(57)【要約】  【課題】  主変圧器の運転開始時に、大きな励磁突入電流が流れることを防止し、その変圧器の運転停止時に電源側遮断器にアークが発生することを防止する。【解決手段】  主変圧器２の運転開始時には、制御装置１８は、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁させて、電源側遮断器３の極間電圧を監視し、極間電圧が略０となったとき、電源側遮断器３を閉路させる。  また、主変圧器２の運転を停止時には、制御装置１８は、インバータ装置１１より主変圧器の２次巻線２ｂを励磁させ電源側遮断器３の極間電圧および電源側遮断器３に流れる電流をそれぞれ監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器３を開路する。【選択図】  図１
2005102452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、
前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項２】
交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、
前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項３】
交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、
前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにし、また、運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項４】
交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、
これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に閉路させて対応する変圧器の運転を開始させるように制御し、その運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項５】
交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、
これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に開路させて対応する変圧器を運転停止させるように制御し、その運転停止時に、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項６】
交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、
これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、
前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に閉路させて対応する変圧器の運転を開始させるように制御し、その運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにし、また、その運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項７】
請求項１，３，４または６記載の変圧器の運転装置におけるパワーエレクトロニクス装置は、インバータ装置で構成され、
制御装置は、変圧器の運転開始時には、インバータ装置の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が励磁開始当初は定格運転時より低くかつその後次第に上昇するように制御するようになっていることを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項８】
請求項２，３，５または６記載の変圧器の運転装置におけるパワーエレクトロニクス装置は、インバータ装置で構成され、
制御装置は、変圧器の運転停止時には、インバータ装置の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が次第に減少するように制御するようになっていることを特徴とする変圧器の運転装置。
【請求項９】
インバータ装置の直流電源部は、二次電池、蓄電器または電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項７または８記載の変圧器の運転装置。
【請求項１０】
直流電源部は、変圧器から充電されることを特徴とする請求項９記載の変圧器の運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に交流電源を供給する変圧器の運転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所からの交流電源は、配電時の損失を低減するため、需要家側の電圧よりも高い電圧で配電されるようになっているので、変圧器による電圧変換が不可欠である。
