(57)【要約】【課題】地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の増大を防止し、過電圧で鉄心が飽和することのない信頼性に優れた分路リアクトルを提供する。【解決手段】定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、【数１】（ｋ／１．０５）・（Ｓｒ／Ｓａ）≦Ｎａ／Ｎｒ≦（１．０５／ｋ）・（Ｄａ／Ｄｒ）とする。【選択図】　図１
2004047828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電
圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数１】
2004047828.tif 000041
としたことを特徴とする分路リアクトル。
【請求項２】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．６５としたことを
特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項３】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．９０としたことを
特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項４】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を２．２３としたことを
特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項５】
定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電
圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数２】
2004047828.tif 000042
としたことを特徴とする分路リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中性点を直接接地する方式の充電電流補償用分路リアクトルに係り、特に、分路リアクトルが接続された系統での地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の増大防止を図った分路リアクトルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、送電線路が電力ケーブルの場合や、架空系でも長距離になった場合には、その対地静電容量が非常に大きくなるので充電電流が大きくなる。充電電流が大きくなると、電圧変動が大きくなったり、地絡時の事故電流力率が悪くなって事故を検出しにくくなるなどの問題が生ずる。そこで従来より、この充電電流を補償するために分路リアクトル（または補償リアクトルとも呼ばれる）が送電線路と電気的に並列に接続されている。
【０００３】
分路リアクトルを送電線路に接続する場合に、リアクトルの中性点を直接接地する方式と、非接地にする方式とがある。前者の場合、系統１線地絡時にケーブルを流れる進み電流を補償するため、地絡電流および零相電流の低減に寄与することができる。しかしながら、系統で１線地絡が生じると健全相電圧が上昇するためにリアクトル鉄心は飽和し、ひずみ波電流が流れる。このひずみ波電流は健全相の電圧上昇に比例して大きくなる。また、ひずみ波電流は地絡電流に重畳して流れるため、零相電流中に混入してしまう。ひずみ波電流が零相電流に混入すると、通信線路への電磁誘導障害をもたらす可能性や、ひずみ波による共振現象などが発生する可能性が大きくなる。さらに護継電装置にとっては誤動作や誤不動作の可能性が増加する。
【０００４】
ところで、系統には有効接地系統と非有効接地系統があるが、いずれの系統でも健全相の電圧上昇がある。電気学会技術報告第５１７号（１９９４年１１月、電気学会）「試験電圧の考え方と過電圧」、３．２８表および３．２９表によれば、わが国の有効接地系統である２７５ｋＶおよび５００ｋＶ系統では、健全相電圧は最大で常時運転電圧の１．４３倍になるとしている。一方、非有効接地系統である１１ｋＶ〜１５４ｋＶ系統では、健全相電圧は最大で常時運転電圧の２．３４倍になるとしている。このように非有効接地系統の電圧上昇は特に大きくなっており、同報告書では下記の値が記載されている。
状態▲１▼　　１線地絡時の過電圧：１．７３倍
状態▲２▼　　負荷遮断時の過電圧：１．１５倍
状態▲２▼ａ　非常にまれな系統条件で発生する負荷遮断時の過電圧：１．３５倍
状態▲３▼　　通常発生すると考えられる過電圧最大値：１．９９倍
状態▲４▼　非常にまれに発生すると考えられる過電圧最大値：２．３４倍
【０００５】
系統の事故には、地絡事故としては１線地絡から３線地絡があり、短絡としては２線短絡から３線短絡があるが、電圧上昇が最も高くなるのは１線地絡時である。それが上記の状態▲１▼である。状態▲３▼は、状態▲１▼の１線地絡と状態▲２▼が重なった場合であり、１．７３と１．１５との積で１．９９となっている。また、状態▲４▼は状態▲１▼の１．７３と状態▲２▼ａの１．３５との積で２．３４となっている。状態▲１▼、▲３▼、▲４▼はいずれも１線地絡が発生しているときの状態であり、過電圧は１線地絡を対象にすべきことを示している。
【０００６】
図４は、非有効接地系統の一般的な三相交流変電所の一部と送電ケーブル系統の一例を示す３線結線図である。ただし、断路器その他の機器は省略して示している。ａ相〜ｃ相の送電ケーブル１ａ〜１ｃは、大きな対地静電容量２を持っている。リアクトル用遮断器３を介してリアクトル４が接続されている。リアクトルの中性点は直接接地としている。各相の送電ケーブル１ａ〜１ｃは送電線用遮断器５を介して各相の母線６に接続されており、変圧器用遮断器７を介して変圧器８が接続されている。図中では、変圧器８の巻線の内、非有効接地系統側の１巻線のみを示し、他の巻線は省略している。なお、一般的な非有効接地系統では、変圧器８の中性点に中性点接地抵抗器９が接続されている。あるいは、変圧器８の中性点に中性点接地抵抗器９を接続する代わりに、母線に接地変圧器を設け、その中性点に抵抗器を接続する場合もある。また、図示してないがリアクトル４は送電ケーブルの両端に設置されている。
【０００７】
次に計算機により解析した正常運転と地絡事故時の電流波形を示し、従来技術の問題点を説明する。ここで、解析に用いた送電ケーブルおよびリアクトルの定格事項は下記のとおりである。
