(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のリアクトルを互いに巻き方向を逆にして直列状態で鉄心又は空心に巻回し、一方のリアクトルには並列に放電装置を設けた上でリアクトル本体を構成すると共に、前記リアクトル本体を系統に対して直列に接続し、過大な電流の通過により前記放電装置を放電させて前記一方のリアクトルを短絡させ他方のリアクトルに対して限流機能を付与することを特徴とする放電装置付き限流リアクトル。
【請求項２】
請求項１記載の放電装置付き限流リアクトルにおいて、前記リアクトル本体のうちの一方のリアクトルに設置した放電装置に対して並列に遮断器を設け、前記遮断器の投入電流として前記放電装置の放電電流を用いて前記遮断器を閉路する構成とし、他方のリアクトルの限流機能を自己保持させることを特徴とする放電装置付き限流リアクトル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の放電装置付き限流リアクトルにおいて、前記限流リアクトルとして鉄心に巻回した各コイルは複数群に分割して設けると共に、前記複数群に分割された各群は夫々を互に積層してリアクトルの全体構成としたことを特徴とする放電装置付き限流リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力系統などに流れる過大な電流を抑制するために使用する放電装置付き限流リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に限流器としては限流リアクトルが良く知られている。図４は最も単純な従来技術の一例であって限流リアクトル１そのものを電力系統に直列に設置する第１の方式である。なお、２は接続端子である。又、図５はヨーロッパ等にて行なわれようとしているものであり、直列リアクトル１と直列コンデンサ３とを直列接続することにより電力系統に直列に設置する第２の方式である。
【０００３】
そして、第１の方式は事故時にリアクトル１のインピーダンスによって事故電流を抑制する。又、第２の方式はコンデンサ３を挟んで放電装置４を設けている。そして、通常時はリアクトル１のＬとコンデンサ３のＣとで直列共振状態（に近い）として運用し、事故時には事故電流によって放電装置４を放電させる。この場合、放電装置４が放電すれば前記したＬとＣの共振状態が崩れて、リアクトル１のインピーダンスのみが残って事故電流を限流する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方式の内の第１の方式は、定常時・事故時に拘らず、常時、系統にインピーダンスが挿入されたままであるため、通常時のインピーダンスにより電力系統の安定度や電圧安定性が損なわれることがあり得る。又、第２の方式は、近年の送電電圧の増大に対処するためには、例えば５００ｋＶに対応できる直列コンデンサの開発が必要である。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、通常時のインピーダンスを大幅に低減させることが可能であるばかりか、電力系統の安定度や電圧安定性を損なわずに、過大な電流のみを抑制することの可能な放電装置付き限流リアクトルを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の[請求項１]に係る放電装置付き限流リアクトルは、２個のリアクトルを互いに巻き方向を逆にして直列状態で鉄心又は空心に巻回し、一方のリアクトルには並列に放電装置を設けた上でリアクトル本体を構成すると共に、前記リアクトル本体を系統に対して直列に接続し、過大な電流の通過により前記放電装置を放電させて前記一方のリアクトルを短絡させ他方のリアクトルに対して限流機能を付与するようにした。
【０００７】
したがって正常時は２個のリアクトルの合成インピーダンスはほゞ零であるが、過電流の通過により放電装置が作動して一方のリアクトルが短絡される。したがって残ったリアクトルがそのまま系統に直列に残って限流作用を果たす。
【０００８】
本発明の[請求項２]に係る放電装置付き限流リアクトルは、請求項１において、前記リアクトル本体のうちの一方のリアクトルに設置した放電装置に対して並列に遮断器を設け、前記遮断器の投入電流として前記放電装置の放電電流を用いて前記遮断器を閉路する構成とし、他方のリアクトルの限流機能を自己保持させるようにした。
【０００９】
したがって過大な電流が流れて放電装置が作動すれば、放電装置に並列に設けた遮断器が閉路して一方の限流リアクトルを短絡し、他方のリアクトルの限流機能を自己保持できる。
【００１１】
本発明の[請求項３]に係る放電装置付き限流リアクトルは、請求項１又は請求項２において、前記限流リアクトルとして鉄心に巻回される各コイルは、複数群に分割して設けると共に、前記複数群に分割された各群は夫々を互に積層してリアクトルの全体構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による放電装置付き限流リアクトルの実施の形態を示す構成図である。図１において５は鉄心であって２つのリアクトル６−１，６−２と放電装置４とからリアクトル本体を構成している。
【００１３】
２つのリアクトル６−１と６−２はインピーダンスがほゞ等しく、巻方向が逆向きになっていて、しかもリアクトル同士は直列接続されている。したがって常時は２つのリアクトルのインピーダンスはほゞ零である。
【００１４】