そこで、従来より、変圧器の一次巻線が電源側遮断器を介して変電所からの交流電源に接続され、二次巻線が負荷側遮断器を介して需要家側の負荷に接続され、以って、給電系統(配電系統)が構成されるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３-６１２４２号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の構成では、電源側遮断器を閉路して変圧器の運転を開始させる場合には、変圧器に大きな励磁突入電流が流れる不具合があり、逆に、電源側遮断器を開路して変圧器の運転を停止する場合には、電源側遮断器の極間にアークが発生する不具合がある。
また、需要家側での電力消費量は、昼間、夜間、休憩時間等で時間的変動があり、従って変圧器としては、最大負荷に対応する容量に設定されるが、このようにすると、夜間等消費電力量が少なくなった場合に、必要な電力量に対し変圧器の無負荷損失が大きくなり、電力使用の効率が低下する不具合がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、電源側遮断器の閉路による変圧器の運転開始時にその変圧器に大きな励磁突入電流が流れることを防止できる変圧器の運転装置を提供するにある。
本発明の第２の目的は、電源側遮断器の開路による変圧器の運転停止時にその電源側遮断器の極間にアークが発生することを防止できる変圧器の運転装置を提供するにある。
【０００５】
本発明の第３の目的は、負荷側での消費電力が変動しても変圧器の無負荷損失を低減することができる変圧器の運転装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、変圧器の運転開始時に電源側遮断器に発生する励磁突入電流を防止することができる。
請求項２記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、変圧器の運転停止時に電源側遮断器の極間に発生するアークを防止することができる。
請求項３記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる給電系統と、前記変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記電源側遮断器、負荷側遮断器およびパワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにし、また、運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができる。
請求項４記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に閉路させて対応する変圧器の運転を開始させるように制御し、その運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、負荷の状態に合わせて選択的に変圧器を運転するので、無負荷損失を低減することができ、しかも、請求項１と同様の効果を奏する。
請求項５記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に開路させて対応する変圧器を運転停止させるように制御し、その運転停止時に、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、負荷の状態に合わせて選択的に変圧器の運転を停止させるので、無負荷損失を低減することができ、しかも、請求項２と同様の効果を奏する。
請求項６記載の変圧器の運転装置は、交流電源と負荷との間に並列に設けられ、電源側遮断器、変圧器および負荷側遮断器からなる複数の給電系統と、これらの複数の給電系統の変圧器を励磁するためのパワーエレクトロニクス装置と、前記複数の給電系統の電源側遮断器、負荷側遮断器および前記パワーエレクトロニクス装置を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、前記負荷の状態に応じて前記複数の給電系統の電源側遮断器を選択的に閉路させて対応する変圧器の運転を開始させるように制御し、その運転開始時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧を監視し、その極間電圧が略０となったときに前記電源側遮断器を閉路させるようにし、また、その運転停止時には、前記パワーエレクトロニクス装置により前記変圧器を励磁させながら前記電源側遮断器の極間電圧および前記電源側遮断器に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器を開路させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、請求項４および５と同様の効果を奏する。
