JP2014168346A - 単相三線式給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統の停電時においても、継続して電力を供給する。
【解決手段】単相三線式の電力系統と連係運転を行うためのパワーコンディショナが分電盤に接続された単相三線式給電システムにおいて、前記パワーコンディショナと前記分電盤との間に挿入され、前記パワーコンディショナの出力を、商用電源電圧２００Ｖが供給されている単相三線式のうちの第１のペア線への出力、または商用電源電圧１００Ｖが供給されているいずれか一方の第２のペア線への出力のいずれかに切り替える切替スイッチを備え、前記パワーコンディショナは、前記電力系統の停電を検知した際に、前記切替スイッチを制御して、前記第１のペア線から前記第２のペア線に切り替え、商用電源電圧２００Ｖの出力を１００Ｖの出力に切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、単相三線式給電システムに関し、より詳細には、系統電力と太陽光発電、蓄電池等の電力を、パワーコンディショナによって連係させる単相三線式給電システムに関する。

近年、一般家庭においても、太陽光発電、燃料電池、ガス発電等の発電設備による電力と系統電力とを併用して、エネルギー効率を高めることが行われている。また、家庭用蓄電池、電気自動車の蓄電池を利用して、電力系統が停電した場合に、非常用電源として利用することも行われている。

図１に、従来の一般家庭における給電システムを示す。電力系統１から避雷器２を経由して受電した電力は、分電盤３を介して家庭内のコンセント４ａ，４ｂに供給される。分電盤３には、電力系統からの電力を一括して遮断する主ブレーカ３１と、家庭内の配線系統ごとに設けられた複数の子ブレーカ３２ａ−３２ｃとが備えられている。

このような受電設備において、太陽光発電等の設備を併用する場合には、電力系統と連係運転を行うためのパワーコンディショナ５を使用する。パワーコンディショナ５は、太陽光発電パネル６、ガス発電装置７、蓄電池８と、分電盤３の共通母線３３との間に接続される。パワーコンディショナ５は、太陽光発電パネル６、ガス発電装置７により発電された電力を、商用電源電圧（１００Ｖ／２００Ｖ）に変換し平滑化して、共通母線３３に供給する。また、パワーコンディショナ５は、共通母線３３の電圧、周波数を監視して、ガス発電装置７の発停制御、蓄電池８の充放電制御を行って、共通母線３３との間の電力の需給制御を行っている。

http://www.mitsubishielectric.co.jp/service/taiyo/jutaku/jiritsu/pv-pn55g_jiritsu.pdf

一般的な家庭では、電力系統１との契約により、主ブレーカ３１は、３０−６０Ａのものを使用している。すなわち、家庭内で消費される瞬時の電力の上限は３−６ｋＷとなる。一方、家庭用の太陽光発電パネル６の最大発電電力は数ｋＷ程度であるが、天候や時刻によっては最大発電電力で発電することができない。また、家庭用のガス発電装置７の給電能力は、現在のところ１ｋＷ程度であり、蓄電池８の給電能力も、数ｋＷ程度である。このことから、太陽光発電等の設備のみから家庭内の全ての電力を賄おうとすると、家庭用の設備よりも大型の発電装置と大容量のパワーコンディショナを導入しなければならない。

また、パワーコンディナは、同時に２つの電圧を出力できない構造にすることで、内部回路を簡易にすることができる。このため、単相三線式の電力系統１からの供給が停止した場合、家庭内の全ての電力をパワーコンディショナ５から供給しようとすると、電圧を変換する変圧器を設ける必要がある。

さらに、停電時には、電力系統１に接続されている発電装置と負荷装置とのバランスが崩れて、電力を送ることができず不安定な状態になるため、パワーコンディショナ５は、共通母線３３への給電を停止するように設計されている。

そこで、電力系統１が停電した場合には、パワーコンディショナ５は、共通母線３３への給電を停止し、パワーコンディショナ５に設けられた専用のコンセント４ｃにのみに電力を供給する（例えば、非特許文献１参照）。従って、家庭内で使用している電気設備は、電力系統１の停電と同時に停止せざるを得ず、コンセントを差し替えるまでは、使用することができないという問題があった。

