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公開番号2024068549
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-20
出願番号2022179084
出願日2022-11-08
発明の名称変圧器、変圧器制御装置および高調波共振回避システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01F 29/02 20060101AFI20240513BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活線の交流電力ケーブルの長さが変わった場合でも高調波共振に対応できる変圧器、変圧器制御装置および高調波共振回避システムを提供する。
【解決手段】一つの実施形態によれば、変圧器は、1次側巻線のタップの切り替えにより、前記1次側巻線の有効巻線量を変更する第1負荷時タップ切替器を備える。さらに、前記変圧器は、2次側巻線のタップの切り替えにより、前記2次側巻線の有効巻線量を変更する第2負荷時タップ切替器とを備える。さらに、前記変圧器は、前記第1負荷時タップ切替器および前記第2負荷時タップ切替器は、前記1次側巻線のタップおよび前記2次側巻線のタップの切り替えによって前記1次側巻線および前記2次側巻線の巻線比を所定の値に維持して動作し、前記1次側巻線および前記2次側巻線のインダクタンスの値を変化させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次側巻線のタップの切り替えにより、前記１次側巻線の有効巻線量を変更する第１負荷時タップ切替器と、
２次側巻線のタップの切り替えにより、前記２次側巻線の有効巻線量を変更する第２負荷時タップ切替器とを備え、
前記第１負荷時タップ切替器および前記第２負荷時タップ切替器は、前記１次側巻線のタップおよび前記２次側巻線のタップの切り替えによって前記１次側巻線および前記２次側巻線の巻線比を所定の値に維持して動作し、前記１次側巻線および前記２次側巻線のインダクタンスの値を変化させる、
変圧器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記変圧器は、三相変圧器である、請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記変圧器は、前記１次側巻線の全巻線量よりも前記２次側巻線の全巻線量が多い昇圧変圧器である、請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
遮断器と変圧器とを備える発電系統設備に関し、前記遮断器の入切状態に対応する前記変圧器の１次側巻線のタップ位置と２次側巻線のタップ位置とを算出して、遮断器データベースに格納する算出部と、
前記遮断器の入切状態を収集し、収集された前記入切状態に基づいて、前記変圧器の１次側巻線のタップ位置と２次側巻線のタップ位置とを前記遮断器データベースから抽出する収集部と、
抽出された前記１次側巻線のタップ位置と前記２次側巻線のタップ位置とに基づいて、前記変圧器の負荷時タップ切替器の動作を制御する制御部と、
を備える変圧器制御装置。
【請求項５】
前記算出部は、系統解析に基づいて、前記遮断器の入切状態に対応する前記１次側巻線のタップ位置と前記２次側巻線のタップ位置とを算出する、
請求項４に記載の変圧器制御装置。
【請求項６】
前記収集部により抽出された、前記１次側巻線のタップ位置および前記２次側巻線のタップ位置に関するデータを出力する出力部をさらに備える、請求項４に記載の変圧器制御装置。
【請求項７】
前記収集部は、前記変圧器の２次側電圧値を調整する電圧調整装置より、前記２次側電圧値の設定に関する電圧設定指令をさらに収集し、
前記収集部は、前記電圧設定指令と前記遮断器の入切状態とに基づいて、前記１次側巻線のタップ位置と前記２次側巻線のタップ位置とを前記遮断器データベースから抽出する、請求項４に記載の変圧器制御装置。
【請求項８】
前記変圧器の２次側電圧値の設定に関する電圧設定指令を生成する電圧調整部をさらに備え、
前記収集部は、前記電圧設定指令と前記遮断器の入切状態とに基づいて、前記１次側巻線のタップ位置と前記２次側巻線のタップ位置と前記遮断器データベースから抽出する、請求項４に記載の変圧器制御装置。
【請求項９】
前記算出部は、系統解析に基づいて、前記電圧設定指令の設定電圧値および前記遮断器の入切状態に対応する前記１次側巻線のタップ位置と前記２次側巻線のタップ位置とを算出する、
請求項８に記載の変圧器制御装置。
【請求項１０】
前記変圧器は、
１次側巻線のタップの切り替えにより、前記１次側巻線の有効巻線量を変更する第１負荷時タップ切替器と、