請求項７記載の変圧器の運転装置は、請求項１，３，４または６記載の変圧器の運転装置におけるパワーエレクトロニクス装置は、インバータ装置で構成され、制御装置は、変圧器の運転開始時には、インバータ装置の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が励磁開始当初は定格運転時より低くかつその後次第に上昇するように制御するようになっていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によると、変圧器鉄心の磁束密度を次第に上昇させることができるので、変圧器の励磁突入電流の抑制効果が大になる。
請求項８記載の変圧器の運転装置は、請求項２，３，５または６記載の変圧器の運転装置におけるパワーエレクトロニクス装置は、インバータで構成され、制御装置は、変圧器の運転停止時には、インバータ装置の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が次第に減少するように制御するようになっていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によると、変圧器鉄心の磁束密度を次第に減少させるので、鉄心残留磁束密度を低減することができる。
請求項９記載の変圧器の運転装置は、インバータ装置の直流電源部は、二次電池、蓄電器または電気二重層キャパシタであることを特徴とする。
請求項１０記載の変圧器の運転装置は、直流電源部は、変圧器から充電されることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によると、直流電源部たる二次電池、蓄電器または電気二重層キャパシタを容易に充電することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１，３，４または６記載の変圧器の運転装置によれば電源側遮断器の閉器時に変圧器に大きな突入電流が流れることを防止できる。
請求項２，３，５または６記載の変圧器の運転装置によれば電源側遮断器の開器時にその電源側遮断器の極間にアークが発生することを防止できる。
請求項４，５または６記載の変圧器の運転装置によれば変圧器の無負荷損失低減を図ることができて、電力使用の効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施例１）
以下本発明の第1の実施例について、図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、電源側端子１と変圧器たる主変圧器２の一次巻線２ａとは、電源側遮断器３を介して接続され、主変圧器２の二次巻線２ｂと負荷側端子４とは、負荷側遮断器５を介して接続されることにより、給電系統６(配電系統)が構成されている。また、電源側端子１には、三相交流電源７が接続され、負荷側端子４には、負荷８が接続されている。前記給電系統６において、電源側遮断器３と電源側端子１とが接続された間の配線には、電圧検出器９が接続されているとともに、電流検出器１０が設けられている。
【００１８】
パワーエレクトロニクス装置たるインバータ装置１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ部１２、ＤＣ／ＡＣコンバータ部即ちインバータ部１３および直流電源部である例えば二次電池１４で構成されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ部１２は、６個のダイオードを３相ブリッジ接続して構成され、インバータ部１３は、６個のＩＧＢＴを３相ブリッジ接続して構成され、ＡＣ／ＤＣコンバータ部１２の直流出力端子は、インバータ部１３の直流入力端子に接続されているとともに、二次電池１４に接続されている。
【００１９】
そして、インバータ装置１１の入力端子たるＡＣ／ＤＣコンバータ部１２の交流入力端子は、補助変圧器１５の二次巻線１５ｂに接続され、補助変圧器１５の一次巻線１５ａは電磁開閉器１６を介して電源側端子１に接続されている。また、インバータ装置１１の出力端子たるインバータ部１３の交流出力端子は励磁遮断器１７を介して主変圧器２の二次巻線２ｂに接続されている。
【００２０】
コンピュータを主体とする制御装置１８は、前記電圧検出器９および前記電流検出器１０からの電圧信号および電流信号が入力され、前記電源側遮断器３、前記負荷側遮断器５、励磁遮断器１７および電磁開閉器１６の開閉動作を制御するようになっている。また、制御装置１８は、インバータ装置１１のインバータ部１３に制御信号たるゲート信号を与えるようになっており、これによって、インバータ部１３は出力電圧および周波数が制御されるようになっている。
【００２１】
次に、本実施例の作用につき説明する。主変圧器２の運転開始時には、制御装置１８は、電磁開閉器１６を閉じインバータ装置１１に電力を供給した状態で励磁遮断器１７を閉じる。そして、制御装置１８は、インバータ装置１１の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が励磁開始当初は主変圧器２の定格運転時より低くかつその後次第に上昇するように制御する。これにより、主変圧器２は、二次巻線２ｂ側が励磁されることにより、一次巻線２ａ側に電圧を誘起する。
【００２２】
