JP2016185071A - 電力系統保護用の連続無停止ac接地システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】変圧器を含むAC系統に使用される連続接地システムであり、変圧器12の変圧器中性点10とアース14との間に接続されたスイッチ集合体202を備える。このスイッチ集合体は開位置と閉位置を有し、開位置にすると電気的接続と変圧器中性点との間のスイッチ集合体を介した経路を遮断し、閉位置にすると前記電気的接続から変圧器中性点へスイッチ集合体を介して接続する経路を確立する。そして、AC電気装置の通常動作時にはスイッチ集合体は閉位置の状態となっている。変圧器の一つ以上の電力位相の高調波信号または変圧器中性点と前記アースとの間のDC電流のいずれかが所定の閾値となったことを検知すると、スイッチ集合体を開位置に作動させるように構成されたセンサを含む、制御回路を備える。
【選択図】図2
Description
本願は、2010年10月29日に出願された米国仮出願第61/408,319号、2011年1月6日に出願された米国仮出願第61/430,388号、2011年1月28日に出願された米国仮出願第61/437,498号、2011年5月16日に出願された米国仮出願第61/486,635号、2011年6月13日に出願された米国有用特許出願第13159,374号の優先権を主張し、これらはいずれも本明細書に引用により援用される。
前記回路に於いて、スイッチ集合体は電子制御入力を介して閉位置と開位置を移動可能で、前記電子制御入力は、変圧器の一つ以上の電力位相に高調波信号が発生するかもしくは変圧器中性点とアースとの間のDC電流が所定の閾値となるとスイッチ集合体を開位置に作動させる。
C=I/ωV
ここで、Iはキャパシタを流れる電流、Vは印加された電圧、ωは印加された電圧の角周波数(ω=2πf)
抵抗遮断素子の場合、抵抗値は R=V/I で得られる。
Claims (19)
- 変圧器を含む交流系統で使用する接地システムであって、
(a)変圧器の変圧器中性点とアースとの間に接続されるスイッチ集合体であって、開位置と閉位置を有して、前記開位置にすると前記変圧器中性点における電気接続とアース接続との経路を前記スイッチ集合体を介して遮断し、前記閉位置にすると前記電気接続から前記アース接続に至る経路を前記スイッチ集合体を介して確立し、前記変圧器の通常作動時は前記閉位置となっている前記スイッチ集合体と、
(b)前記スイッチ集合体と並列に接続され、前記変圧器中性点と前記アースとの間に接続された遮断部と、
(c)前記変圧器の複数の位相のうち一つ以上の位相で高調波信号を検知すると、前記スイッチ集合体を開位置にするように構成された高周波センサを備え、前記スイッチ集合体を制御するように構成された制御回路と、を備える
ことを特徴とする、接地システム。 - 前記制御回路は、前記変圧器中性点と前記アースとの間でDC電流または疑似DC電流の所定の閾値を検知すると、前記スイッチ集合体を開位置にするように構成された電流センサをさらに備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記遮断部は、前記変圧器中性点と前記アースとの間で前記スイッチ集合体と並列に接続されたキャパシタである
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記遮断部は、対応するスイッチを用いて、各々の抵抗を前記DC遮断部に選択的に追加できる複数の前記抵抗を備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記複数の抵抗は、各々、前記変圧器中性点と前記アースとの間に直列に接続され、各抵抗に対応付けられたスイッチが該抵抗と並列に接続されて、各スイッチを開位置にすることによって対応付けられた抵抗を前記遮断部に加える
ことを特徴とする、請求項4に記載の接地システム。 - 前記遮断部の抵抗の合計は、DC電流または疑似DC電流または高調波信号の大きさによって調整することが可能である
ことを特徴とする、請求項4に記載の接地システム。 - 前記変圧器中性点と前記アースとの間で、前記遮断部と電気的に並列に接続された過電圧保護素子をさらに含み、前記過電圧保護素子は、地磁気的に誘導された電流と地絡が同時に発生することから保護するよう構成される
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記スイッチ集合体と前記アースとの間で、前記スイッチ集合体と電気的に直列に接続された分流抵抗をさらに含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記スイッチ集合体と前記アースとの間で、前記スイッチ集合体と直列に接続されたホール効果電流検知器をさらに含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記スイッチ集合体は、DCスイッチと前記変圧器中性点との間で前記DCスイッチと電気的に直列に接続された保護スイッチを備え、前記保護スイッチは前記DCスイッチを高電圧から保護するように構成される
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記制御回路は、電磁遮蔽された筐体に格納され、電磁遮蔽された筐体の内縁に複数のフィルタをさらに備えて、電磁的に遮蔽された筐体を侵害する電磁干渉、意図的電磁妨害(IEMI)、および電磁パルス(EMP)放射による損傷から前記制御回路を保護するように構成される
ことを特徴とする、請求項1に記載の接地システム。 - 前記スイッチ集合体は、電磁的に遮蔽された筐体とは隔離されて設置されるが、電気的には接続される
ことを特徴とする、請求項11に記載の接地システム。 - 電気的保護回路であって、
(a)変圧器の変圧器中性点とアースとの間に接続され、開位置と閉位置を有して、前記開位置にすると電気接続と前記変圧器中性点との経路を遮断し、前記閉位置にすると前記電気接続から前記変圧器中性点に至る導電経路をスイッチ集合体を介して確立し、前記変圧器の通常作動時は前記閉位置となっている前記スイッチ集合体と、
(b)前記スイッチ集合体と並列に置かれ、前記変圧器中性点と前記アースとの間に接続された遮断部と、を備え、
前記スイッチ集合体は、電子的制御入力を介して前記閉位置と前記開位置の間を移行可能で、前記電子的制御入力は、前記変圧器の複数の位相のうち一つ以上の位相で高調波信号が発生すると、前記スイッチ集合体を開位置にする
ことを特徴とする、電気的保護回路。 - 前記電子的制御入力は、前記変圧器中性点と前記アースとの間でDC電流または疑似DC電流が所定の閾値になると、前記スイッチ集合体を開位置にする
ことを特徴とする、請求項13に記載の電気的保護回路。 - 前記遮断部は、一つ以上のキャパシタか、一つ以上の抵抗のいずれかである
ことを特徴とする、請求項14に記載の電気的保護回路。 - 前記遮断部の抵抗の合計は、DC電流もしくは疑似DC電流の重大性、または高調波信号の重大性によって調整することが可能である
ことを特徴とする、請求項14に記載の電気的保護回路。 - 前記変圧器中性点と前記アースとの間で、前記遮断部と電気的に並列に接続された過電圧保護素子をさらに含み、前記過電圧保護素子は、前記保護回路が遮断モードで動作中に発生する地絡から保護するように構成される
ことを特徴とする、請求項14に記載の電気的保護回路。 - 交流回路の変圧器を直流や高調波の影響による損傷から保護する方法であって、
変圧器中性点とアースとの間に電気的に接続されたスイッチ集合体を備え、前記交流回路の通常作動時は前記スイッチ集合体を閉位置に維持することと、
前記変圧器の複数の位相のうち一つ以上の位相で高調波信号を検知すると、前記スイッチ集合体を開位置とすることと、を含む
ことを特徴とする方法。 - 所定の閾値を超えるDC電流または疑似DC電流を検知すると、前記スイッチ集合体を開位置とし、前記変圧器中性点と前記アースとの間で前記スイッチ集合体と電気的に並列に接続された遮断部を通すことで前記アースへ流れる前記DC電流または疑似DC電流を遮断することをさらに含む
ことを特徴とする、請求項18に記載の方法。
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