本発明の目的は、電力系統の停電時においても、継続して電力を供給することができる単相三線式給電システムを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、単相三線式の電力系統と連係運転を行うためのパワーコンディショナが分電盤に接続された単相三線式給電システムにおいて、前記パワーコンディショナと前記分電盤との間に挿入され、前記パワーコンディショナの出力を、商用電源電圧２００Ｖが供給されている単相三線式のうちの第１のペア線への出力、または商用電源電圧１００Ｖが供給されているいずれか一方の第２のペア線への出力のいずれかに切り替える切替スイッチを備え、前記パワーコンディショナは、前記電力系統の停電を検知した際に、前記切替スイッチを制御して、前記第１のペア線から前記第２のペア線に切り替え、商用電源電圧２００Ｖの出力を１００Ｖの出力に切り替えることを特徴とする。

前記分電盤は、前記電力系統からの電力を一括して遮断する主ブレーカを備え、前記パワーコンディショナは、前記電力系統の停電を検知した際に、前記主ブレーカを遮断することもできる。

本発明によれば、電力系統の停電時においても、第２のペア線に商用電源電圧１００Ｖの出力を継続して供給することができる。

従来の従来の一般家庭における給電システムを示す図である。 本発明の一実施形態にかかる単相三線式給電システムを示す図である。 電力系統の停電時における単相三線式給電システムの動作を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図２に、本発明の一実施形態にかかる単相三線式給電システムを示す。本実施形態においては、単相三線式にて電力系統１１から受電し、宅内配線設備も全て単相三線式としている。電力系統１１から受電した電力は、分電盤１３を介して家庭内のコンセントに供給される。分電盤１３には、電力系統からの電力を一括して遮断する主ブレーカ１３１と、家庭内の配線系統ごとに設けられた複数の子ブレーカ１３２ａ，１３２ｂとが備えられている。図２においては、宅内配線設備も全て単相三線式としているが、主ブレーカの宅内側で給電線ａ線−ｃ線のペアとｂ線−ｃ線のペアとを分岐した後に、子ブレーカを設けてもよい。主ブレーカ１３１は、パワーコンディショナ１５からの開閉制御が可能である。

単相三線式の給電線ａ線−ｂ線間には商用電源電圧２００Ｖが供給され、ａ線−ｃ線間およびｂ線−ｃ線間には商用電源電圧１００Ｖが供給される。家庭内で使用している電気設備のうち、電力系統１１の停電時においても動作している必要のある重要設備２１ａ−２１ｃは、宅内配線設備ｂ線−ｃ線間に接続する。電力系統１１の停電時には停止してもよい一般設備２２ａ−２２ｃは、宅内配線設備ａ線−ｃ線間に接続する。

太陽光発電パネル、ガス発電装置、蓄電池（図示しない）等と、分電盤１３の共通母線１３３との間には、パワーコンディショナ１５と切替スイッチ１９とが接続される。切替スイッチ１９は、パワーコンディショナ１５の一方の出力ｄ線をａ線またはｃ線に切り替えるためのスイッチであり、パワーコンディショナ１５の他方の出力ｅ線はｂ線に接続されている。すなわち、切替スイッチ１９は、商用電源電圧２００Ｖが供給されている単相三線式のうちの第１のペア線（ａ線−ｂ線）への出力、または商用電源電圧１００Ｖが供給されているいずれか一方の第２のペア線（ｂ線−ｃ線）への出力のいずれかに切り替える。切替スイッチ１９は、パワーコンディショナ１５からの開閉制御が可能であり、パワーコンディショナ１５は、通常の運転時には、出力ｄ線−ｅ線間に商用電源電圧２００Ｖを供給している。

なお、図２においてはパワーコンディショナ１５と切替スイッチ１９とを別々の構成要素としているが、切替スイッチ１９をパワーコンディショナ１５の内部に設ける構成としてもよい。