・送電ケーブル：　６６ｋＶ用ＣＶケーブル、５３ｋｍ、対地静電容量０．２３μＦ／ｋｍ。常時の運転電圧は６６ｋＶであり、対地電圧はその√３分の１である３８ｋＶである。計算機による解析結果は、波高値で示されるので、これを波高値で表わすと√２倍の５４ｋＶ（波高値）となる。また線間電圧の６６ｋＶは波高値では９３ｋＶとなる。
・リアクトル：　三相形、定格電圧６６ｋＶ、定格３相容量１０ＭＶＡ、定格周波数６０Ｈｚ。なお、巻線抵抗は定格事項ではないが、減衰に影響するので実績から１．１Ωとした。また、リアクトル４は前述したとおり、送電ケーブル１ａ〜１ｃの両端に設置している。さらに、中性点抵抗器９の抵抗値は、１線地絡時に１００Ａが流れる抵抗値、すなわち３８７Ωとしている。
【０００８】
定常時のケーブル充電電流とリアクトルの電流の関係を求めると、下記のとおりとなり、ほぼ完全に補償された状態になる。
【数３】
ケーブル充電電流＝対地電圧×２×π×周波数×ケーブル対地静電容量＝（６６×１０３／√３）×２×π×６０×０．２３×１０−６×５３＝１７５（Ａ）
【数４】
リアクトル電流＝リアクトル３相容量／（√３×相間電圧）＝１０×１０６／（√３×６６×１０３）＝８７．５（Ａ）
これを波高値で表わすと√２倍になり、リアクトル電流は１２４Ａ（波高値）となる。この場合、前述したとおり、送電ケーブルの両端にリアクトル４を設置しているので、２台分のリアクトル電流は実効値で１７５Ａ、波高値はその√２倍の２４７Ａとなる。このようにケーブル充電電流値とリアクトル電流は同一となっていて、位相が逆のため、定常状態では相殺される。
【０００９】
まず、図２５〜図２８および図４を用いて正常運転中の電圧、電流について説明する。図２５はａ相の正常運転時の電圧、図２６は送電線用遮断器５のａ相の正常時の電流であり、リアクトル電流とケーブル充電電流が相殺して、ほとんど電流はゼロとなっている。図２７はリアクトル４のａ相の電流である。また、図２８は正常運転時の送電線用遮断器５を流れる３×零相電流（零相電流を３倍したもの）であり、地絡事故が発生していないので、３×零相電流は流れていない。正常時の電圧は図２５に示されたように、定格電圧で運転されている。ａ相だけでなく、図示していないｂ相、ｃ相とも位相が１２０度ずれるのみで、同様の形状の電流が流れる。同様に、リアクトル４に流れる電流も図２７のとおり、３相ともひずみのない正弦波電流が流れる。
【００１０】
次に図１９〜図２４および図４を用いて、１線地絡時に零相電流に大きなひずみ波電流が流れることを説明する。図４において、変圧器８と変圧器用遮断器７の間のａ相で地絡１０すなわち、１線地絡があった場合、事故相であるａ相の電圧は図１９中の（ａ）のようになり、健全相であるｂ相およびｃ相の電圧はそれぞれ（ｂ）、（ｃ）のようになる。図１９（ａ）において、Ｎは定常運転状態の期間を示し、Ｔは１線（ａ相）地絡が発生した時刻を示している。Ｎの期間ではａ相電圧は定常運転電圧である５４ｋＶ（波高値）であり、時刻Ｔで地絡が発生したため電圧は０ボルトになっている。
【００１１】
一方、図１９（ｂ）、（ｃ）では、期間Ｎでは、ａ相と同じ定常時の対地電圧５４ｋＶ（波高値）であるが、時刻Ｔで地絡があると√３倍の９３ｋＶ（波高値）程度まで上昇している。定常時の電圧を示している図２５と比べるとそのことがはっきりと分かる。つまり図１９に示すように、健全相であるｂ相およびｃ相では電圧上昇しており、リアクトル鉄心は飽和し、電圧上昇が約√３倍であるにもかかわらず、図２１の（ｂ）〜（ｃ）に示すように電流は図２７に比較すると約６．５倍もの大きさになっている。
【００１２】
また、波形に注目すると、図２７のような正弦波ではなく、事故時は図２１の（ｂ）のとおり、ひずみ波になっている。図２２は図２１中の代表として（ｂ）の時間軸を１．１秒まで延長したものであり、定常状態に近い状況を見たものである。１．０秒後を見るとリアクトル電流は３５０Ａ（波高値）〜４００Ａ（波高値）であり、電圧上昇が１．７倍であるにもかかわらず、定常電流１２４Ａ（波高値）の３倍前後と大きく、かつ、ひずみ波となっており、リアクトル鉄心が飽和していることを示している。また、図２０のように送電線用遮断器５に流れる電流も非常に大きく、同時にひずみも大きくなっている。つまり、健全相リアクトルの電圧が√３倍程度になったため、リアクトルが飽和し、電流が増大してかつひずみ波となっている。
【００１３】
このような大きくひずんだ大電流が流れる原因は、リアクトルの規格として、電気学会電気規格調査会標準規格のＪＥＣ−２２１０−１９９０「リアクトル」にて、電圧上昇は５％以下としており、それを超える電圧上昇に対しては飽和してよいこととなっているためである。また、電流波形のひずみ率は定格電流にて規定していて、１％を超えないことが望ましいとしている。具体的には前記規格には下記のとおり記載されている。
【００１４】
［５．３．３］電圧および周波数の変化
分路リアクトルは、電圧または周波数のいずれか一方が、定格値の上下５％にわたって変化しても実用上支障があってはならない。電圧および周波数が同時に変化する場合、それぞれの変化が上下５％以下で、かつ電圧の上昇および周波数の降下を正にとって両変化の百分率の代数和が５％以内の場合、実用上支障があってはならない（以下省略）。なお、上述した『実用上支障があってはならない』という表現の意味は、「温度上昇が保証値よりも多少上昇することがあっても変圧器の寿命が著しく短縮する程度にはならない」こととされている。
【００１５】
［５．８．１２］電流ひずみ率測定
電流ひずみ率測定は、定格周波数の定格電圧で行うことが望ましい。これが実施しにくい場合は、できる限り定格電圧に近い電圧で電流ひずみ率を測定する（以下省略）。
［解説５］分路リアクトルの電流波形
中性点を直接接地して使用する分路リアクトルの線路電流中の高調波成分のひずみ率は、正弦波電圧で励磁したとき定格電流において１％を超えないことが望ましい（以下省略）。
【００１６】
上記のような規定に従った場合のリアクトルの電圧−電流特性の例を図２９に示す。なお、本発明による場合の特性と比較するため、ここではこれを特性Ａと表記する。図２９のように１．０５倍を若干超える電圧までは、電圧と電流とが比例するように設計する。ところが、それを超えた電圧に対しては規制されないので、飽和を開始し、急激に電流が増加していく。すなわち、鉄心が飽和していく。この例では、１線地絡時の電圧上昇が１．７３倍になると電流は３．３倍にもなっている。また、このときの電流波形は、鉄心が飽和しているため、大きくひずむ。このような電流では、温度上昇は規格値を越え、リアクトルの寿命にも悪影響を与え、実用上大きな支障をきたすことになりかねない。また、振動や騒音も非常に大きくなる。
