(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に逆送可能な常用の発電機を備え、電力系統からの受電点の電圧／電流検出信号から無効電力を検出して前記発電機を無効電力調整する自動無効電力調整器を備えた受電設備において、
前記発電機の運転中に、前記自動無効電力調整器への検出電流入力に進み電流をバイアス加算しておくためのコンデンサ設備とトータル変流器とを備えたことを特徴とする受電設備。
【請求項２】
前記コンデンサ設備は、受電母線位置または容量の大きい負荷位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の受電設備。
【請求項３】
受電母線位置または容量の大きい負荷位置に設けられ、所内電力負荷と発電電力が同程度になるときに、受電母線位置または容量の大きい負荷位置の無効電力を調整する力率改善用アクティブフィルタを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の受電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に逆送可能な常用の発電機を備える受電設備に係り、特に所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合の受電点の力率改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却プラントでは、廃熱を利用した蒸気タービン発電機を設置し、この発電機の発電電力により所内電力負荷をまかなうと共に、余剰電力を売電している。ゴミ焼却がフルに稼働できれば、所内電力負荷よりも発電電力の方が大きく、電力系統への逆送が可能となる。
【０００３】
このような受電設備において、受電点力率については、所内の無効電力を発電機でまかなうよう、自動無効電力調整器（ＡＱＲ）による発電機制御を行い、受電点の力率を１に近づけている。
【０００４】
図５は、ゴミ焼却プラント受電設備の構成例を示す。所内母線１には、電力系統から遮断器等を介して受電可能にするほか、蒸気タービン発電機２からの給電を可能にする。所内負荷には、プラント動力負荷３、建築動力負荷４、照明・電灯負荷５等があり、変圧器６〜８等によって各負荷に応じて降圧した電圧で給電可能にしている。
【０００５】
力率改善は、発電機２が運転中であれば、受電点の電圧／電流検出信号から自動無効電力調整器９により進み／遅れ位相を検出し、この検出により発電機２の自動電圧調整器１０で界磁電流調整を行い、受電点の無効電力が零になる方向で無効電力調整する。また、発電機２が停止中であれば、コンデンサとリアクトルの直列回路からなる複数台の力率改善用コンデンサ等で構成するコンデンサ設備１１の入り／切りにより力率調整を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の受電設備において、所内電力負荷が発電電力よりも小さい場合には、発電機から電力系統に逆送し、逆に所内電力負荷が発電電力よりも大きい場合には電力系統からも受電する。
【０００７】
これらの場合、自動無効電力調整器９およびコンデンサ設備１０により何ら問題なく力率改善がなされる。
【０００８】
しかしながら、所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合に力率調整能力が低下する問題があった。これは、自動無効電力調整器９に取り込む受電点変流器９Ａは、発電機２用の変流器１０Ａと同程度の変流比（例えば３００／５）にされる。このため、所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合、変流器９Ａで検出される電流は、極めて小さく、自動無効電力調整器９による無効電力調整にも制御精度が±２％位になり、そのときの力率が悪く、無効電力を悪い力率で受電していることがある。
【０００９】
このような悪い力率による受電では、受電効率を低下させ、無駄な電力消費になるし電力料金が割高になる。
【００１０】
電力料金は、契約電力により基本料金が決まっており、２０００ｋＶＡぐらいであると数十万円のオーダーである。これが１ヶ月の平均力率で０.８５以上あれば割り引きされ、０.８５未満では割り増しされ，２０００ｋＶＡを１時間受電をしても電気料金が２万円であることに比べると大変割高となる。例えば、受電電力量が小さいが、１ヶ月のトータルの力率が０.６５であると、数十万円の２割増料金が加算される。
【００１１】
本発明の目的は、所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合にも力率を改善した受電ができる受電設備を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動無効電力調整器への検出電流入力に進み電流をバイアス加算しておき、これにより所内電力負荷と発電電力が同程度になって受電点の検出電流が小レベルになる場合にも自動無効電力調整器の入力電流をバイアス分だけ大きくし、その制御精度を低下させることなく、力率を改善した受電ができるようにしたものである。
【００１３】
また、本発明は、所内電力負荷と発電電力が同程度になるときに無効電力を調整するアクティブフィルタを設けることにより、力率を改善した受電ができるようにしたものであり、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
（１）電力系統に逆送可能な常用の発電機を備え、電力系統からの受電点の電圧／電流検出信号から無効電力を検出して前記発電機を無効電力調整する自動無効電力調整器を備えた受電設備において、
前記発電機の運転中に、前記自動無効電力調整器への検出電流入力に進み電流をバイアス加算しておくためのコンデンサ設備とトータル変流器とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
（２）前記コンデンサ設備は、受電母線位置または容量の大きい負荷位置に設けたことを特徴とする。
【００１６】
（３）受電母線位置または容量の大きい負荷位置に設けられ、所内電力負荷と発電電力が同程度になるときに、受電母線位置または容量の大きい負荷位置の無効電力を調整する力率改善用アクティブフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す受電設備構成図であり、図５と同等の部分は同一符号で示す。