又、２つのリアクトル６−１，６−２のうちのいずれか一方には、放電装置４が並列に接続されており、各接続端子２，２は電力系統に直列接続される。放電装置４としては、気中ギャップや放電用アレスターなどの放電用機器を使用する。以下に上記構成を有する放電装置付き限流リアクトルの作用を説明する。
【００１５】
先ず、常時は前記した通り、２つのリアクトルは夫々逆向きに巻かれていて、しかもインピーダンスがほゞ等しいことから合成インピーダンスがほゞ零である。即ち、鉄心中にできる各磁束は夫々打ち消し合っている。しかし、実際には夫々のインピーダンスの差及び漏れインピーダンスにより、わずかのインピーダンスが残留する。
【００１６】
今、系統に過大な電流が流れた場合を考えると、前記した漏れインピーダンスと通過電流値とで決まる電圧が夫々のリアクトル６−１，６−２の両端に印加される。そこで、この電圧によって一方のリアクトル６−２と並列にある放電装置４が放電し、リアクトル６−２のインピーダンスが短絡される。
【００１７】
そのため、互いに打ち消し合っていたインピーダンスの値に差が生じ、全体としてのインピーダンスが急激に増加することになって、過大な電流が抑制されることになる。要するに常時はインピーダンスがほゞ零であったものが、過大な電流の通過によりインピーダンスが生じて限流作用がなされる。なお、上記説明では鉄心入りの場合について説明したが、ギャップ付き鉄心リアクトルであっても、あるいは空心リアクトルであっても同様である。
【００１８】
図２は実際の使用状態を示す実施の形態図であり、図２において図１と同一部分，相当部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態における構成上の特徴部分は放電装置４に対して並列に遮断器７を設けると共に放電装置に変流器８を設けたことである。
【００１９】
したがって系統に過大電流が流れて放電装置４が放電すると、この放電電流を変流器８が検出し、遮断器７をオンしてリアクトル６−２を短絡する。このことにより限流作用を一層確かなものとすると同時に、放電装置として気中ギャップを用いる場合には、ギャップの劣化の防止を図る。
【００２０】
実際には漏れたインピーダンスの低減のために、機器設計に当たっては電気絶縁及び層間配置が問題になる。一例として、５００ｋＶ用放電装置付き限流リアクトルの設計概要を示すと、以下の通りである。
【００２１】
図３は鉄心構造であり、一点鎖線で示す片側のみを示す。したがって一点鎖線に沿って対称形をなしている。図３では外鉄型鉄心９を用い、この鉄心の周りにコイル１０を巻き付けた構造である。そして考え方の基本は、いかにして常時の漏れインピーダンスを小さくするかであり、そのためにはターン間及び層間をできるだけコンパクトにするかである。
【００２２】
そのため、コイルは＃１と＃２としてコイル群を８群とし、１ターン当たりの電圧を５００Ｖとすると、必要なターン数は５７６ターン，１群当たりのターン数は７２ターンとなる。冷却方式を送油風冷式とすると銅線の電流密度は４Ａ／ｍｍ2 程度にできるため、装置の定格電流を８０００Ａとすると必要な銅線断面積は２８０９ｍｍ2 となる。
【００２３】
ここで鉄心のコア直径を５０ｃｍ，窓枠を幅２ｍ×高さ１．６ｍとすると、１段目のリアクトルの占有領域は２ｍ×０．８ｍ，１群当たりでは２ｍ×０．１ｍである。銅線を５０ｍｍ×５６ｍｍとすると、１群あたりでは、縦に２層積み、鉄心の周りを３６層巻きとなる。コイルの１巻き当たりの平均長は９．４ｍとしたとき、漏れたインピーダンスは下記の(1) 式となる。そして下記条件を入れて計算すると、この場合の漏れインピーダンスは０．６％となる。
【００２４】
【数１】
0003827028.tif 000002
【００２５】
そして漏れインピーダンスが１％となるようにリアクトルを製作した場合、片側のリアクトルの漏れは０．５％＝２．２Ωより、６０ｋＡの過電流が通過した時の発生電圧Ｖは、Ｖ＝ＺＩ＝１３６ｋＶとなる。したがって、この電圧で作動する放電装置を用いれば、６０ｋＡ以上の過電流に対して動作する限流リアクトルが得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば２つの限流リアクトルを逆巻きにして、これらを直列接続し、一方のリアクトルに対して並列に放電装置を設け、常時はリアクトルの合成インピーダンスをほゞ零にしておき、過電流の通過時に放電装置にて放電させることにより一方のリアクトルを短絡して他方に入ったリアクトルを生かすように構成したので、通常時のインピーダンスを大幅に低減させることが可能で、電力系統の安定度や電圧安定性を損なわずに、過大な電流のみを抑制することが可能である。更に、超高圧用の直列コンデンサの開発が不要であり、設計上のメリットが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電装置付き限流リアクトルの実施の形態を示す構成図。
【図２】電力系統への適用例を示す他の実施の形態を示す構成図。
【図３】外鉄型鉄心に対するコイルの巻き方を示す図。
【図４】限流リアクトルの従来例を示す図。
【図５】限流リアクトルの他の従来例を示す図。
【符号の説明】
１    直列リアクトル
２    接続端子
３    直列コンデンサ
４    放電装置
５    鉄心
６−１，６−２    リアクトル
７    遮断器
８    変流器
９    外鉄型鉄心
１０    コイル
【図１】
0003827028.tif 000003
【図２】
0003827028.tif 000004
【図３】
0003827028.tif 000005
【図４】
0003827028.tif 000006
【図５】
0003827028.tif 000007