【００１７】
続いて、問題の零相電流に注目する。図２３は送電線用遮断器５部分の３×零相電流である。零相電流を３倍した理由は、零相電流の３倍が３相交流回路での地絡電流となり、それが通信線などへの電磁誘導障害の原因となるからである。図２８では正常運転時の３×零相電流がゼロであることを示しているが、図２３では３×零相電流は大きくひずんだ電流波形となり、約１７００Ａ（波高値）にもなっている。
【００１８】
図２４は図２３の時間軸を１．１秒まで延長し、定常状態に近い状況を見たものである。１．０秒後を見ると３×零相電流は２５０Ａ（波高値）〜５００Ａ（波高値）に減衰しているが、依然として大きい電流である。非有効接地系統では通信線への電磁誘導障害防止などのため、通常１００Ａ〜数百Ａ以下の３×零相電流に抑制するのが一般的である。この解析例では、中性点抵抗器により、１００Ａ程度に抑制しようとしているが、１線地絡時の健全相リアクトルの飽和のため、地絡直後は１７００Ａ（波高値）、１．０秒後も５００Ａ（波高値）で、かつ、ひずみ波の３×零相電流が流れ、通信線への電磁誘導障害などの問題を発生しやすくしているという問題がある。
【００１９】
従来、わが国の１５４ｋＶ以下の系統には、１５ｋｍを超える長距離ケーブル系統はなく、ケーブル補償用のリアクトルも適用されていなかった。しかしながら近年では、離島への交流送電などが計画され、６６ｋＶや１５４ｋＶ系統でも数十キロメートルにおよぶ電力ケーブルによる送電が実現する可能性がある。また、都心部近傍の送電には架空送電線を設置することは困難になってきており、長距離ケーブル送電が採用される可能性がある。その場合には、上記のように１線地絡時の健全相電圧上昇に伴って、ひずみ波零相電流の増大が発生する。また、有効接地系統でも、健全相電圧は１．４３倍になることが前記電気学会技術報告第５１７号に述べられている。つまり、健全相は飽和し、ひずみ波になる可能性がある。このため、零相電流が増大し、通信線への誘導障害の可能性を増大した。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、系統の健全相が飽和すると、ひずみ波になり零相電流が増大するが、特に、非有効接地系統では地絡時に健全相電圧が１．７３〜２．３４倍まで上昇するため、中性点直接接地式のリアクトルにおいて従来の設計ではリアクトル鉄心が飽和し、電流波形はひずみ、３×零相電流が増加した。この結果、通信線への電磁誘導障害を招いたり、保護継電器の誤動作・不動作を引き起こしたり、ひずみ波による共振現象を発生させるなど、問題となっていた。
【００２１】
本発明は、このような問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の増大を防止し、過電圧で鉄心が飽和することのない信頼性に優れた分路リアクトルを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数５】
（ｋ／１．０５）・（Ｓａ／Ｓｒ）≦Ｎａ／Ｎｒ≦（１．０５／ｋ）・（Ｄａ／Ｄｒ）
としたことを特徴とする。
このような請求項１の発明によれば、鉄心断面積Ｓａと巻線の巻回数Ｎａならびに鉄心ギャップ長合計値Ｄａを上記の式のとおりに設計することで、定格電圧での容量を維持したまま、定格電圧のｋ倍の過電圧に対して飽和しないようにすることができる。これにより、地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の増大を防ぐことができる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１記載の分路リアクトルにおいて、非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．６５としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の分路リアクトルにおいて、非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．９０としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の分路リアクトルにおいて、非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を２．２３としたことを特徴とする。
これら請求項２〜４の発明によれば、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数ｋを１．７３、１．９９、２．３４とした場合でも、電圧上昇に伴う鉄心の飽和がなく、地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の発生を大幅に軽減することができる。
【００２４】
請求項５の発明は、定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数６】
（２ｋ／１．０５）・（Ｓａ／Ｓｒ）≦Ｎａ／Ｎｒ≦（１．０５／２ｋ）・（Ｄａ／Ｄｒ）
としたことを特徴とする。
このような請求項５の発明によれば、過電圧の２倍の電圧に対して飽和しないように、つまり２ｋ倍の過電圧に対して飽和しないようにすることで、どのような電圧位相で地絡事故が発生してもリアクトルは飽和することがなく、過渡的な過電流やひずみ波の発生を防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
［１−１．第１の実施の形態の構成］（請求項１対応）
請求項１の発明に係る実施の形態を図３により説明する。図３はリアクトルの原理的な構造を示しており、一般的に使用されているギャップ付き鉄心形のリアクトルである。ギャップ付き鉄心１１は、透磁率の高い磁気鋼板製のブロック鉄心１２と、透磁率の低いセラミックなどでできた磁気回路的には空隙とみなせるギャップ１３とから構成されている。ギャップ付き鉄心１１は、複数のブロック鉄心１２とギャップ１３で構成されている。ギャップ付き鉄心１１の周りには、巻線１４が巻回されている。外側にはギャップ付き鉄心１１との磁気回路を構成するように磁気シールド１５が設けられている。なお、図３では単相リアクトルを示しており、３相回路で使用するときは、これを３組使用するか、ギャップ付き鉄心１１と巻線１４を３脚構成とするなどの方法で用いられている。