【００１８】
力率改善用コンデンサ設備１１には発電機２の定格電力容量の２〜５％程度の無効電力調整能力をもつベースＳＣ（シャントキャパシタ）１２を追加する。このベースＳＣ１２は、リアクトル１３および発電機の運転に連動させる開閉器１４を直列に介挿しておき、発電機２の運転中のみ母線１に投入する。
【００１９】
自動無効電力調整器９には、受電電流検出用変流器９Ａの二次側に３巻線構成で変流比１のトータル変流器１５を設ける。この変流器１５の巻線１５Ａは変流器９Ａの二次出力を取り込み、巻線１５ＢはベースＳＣ１２の電流を検出する変流器１６の二次出力を取り込む。これら巻線１５Ａと１５Ｂの互いの極性は、変流器９Ａの検出電流に変流器１６の検出電流を加算する方向にされる。このバイアス分を加算された変成電流は、巻線１５Ｃから取り出し、自動無効電力調整器９への入力にする。
【００２０】
以上の構成による力率改善動作を説明する。発電機２の運転中は、開閉器１４が投入されており、母線１からベースＳＣ１２には進相電流が流れる。この電流は、トータル変流器１５の入力され、変流器９Ａからの検出電流からバイアス分が加算される。
【００２１】
これにより、自動無効電力調整器９に入力される検出電流の位相は、受電点の電流位相に対して、ベースＳＣ１２の進相電流分だけ進み側になる。この状態を所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合の図２で説明する。トータル変流器１５とベースＳＣ１２を設けることなく、バイアス分の加算がない従来構成の場合、所内電力負荷と発電電力が同程度にあると、受電点は波形Ａで示すように、電流がほぼ零にあり、自動無効電力調整器９による制御精度の低下によって、斜線で示す部分は受電側になり、悪い力率による積算電力は高い電気料金になってしまう。
【００２２】
これに対して、ベースＳＣ１２による進相電流のバイアス加算を行うことにより、受電点の検出電流が零に近い場合にも、自動無効電力調整器９に取り込まれる受電点電流が波形Ｂで示すようにバイアスされて十分に大きくなり、発電機２による無効電力の制御精度の低下を見かけ上防ぎ、日平均の力率改善を図ることができる。
【００２３】
図３は、本発明の他の実施形態を示す構成図である。同図が図１と異なる部分は、ベースＳＣ１２Ａを低圧のプラント動力負荷３側に設けた点にある。
【００２４】
本実施形態によれば、図１の場合と同様に、ベースＳＣ１２Ａによる進相電流をトータル変流器１５によって検出電流にバイアス分として印加し、所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合にも力率を改善できる。
【００２５】
特に、本実施形態は、発電機２の容量が１０００ｋＶＡ程度の中小容量受電設備に適用する場合、ベースＳＣ１２Ａの容量は発電機容量の２〜５％程度になる２０〜５０ｋＶＡとなり、コスト的に優れる。
【００２６】
なお、プラント動力負荷３は、少なくとも発電機２が運転される場合には負荷電流も大きいため、小容量のベースＳＣ１２Ａを投入しても進相にはならない。また、高圧に入れるよりもその絶縁手段等で安価な設備になる。ただし、変圧器６の変圧比を考慮した構成にする。
【００２７】
図４は、本発明の他の実施形態を示す構成図である。本実施形態は、図１におけるベースＳＣ１２や図３におけるベースＳＣ１２Ａと自動無効電力調整器９による発電機２との連動による無効電力制御に代えて、大きい負荷となるプラント動力負荷３側に力率改善用アクティブフィルタ１６を設け、このアクティブフィルタ１６はプラント動力負荷３の負荷状態によって無効電力を制御する。
【００２８】
この構成において、アクティブフィルタ１６は、その力率制御目標を１.０または進み０.９５〜０.９８等に設定すれば、無効電力制御容量と負荷無効電力との組み合わせ状況が変化しても、その目標値に向かって自動的に制御できるため、発電機２の自動電圧制御装置との相互干渉もなく、安定した力率改善効果が得られ、性能および電力料金の両面で効果的となる。
【００２９】
また、アクティブフィルタ１６は、プラント動力負荷３の負荷状態によって力率を改善するため、発電機の運転に連動させる必要はなく、シンプルな装置構成になる。
【００３０】
なお、本実施形態において、アクティブフィルタ１６は、大容量受電設備の場合にはその高圧側になる母線１側に設けることもできる。さらに、アクティブフィルタ１６を高圧側と低圧側の両方に設けること、自動無効電力調整器とコンデンサ設備１１と併用する場合に所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合のみ運転するなどして、コスト低減と全体システムの合理的な構築を図ることができる。
【００３１】
以上までの実施形態は、ゴミ焼却プラントの受電設備に適用した場合を示すが、大電力を必要とする電気鉄道や製鉄工場の受電設備など、電力系統に逆送可能な常用の発電機を備える受電設備に適用して同等の作用効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、自動無効電力調整器への検出電流入力に進み電流をバイアス加算しておくことで無効電力を調整し、さらにはアクティブフィルタにより無効電力を調整するようにしたため、所内電力負荷と発電電力が同程度になる場合にも力率を改善した受電ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】実施形態を説明するための受電点電流とバイアス波形図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図５】受電設備の構成例。
【符号の説明】
１…母線
２…発電機
３…プラント動力負荷
４…建築動力負荷
５…照明・電灯負荷
６、７、８…変圧器
９…自動無効電力調整器
１０…自動電圧調整器
１１…力率改善用コンデンサ設備
１２…ベースＳＣ
１５…トータル変流器
１６…アクティブフィルタ
【図１】
0003815235.tif 000002
【図２】
0003815235.tif 000003
【図３】
0003815235.tif 000004
【図４】
0003815235.tif 000005
【図５】
0003815235.tif 000006