制御装置１８は、電圧検出器９を介して三相交流電源７の電源電圧を検出しており、また、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂに印加する電圧に基づいて一次巻線２ａに誘起される一次巻線電圧を順次演算して求めるようになっており、これにより、電源電圧と一次巻線電圧の差、即ち、電源側遮断器３の極間電圧を監視している。
制御装置１８は、電源側遮断器３の極間電圧を監視しながらインバータ装置１１の出力電圧を上昇させるが、その極間電圧が略０となったときに電源側遮断器３を閉路させ、以って、主変圧器２の運転を開始させる。更に、制御装置１８は、励磁遮断器１７を開くとともに、負荷側遮断器５を閉路させる。これにより、主変圧器２の二次巻線２ｂから負荷８に電力が供給される。
【００２３】
また、主変圧器２の運転停止時には、制御装置１８は、負荷側遮断器５を開路させ、励磁遮断器１７を閉じ、インバータ装置１１の出力電圧により主変圧器２の二次巻線２ｂ側を励磁することにより、一次巻線２ａ側に電圧を誘起させる。
制御装置１８は、運転開始時と同様にして電源側遮断器３の極間電圧(電源電圧と演算により求められる一次巻線電圧との差)を監視しているとともに、電流検出器１０を介して得られる電源側遮断器３に流れる電流を監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器３を開路する。その後、制御装置１８は、インバータ装置１１の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が次第に減少するように制御する。そして、制御装置１８は、励磁遮断器１７を開き、電磁開閉器１６を開いて動作を終了させる。
【００２４】
このように本実施例によれば、主変圧器２の運転開始時には、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁して電源側遮断器３の極間電圧が略０となったときに電源側遮断器３を閉路させるようにしたので、電源側遮断器３の閉路時に主変圧器２に大きな励磁突入電流が流れることを防止できる。この場合、主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁するときには、変圧器鉄心磁束密度が励磁開始当初は主変圧器２の定格運転時のそれよりも低くかつその後は増加するようにしたので、励磁突入電流の防止効果を大にすることができる。
【００２５】
また、主変圧器２の運転停止時には、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁して電源側遮断器３に流れる電流が略０となったときに電源側遮断器３を開路させるようにしたので、電源側遮断器３の開路時にその極間にアークが発生することを防止できる。この場合、制御装置１８は、電源側遮断器３の極間電圧をも監視しているので、電源側遮断器３に流れる電流のみを監視することに比し制御を確実に行うことができる。そして、電源側遮断器３の開路後は、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁して変圧器鉄心の磁束密度が次第に減少するように制御するので、変圧器鉄心の残留磁束を減少させることができる。
【００２６】
更に、インバータ装置１１により主変圧器２の二次巻線２ｂを励磁するときには、インバータ装置１１の出力は二次巻線２ｂを励磁するのみで負荷８に電力を供給するものではないので、インバータ装置１１および二次電池１４としては容量の小さなもので済む利点がある。
【００２７】
（実施例２）
図２は、本発明の第２の実施例であり、前記第１の実施例（図１）と異なるところは、主変圧器２に三次巻線２ｃが設けられていて、インバータ装置１１の出力端子が励磁遮断器１７を介してその三次巻線２ｃに接続されている。その他の構成は、第１の実施例と同様である。
【００２８】
このような構成によれば、インバータ装置１１は主変圧器２の運転開始時および運転停止時に三次巻線２ｃを励磁することで、一次巻線２ａに電圧を誘起できる。その後の作用は第１の実施例と同じであり、同様の効果を奏する。
【００２９】
（実施例３）
図３および図４は、以下本発明の第３の実施例であり、前記第１の実施例（図１）とは同一部分には同一符号を付して示し、以下異なるところについて説明する。図３において、変圧器たる主変圧器１９は、前記主変圧器２の代わりに設けられて給電系統(配電系統)２０を構成するものであり、主変圧器２の一次巻線２ａおよび二次巻線２ｂと同様の一次巻線１９ａおよび二次巻線１９ｂを備えている。
【００３０】
更に、電源端子１と負荷側端子４との間には、給電系統２０と並列に給電系統(配電系統)２１が接続されている。この場合、給電系統２１において、電源側遮断器２２、変圧器たる主変圧器２３（一次巻線２３ａおよび二次巻線２３ｂを有する。）、負荷側遮断器２４ならびに電流検出器２５は、前記給電系統２０の電源側遮断器３、主変圧器１９、負荷側遮断器５および電流検出器１０に相当する。
【００３１】
