JP2016054574A

JP2016054574A - 送電システム

Info

Publication number: JP2016054574A
Application number: JP2014178611A
Authority: JP
Inventors: 久司原田; Hisashi Harada; 松尾　隆之; Takayuki Matsuo; 隆之松尾; 憲行衛藤; Noriyuki Eto
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-04-14

Abstract

【課題】３相３線式の送電システムにおいて、中性線を新たに敷設することなく、送電容量を増大させる。【解決手段】１つの送電系統と１つの受電設備とを３相３線のケーブル３で接続する送電システムにおいて、送電系統とケーブル３との間に昇圧変圧器１を設け、ケーブル３と受電設備との間に降圧変圧器２を設ける。そして、昇圧変圧器１の二次側中性点を接地する。【選択図】図２

Description

本発明は、送電系統から３相３線式のケーブルを介して、鉄道，工場内送電等１つの受電設備に送電を行う送電システムに関する。

３相３線式の送電システムを昇圧する方法として、３相４線式の送電システムが知られている。３相４線式の送電システムは、中性線を新たに敷設し、中性点−相間を６．６ｋＶ、相間電圧を６．６ｋＶから√３倍にした１１．４ｋＶとするものである。この３相４線式の送電システムは、既存の６．６ｋＶ単相機器（単相の柱上変圧器等）を中性点−相間に接続できると共に、既設の３相３線式の送電システムを大部分流用することができる。

特開平１０−４２４７４号公報

岡圭介、小泉覚、生石光平、"三相４線式１１．４ｋＶ配電方式の適用検討（中性点接地方式の検討）"、電学論Ｂ、１２２巻８号、平成１４年

しかしながら、３相３線式の送電システムから３相４線式の送電システムに変更する場合、中性線を新たに敷設する必要があり、コストが増加する。また、相間電圧が１１．４ｋＶとなるため、６．６ｋＶの３相負荷（例えば、６．６ｋＶの高圧電動機等）はそのまま用いることができない。

さらに、既存の６ｋＶ配電網を利用する目的であるため、架空線を主体に考えられており、地中線については検討されていない。また、３相４線式の送電システムは配電網を目的としており、送り側が１に対して受け側は複数になるため保護が複雑になる。

さらに、３相４線式の送電システムは共通中性線多重接地方式を採用することにより、通信線への誘導障害が生じやすい。

以上示したようなことから、３相３線式の送電システムにおいて、中性線を新たに敷設することなく、送電容量を増大させることが課題となる。

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、１つの送電系統と１つの受電設備とを接続する３相３線のケーブルと、前記ケーブルと送電系統との間に設けられた３相３線の昇圧変圧器と、前記ケーブルと受電設備との間に設けられた３相３線の降圧変圧器と、を備え、昇圧変圧器の二次側中性点を接地したことを特徴とする。

また、その一態様として、前記昇圧変圧器の二次側中性点に接続された地絡過電流リレーと、前記降圧変圧器の一次側に接続された過電流リレーと、前記降圧変圧器の二次側に接続された接地形計器用変圧器と、前記地絡過電流リレーが過電流を検出した時に、前記送電系統と前記昇圧変圧器との間を遮断する送電側遮断器と、前記過電流リレーが過電流を検出した時に、降圧変圧器と昇圧変圧器との間を遮断する遮断器と、前記接地形計器用変圧器が地絡を検出した時に、前記降圧変圧器と前記受電設備との間を遮断する受電側遮断器と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、３相３線式の送電システムにおいて、中性線を新たに敷設することなく、送電容量を増大させることが可能となる。

従来の３相３線式の送電システムを示す概略図。実施形態における３相３線式の送電システムを示す概略図。

以下、本願発明に係る送電システムにおける実施形態を図１，図２に基づいて詳述する。

［実施形態］
図１は、通常の３相３線式の送電システムを示す概略図である。図１に示すように、３相３線の送電系統と３相３線の受電設備とは３相３線のケーブル３で接続されている。また、ケーブル３と送電系統との間には、ケーブル３と送電系統とを遮断する送電側遮断器ＣＢ１が設けられ、ケーブル３と受電設備との間にはケーブル３と受電設備とを遮断する受電側遮断器ＣＢ２が設けられている。

なお、図１では、送電系統：６．６ｋＶ，ケーブル３：相間および対地間６．６ｋＶ，１００Ａ，１１４３ｋＶＡ，受電設備：６．６ｋＶとしているが、その他の容量であっても良い。

本実施形態は、図１に示すような送電システムに対し、送電系統側に昇圧変圧器１、受電設備側に降圧変圧器２を設置したものである。なお、本実施形態１は、１つの送電系統が、１つの受電設備に対して送電することを想定している。

昇圧変圧器１は、１次側が送電側遮断器ＣＢ１を介して送電系統に接続され、２次側がケーブル３に接続される。昇圧変圧器１は、１次側６．６ｋＶ，Δ結線，２次側９．０ｋＶ（「９．０ｋＶ」は一例で、７〜１０ｋＶ程度の電圧とする：以下、同様）、Ｙ結線で中性点を直接接地する。

降圧変圧器２は、１次側がケーブル３に接続され、２次側が受電側遮断器ＣＢ２を介して受電設備に接続される。降圧変圧器２は１次側９．０ｋＶ（「９．０ｋＶ」は一例で、７〜１０ｋＶ程度の電圧とする：以下、同様）、Ｙ結線、２次側６．６ｋＶ、Δ結線とする。上記の構成で、降圧変圧器２は１次側９．０ｋＶ（「９．０ｋＶ」は一例で、７〜１０ｋＶ程度の電圧とする）、ＹまたはΔ結線、２次側は低圧とし、ＹまたはΔ結線としても良い。