【００２６】
このようなギャップ付き鉄心形のリアクトルのインダクタンスＬｒは下式で与えられている。
【数７】
2004047828.tif 000003
Ｌｒ：リアクトルのインダクタンス（Ｈ）
μ０：真空の透磁率（Ｈ／ｍ）
Ｎｒ：巻線の巻回数（回）
Ｓｒ：鉄心断面積（ｍ２）
Ｄｒ：鉄心ギャップ長の合計値（ｍ）
【００２７】
Ｄｒは複数のギャップ１３の個々のギャップ長をδｉとすると、下式で表わされる。
【数８】
2004047828.tif 000004
また、このリアクトルの磁束密度Ｂｒは下式で与えられている。
【数９】
2004047828.tif 000005
Ｂｒ：磁束密度（Ｔ）
Ｉｒ：リアクトルの定格電流（Ａ）
【００２８】
さらに、リアクトルの定格電流Ｉｒは、下式で与えられる。
【数１０】
2004047828.tif 000006
Ｖｒ：定格電圧（Ｖ）
ｆ：周波数（Ｈｚ）
【００２９】
通常の設計では、ブロック鉄心１２の断面積Ｓｒと巻線１４の巻き回数Ｎｒおよび鉄心ギャップ長Ｄｒは、前記ＪＥＣ規格を満足させるために、定格電圧の１．０５倍の電圧になっても飽和を開始しないように設計される。ところが、１線地絡時の健全相電圧の上昇があると、前述のとおり、最大２．３４倍の電圧になり、インダクタンスＬｒは（１）式のとおり構造で決定されるので、それに比例して（３）式に従って電流が増加し、（２）式に従って磁束密度が高くなり、１．０５倍を越えるので、鉄心は飽和してしまう。このため、すでに述べたように図２１（ｂ）〜（ｃ）のように電流波形はひずみ波を多く含み、かつ、大きな値となってしまう。
【００３０】
そこで本実施の形態ではこれを防止するために次のようにする。１線地絡時の健全相電圧上昇倍数をｋとし、本実施の形態によるリアクトルの鉄心断面積をＳａ、鉄心ギャップ長の合計値をＤａ、巻線の巻回数をＮａとすると、次式のようにする。
【数１１】
2004047828.tif 000007
【００３１】
［１−２．第１の実施の形態の作用効果］
ここで、本実施の形態に関係する電圧と磁束密度、鉄心断面積、巻線の巻回数について説明する。これらの関係を数式に表わすと、電磁誘導の法則から下式のとおり表わされている。
【数１２】
2004047828.tif 000008
Φｒ：鉄心中の磁束（Ｗｂ）
【００３２】
磁束密度Ｂｒは、定格電圧の１．０５倍で飽和を開始しないような磁束密度にしている。言い換えると、定格電圧の１．０５倍以上になると鉄心が飽和し始めるような設計、すなわち飽和に近い磁束密度であることを示している。従って、１．０５倍を超える電圧になると、鉄心は飽和し始め、電流は急激に増加し、かつ、ひずみ波となる。
【００３３】
本実施の形態による設計では、次の２つの条件を満たすようにする。
条件１：定格電圧における電流は同一とする。
条件２：電圧がｋ倍になっても、鉄心が飽和しないようにする。
条件１は、運転状態においてケーブルの充電電流を補償するために、必要な条件である。条件２は、１線地絡時にリアクトルに流れる電流が電圧上昇以上に急激に増加したり、ひずみ波になることを防止するために必要な条件である。
【００３４】
本実施の形態によるリアクトルの鉄心断面積をＳａ、巻線の巻回数をＮａとすると、次式のとおり表わすことができる。
【数１３】
2004047828.tif 000009
Ｖａ：定格電圧（Ｖ）
Ｌａ：本実施の形態によるリアクトルのインダクタンス（Ｈ）
Ｉａ：本実施の形態によるリアクトルの定格電流（Ａ）
Ｎａ：本実施の形態によるリアクトル巻線の巻回数（回）
Φａ：本実施の形態によるリアクトルの磁束（Ｗｂ）
Ｂａ：本実施の形態によるリアクトルの磁束密度（Ｔ）
Ｓａ：本実施の形態によるリアクトルの鉄心断面積（ｍ２）
【００３５】
（５）式と（６）式において、条件１から定格電圧ＶｒとＶａ、および定格電流ＩｒとＩａとは同一でなければならない。従って、（５）式、（６）式からＬｒとＬａも同一でなければならない。すなわち、（５）式は（６）式と等しくなければならず、下式が成り立つ。
【数１４】
2004047828.tif 000010
ゆえに、
【数１５】
2004047828.tif 000011
【００３６】
Ｂｒは定格電圧の１．０５倍で飽和を開始しない磁束密度であり、Ｂａは定格電圧のｋ倍で飽和を開始しない磁束密度とする必要がある。飽和を開始しない領域では電圧と磁束密度は比例するから、ＢａとＢｒとの関係は、下式のとおりとなる。
【数１６】
2004047828.tif 000012
すなわち、
【数１７】
2004047828.tif 000013
【００３７】
（７）式と（８）式から、
【数１８】
2004047828.tif 000014
すなわち、
【数１９】
2004047828.tif 000015
ゆえに、
【数２０】
2004047828.tif 000016
【００３８】
一方、Ｂａは（２）式と同様に下式で表わされる。
【数２１】
2004047828.tif 000017
Ｄａ：本実施の形態によるリアクトルの鉄心ギャップ長の合計値（ｍ）
【００３９】
（２）式と（１０）式において、リアクトル容量が同一でなければならないので、定格電流Ｉｒと電流Ｉａは同一でなければならず、従って、（１０）式と（２）式との比、すなわちＢａとＢｒの比を求めると下式のとおりとなる。
【数２２】
2004047828.tif 000018
【００４０】
また、ＢａとＢｒは（８）式と同一の関係にあるので、（１１）式は下記のとおりとなる。
【数２３】
2004047828.tif 000019
ゆえに、
【数２４】
2004047828.tif 000020
【００４１】
また、（９）式と（１２）式とを同時に満足させる必要があるので、下式のとおりとなる。
【数２５】
2004047828.tif 000021
【００４２】
ここで、（１３）式が正しいことを例示により検証する。電圧上昇倍数ｋを２とし、鉄心断面積を増加させない場合について、巻回数とギャップ長をどのような大きさにするか、またその場合、定格電圧時の磁束密度が１．０５／２になり、かつ、リアクトル容量すなわちインダクタンスが同一であることを検証する。なお、定格電圧時の磁束密度が１．０５／２になる理由は、通常の設計では前述のとおり規格に従い定格電圧の１．０５倍の電圧以上で飽和するよう設計するため、定格電圧時は飽和磁束密度の１／１．０５の磁束密度になっているためである。
【００４３】
鉄心断面積は変えないことにしたので、（１３）式において
