JP2015226403A

JP2015226403A - 欠相防止回路

Info

Publication number: JP2015226403A
Application number: JP2014110774A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　孝幸; Takayuki Sato; 孝幸佐藤
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2015-12-14

Abstract

【課題】従来の三極連動開放機能付カットアウトを備える欠相防止回路では、欠相の防止が機能した場合、限流ヒューズに加え必ずカットアウトの放出形ヒューズも溶断するので、受電設備の復旧に際し、限流ヒューズ、そして放出形ヒューズの２箇所のヒューズ交換作業が必要であり（カットアウトが備える限流ヒューズおよびカットアウトが備える放出形ヒューズの重なる保護装置が必要となるため）、受電設備の復旧が遅くなる。また、三極連動開放機能付カットアウトは市場から姿を消しており、従来の欠相防止回路を実現しようとしても現実的にできない。【解決手段】三極連動開放機能付カットアウトの代わりに、高圧開閉器を配置し、欠相の発生をトリガーとして当該高圧開閉器をトリップさせた。これにより、欠相の発生防止が機能した場合、溶断するのは限流ヒューズのみになり当該限流ヒューズを交換するだけでよいので、受電設備の復旧をより早く行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧受電設備における欠相防止回路に関するものである。

従来、高圧受電設備において、限流ヒューズと、三極連動開放機能付カットアウトとを直列に接続することで欠相の発生を防止することが知られている（特許文献１）。

本特許文献によれば、カットアウトが備える限流ヒューズ、および、カットアウトが備える放出形ヒューズに対し、前者が短絡電流で溶断する際は、必ず後者も溶断するように、それぞれのヒューズの定格電流を設定する。そうすることで、短絡電流により一相の限流ヒューズが溶断し、欠相が発生するおそれがあったとしても、その際は必ず放出形ヒューズも溶断する結果、カットアウトが三極を連動して開放し、欠相の発生を防止できるとしている。

特許4223988号公報

しかしながら、本特許文献による回路では、上記のように欠相防止が機能した場合、限流ヒューズに加え必ずカットアウトの放出形ヒューズも溶断する。したがって、受電設備の復旧に際し、限流ヒューズ、そして放出形ヒューズの２箇所のヒューズ交換作業が必要であり（カットアウトが備える限流ヒューズおよびカットアウトが備える放出形ヒューズの重なる保護装置が必要となるため）、受電設備の復旧が遅くなるという課題があった。需要家としては、ヒューズ交換作業中は、もちろん受電できない状態であるので、１秒でも早く復旧させ、受電を再開したいのは言うまでもない。

なお、三極連動開放機能付カットアウトは、一つのヒューズが溶断したにもかかわらず三極連動して開放しない、あるいは、どのヒューズも溶断していないのにもかからず勝手に開放するなどの誤動作が多く、近年配電業界の市場ではその姿を消している。そのため、三極連動開放機能付カットアウトを容易に手に入れることはできず（かといって自ら製造するわけにもいかず）、本特許文献による回路を実現しようとしても、現実的には簡単に実現できないという問題もあった。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、欠相の発生防止が機能した場合でも、受電設備の復旧をより早く行うことができる欠相防止回路を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本願発明は、高圧受電設備における欠相防止回路であって、変圧器の電源側に、ソレノイドと可動電極を連動させて固定電極に対し当該可動電極を抜き差しすることにより電路を開閉する機構を備え、前記ソレノイドの制御回路により、地絡電流を検出した場合には前記可動電極を前記固定電極から抜いて直ちに電路を開放する機能、および、短絡電流を検出した場合には前記可動電極を前記固定電極に差したままの状態に保ち変電所からの指示信号により前記可動電極を前記固定電極から抜いて電路を開放する機能を実現する継電器を備えたＳＯＧ開閉器と、過電流および短絡電流を生じたときに電路を遮断する限流ヒューズとを配置し、前記変圧器の負荷側に、欠相の検出により閉じられる欠相検出用接点を有する配線用遮断器を配置し、前記配線用遮断器は、前記欠相検出用接点に対し前記ソレノイドの制御回路が接続され、前記限流ヒューズにより一相の電路が遮断されて欠相を検出したタイミングで当該欠相検出用接点を閉じ、前記ソレノイドのトリップコイルを励磁させることにより前記開閉器をトリップさせることを特徴とすることを特徴とする。