２次側巻線のタップの切り替えにより、前記２次側巻線の有効巻線量を変更する第２負荷時タップ切替器とを備え、
前記第１負荷時タップ切替器および前記第２負荷時タップ切替器は、前記１次側巻線のタップおよび前記２次側巻線のタップの切り替えによって前記１次側巻線および前記２次側巻線の巻線比を所定の値に維持して動作し、前記１次側巻線および前記２次側巻線のインダクタンスの値を変化させる、
請求項４に記載の変圧器制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変圧器、変圧器制御装置および高調波共振回避システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
洋上風力発電では、洋上の風力発電機と陸上の変電設備とが、海底の交流電力ケーブルによって接続される。この交流電力ケーブルは、長距離にわたって敷設されることから、その静電容量が非常に大きくなり、高調波共振の問題が発生する。
【０００３】
交流送電系統で発生する高調波共振は、例えば、交流電力ケーブルに起因する容量性インダクタンスと変圧器などに起因する誘導性インダクタンスとが並列共振を引き起こすことで発生する。また、交流送電系統で発生する高調波は、高調波成分として、第３次、第５次および第７次などの低次の奇数次高調波を多く含む。したがって、風力発電所等の運転員は、運転時や保守作業時にこれらの低次の奇数次高調波による共振について対策を検討する必要がある。
【０００４】
電力系統における高調波共振の対策には、共振周波数移動方式と高調波フィルタ方式とがあり、コスト面で共振周波数移動方式の方が有利である。共振周波数移動方式により高調波共振の対策を行う場合、風力発電所等の設計者は、送電系統の構成や運用方法を検討した後、系統解析を実施して対策を検討する。例えば、設計者は、系統解析の結果から、変圧器の内部巻線のインダクタンスを適切な大きさに設計することや、直列リアクトルを変電設備に追加することが考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
洋上風力発電施設では、複数の風力発電機が設置され、これらの風力発電機は、電力系統の保護や保守作業のために運転員により電力系統から切り離されることがある。上述した高調波共振対策を検討する場合、解析の条件は、活線の交流電力ケーブルの長さに応じて都度変わってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の実施形態は、活線の交流電力ケーブルの長さが変わった場合でも高調波共振に対応できる変圧器、変圧器制御装置および高調波共振回避システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施形態によれば、変圧器は、１次側巻線のタップの切り替えにより、前記１次側巻線の有効巻線量を変更する第１負荷時タップ切替器を備える。さらに、前記変圧器は、２次側巻線のタップの切り替えにより、前記２次側巻線の有効巻線量を変更する第２負荷時タップ切替器とを備える。さらに、前記変圧器は、前記第１負荷時タップ切替器および前記第２負荷時タップ切替器は、前記１次側巻線のタップおよび前記２次側巻線のタップの切り替えによって前記１次側巻線および前記２次側巻線の巻線比を所定の値に維持して動作し、前記１次側巻線および前記２次側巻線のインダクタンスの値を変化させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態における電力系統図の例である。
第１実施形態における変圧器の内部回路図である。
第１実施形態における変圧器制御装置のシステムブロック図である。
第１実施形態における遮断器状態データベースの一例である。
第１実施形態における変圧器制御装置のフローチャートの例である。
第２実施形態における電力系統図の例である。
第２実施形態における変圧器制御装置のシステムブロック図である。
第２実施形態における遮断器状態データベースの一例である。
第２実施形態における変圧器制御装置のフローチャートの例である。
第２実施形態における変圧器制御装置の別の例のシステムブロック図である。
第３実施形態における変圧器制御装置のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１～図１１では、同一の構成に同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における電力系統図の例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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