【数２６】
2004047828.tif 000022
従って、（１３）式の左辺から
【数２７】
2004047828.tif 000023
これを（１３）式に代入し、右辺から
【数２８】
2004047828.tif 000024
【００４４】
ここで、経済設計をするため、（１５）式、（１６）式の最小値を採用する。すなわち、Ｎａ／Ｎｒ＝２／１．０５、また、Ｄａ／Ｄｒ＝（２／１．０５）２に設計する。次に（１１）式から磁束密度の比を求める。
【数２９】
2004047828.tif 000025
【００４５】
次にインダクタンスＬａを求める。Ｌａは（１）式と同様に下式で表わせる。
【数３０】
2004047828.tif 000026
（１）式と（１８）式からＬａとＬｒの比を求めると下式のとおりとなる。
【数３１】
2004047828.tif 000027
これに数値を代入すると
【数３２】
2004047828.tif 000028
【００４６】
以上説明したように、過電圧倍数ｋ＝２の場合に鉄心断面積を（１４）式のとおり同一としたとき、巻回数は（１５）式のとおり２／１．０５倍とし、ギャップ長は（１６）式のとおり（２／１．０５）の二乗倍にすれば、磁束密度は（１７）式のとおり１．０５／２倍となる。この結果、２倍の過電圧になっても飽和しないこと、また、容量すなわちインダクタンスは（２０）式のとおり同一であることが検証できた。すなわち、（１３）式のとおり設計することにより、１線地絡時にリアクトル端子電圧がｋ倍に上昇することに伴う飽和を確実に防止することができる。
【００４７】
次に図５〜図１０を用いて、図１９〜図２４と比較して本実施の形態の効果を説明する。図２は本実施の形態によるリアクトルの電圧−電流特性の１実施例である。電圧が１．００のときは、電流が１．００であると伴に、電圧が１．７３倍になっても電流はそれを超えることなく、１．７３倍となるようにしている。この具体的な数値の関係については請求項２に含めている。なお、ここではこの特性を特性Ｂと表記する。
【００４８】
図４において、ａ相１線地絡事故１０が発生した場合の電圧を図５の（ａ）〜（ｃ）図に示す。送電線用遮断器５部分の電流を図６の（ａ）〜（ｃ）に示す。リアクトル４に流れる電流を図７の（ａ）〜（ｃ）に示す。このリアクトルの電圧−電流特性は図２（特性Ｂ）である。送電線用遮断器５部分の３×零相電流を図９に示す。電圧は図５のとおり、図１９とほとんど同様であるが、リアクトル４に流れる電流は、図７のとおり、健全相であるｂ、ｃ相とも約５００Ａ（波高値）が流れ、図２１に比べ約６０％程度に減少している。図８は図７中の代表として（ｂ）図の時間軸を１．１１秒まで延長したものであり、定常状態に近い状況を見たものである。１．０秒後を見るとリアクトル電流は１５０Ａ（波高値）〜２５０Ａ（波高値）と定常時の電流１２４Ａ（波高値）に対し約１．７倍と電圧上昇どおりの値に落ち着いており、かつ、波形ひずみもなくなり、飽和が解消していることを示している。
【００４９】
これに伴い図６のとおり、送電線用遮断器５部分の電流も、図２０に比べ約５０〜７０％程度となる。また、送電線用遮断器５部分の３×零相電流も図９のとおり小さくなり、図２３に比べて約６０％程度に減少と改善されている。図１０は図９の時間軸を１．１秒まで延長したものであり、定常状態に近い状況を見たものである。１．０秒後を見ると３×零相電流は交流分がなくなり、かつ、ひずみ波もなくなって、ほとんど直流分電流のみとなっている。通信線などへの電磁誘導障害の程度は、３×零相電流の周波数に比例するが、直流電流は周波数がゼロであるので、直流分電流は問題にならない。以上のように、本実施の形態によれば、３×零相電流値の増大ならびにひずみ波の発生を大幅に軽減することができる。
【００５０】
［２−１．第２の実施の形態の構成］（請求項２対応）
請求項２の発明に対応した第２の実施の形態の構成について説明する。前記の電気学会技術報告にて見たとおり、一般に１線地絡時には常時の１．７３倍の過電圧になる。そこで、（１３）式において、ｋ＝１．７３とし、従って、ｋ／１．０５＝１．７３／１．０５＝１．６５とし、リアクトルを下記のように設計する。
【数３３】
2004047828.tif 000029
このような設計とした場合のリアクトル電圧−電流特性の１実施例を図２に示す。電圧が１．００のときは、電流が１．００であると共に、電圧が１．７３倍になっても電流はそれを超えることなく、１．７３倍となるようにしている。
【００５１】
［２−２．第２の実施の形態の作用効果］
第２の実施の形態では、上記（２１）式のようにすることにより、１線地絡時にも一般的な系統では、１．７３倍の電圧上昇に伴う鉄心の飽和がなく、ひずみ波電流の発生を大幅に軽減することができる。
【００５２】
［３−１．第３の実施の形態の構成］（請求項３対応）
続いて、請求項３の発明に対応した第３の実施の形態の構成について説明する。前記電気学会技術報告のとおり、１線地絡時に負荷遮断が重なった場合には、１．９９倍の過電圧になる。そこで、（１３）式において、ｋ＝１．９９とし、従ってｋ／１．０５＝１．９９／１．０５＝約１．９０とし、リアクトルを下記のように設計する。
【数３４】
2004047828.tif 000030
【００５３】
［３−２．第３の実施の形態の作用効果］
第３の実施の形態では、上記（２２）式のようにすることにより、１線地絡時に負荷遮断が重なり、１．９９倍の大きな過電圧が発生した場合にも、電圧上昇に伴う鉄心の飽和がなく、ひずみ波電流の発生を大幅に軽減することができる。
【００５４】
［４−１．第４の実施の形態の構成］（請求項４対応）
請求項４の発明に対応した第４の実施の形態の構成について説明する。前記電気学会技術報告にて説明したように、１線地絡時に非常にまれな系統条件が重なった場合には、２．３４倍の過電圧になる。そこで、（１３）式において、ｋ＝２．３４とし、従って、ｋ／１．０５＝２．３４／１．０５＝約２．２３とし、リアクトルを下記のように設計する。
【数３５】
2004047828.tif 000031
【００５５】
［４−２．第４の実施の形態の作用効果］
第４の実施の形態では、上記（２３）式のようにすることにより、１線地絡時に、非常にまれな系統条件が重なり、２．３４倍の大きな過電圧が発生した場合にも、電圧上昇に伴う鉄心の飽和がなく、ひずみ波電流の発生を大幅に軽減することができる。
【００５６】
［５−１．第５の実施の形態の構成］（請求項５対応）
請求項５に対する実施の形態の構成について説明する。（１３）式におけるｋに代えて、２ｋとする。