以上示したように、本実施形態における３相３線式の送電システムによれば、昇圧変圧器１によって６．６ｋＶから９．０ｋＶに昇圧され、昇圧された電圧はケーブル３を介して降圧変圧器２に送られ、６．６ｋＶに降圧されて受電設備に送電される。

すでに、６．６ｋＶケーブルが敷設された状態で、送電容量を増やしたい場合、通常であれば、ケーブルを太い（電流容量の大きい）物に引替えるか、新たにケーブルを追加する方法が考えられるが、送電距離が長ければ長いほどケーブル及びその敷設費用は莫大なものになる。本実施形態は、３相３線のケーブルをそのまま流用し、６．６ｋＶケーブルの絶緑耐力がその能力を超えない範囲まで昇圧することで［昇圧電圧／６．６ｋＶ］倍までの送電容量の増強ができる。その結果、新たに中性線を追加して敷設することや、電流容量の大きいケーブルに引き替えることなく送電容量を増大することができるため、コストの削減を図ることが可能となる。

例えば、図１の送電システムの場合、６．６ｋＶケーブルの電流容量が１００Ａだとすると、６．６ｋＶの電圧では１．１４３ｋＶＡの電力しか送電できないが、図２のように９．０ｋＶに昇圧して使用すれば、同じ電流容量１００Ａでも９．０／６．６倍（１．３６倍）の１．５５９ｋＶＡの電力を送電できる。

電気設備技術規準によると、７０００Ｖ以下の高圧ケーブルの耐圧試験では、電路と大地の間に最大使用電圧の１．５倍の試験電圧を１０分間加えるとされている。一方、最大使用電圧が１５００００Ｖ以下の試験では、中性点接地方式の場合、電路と大地の間に最大使用電圧の０．９２倍の試験電圧を１０分間加えることで良い。つまり、中性点接地方式であれば、１０ｋＶ程度まで昇圧されてもケーブル３はそのまま利用できる。

また、受電側の６．６ｋＶ設備が複数ある場合、一旦、降圧変圧器２で６．６ｋＶに降圧し、さらに別途設けられた変圧器により負荷設備に合わせて降圧する必要があるが、受電側の６．６ｋＶ設備が３相３線の変圧器１台のみの場合、降圧変圧器２の二次側を直接受電設備に合わせて低圧にすることにより、変圧器を省略できる。

次に、本実施形態における送電システムの保護について説明する。昇圧変圧器１の２次側中性点に地絡過電流リレー５１Ｇを設ける。地絡過電流リレー５１Ｇが過電流を検出した場合、送電側遮断器ＣＢ１を遮断し保護を行う。また、降圧変圧器２の２次側には、降圧変圧器２によって絶縁された６．６ｋＶ系統の保護を行う接地形計器用変圧器ＥＶＴを接置する。接地形計器用変圧器ＥＶＴが地絡を検出した場合、受電側遮断器ＣＢ２を遮断する。また、降圧変圧器２の１次側に過電流リレー５１と遮断器ＣＢ３とを設け、過電流リレー５１が過電流を検出した時に遮断器ＣＢ３を遮断する。

送電系統が１に対して受電設備が複数の場合、保護が複雑になるが、本実施形態は送電系統が１に対して受電設備が１であるため保護が容易となる。

また、３相４線式の場合は、多重接地しているため、通信線への誘導障害が生じていたが、本実施形態は、３相３線式で昇圧変圧器１の２次側中性点を接地しているため、通信線への誘導障害を抑制することが可能となる。また、９．０ｋＶ回線で地絡が生じた場合は、送電側遮断器ＣＢ１を遮断すれば誘導障害は短時間で抑えられる。さらに、本実施形態では、昇圧変圧器１の２次側の中性点を直接接地しているため、いかなる場合も対地間の異常電圧は発生しない。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、実施形態では、送電系統および受電設備が６．６ｋＶの送電システムについて説明したが、３．３ｋＶ，１１ｋＶ等他の電圧でも良い。

１…昇圧変圧器
２…降圧変圧器
５１Ｇ…地絡過電流リレー
５１…過電流リレー
ＥＶＴ…接地形計器用変圧器
ＣＢ１…送電側遮断器
ＣＢ２…受電側遮断器
ＣＢ３…遮断器

Claims

１つの送電系統と１つの受電設備とを接続する３相３線のケーブルと、
前記ケーブルと送電系統との間に設けられた３相３線の昇圧変圧器と、
前記ケーブルと受電設備との間に設けられた３相３線の降圧変圧器と、
を備え、
昇圧変圧器の二次側中性点を接地したことを特徴とする送電システム。
前記昇圧変圧器の二次側中性点に接続された地絡過電流リレーと、
前記降圧変圧器の一次側に接続された過電流リレーと、
前記降圧変圧器の二次側に接続された接地形計器用変圧器と、
前記地絡過電流リレーが過電流を検出した時に、前記送電系統と前記昇圧変圧器との間を遮断する送電側遮断器と、
前記過電流リレーが過電流を検出した時に、降圧変圧器と昇圧変圧器との間を遮断する遮断器と、
前記接地形計器用変圧器が地絡を検出した時に、前記降圧変圧器と前記受電設備との間を遮断する受電側遮断器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の送電システム。