（実施例１）
このような構成において、電力系統１１の停電時における動作を、図３を参照して説明する。パワーコンディショナ１５は、分電盤１３の共通母線１３３を監視し、電力系統１１の停電を検知した場合は、主ブレーカ１３１を遮断し、商用電源電圧２００Ｖの供給も停止する。パワーコンディショナ１５は、切替スイッチ１９をａ線からｃ線に切り替えて（第１のペア線（ａ線−ｂ線）から第２のペア線（ｂ線−ｃ線）に切り替える）、出力ｄ線−ｅ線間に商用電源電圧１００Ｖを供給する。

従って、停電時においても、宅内配線設備ｂ線−ｃ線間には商用電源電圧１００Ｖが供給されるので、重要設備２１ａ−２１ｃは、コンセントを差し替える必要はなく、動作を継続することができる。一方、宅内配線設備ａ線−ｃ線間には電力が供給されないので、一般設備２２ａ−２２ｃは、停電とともに動作を停止する。重要設備２１ａ−２１ｃの消費電力の合計が、パワーコンディショナ１５から供給可能な電力以下となるように設定しておけば、停電時においても、パワーコンディショナ１５が過負荷とならずに電力供給を継続することができる。

（実施例２）
主ブレーカ１３１が、系統連系ガイドラインに求められている速さで停電を検知し、遮断することができる機能を有している場合について説明する。このとき、主ブレーカ１３１は、パワーコンディショナ１５から開閉制御を行う必要はない。パワーコンディショナ１５は、分電盤１３の共通母線１３３を監視し、電力系統１１の停電を検知した場合は、切替スイッチ１９をａ線からｃ線に切り替えて、出力ｄ線−ｅ線間に商用電源電圧１００Ｖを供給する。

実施例２によれば、パワーコンディショナ１５から主ブレーカ１３１を遮断する必要がないので、重要設備２１ａ−２１ｃの瞬断時間を短くすることができる。また、主ブレーカ１３１を、遠隔制御可能な部品に交換する必要はなく、パワーコンディショナ１５と主ブレーカ１３１とを接続する必要もない。

本実施形態によれば、電力系統１１の停電時にも必要な電気設備には電力を供給し続けることができる。本実施形態は、新たな配線工事を行なう必要がなく、停電時にコンセントの差し替える必要もない。通常時には、パワーコンディショナ１５の給電能力に制約されること無く電気設備を使用することができ、停電時には、重要な電気設備にのみ継続して安定的な電力供給を行うことができる。

１，１１ 電力系統
２ 避雷器
３，１３ 分電盤
３１，１３１ 主ブレーカ
３２，１３２ 子ブレーカ
３３，１３３ 共通母線
４ コンセント
５，１５ パワーコンディショナ
６ 太陽光発電パネル
７ ガス発電装置
８ 蓄電池
１９ 切替スイッチ
２１ 重要設備
２２ 一般設備

Claims (2)

1. 単相三線式の電力系統と連係運転を行うためのパワーコンディショナが分電盤に接続された単相三線式給電システムにおいて、
   前記パワーコンディショナと前記分電盤との間に挿入され、前記パワーコンディショナの出力を、商用電源電圧２００Ｖが供給されている単相三線式のうちの第１のペア線への出力、または商用電源電圧１００Ｖが供給されているいずれか一方の第２のペア線への出力のいずれかに切り替える切替スイッチを備え、
   前記パワーコンディショナは、前記電力系統の停電を検知した際に、前記切替スイッチを制御して、前記第１のペア線から前記第２のペア線に切り替え、商用電源電圧２００Ｖの出力を１００Ｖの出力に切り替えることを特徴とする単相三線式給電システム。
2. 前記分電盤は、前記電力系統からの電力を一括して遮断する主ブレーカを備え、前記パワーコンディショナは、前記電力系統の停電を検知した際に、前記主ブレーカを遮断することを特徴とする請求項１に記載の単相三線式給電システム。

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