【数３６】
2004047828.tif 000032
従って、ｋ＝１．７３では、
【数３７】
2004047828.tif 000033
となる。
【００５７】
図１の内の特性Ｃは本発明によるリアクトルの電圧−電流特性の１実施例である。電圧が１．７３倍の２倍、すなわち３．４６倍になっても電流はそれを超えることがない特性としておく。なお、詳しくは後述するが、これは電圧上昇が３．４６倍になることを想定したものではなく、いかなる位相で地絡事故が発生しても電流が電圧上昇を超えて増大すること、ならびにひずみ波の発生を防止することができることを示すものである。また、図１には参考に、規格どおりの通常の設計によるリアクトルの電圧−電流特性Ａおよび請求項２のリアクトルの電圧−電流特性Ｂも示している。
【００５８】
［５−２．第５の実施形態の作用効果］
（２４）式のようにすることにより、いかなる電圧位相で地絡事故が発生しても、リアクトルは飽和しないようにできることを説明する。通常の運転電圧で飽和しないリアクトルが１線地絡時に飽和する原因は次の３つである。すなわち、鉄心の残留磁束、電圧上昇、および電圧印加位相の３つである。この３つの事項について以下に説明する。
【００５９】
まず、残留磁束については、ギャップ付き鉄心や、空心形リアクトルでは、公知のことであるが残留磁束がないので問題にならない。電圧上昇については、鉄心飽和の原因になり、過大な電流とひずみ波の発生の原因となる。それを解決する手段が請求項１〜４の発明である。電圧印加位相については、電圧ピーク値で電圧が印加された場合には鉄心は飽和せず、従って過大な電流が流れたり、ひずみ波が生ずることはないが、それ以外の位相で電圧が印加された場合は、鉄心は飽和し電流の増大と、ひずみ波の発生がある。しかし、これは過渡的なもので、数秒から十数秒という短時間で減衰し、飽和が解消する。一般には、この過渡的な過電流やひずみ波の発生は問題にならないので、リアクトルの設計条件にはとり入れていない。
【００６０】
しかしながら、ここでの適用例のように長距離ケーブル系に適用した場合には、前記第１の実施の形態で説明したように、３×零相電流が通常よりも大きくなり、電磁誘導障害などの問題を発生する可能性が出てくる。請求項１〜４の発明に対応する第１〜第４の実施の形態は、過電圧に伴う３×零相電流の増大を防止するものであるが、請求項５に対応する第５の実施の形態は、電圧上昇に伴う３×零相電流の増大を防止するだけでなく、それに加えて、この電圧印加位相に起因する過渡的な過電流やひずみ波の発生をも合わせて防止するものである。
【００６１】
ここで、上記（２４）式が正しいことを例示により検証する。電圧上昇倍数を１．７３とし、鉄心断面積を増加させない場合について、巻回数とギャップ長をどのような大きさにするか、またその場合、定格電圧時の磁束密度が１．０５／（２×１．７３）になり、かつ、リアクトル容量すなわちインダクタンスが同一であることを検証する。
【００６２】
鉄心断面積は変えないので、（２４）式において
【数３８】
2004047828.tif 000034
従って、（２４）式の左辺から
【数３９】
2004047828.tif 000035
これを（２４）式に代入し、右辺から
【数４０】
2004047828.tif 000036
【００６３】
ここで、経済設計をするため、（２６）式、（２７）式の最小値を採用する。すなわち、Ｎａ／Ｎｒ＝３．４６／１．０５、また、Ｄａ／Ｄｒ＝（３．４６／１．０５）２に設計するものとする。次に（１１）式から磁束密度の比を求める。
【数４１】
2004047828.tif 000037
【００６４】
次にインダクタンスＬａを求める。Ｌａは（１）式と同様に下式で表わせる。
【数４２】
2004047828.tif 000038
（２）式と（２９）式からＬａとＬｒの比を求めると下式のとおりとなる。
【数４３】
2004047828.tif 000039
これに数値を代入すると
【数４４】
2004047828.tif 000040
【００６５】
以上述べたように、過電圧倍数ｋ＝１．７３の場合に断面積を（２５）式のとおり同一としたとき、巻回数は（２６）式から３．４６／１．０５倍とし、ギャップ長は（２７）式から（３．４６／１．０５）の二乗倍にすれば、磁束密度は（２８）式から１．０５／３．４６倍となり、かつ、容量すなわちインダクタンスは（３１）式のとおり同一であることが検証できた。
【００６６】
次に図１１〜図１６と図５〜１０を対比して、第５の実施の形態によれば、１線地絡時の電圧上昇および電圧上昇の位相に関係なく、３×零相電流を過渡的にも、定常的にも電圧上昇分だけに抑制できることを説明する。１線地絡時に健全相電圧が上昇するが、その電圧上昇でリアクトルが飽和しないようにしておいても、地絡位相によってはリアクトルが飽和する。その様相は図７（ｂ）、（ｃ）に現れている。健全相の電圧上昇は図５の（ｂ）、（ｃ）図のとおり、定常運転Ｎの間は５４ｋＶ（波高値）程度であり、時刻Ｔの１線地絡後のｂ相およびｃ相は９３ｋＶ（波高値）程度と約１．７倍となっている。
【００６７】
この電圧上昇に対して鉄心は飽和しないようにしてあるにもかかわらず、図７のようにリアクトル電流は約５００Ａ（波高値）すなわち、定常時の１２４Ａ（波高値）の約４倍と、電圧上昇１．７倍よりも、数倍の大きさになっている。その原因は、図５（ｂ）、（ｃ）のとおりｂ相、ｃ相は電圧上昇の開始位置が電圧ピークからずれているためである。これにより、図７（ｂ）、（ｃ）のとおり、リアクトルが飽和している。これに伴って、図９のとおり、送電線用遮断器５部分の３×零相電流は電圧上昇に伴う直流電流の他にリアクトル飽和に伴うひずみ波電流が加わっている。
【００６８】
一方、本発明によるリアクトルの計算機解析の結果を図１１〜図１６に示す。リアクトルの電圧−電流特性は図１の特性Ｃである。この回路では健全相電圧上昇倍数ｋは約１．７３であるので、２ｋ＝３．４６まで、電流は電圧と比例するようにしている。特性Ｂと比べると２倍の電圧まで飽和を開始しない特性としている。前記と同じ図４の事故の場合において、図１１は系統電圧であり、時刻Ｔで１線（ａ相）地絡を発生している。このため、（ａ）の時刻Ｔでａ相電圧はゼロになり、（ｂ）、（ｃ）のとおり、ｂ相、ｃ相は電圧が上昇している。これは図５の場合と全く同様である。しかしながら、図１３（ｂ）、（ｃ）のとおり、ｂ相およびｃ相リアクトル電流は電圧上昇が約１．７倍になったのに伴い、それに比例した増加にとどまり、鉄心の飽和がないため、それ以上の電流は流れていない。また、波形ひずみもほとんど生じていない。