また、本願発明は、上記発明において、前記配線用遮断器は、相電圧供給の停止により閉じられる停電検出用接点を、三相のうち任意の二相それぞれに対して設け、前記停電検出用接点に対し前記ソレノイドの制御回路が接続され、前記限流ヒューズにより二相の電路が同時に遮断されて停電を検出したタイミングで当該停電検出用接点を閉じ、前記ソレノイドのトリップコイルを励磁させることにより前記開閉器をトリップさせることを特徴とする。

本発明の欠相防止回路によれば、従来、限流ヒューズと三極連動開放機能付カットアウトの組み合わせによって欠相を防止していたのに対し、三極連動開放機能付カットアウトの代わりに、高圧開閉器を配置し、欠相の発生をトリガーとして当該高圧開閉器をトリップさせた。これにより、欠相の発生防止が機能した場合、溶断するのは限流ヒューズのみになり当該限流ヒューズを交換するだけでよいので、受電設備の復旧をより早く行うことができる。

図１は、実施例１に係る欠相防止回路の構成を示す図である。図２は、欠相防止回路の欠相防止動作の流れを示すフローチャートである。図３は、実施例２に係る欠相防止回路の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施例１に係る寝返り欠相防止回路の実施形態について説明する。

図１に示すように、欠相防止回路１００は、高圧開閉器１０と、継電器２０と、保護部３０と、変圧器４０と、配線用遮断器５０とをそれぞれ接続して構成される。具体的には、変圧器４０の電源側に、高圧開閉器１０および保護部３０が、変圧器４０の負荷側に、配線用遮断器５０が配置される。

高圧開閉器１０は、高圧受電設備の保守点検の際に電路を区分するための開閉装置である。具体的には、高圧開閉器１０は、電極部１１と、ソレノイド１２を備える。電極部１１は、負荷電流を開閉するための接点であり、可動電極をバネの弾性力や電磁石の磁力により機械的に動作させ、当該可動電極を固定電極に対して抜き差しする。ソレノイド１２は、トリップコイル１２ａや可動鉄心（図示せず）などからなり、トリップコイル１２ａに電流を流すことにより磁界を発生させ、磁性体の可動鉄心を吸い寄せる電気部品である。ソレノイド１２の可動鉄心と電極部１１の可動電極とは所定のリンク機構によって機械的に連結される。そして、トリップコイル１２ａが励磁されることにより可動鉄心を吸引し、その結果、リンクと連結された可動電極が固定電極から抜かれることで電極部１１が開放される（トリップ）。

継電器２０は、いわゆるＳＯＧ動作機能を実現するために高圧開閉器１０とセットで使用されるものである。継電器２０には、上述した高圧開閉器１０のトリップコイル１２ａを励磁するための励磁回路が組み込まれており、本実施例では、当該励磁回路を後述する配線用遮断器５０まで延長し、配線用遮断器５０におけて別途設けた接点と接続する。つまり、配線用遮断器５０の接点を閉じることで継電器２０の励磁回路に電流が流れ、トリップコイル１２ａが励磁され、高圧開閉器１０の電極部１１が開放される。

なお、継電器２０のＳＯＧ動作機能について説明すると、変圧器４０の電源側で地絡事故が発生した場合、継電器２０は、その地絡電流を検出し、直ちに電極部１１を開放する。また、継電器２０は、変圧器４０の電源側で短絡事故が発生した場合（もしくは地絡事故と同時に短絡事故が発生した場合）、その短絡電流を検出し、電極部１１を閉じたままとする（過電流ロック）。同時に変電所（図示せず）では、その過電流を検出し、当該変電所で備える電極部を開放し、電路の遮断を指示する信号を送る。継電器２０は、当該信号を受信すると、無電圧状態で電極部１１を開放する。

保護部３０は、限流ヒューズからなり、電路に過電流および短絡電流を生じたときに自動的に電路を遮断する能力を有するものである。具体的には、電路に規定値を超える電流（例えば短絡電流）がながれたときには、限流ヒューズのヒューズエレメントが溶断し、その結果、電路が遮断される。なお、本実施例において欠相とは、保護部２０の限流ヒューズのうち一つが溶断することをいう。

