JP2014204484A5

JP2014204484A5 - 負荷保護装置、電路切替装置

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Publication number: JP2014204484A5
Application number: JP2013076433A
Authority: JP
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2015-06-25

Description

本発明は、負荷保護装置、電路切替装置に関するものである。

ところで、二次電池を搭載した電動車両（外部電源）が供給する電圧が異常電圧となった場合に、異常電圧によりシステムの故障や動作不良を生じる可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部電源が供給する電圧が異常電圧となった場合、異常電圧によるシステムの故障や動作不良を防止することができる負荷保護装置、電路切替装置を提供することにある。

本発明の負荷保護装置は、二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路、および商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路に電気的に接続されており、前記第１の電路の異常電圧を検知する異常電圧検知部と、前記第１の電路および前記第２の電路を介した前記外部電源から前記負荷への電力供給時に、前記異常電圧検知部が異常電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記異常電圧検知部は、前記第１の電路の異常電圧として前記第１の電路の過電圧を検知する過電圧検知部であることが好ましい。

また、この発明において、前記異常電圧検知部は、前記第１の電路の異常電圧として前記第１の電路の不足電圧を検知する不足電圧検知部であることが好ましい。

この発明において、前記過電圧検知部と前記遮断部とを有する過電圧遮断装置が、前記第１の電路に設けられていることが好ましい。

この発明において、前記不足電圧検知部と前記遮断部とを有する不足電圧遮断装置が、前記第１の電路に設けられていることが好ましい。

本発明の電路切替装置は、本発明の負荷保護装置と組み合わせて用いられる電路切替装置であって、前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と前記商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続することを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、外部電源が供給する電圧が異常電圧となった場合、電路を遮断するので、異常電圧によるシステムの故障や動作不良を防止することができるという効果がある。

本発明の参考となる形態の電力供給システムの構成を示す回路図である。同上の漏電時の状態を示す概略回路図である。同上の漏電時の状態を示す概略回路図である。同上の別形態を示す概略回路図である。実施形態を示す回路図である。同上の別形態を示す回路図である。同上の別形態を示す回路図である。同上の別形態を示す回路図である。同上の別形態を示す回路図である。同上の別形態を示す回路図である。従来の漏電時の状態を示す概略回路図である。従来の漏電時の状態を示す概略回路図である。漏電時の状態を示す概略回路図である。漏電時の状態を示す概略回路図である。

以下、本発明の実施形態を説明するにあたり、参考となる形態を図面に基づいて説明する。

（本発明の参考となる形態）
本形態の電力供給システムは、図１に示す構成を備えており、電力会社から商用電力を供給されている各需要家において用いられる。本システムは、分電盤１、外部電源２、接続ケーブル３、系統保護装置４（負荷保護装置）、電路切替装置５を主構成として備える。

まず、幹線電路Ｗ１から商用電力が供給されている通常時、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４の接続先を分岐電路Ｗ２Ａに切り替えている。したがって、非常用コンセント６、非常用負荷７は、分岐電路Ｗ２Ａを介して商用電力系統の商用電力を供給される。一方、商用電力が供給されていない停電時、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４の接続先を二次側電路Ｗ３に切り替える。したがって、非常用コンセント６、非常用負荷７は、外部電源２が生成した外部電力を二次側電路Ｗ３から供給される。なお、この電路切替装置５の電路切替は、ユーザによる手動切替、または商用電力の通電・停電状態の検出結果に基づく自動切替である。また、電路切替装置５は、分電盤１内に収納する構成、分電盤１とは別置きにする構成のいずれでもよい。
ここで、電力系統保護の観点からみると、二次電池２１を搭載した電動車両（外部電源２）と、商用電力系統との連系は現状では規定外のため、外部電源２の出力電流が、商用電力系統に直接影響を与えないようにする必要がある。これは電動車両に搭載した充放電器の保護の観点からも同様であり、商用電力系統から供給される電流の影響を、電動車両の充放電器が直接受けないようにすることが望ましい。

本形態では、外部電源２−非常用負荷７間の電路は、系統保護装置４のトランス４３によって、一次側電路Ｗ５ａと二次側電路Ｗ３とが電気的に絶縁されている。したがって、外部電源２が出力する電流は、商用電力系統に直接影響を与えない。また、商用電力系統から供給される電流の影響を外部電源２が直接受けることもないので、外部電源２の保護を図ることができる。つまり、系統保護装置４は、トランス４３によって一次側電路Ｗ５ａ（第１の電路）と二次側電路Ｗ３（第２の電路）とが電気的に絶縁されているので、外部電源２と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減される。而して、系統保護装置４を設けることによって、外部電源２と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる。

また、外部電力が供給される二次側電路Ｗ３と商用電力が供給される分岐電路Ｗ２Ａとは、電路切替装置５によって機械的に分離している。つまり、電路切替装置５は、二次側電路Ｗ３（第２の電路）と分岐電路Ｗ２Ａ（第４の電路）とを機械的に分離するので、外部電源２と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減される。したがって、電路切替装置５を設けることによって、外部電源２と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減され、外部電源２または商用電力系統の一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる。
また、本形態の電力供給システムは、系統保護装置４を設けることによって第１の電路と第２の電路とが電気的に絶縁されており、電路切替装置５を設けることによって第２の電路と第４の電路とを機械的に分離している。したがって、外部電源２と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる。