そして、インバータ装置１１の出力端子は、励磁遮断器１７を介して主変圧器１９の二次巻線１９ｂに接続されているとともに、励磁遮断器２６を介して主変圧器２３の二次巻線２３ｂに接続されている。更に、制御装置１８は、電流検出器２５から検出電流(電源側遮断器２２に流れる電流)信号が入力されて、電源側遮断器３、負荷側遮断器５および励磁遮断器１７と同様に電源側遮断器２２、負荷側遮断器２４および励磁遮断器２６を開閉制御するようになっている。
【００３２】
次に、この第３の実施例の作用について図４を参照しながら説明する。この実施例においては、主変圧器１９および２３の定格容量は等しくＷ／２（ｋＶＡ）に設定されている。
そして、図４は変圧器の損失曲線であり、最大の容量Ｗ(ｋＶＡ)を出力する場合に、定格容量Ｗ／２(ｋＶＡ)の変圧器２台常時並列で負荷に供給する場合の損失特性Ａと、Ｗ／２（ｋＶＡ）変圧器１台で負荷に電力を供給する場合の損失特性Ｂとを表すものである。
【００３３】
図４から、損失特性Ａと損失特性Ｂとが交わる点Ｘ（ｋＶＡ）未満の負荷容量では、Ｗ／２（ｋＶＡ）変圧器１台で負荷に電力を供給し、点Ｘ（ｋＶＡ）以上の負荷の容量では、Ｗ／２(ｋＶＡ)の変圧器２台並列で負荷に電力を供給することにより、変圧器で発生する損失を、常に変圧器２台で並列運転する場合より低減させることができることが分かる。
【００３４】
よって、負荷８の容量がＸ（ｋＶＡ）未満の場合には、例えば主変圧器１９を単独で運転開始させるため、制御装置１８は、電磁開閉器１６を閉じてインバータ装置１１に電力を供給した状態で励磁遮断器１７を閉じる。そして、制御装置１８は、インバータ装置１１の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が励磁開始当初は、主変圧器１９の定格運転時より低くかつその後次第に上昇するように制御し、二次巻線１９ｂ側を励磁することにより、一次巻線１９ａ側に電圧を誘起させる。
【００３５】
そして、制御装置１８は、電源側遮断器３の極間電圧を監視し、この極間電圧が略０となったとき、電源側遮断器３を閉路させることで、励磁突入電流の発生を抑えて主変圧器１９のみを運転開始する。以後の動作は第１の実施例と同様である。
その後、負荷８の容量がＸ（ｋＶＡ）以上になったときは、主変圧器２３を運転開始させて、主変圧器１９，２３で並列運転するため、制御装置１８は、電磁開閉器１６を閉じインバータ装置１１に電力を供給した状態で励磁遮断器２６を閉じる。そして、制御装置１８は、前記インバータ装置１１の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が励磁開始時には主変圧器２３の定格運転時より低くかつその後次第に上昇するように制御し、二次巻線２３ｂ側を励磁することにより、一次巻線２３ａ側に電圧を誘起させる。
【００３６】
制御装置１８は、電源側遮断器２２の極間電圧を監視し、この極間電圧が略０となったとき、電源側遮断器２２を閉路させることで、励磁突入電流の発生を抑えて主変圧器２３を運転開始させ、主変圧器１９，２３の２台で並列運転させる。
更に、負荷８の容量がＸ（ｋＶＡ）未満に再び戻った場合には、主変圧器２３を運転停止して、主変圧器１９のみの運転にするため、制御装置１８は、励磁開閉器１６を閉じインバータ装置１１に電力を供給した状態で励磁遮断器２６を閉じ、二次巻線２３ｂ側を励磁することにより、一次巻線２３ａ側に電圧を誘起させる。
【００３７】
制御装置１８は、電圧検出器９および電流検出器２５により、電源側遮断器２２の極間電圧および電源側遮断器２２に流れる電流をそれぞれ監視し、その電流が略０となったときに前記電源側遮断器２２を開路させることにより、アークの発生を抑えて主変圧器２３を運転停止し、その後、インバータ装置１１の出力電圧および周波数を、変圧器鉄心の磁束密度が次第に減少するように制御することで、変圧器鉄心の残留磁束を減少させ、主変圧器１９のみの運転にする。
【００３８】
このような構成によると、運転開始および運転停止時における、励磁突入電流およびアークを抑制することが可能となり、また、負荷８の容量に合わせて変圧器の運転を制御することにで、変圧器回路で発生する損失を低減でき、安定して電力を供給することができる。
【００３９】
（実施例４）
図５および図６は、本発明の第４の実施例であり、前記第３の実施例と異なるところは、図５において、主変圧器１９の代わりに変圧器たる主変圧器２７(一次巻線２７ａおよび二次巻線２７ｂを有する。)が設けられて給電系統(配電系統)２８が構成され、主変圧器２３の代わりに変圧器たる主変圧器２９(一次巻線２９ａおよび二次巻線２９ｂを有する。)が設けられて給電系統(配電系統)３０が構成されている。そして、インバータ装置１１の出力端子は、励磁遮断器１７を介して主変圧器２７の二次巻線２７ｂに接続されているとともに、励磁遮断器２６を介して主変圧器２９の二次巻線２９ｂに接続されている。そして、その他の構成は、前記第３の実施例と同様である。
【００４０】
図６は変圧器の損失曲線であり、最大容量Ｗ(ｋＶＡ)を出力する場合に、Ｗ／３（ｋＶＡ）の容量の主変圧器２７の１台で負荷に電力を供給する場合の損失特性Ｃ、２Ｗ／３（ｋＶＡ）の容量の主変圧器２９の１台で負荷に電力を供給する場合の損失特性Ｄ、Ｗ／３(ｋＶＡ)の主変圧器２７と２Ｗ／３(ｋＶＡ)の容量の主変圧器２９との２台並列で負荷に電力を供給する場合の損失特性Ｅとを表すものである。