変圧器４０は、電磁誘導を利用して所望の電圧に変換する電力機器である。本実施例では、具体的な構造は省略する。

配線用遮断器５０は、いわゆるＭＣＣＢあるいはブレーカと呼ばれるものであり、過負荷や短絡電流により変圧器４０の負荷側の回路（負荷、電路）に異常な過電流が流れたときに電路を開放し、変圧器４０の電源側からの電源供給を遮断することにより負荷回路や電線を損傷から保護するために用いる装置である。配線用遮断器５０は、欠相検出部５１および接点５２を備え、欠相検出部５１により、何らかの原因で電路に欠相が発生した場合、その欠相を検出し、検出したタイミングで接点５２（いわゆるB接点）を閉じる機能を有する。また、接点５２は、上述したように継電器２０の励磁回路に接続される。なお、市販のＭＣＣＢには、これら欠相検出部５１および接点５２が一般的な機能として付加されており、ここでは具体的な動作の説明は省略する。

次に、図２を用いて欠相防止回路１００の動作について説明する。図２は、欠相防止回路の欠相防止動作の流れを示すフローチャートである。

図２に示すように、配線用遮断器５０の欠相検出部５１は、電路に欠相が発生しているか否かを監視し（ステップＳ１１０）、欠相を検出した場合は（ステップＳ１１０ＹＥＳ）、接点５２を閉じる（ステップＳ１２０）。その結果、継電器２０において、高圧開閉器１０のトリップコイル１２ａの励磁回路が動作することにより、トリップコイル１２ａが励磁される（ステップＳ１３０）。そして、トリップコイル１２ａは、励磁されることにより可動鉄心を吸引し、リンクと連結された可動電極が固定電極から抜かれて電極部１１が開放する（ステップＳ１４０）。このように、何らかの原因で欠相が発生した場合でも、それをトリガーとしてただちに高圧開閉器１０の電極部１１が開放されるので、欠相状態が継続することはなく、欠相を防止することができる。

以上のような回路構成をとることにより、本実施例１に係る欠相防止回路では、従来の欠相防止回路としての機能を維持するとともに、当該回路に用いられていた三極連動開放機能付カットアウトを取り除いた。その結果、欠相の発生防止が機能した場合でも、溶断するのは限流ヒューズのみとなる。したがって、受電設備の復旧に際しては、当該限流ヒューズを交換するだけでよくなるので、従来の回路と比較して受電設備の復旧をより早く行うことができる。

実施例１では、三相のうち一相が電路遮断された際（欠相）に、高圧開閉器をトリップさせてその欠相を防止する回路を説明した。ところで、配線用遮断器の欠相検出部は、三相のうち任意の一相が電路遮断された際に動作するものであって、三相のうち二相が同時に電路遮断された際は動作しない。したがって、高圧開閉器はトリップせず、受電設備を配電線から切り離すことができないという問題があった。

実施例２では、三相のうち二相が同時に電路遮断された場合でも受電設備を配電線から切り離す手法について説明する。なお、以下では実施例１の説明と重複するものは省略し、差分のあるものについてのみの説明に留める。

図３に示すように、欠相防止回路２００は、実施例１と同様な構成としては、高圧開閉器１０と、継電器２０と、保護部３０と、変圧器４０とを備える。ただし、配線用遮断器６０については、実施例１と異なり、欠相検出部５１および接点５２に加え、停電検出部６１、６２および接点６３、６４を備える。

具体的には、停電検出部６１は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のいずれか一つの相電圧の供給により、通常時は接点６３が開放している状態を保つ。同様に、停電検出部６２は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のいずれか一つの相電圧（ただし、停電検出部６１が供給を受けている相電圧と異なるもの）の供給により、通常時は接点６４が開放している状態を保つ。そして、両接点は、何らかの事故により相電圧供給がなくなると、閉じられる（いわゆるB接点）。

