JP2006158039A - 系統連系システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】２つの電力系統間に系統連系されて、互いに電力系統の電力を供給し合うための系統連系システＡであって、２つの電力系統間に、回路遮断器１４と、電流検出器１５と、スイッチ回路１２ａに、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路を並列に接続してなる限流器１２と、該限流器１２のスイッチ回路１２ａを制御する制御器１３とからなる限流遮断器１１を配置したものである。
【効果】限流器を、スイッチ回路と、該スイッチ回路に並列接続されたバリスタとコンデンサとの直列回路とにより構成したので、スイッチ回路の開放動作によるアーク放電を、バリスタとコンデンサの直列回路が短時間で小さい安全な電流にして、電力系統の事故時の瞬時停止や瞬時電圧低下を避け、重要負荷を保護することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源系統と自家電源系統との２つの電力系統に連系され接続された負荷の電力系統を連系されて、電力系統の事故時の瞬時停止や瞬時電圧低下を避けるための系統連系システムに関するものである。

需要家内には、瞬時停止や瞬時電圧低下であっても、避けなければならない重要設備である負荷設備（重要負荷）があり、そのための対策として、商用電源系統に併設して、自家発電系統を設置している。従来の系統連系システムは、商用電源を配電線路から引き込まれた需要家内において、商用配電幹線に接続され、商用配電幹線を介して、商用配電支線に接続された一般負荷に供給されるように構成されている。一方、自家発電からなる自家電源は、商用電源に接続された重要負荷に供給されるように構成されている。商用配電幹線と自家配電幹線間には、サイリスタの極性を逆極性に並列接続した双方向サイリスタ回路を接続し、商用電源系統と自家電源系統間に連系接続が構成されている。

一例として、このようなサイリスタの極性を逆極性に並列接続した双方向サイリスタ回路からなる系統連系システムが、特許文献１に開示されている。
特開平９−９３８１４号公報

しかしながら、上述したサイリスタの極性を逆極性に並列接続した双方向サイリスタ回路を有する系統連系システムにおいては、商用配電幹線と自家配電幹線の系統連系時には、図示されていないが、継電器からの出力によって、双方向サイリスタ回路のゲートが駆動されて導通状態を保持するが、雷サージ等の事故による短絡や地絡及び商用電源系統の開放等の故障が生じると、継電器が駆動され、サイリスタ回路の動作特性上から、２０ｍｓ以内（５０Ｈｚの場合）に遮断されることが可能であるものの、この間、短絡電流が流れ、大きい電圧降下を生じることは避けられない。双方向サイリスタ回路の遮断に要する時間が短く、よって自家電源の停止は避けることはできるが、しかしながら、瞬時電圧低下は回避できず、自家配電幹線に接続された重要負荷に影響が生じるという問題を有していた。

本発明の目的は、上述した２つの電力系統を系統連系するにあたって、故障時の瞬時電圧低下を防止して、重要負荷に影響を与えないことが可能な系統連系システムを提供することである。

本発明は、上述した目的を達成するために、２つの電力系統間に系統連系されて、互いに電力系統の電力を供給し合うための系統連系システであって、２つの電力系統間に、回路遮断器と、電流検出器と、スイッチ回路にバリスタとコンデンサとの直列回路を並列に接続してなる限流器と、該限流器のスイッチ回路を制御する制御器とからなる限流遮断器を配置したものである。

本発明は、上述した構成を有しているので、以下に記載する効果を奏することができる。

本発明の系統連系システムにおいて、上述したように、２つの電力系統間に系統連系されて、互いに電力系統の電力を供給し合うための系統連系システであって、２つの電力系統間に、回路遮断器と、電流検出器と、スイッチ回路にバリスタとコンデンサとの直列回路を並列に接続してなる限流器と、該限流器のスイッチ回路を制御する制御器とからなる限流遮断器を配置したので、電流検出器が異常電流を検出し、検出信号を制御器に送るとともに、限流器のスイッチ回路が瞬時に開放動作され、スイッチ回路の開放により、スイッチ回路の端子間で発生したアーク放電は、スイッチ回路に並列接続されているバリスタとコンデンサの直列回路に瞬時に吸収されて、バリスタとコンデンサの和の抵抗の低い電圧に制限され、スイッチ回路のアーク放電は消滅する。そして、バリスタとコンデンサの直列回路の和の抵抗、すなわち、Ｚ＝Ｒｖａ＋１／ｊωｃの関係式（式中、Ｚ＝インピ―ダンス、Ｒｖａ＝直流抵抗、ω＝２πｆ、ｆ＝周波数）から、異常電流は限流され、電力系統間に流れる電流は、この制限された電流となり、自家電源から商用電源に流れる電流は、小さい制限電流であるので、自家電源側の電圧降下が抑えられる。その後、回路遮断器が開放動作され、商用電源系統と自家電源系統が解列されて、自家電源系統の重要負荷への電力供給を保障することができる。