そこで、本形態では、トランス４３の一次側および二次側に漏電ブレーカ４２、４４をそれぞれ設け、接地部Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４を設けている。以下、図１の外部電源２−非常用負荷７間の電路が漏電した場合の動作を図２、図３を用いて説明する。なお、図２、図３は、電力供給システムの概略回路図であり、電路切替装置５が非常用電路Ｗ４の
接続先を二次側電路Ｗ３に切り替えた状態を示す。

まず、トランス４３の一次側において、電圧線Ｌ３の過電流を検知する過電流検知部７０（第１の過電流検知部）を設け、電圧線Ｌ３，Ｌ４に開閉器７３（第１の遮断部）を設ける。過電流検知部７０は、電流測定部７１と、過電流判定部７２とで構成される。電流測定部７１は、電圧線Ｌ３の電流を検出する。過電流判定部７２は、電圧線Ｌ３の電流値が閾値Ｋ１（第１の閾値）より大きいか否かを判定し、電圧線Ｌ３の電流値が閾値Ｋ１より大きい場合、過電流の発生を検知する。そして、過電流判定部７２は、過電流の発生を検知した場合、開閉器７３をオフして、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を遮断する。また、過電流判定部７２は、過電流の発生を検知していない場合、開閉器７３のオン状態を維持して、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を継続させる。

（実施形態）
図５に示すように、一次側電路Ｗ５ａの電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間（外部電源２の出力電圧）の過電圧（異常電圧）を検知する過電圧検知部９１（異常電圧検知部）を設けてもよい。この場合、漏電ブレーカ４２には、外部引き外し機能付きの漏電ブレーカを用いる。そして、過電圧検知部９１は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が、予め決められた閾値Ｋ３より大きくなった場合、過電圧発生と判定して、漏電ブレーカ４２に対して外部引き外し信号を送信する。漏電ブレーカ４２は、外部引き外し信号を受信した場合にトリップして、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

また、図７に示すように、一次側電路Ｗ５ａの電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間（外部電源２の出力電圧）の不足電圧（異常電圧）を検知する不足電圧検知部９３（異常電圧検知部）を設けてもよい。この場合、漏電ブレーカ４２には、外部引き外し機能付きの漏電ブレーカを用いる。そして、不足電圧検知部９３は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が予め決められた閾値Ｋ５以下に低下した場合、不足電圧発生と判定して、漏電ブレーカ４２に対して外部引き外し信号を送信する。漏電ブレーカ４２は、外部引き外し信号を受信した場合にトリップして、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

また、図８に示すように、不足電圧遮断装置９４を一次側電路Ｗ５ａに設けてもよい。不足電圧遮断装置９４は、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを導通・遮断する開閉器の機能と、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧を予め決められた閾値Ｋ６と比較する機能とを有する。そして、不足電圧遮断装置９４は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が予め決められた閾値Ｋ６以下に低下した場合、不足電圧発生と判定して、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

２外部電源
２１二次電池
４系統保護装置（負荷保護装置）
４２漏電ブレーカ（第１の漏電検知部）
４３トランス
４４漏電ブレーカ（第２の漏電検知部）
４３１一次巻線
４３２二次巻線
５電路切替装置
７非常用負荷（負荷）
Ｗ５ａ一次側電路（第１の電路）
Ｗ３二次側電路（第２の電路）
Ｗ４非常用電路（第３の電路）
Ｗ２Ａ分岐電路（第４の電路）

Claims

二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路、および商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路に電気的に接続されており、
前記第１の電路の異常電圧を検知する異常電圧検知部と、
前記第１の電路および前記第２の電路を介した前記外部電源から前記負荷への電力供給時に、前記異常電圧検知部が異常電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する遮断部とを備える
ことを特徴とする負荷保護装置。
前記異常電圧検知部は、前記第１の電路の異常電圧として前記第１の電路の過電圧を検知する過電圧検知部である
ことを特徴とする請求項１記載の負荷保護装置。
前記異常電圧検知部は、前記第１の電路の異常電圧として前記第１の電路の不足電圧を検知する不足電圧検知部である
ことを特徴とする請求項１記載の負荷保護装置。
前記過電圧検知部と前記遮断部とを有する過電圧遮断装置が、前記第１の電路に設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の負荷保護装置。
前記不足電圧検知部と前記遮断部とを有する不足電圧遮断装置が、前記第１の電路に設けられている
ことを特徴とする請求項３記載の負荷保護装置。
請求項１乃至５いずれか記載の負荷保護装置と組み合わせて用いられる電路切替装置であって、前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と前記商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続することを特徴とする電路切替装置。
前記商用電力が供給されている場合、前記第３の電路が前記第４の電路に接続され、前記商用電力が供給されていない場合、前記第３の電路が前記第２の電路に接続されることを特徴とする請求項６記載の電路切替装置。