例えば、停電検出部６２は、Ｓ相から、停電検出部６３は、Ｔ相からの相電圧供給を受けるものとして説明する。ここで、Ｒ相とＳ相において同時に電路遮断が起こると（二相が同時に電路遮断する組み合わせは全部で３通り）、停電検出部６２は、Ｓ相の相電圧供給が停止する結果、接点６３を閉じる。接点６３が閉じられることにより、継電器２０において、高圧開閉器１０のトリップコイル１２ａの励磁回路が動作し、トリップコイル１２ａが励磁される。そして、トリップコイル１２ａは、励磁されることにより可動鉄心を吸引し、リンクと連結された可動電極が固定電極から抜かれて電極部１１が開放する。なお、実施例２の冒頭でも説明したとおり、欠相検出部５１は、三相のうち二相が同時に電路遮断された際は動作しない。その場合動作するのは、停電検出部６１または停電検出部６２のいずれかである。

また、電路遮断の二つ目の組み合わせとして、Ｒ相とＴ相において同時に電路遮断が起こると、停電検出部６２は、Ｔ相の相電圧供給が停止する結果、接点６４を閉じる。また、電路遮断の三つ目の組み合わせとして、Ｓ相とＴ相において同時に電路遮断が起こると、停電検出部６１（または停電検出部６２）は、Ｓ相の相電圧供給が停止する結果、接点６３（または接点６４）を閉じる。

なお、停電検出部６２や停電検出部６３の相電圧供給元はＳ相、Ｔ相のみに限られず、他の組み合わせでもよい。例えば、停電検出部６２は、Ｒ相から、停電検出部６３は、Ｓ相からの相電圧供給を受ける回路としてもよいし、停電検出部６２は、Ｒ相から、停電検出部６３は、Ｔ相からの相電圧供給を受ける回路としてもよい。

以上のような回路構成をとることにより、本実施例２に係る欠相防止回路では、実施例１と同様、従来の欠相防止回路としての機能を維持するとともに、当該回路に用いられていた三極連動開放機能付カットアウトを取り除くので、受電設備の復旧に際しては、当該限流ヒューズを交換するだけでよくなるので、従来の回路と比較して受電設備の復旧をより早く行うことができる。それに加え、三相のうち二相が同時に電路遮断された際（停電）でも、高圧開閉器をトリップさせることにより、受電設備を配電線から切り離すことができる。

１０高圧開閉器
１１電極部
１２ソレノイド
１２ａトリップコイル
２０継電器
３０保護部
４０変圧器
５０配線用遮断器
５１欠相検出部
５２接点
１００欠相防止回路

Claims

高圧受電設備における欠相防止回路であって、
変圧器の電源側に、
ソレノイドと可動電極を連動させて固定電極に対し当該可動電極を接離することにより電路を開閉する機構を備え、前記ソレノイドの制御回路により、地絡電流を検出した場合には前記可動電極を前記固定電極から切離して直ちに電路を開放する機能、および、短絡電流を検出した場合には前記可動電極を前記固定電極に接触させたままの状態に保ち変電所からの指示信号により前記可動電極を前記固定電極から切離して電路を開放する機能を実現する継電器を備えたＳＯＧ開閉器と、
過電流および短絡電流を生じたときに電路を遮断する限流ヒューズと
を配置し、
前記変圧器の負荷側に、
欠相の検出により閉じられる欠相検出用接点を有する配線用遮断器を配置し、
前記配線用遮断器は、前記欠相検出用接点に対し前記ソレノイドの制御回路が接続され、前記限流ヒューズにより一相の電路が遮断されて欠相を検出したタイミングで当該欠相検出用接点を閉じ、前記ソレノイドのトリップコイルを励磁させることにより前記開閉器をトリップさせることを特徴とする欠相防止回路。
前記配線用遮断器は、
相電圧供給の停止により閉じられる停電検出用接点を、三相のうち任意の二相それぞれに対して設け、
前記停電検出用接点に対し前記ソレノイドの制御回路が接続され、前記限流ヒューズにより二相の電路が同時に遮断されて停電を検出したタイミングで当該停電検出用接点を閉じ、前記ソレノイドのトリップコイルを励磁させることにより前記開閉器をトリップさせることを特徴とする請求項１に記載の欠相防止回路。