上述したように、限流器を、スイッチ回路と、該スイッチ回路に並列接続されたバリスタとコンデンサとの直列回路とにより構成したので、スイッチ回路の開放動作によるアーク放電を、バリスタとコンデンサの直列回路が短時間で小さい安全な電流にして、電力系統の事故時の瞬時停止や瞬時電圧低下を避け、重要負荷を保護することができる。

以下に、本発明の実施例について、説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、実施例に限定されるものではない。

１は、商用電源系統であり、この商用電源系統１は、商用電源２を需要家内に導入する商用配電線路３を有し、この商用配電線路３を介して、需要家内の商用配電幹線４に接続されている。５は、商用配電幹線４から分岐された複数の商用配電支線であり、この商用配電支線５には、複数の一般負荷Ｒ１が接続されている。

６は、自家電源系統であり、この自家電源系統６は、自家電源７に接続された自家配電線路８を有し、自家配電線路８は、自家配電幹線９に接続されている。１０は、自家配電幹線９から分岐された複数の自家配電支線であり、この自家配電支線１０には、複数の重要負荷Ｒ２が接続されている。

１１は、限流遮断器であり、商用配電線路３と自家配電線路８間に接続され系統連系されている。限流遮断器１１は、スイッチ回路１２ａに、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路を並列に接続して構成された限流器１２と、限流器１２のスイッチ回路１２ａを開閉制御するための制御器１３と、商用電源系統１と自家電源系統６を切り離す回路遮断器１４と、商用配電線路３側の一方に線路に接続された、所定以上の電流が流れたことを検出する電流検出器１５とから構成されている。

上述したように、商用電源系統１と自家電源系統６と限流遮断器１１とから系統連系システムＡが構成されている。

次に、上述した構成部材を有する系統連系システムＡの動作について説明する。

商用電源２から、商用配電線路３を介して、商用配電幹線４から分岐された商用配電支線５に接続された一般負荷Ｒ１に、商用配電系統１の電力が供給されている。一方、自家電源７から、自家配電線路８を介して、自家配電幹線９から分岐された自家配電支線１０に接続された重要負荷Ｒ２に、自家電源系統６の電力が供給されている。また、商用電源系統１からは、自家電源系統６の重要負荷Ｒ２にも、電力が供給されて、系統連係システムＡが構成されている。

いま、商用電源系統１に雷サージ等が印加すると、系統連系システムＡに設置された電流検出器１５が異常電流を検出し、検出信号を制御器１３に与え、限流器１２を構成するスイッチ回路１２ａを開放動作する。スイッチ回路１２ａが開放動作されると、開放端の両端に、アーク放電が発生する。アーク放電が発生すると、スイッチ回路１２ａに並列に接続されたバリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路にも電流が通電されることになり、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路の両端の電圧は、バリスタ制限電圧と、コンデンサ１２ｃの抵抗（１／ｊωｃ）と電流との積の電圧の和の電圧となり、低い電圧に低下され、スイッチ回路１２ａの両端の電圧も、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路の低い電圧に抑えられ、アーク放電は放電維持できずに停止することになる。

スイッチ回路１２ａの開放端のアーク放電が停止すると、次に、異常電流は、スイッチ回路１２ａに並列接続されたバリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路に転流する。バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路に転流した異常電流は、バリスタ制限電圧と、コンデンサ１２ｃの抵抗（１／ｊωｃ）と電流との積の電圧の和の電圧となり、異常電流は、制限された小さい電流となり、また、自家電源系統６から商用電源系統１に流れる電流も、この制限された小さい電流に抑えられるので、よって、自家電源系統６の電圧降下も抑えられ、通常電圧を保持できる。その後、回路遮断器１４が開放され、系統連系が回路断となり、商用電源系統１と自家電源系統６とが解列され、自家電源系統６の重要負荷Ｒ２が保護されることになる。

例えば、本発明の実施例の実験によれば、異常電流によりスイッチ回路１２ａが開放すると、スイッチ回路１２ａの端子間に発生するアーク電圧は、２５０Ｖ程度であり、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路のうち、バリスタ電圧を５０Ｖに、コンデンサ１２ｃの端子電圧を１００Ｖに設定すると、和の電圧は１５０Ｖで、よって、アーク電圧も電圧１５０Ｖに低下し、スイッチ回路１２ａの両端子間のアーク放電は、放電維持できず消滅する。その後、事故電流は、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路に流れるが、直列回路が有するインピーダンスＺの関係から、異常電流の２０％程度まで限流された電流となり、自家電源側の電圧降下は抑えられる。その後、回路遮断器１４が開放されて、商用電源系統１と自家電源系統６が解列され、自家電源系統６の重要負荷Ｒ２が保護されることになる。