【００６９】
図７と比べると、この違いが顕著に現れている。図１４は図１３中の代表として（ｂ）の時間軸を１．１秒まで延長したものであり、定常状態に近い状況を見たものである。１．０〜１．１秒後を見るとリアクトル電流は１５０Ａ（波高値）〜２５０Ａ（波高値）と定常時の電流１２４Ａ（波高値）に対し約１．７倍と電圧上昇どおりの値に落ち着いており、かつ、ひずみも生じていない。その結果、図１２と図６とを比べると、送電線用遮断器５に流れる電流は、図１２（ｂ）、（ｃ）のとおり、リアクトル飽和による電流がなくなる。
【００７０】
このため、図１５に示したとおり、送電線用遮断器５部分の３×零相電流も大きく変化し、図９と比べると分かるように、リアクトル飽和による電流がなくなる。電圧上昇に伴い発生する直流電流と、０．０２秒程度の短時間で消滅する過渡振動電流のみになる。図１６は図１５の時間軸を１．１秒まで延長したものであり、定常状態に近い状況を見たものである。１．０秒後を見ると３×零相電流は交流分はなく、直流分のみとなっている。通信線などへの電磁誘導障害の程度は、３×零相電流の周波数に比例するが、直流電流は周波数がゼロであるので、直流分電流は電磁誘導障害の上で問題にならない。
【００７１】
このようにｋ倍の過電圧に対して飽和しないだけでなく、どのような位相で過電圧が印加されても飽和しないようにするには、過電圧値の２倍の電圧に対して飽和しないように、すなわち、２ｋ倍の過電圧に対して飽和しないリアクトルを設計しておけば良い。（２４）式のようにすることにより、１線地絡事故時に大きな過電圧が発生した場合にも、また、いかなる位相で１線地絡事故が発生しても、鉄心は飽和することがなく、ひずみ波電流の発生を防止し、電流の大きさも電圧上昇以上になることを防止できる。
【００７２】
［６．他の実施の形態］
なお、本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が可能である。例えば、リアクトルの構造には、図３に示したギャップ付きブロック鉄心形の他に、図１７に示した空心形と呼ばれるリアクトルがある。ギャップ１６はギャップ付き鉄心形リアクトルのギャップの合計に相当する。ギャップ１６の周りに巻線１７が巻かれており、巻線で作られる磁束はギャップ１６を通り、さらに磁気シールド１８を通って、磁気回路を構成している。この場合にも、磁気シールド部分の飽和により、電圧上昇時のリアクトル電流は電圧上昇以上に増大し、電流ひずみも発生する。このリアクトルの場合にも、定格電圧における磁気シールド部分の磁束密度とギャップ長と巻線の巻回数との関係を、目的に応じて、請求項１から５のとおりとすることにより、過電圧発生時の電流の増大および電流ひずみを軽減または防止することができる。
【００７３】
図３および図１７はいずれも単相器で示したが、３相器の場合にも、本発明は有効である。図１８は３相器のリアクトル構造原理図であり、この場合のブロック鉄心の断面積、ギャップ長、巻線の巻き回数についても、請求項１から５がすべて有効である。また、リアクトルの容量をケーブル充電電流と同じ容量すなわち１００％補償とするばかりでなく、共振防止などのため、リアクトルを不足補償とした場合でも有効である。さらに、図４においてリアクトル４を送電ケーブル１ａ〜１ｃの両端に設置するのではなく、片端だけに設置した場合でも有効である。その他に、リアクトル４を母線６に接続する場合でも有効である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中性点を直接接地したリアクトルにおいて、１線地絡時の健全相過電圧倍数をｋとするとき、鉄心断面積、巻線の巻回数、鉄心ギャップ長を、目的に応じて、変更することにより、定常時の送電ケーブルの充電電流を補償すると共に、系統１線地絡時にひずみ波電流の発生を大幅に軽減もしくは解消し、かつ、リアクトル電流の大きさが電圧上昇以上に大きくなることを防止することができ、通信線への電磁誘導障害の軽減または防止、保護継電器の誤動作・誤不動作の防止、ひずみ波による共振現象発生の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の設計によるリアクトルの電圧−電流特性（特性Ａ）および請求項２の発明（特性Ｂ）、請求項５の発明（特性Ｃ）による設計のリアクトルの電圧−電流特性を示すグラフ。
【図２】請求項２の発明による設計のリアクトルの電圧−電流特性を示すグラフ。
【図３】本発明を適用した第１〜第５の実施の形態にかかるリアクトル構造原理図。
【図４】非有効接地系統の変電所の一部と送電ケーブル系統構成の一例を示す３線結線図。
【図５】請求項２の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の電圧を示すグラフ。
【図６】請求項２の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の送電線遮断器部分の電流を示すグラフ。
【図７】請求項２の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時のリアクトル電流を示すグラフ。
【図８】図７の時間軸を約１０倍まで延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示したリアクトル電流のグラフ。
【図９】請求項２の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の系統に流れる３×零相電流の波形と大きさを示すグラフ。
【図１０】図９の時間軸を約１０倍まで延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示した３×零相電流のグラフ。
【図１１】請求項５の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の電圧を示すグラフ。
【図１２】請求項５の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の送電線遮断器部分の電流を示すグラフ。
【図１３】請求項５の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時のリアクトル電流を示すグラフ。
【図１４】図１３の時間軸を約１０倍延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示したリアクトル電流のグラフ。
