は、接点３、４及び５を含んで構成される。遮断器２は、接点６、７及び８を含んで構成される。遮断器１及び２は、ＣＢ（Circuit Breaker）などによって実現される。タイマ９は、遮断器１の動作と遮断器２の動作との時間間隔を制御する。誘導発電機ＩＧには、端子Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃが設けられている。端子Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃは、遮断器１又は２を介してそれぞれ送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに接続される。
【００１６】
接点は、送電線１０と誘導発電機ＩＧとの間にあって、所定の方向に電流を流すか否かを制御するスイッチである。いずれの接点も当初は開いた状態になっているが、送電線１０に誘導発電機ＩＧを接続する場合に、最初に行われる遮断器１の動作によって接点３、４及び５が閉じられ、さらに所定時間の経過後に行われる遮断器２の動作によって接点６、７及び８が閉じられる。遮断器１の動作から所定時間を空けた遮断器２の動作は、タイマ９によって制御される。これによれば、送電線１０と誘導発電機ＩＧとの間において、まず、２相分の接続を行い、その後電流が安定してから、残りの１相を接続することになるので、突入電流を減少させ、近傍の電圧低下を防ぐことができる。なお、いずれの接点も遮断器の特性を有しており、所定値を越えた過電流が流れた場合には開くことによって過電流を遮断するようになっている。
【００１７】
遮断器１において、接点３は、送電線１０ａから誘導発電機ＩＧの端子Ｔａに流れる電流を制御する。接点４は、端子Ｔａから送電線１０ａに流れる電流を制御する。接点５は、送電線１０ｂから端子Ｔｂに流れる電流を制御する。接点３、４及び５が閉じると、送電線１０ａと端子Ｔａとの間及び送電線１０ｂと端子Ｔｂとの間が導通することで、２相分の接続が行われたことになる。
【００１８】
遮断器２において、接点６は、誘導発電機ＩＧの端子Ｔｂから送電線１０ｂに流れる電流を制御する。接点７は、送電線１０ｃから端子Ｔｃに流れる電流を制御する。接点８は、端子Ｔｃから送電線１０ｃに流れる電流を制御する。接点３、４及び５が閉じた状態でさらに接点６、７及び８が閉じると、新たに送電線１０ｃと端子Ｔｃとの間が導通することで、残りの１相分の接続が行われたことになる。
【００１９】
≪システムの効果≫
送電線１０に誘導発電機ＩＧを接続するにあたっては、３相分を一度に接続するのではなく、先行して２相分を接続し、所定時間の経過後残りの１相分を接続する。これによれば、極端に電圧を低下させることなく、リアクトルを用いた場合と同程度の電流制限の効果を得ることができる。以下、その詳細について説明する。
【００２０】
図２は、送電線１０による電圧の位相ベクトル及び誘導発電機ＩＧの端子間にかかる電圧を示す図である。図２（ａ）は、３相分を一度に接続した場合の、誘導発電機ＩＧの端子間にかかる電圧を示す。ここで、Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃは、それぞれ送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃによる電圧の位相ベクトル（以下、ベクトルともいう）を示す。また、送電線１０ａと端子Ｔａ、送電線１０ｂと端子Ｔｂ及び送電線１０ｃと端子Ｔｃの間の遮断器１又は２に係るインピーダンスを１０［Ω］とし、誘導発電機ＩＧ自身が持つインピーダンス（拘束インピーダンス）を２０［Ω］とする（図２（ｂ）及び（ｃ）も同様）。遮断器１及び２がないとした場合の、誘導発電機ＩＧの端子間の電圧を１［Ｖ］（＝｜Ｖａ−Ｖｂ｜＝｜Ｖｂ−Ｖｃ｜＝｜Ｖｃ−Ｖａ｜）とする（図２（ｂ）及び（ｃ）も同様）。さらに、Ａ１、Ａ２及びＡ３は、各端子間の電圧の大きさを示す。
【００２１】
前記インピーダンスの値の場合、誘導発電機ＩＧの各端子にかかる電圧の位相ベクトルは、各送電線によるベクトルの２／３（＝２０／（１０＋２０））になる。従って、３相の平均電圧は、次の式１により求められる。
【数１】
2008048507.tif 000003
【００２２】
これによれば、３相分を一度に接続した場合には、約３３％の電圧低下になると考えられる。
【００２３】
図２（ｂ）は、先行して２相分を接続した場合の、誘導発電機ＩＧの端子間にかかる電圧を示す。Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は、各端子間の電圧の大きさを示す。この場合、端子Ｔａ及びＴｂにかかる電圧の位相ベクトルは、各送電線によるベクトルの２／３になるが、端子Ｔｃにかかる電圧の位相ベクトルは、送電線１０ｃによるベクトルＶｃと同じになる。従って、３相の平均電圧は、次の式２により求められる。
【数２】
2008048507.tif 000004
【００２４】
これによれば、先行して２相分を接続した場合には、約２２％の電圧低下になると考えられるので、一度に３相分を接続した場合と比較して、電圧低下を抑えることができる。
【００２５】
図２（ｃ）は、残りの１相分を接続した場合の、誘導発電機ＩＧの端子間にかかる電圧を示す。Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は、各端子間の電圧の大きさを示す。この場合、端子Ｔａ及びＴｂにかかる電圧の位相ベクトルは、各送電線によるベクトルと同じになるが、端子Ｔｃにかかる電圧の位相ベクトルは、送電線１０ｃによるベクトルＶｃの２／３になる。従って、３相の平均電圧は、次の式３により求められる。
【数３】
2008048507.tif 000005
【００２６】
これによれば、残りの１相分を接続した場合には、約１１％の電圧低下になると考えられるので、一度に３相分を接続した場合と比較して、電圧低下を抑えることができる。
【００２７】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、３相の送電線１０のうち、２相の送電線１０ａ及び１０ｂと、残りの１相の送電線１０ｃとに分けて誘導発電機ＩＧを接続するので、３相の送電線１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに一度に誘導発電機ＩＧを接続する場合の極端な電圧降下を抑えることができ、突入電流を適切に制限することができる。また、遮断器１及び２を同時に使用することによって、２つの遮断器１及び２の遮断容量の合計が全体の遮断容量になるので、各遮断機１及び２の遮断容量は小容量であってもよい。
【００２８】
これによれば、価格やスペースの観点から非経済的なリアクトルを用いることなく、突入電流を適切に制限することができる。また、遮断器を効率的に使用して、簡単な構成で実現できるので、経済的である。
【００２９】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る誘導発電機システムの構成例を示す図である。
【図２】送電線による電圧の位相ベクトル及び誘導発電機の端子間にかかる電圧を示す図であり、（ａ）は３相分を一度に接続した場合を示し、（ｂ）は先行して２相分を接続した場合を示し、（ｃ）は残りの１相分を接続した場合を示す。
【図３】送電線に誘導発電機を接続した場合の誘導発電機に流れる電流の変化を示す図である。
【図４】従来の誘導発電機システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  誘導発電機システム
１、２  遮断器
３、４、５、６、７、８  接点
９      タイマ
ＩＧ    誘導発電機
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ  端子
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  送電線（電力系統）
【図１】
2008048507.tif 000006
【図２】
2008048507.tif 000007
【図３】
2008048507.tif 000008
【図４】
2008048507.tif 000009