【００４１】
図６から、損失特性Ｃと損失特性Ｄとが交わる点Ｙ（ｋＶＡ）未満の負荷容量では、Ｗ／３（ｋＶＡ）の主変圧器２７の１台で負荷に電力を供給し、点Ｙから損失特性Ｄと損失特性Ｅとが交わる点Ｚ（ｋＶＡ）までの負荷の容量では、２Ｗ／３(ｋＶＡ)の主変圧器２９の１台に切換えて負荷に電力を供給し、点Ｚ以上の負荷の容量では、Ｗ／３（ｋＶＡ）の主変圧器２７と２Ｗ／３(ｋＶＡ)の主変圧器２９の２台並列で負荷に供給することにより、常に変圧器２台で並列運転する場合より低減させることができることが分かる。
【００４２】
よって、負荷８の容量がＹ（ｋＶＡ）未満の場合には、電源側遮断器３を閉路させて主変圧器２７のみを運転開始させ、負荷８の容量がＹ（ｋＶＡ）以上Ｚ（ｋＶＡ）未満の場合には、電源側遮断器２２を閉路させることで、主変圧器２９を運転開始させるとともに、電源側遮断器３を開路させて主変圧器２７の運転を停止させて、主変圧器２９のみの運転とし、負荷８の容量がＺ（ｋＶＡ）以上になったときは、電源側遮断器３を閉路させて主変圧器２７を運転開始させる。
【００４３】
また、負荷８の容量がＹ（ｋＶＡ）以上Ｚ（ｋＶＡ）未満に再び戻った場合には、電源側遮断器３を開路させて、主変圧器２７を停止させ、負荷８の容量がＹ（ｋＶＡ）未満に再び戻った場合には、電源側遮断器３を閉路させて主変圧器２７を運転開始するとともに電源側遮断器２２を開路させて、主変圧器２９を運転停止する。
なお、この第４の実施例において、電源側遮断器３および２２を閉路および開路させる場合の制御装置１８によるインバータ装置１１の動作は、前記第３の実施例と同様である。
【００４４】
この第４の実施例よっても、前記第３の実施例と同様の効果が得られ、特に、この第４の実施例では、主変圧器２７および２９の主変圧器をＷ／３（ｋＶＡ）および２Ｗ／３（ｋＶＡ）に設定して、負荷８側の容量に応じて主変圧器２７および２９の一方のみを運転する場合と、双方を運転する場合の３通りの運転状態を選択するようにしたので、前記第３の実施例に比し、一層損失の低減を図ることができる。
【００４５】
本発明は、上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、拡大が可能となる。
第１、第３および第４の実施例では、インバータ装置１１の出力により、主変圧器２，１９，２３，２７および２９の二次巻線２ｂ，１９ｂ，２３ｂ，２７ｂおよび２９ｂを励磁するようにしたが、代わりに、一次巻線２ａ，１９ａ，２３ａ，２７ａおよび２９ａを励磁するようにしてもよい。
【００４６】
第１ないし第４の実施例において、負荷８の運転時にインバータ装置１１の直流電源部たる二次電池１４を、励磁遮断器１７を閉じて主変圧器２の二次巻線２ｂあるいは三次巻線２ｃ、主変圧器１９の二次巻線１９ｂ又は主変圧器２７の二次巻線２７ｂの電力によりインバータ部１３を介して充電するようにしてもよく、若しくは、主変圧器２３の二次巻線２３ｂ或いは主変圧器２９の二次巻線２９ｂの電力により同様に充電するようにしてもよく、この場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ部１２、補助変圧器１５および電磁開閉器１６を省略することも可能である。
【００４７】
インバータ装置１１の直流電源部としては、二次電池１４の代わりに、蓄電器または電気二重層キャパシタを用いるようにしてもよい。
第１ないし第４の実施例では、電源側遮断器３の閉路時および開路時の双方において、インバータ装置１１を動作させるようにしたが、閉路時および開路時の一方のみにインバータ装置１１を動作させるようにしてもよい。第３および第４の実施例において電源側遮断器２２についても同様である。
【００４８】
第３および第４の実施例において、三つ以上の給電系統(配電系統)を並列に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明第１の実施例を示す電気的構成図
【図２】本発明第２の実施例を示す図１相当図
【図３】本発明第３の実施例を示す電気的構成図
【図４】損失−容量特性図
【図５】本発明第４の実施例を示す図３相当図
【図６】図４相当図
【符号の説明】
【００５０】
図面中、１は電源側端子、２，１９，２３，２７，２９は主変圧器（変圧）、２ａ，１９ａ，２３ａ，２７ａ，２９ａは一次巻線、２ｂ，１９ｂ，２３ｂ，２７ｂ，２９ｂは二次巻線、２ｃは三次巻線、３，２２は電源側遮断器、４は負荷側端子、５，２４は負荷側遮断器、６，２０，２１，２６，２８，３０は給電系統（配電系統）、７は三相交流電源、８は負荷、９は電圧検出器、１０，２５は電流検出器、１１インバータ装置(パワーエレクトロニクス装置)、１２はＡＣ／ＤＣコンバータ部、１３はインバータ部、１４は二次電池(直流電源部)、１７，２６は励磁遮断器、１８は制御装置である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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