【図１５】請求項５の発明によるリアクトルを適用した場合の１線地絡時の系統に流れる３×零相電流の波形と大きさを示すグラフ。
【図１６】図１５の時間軸を約１０倍延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示した３×零相電流のグラフ。
【図１７】他の構造のリアクトル構造原理図。
【図１８】三相器の構造原理図。
【図１９】従来のリアクトルを適用した場合の１線地絡時の線路電圧のグラフ。
【図２０】従来のリアクトルを適用した場合の１線地絡時の送電線遮断器部分の電流のグラフ。
【図２１】従来のリアクトルを適用した場合の１線地絡時のリアクトル電流のグラフ。
【図２２】図２１の時間軸を約１０倍延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示したリアクトル電流のグラフ。
【図２３】従来のリアクトルを適用した場合の１線地絡時の系統に流れる３×零相電流の波形と大きさを示すグラフ。
【図２４】図２３の時間軸を約１０倍延長し、過渡現象がほぼ収まった状態まで示した３×零相電流のグラフ。
【図２５】定常運転時のａ相線路電圧のグラフ。
【図２６】定常運転時の送電線遮断器部分のａ相電流のグラフ。
【図２７】定常運転時のａ相リアクトル電流のグラフ。
【図２８】定常運転時の線路を流れる３×零相電流のグラフ。
【図２９】通常の設計によるリアクトルの電圧−電流特性のグラフ。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ…送電ケーブル
２…対地静電容量
３…リアクトル用遮断器
４…リアクトル
５…送電線用遮断器
６…母線
７…変圧器用遮断器
８…変圧器
９…中性点抵抗器
１０…地絡
１１…ギャップ付き鉄心
１２…ブロック鉄心
１３…ギャップ
１４…巻線
１５…磁気シールド
１６…ギャップ
１７…巻線
１８…磁気シールド
【図１】
2004047828.tif 000043
【図２】
2004047828.tif 000044
【図３】
2004047828.tif 000045
【図４】
2004047828.tif 000046
【図５】
2004047828.tif 000047
【図６】
2004047828.tif 000048
【図７】
2004047828.tif 000049
【図８】
2004047828.tif 000050
【図９】
2004047828.tif 000051
【図１０】
2004047828.tif 000052
【図１１】
2004047828.tif 000053
【図１２】
2004047828.tif 000054
【図１３】
2004047828.tif 000055
【図１４】
2004047828.tif 000056
【図１５】
2004047828.tif 000057
【図１６】
2004047828.tif 000058
【図１７】
2004047828.tif 000059
【図１８】
2004047828.tif 000060
【図１９】
2004047828.tif 000061
【図２０】
2004047828.tif 000062
【図２１】
2004047828.tif 000063
【図２２】
2004047828.tif 000064
【図２３】
2004047828.tif 000065
【図２４】
2004047828.tif 000066
【図２５】
2004047828.tif 000067
【図２６】
2004047828.tif 000068
【図２７】
2004047828.tif 000069
【図２８】
2004047828.tif 000070
【図２９】
2004047828.tif 000071
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月25日(2002.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数１】
2004047828.tif 000072
【請求項２】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．６５としたことを特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項３】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を１．９０としたことを特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項４】
非有効接地系統にて、ｋ／１．０５を２．２３としたことを特徴とする請求項１記載の分路リアクトル。
【請求項５】
定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数２】
2004047828.tif 000073
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数５】
（ｋ／１．０５）・（Ｓｒ／Ｓａ）≦Ｎａ／Ｎｒ≦（１．０５／ｋ）・（Ｄａ／Ｄｒ）
としたことを特徴とする。
このような請求項１の発明によれば、鉄心断面積Ｓａと巻線の巻回数Ｎａならびに鉄心ギャップ長合計値Ｄａを上記の式のとおりに設計することで、定格電圧での容量を維持したまま、定格電圧のｋ倍の過電圧に対して飽和しないようにすることができる。これにより、地絡事故発生時の零相電流およびひずみ波電流の増大を防ぐことができる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項５の発明は、定格電圧にて規定の容量を有し、定格電圧の１．０５倍の電圧で支障がないよう設計された分路リアクトルにおける鉄心断面積、鉄心ギャップ長合計値、巻線の巻回数をそれぞれＳｒ、Ｄｒ、Ｎｒとするとき、系統１線地絡事故時の健全相電圧上昇倍数をｋとして、鉄心断面積Ｓａ、鉄心ギャップ長合計値Ｄａ、巻回数Ｎａとの関係を、
【数６】
（２ｋ／１．０５）・（Ｓｒ／Ｓａ）≦Ｎａ／Ｎｒ≦（１．０５／２ｋ）・（Ｄａ／Ｄｒ）としたことを特徴とする。
このような請求項５の発明によれば、過電圧の２倍の電圧に対して飽和しないように、つまり２ｋ倍の過電圧に対して飽和しないようにすることで、どのような電圧位相で地絡事故が発生してもリアクトルは飽和することがなく、過渡的な過電流やひずみ波の発生を防止することができる。