電流検出器１５が異常電流を検出し、検出信号を制御器１３に送るとともに、限流器１２のスイッチ回路１２ａが瞬時に開放動作され、スイッチ回路１２ａの開放により、スイッチ回路１２ａの端子間で発生したアーク放電は、スイッチ回路１２ａに並列接続されているバリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路に瞬時に吸収されて、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの和の抵抗の低い電圧に制限され、スイッチ回路１２ａのアーク放電は消滅する。そして、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路の和の抵抗、すなわち、Ｚ＝Ｒｖａ＋１／ｊωｃの関係式（式中、Ｚ＝インピ―ダンス、Ｒｖａ＝直流抵抗、ω＝２πｆ、ｆ＝周波数）から、異常電流は限流され、電力系統間に流れる電流は、この制限された電流となり、自家電源から商用電源に流れる電流は、小さい制限電流であるので、自家電源側の電圧降下が抑えられる。その後、回路遮断器１４が開放動作され、商用電源系統１と自家電源系統６が解列されて、自家電源系統６の重要負荷Ｒ２への電力供給を保障することができる。

上述したように、電流検出器１５が異常電流を検出すると、電流検出器１５からの検出信号により、制御器１３を介して、スイッチ回路１２ａが開放動作される。スイッチ回路１２ａが開放動作されると、スイッチ回路１２ａの開放端の両端でアーク放電が発生するが、スイッチ回路１２ａと並列接続された、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路に転流し、バリスタ電圧と、コンデンサ１２ｃの抵抗（１／ｊωｃ）と通過電流の積との和の電圧となり、異常電流は、制限された小さい電流となり、この制限され小さくなった電流は、自家電源系統６から商用電源系統１に流れ、よって、自家電源系統６の電圧降下が抑えられる。そして、回路遮断器１４が開放動作され、商用電源系統１と自家電源系統６間が解列されることにより、自家電源系統６の重要負荷Ｒ２を保護されることになる。

上述したように、スイッチ回路１２ａに，バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路を並列に接続してなる限流器１２を配設したので、通常時は、抵抗損失のないスイッチ回路１２ａにて系統接続されており、異常電流が発生すると、スイッチ回路１２ａが開放されて、アーク放電を起こし、アーク放電が生じると、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路が動作して、アーク放電が停止し、異常電流は、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの直列回路に転流されて、小さい電流に制限され、回路遮断器１４の開放までの時間が短時間で行えるので、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃの電流容量を小さくすることができ、且つ、応答遅れもなく、しかも、小型化及び低コスト化が実現でき、更には、過大な異常電流に関係なく対応できる。

上述したように、限流器１２を、スイッチ回路１２ａに、バリスタ１２ｂとコンデンサ１２ｃとの直列回路を並列に接続した構成としたので、過大な異常電流を短時間で小さい安全な電流にして、電力系統の事故時の瞬時停止や瞬時電圧低下を避け、重要負荷を保護できる。

図１は、本発明の系統連系システムの構成図である。 図２は、本発明の系統連系システムを構成する限流器の構成図である。

符号の説明

Ａ・・・・・・系統連系システム
Ｒ１・・・・・一般負荷
Ｒ２・・・・・重要負荷
１・・・・・・商用電源系統
２・・・・・・商用電源
３・・・・・・商用配電線路
４・・・・・・商用配電幹線
５・・・・・・商用配電支線
６・・・・・・自家電源系統
７・・・・・・自家電源
８・・・・・・自家配電線路
９・・・・・・自家配電幹線
１０・・・・・自家配電支線
１１・・・・・限流遮断器
１２・・・・・限流器
１２ａ・・・・スイッチ回路
１２ｂ・・・・バリスタ
１２ｃ・・・・コンデンサ
１３・・・・・制御器
１４・・・・・回路遮断器
１５・・・・・電流検出器

Claims (1)

1. ２つの電力系統間に系統連系されて、互いに電力系統の電力を供給し合うための系統連系システであって、２つの電力系統間に、回路遮断器と、電流検出器と、スイッチ回路にバリスタとコンデンサとの直列回路を並列接続してなる限流器と、該限流器のスイッチ回路を制御する制御器とからなる限流遮断器を配置したことを特徴とする系統連系システム。

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