JP2016201949A - 配電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】受変電設備の直流電源装置に備えられるバッテリを非常用電源として利用することができる非常用電源付きの配電盤を提供する。
【解決手段】配電盤１５は、切替スイッチ１６のＤＣ／ＡＣ変換器１７側への切り替えに基づき、直流電源装置１３（バッテリ１４）から出力される直流電源からＡＣ１００Ｖ（単相１００Ｖ）の非常用電源を生成し、その非常用電源の取り出しが可能に構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非常用電源付きの配電盤に関する。

工場、ビル、ショッピングセンターといった大型施設等の受変電設備においては、例えば特別高圧変圧器や高圧変圧器を用いて６６ｋＶ又は７７ｋＶの商用系統電源からＡＣ２００Ｖの低圧交流電源を生成することが行われている。また、このような受変電設備に備えられる電力機器の制御電源は、瞬停・停電に加えて事業継続計画（ＢＣＰ：Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ）を考慮しても、バッテリ付きの直流電源装置から供給されるのが一般的である（例えば特許文献１，２参照）。直流電源装置は、例えばＡＣ２００Ｖの低圧交流電源からＤＣ１１０Ｖの直流電源を生成し、生成した直流電源をバッテリに蓄電しつつ制御電源として出力する。

特開２０１３−１４５１５７号公報（背景技術参照） 特開平８−１８２２２２号公報（背景技術参照）

ところで、直流電源装置から出力される直流電源（制御電源）は、配電盤を通じて受変電設備の電力機器に供給している。本発明者は、その配電盤の構成を工夫し、直流電源装置のバッテリを非常用電源として他に利用できないかを検討していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、受変電設備の直流電源装置に備えられるバッテリを非常用電源として利用することができる非常用電源付きの配電盤を提供することにある。

上記課題を解決する配電盤は、商用系統電源から低圧交流電源を生成する変圧器と、前記低圧交流電源から所定直流電源を生成しその生成した直流電源をバッテリに蓄電しつつ電力機器の制御電源として出力するバッテリ付きの直流電源装置とを備える受変電設備に設置され、前記受変電設備の電力機器に制御電源として用いる前記直流電源装置から出力される直流電源の配電を行う配電盤であって、前記直流電源装置から出力される直流電源に基づいて単相１００Ｖの非常用電源の生成が可能なＤＣ／ＡＣ変換器と、前記直流電源装置から出力される直流電源の供給先を前記電力機器側か前記ＤＣ／ＡＣ変換器側かに切り替える切替スイッチとが備えられ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器にて生成した非常用電源が取り出し可能に構成される。

この構成によれば、切替スイッチのＤＣ／ＡＣ変換器側への切り替えに基づき、直流電源装置から出力される直流電源から単相１００Ｖの非常用電源が配電盤にて生成され、その非常用電源が取り出し可能となる。つまり、商用系統が停電となるような非常時等であっても、直流電源装置のバッテリに蓄電された直流電源から普段使い慣れている単相１００Ｖの非常用電源が配電盤にて生成でき、それを取り出すことができるため、例えば携帯機器の充電やラジオ放送を聞くことが可能となる。

上記の配電盤において、前記切替スイッチは、手動により切替可能に構成されることが好ましい。
この構成によれば、切替スイッチは手動により切り替えられるため、切替スイッチを操作者が操作した時間だけ非常用電源の生成が行われる。つまり、操作者が任意に非常用電源の生成を行うことが可能である。

上記の配電盤において、前記切替スイッチが前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に切り替えられると、所定時間経過後に自動で前記電力機器側に復帰するように切り替える切替制御部が備えられることが好ましい。

この構成によれば、切替スイッチが手動でＤＣ／ＡＣ変換器側に切り替えられて所定時間が経過した場合に切替制御部が切替スイッチを自動で電力機器側に復帰するように切り替えるため、操作者による切替スイッチの電力機器側への復帰操作忘れを防止することが可能である。

上記の配電盤において、前記直流電源装置よりも上流の電源の有無を検知する検知部と、該検知部にて前記上流の電源が無いことを検知した場合に前記切替スイッチを自動で前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に切り替える切替制御部とが備えられることが好ましい。

この構成によれば、直流電源装置よりも上流の電源が無いことを検知部が検知した場合に切替制御部が切替スイッチをＤＣ／ＡＣ変換器側に自動で切り替えるため、非常用電源の生成の際に操作者による切替スイッチの操作の必要がない。

上記の配電盤において、前記切替制御部にて前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に自動で切り替えられた前記切替スイッチは、手動で前記電力機器側に復帰可能に構成されることが好ましい。

この構成によれば、ＤＣ／ＡＣ変換器側に自動で切り替えられた切替スイッチが手動で電力機器側に復帰可能なため、操作者が任意に非常用電源の生成を停止することが可能である。

本発明の非常用電源付きの配電盤によれば、受変電設備の直流電源装置に備えられるバッテリを非常用電源として利用することができる。

受変電設備（配電盤含む）の一実施形態を示す概略構成図である。

以下、受変電設備（配電盤含む）の一実施形態について説明する。
図１に示すように、工場、ビル、ショッピングセンターといった大型施設等の受変電設備１０は、特別高圧変圧器１１及び高圧変圧器１２を備え、これらにより６６ｋＶ又は７７ｋＶの商用系統電源からＡＣ２００Ｖ（三相２００Ｖ）の低圧交流電源を生成する。

また、受変電設備１０は、遮断器、断路器、継電器等の各種電力機器（図示略）を備えており、電力機器の制御電源として用いる直流電源を生成する直流電源装置１３を備えている。また、この直流電源装置１３は、鉛バッテリ等のバッテリ１４を備えている。直流電源装置１３は、ＡＣ２００Ｖの低圧交流電源からＤＣ１１０Ｖの直流電源を生成し、生成した直流電源をバッテリ１４に蓄電しつつ制御電源として電力機器に出力する。直流電源装置１３からの直流電源（制御電源）の出力は、配電盤１５を介して行われる。

配電盤１５は、切替スイッチ１６及びＤＣ／ＡＣ変換器１７を備えている。
切替スイッチ１６は、配電盤１５内における直流電源装置１３と供給対象の電力機器との間の電路上に備えられ、直流電源装置１３（バッテリ１４）から出力される直流電源を制御電源として電力機器側に出力するか、ＤＣ／ＡＣ変換器１７側に出力するかを切り替えるスイッチである。

ＤＣ／ＡＣ変換器１７は、ＤＣ１１０Ｖの直流電源からＡＣ１００Ｖ（単相１００Ｖ）の交流の非常用電源を生成する。ＤＣ／ＡＣ変換器１７は、直流電源装置１３（バッテリ１４）から切替スイッチ１６を介しての直流電源の供給に基づいて非常用電源の生成動作を開始する。生成された非常用電源は、例えば配電盤１５にコンセントを設置することで容易に取り出すことが可能である。つまり、ＡＣ１００Ｖの非常用電源は、普段使い慣れている電源であり、例えば携帯電話や携帯照明等の携帯機器の充電アダプタをそのコンセントに接続することで携帯機器の充電を行うことが可能となる。また、ラジオの電源コードをそのコンセントに接続すれば、ラジオ放送も聞くことが可能となる。

そして、切替スイッチ１６を手動による切り替えが可能な態様とした場合、構内にいる運用者等の操作者が配電盤１５にて切替スイッチ１６を通常位置から非常位置に切り替え操作することで、直流電源装置１３（バッテリ１４）及びＤＣ／ＡＣ変換器１７による非常用電源の生成が行われ、コンセント等を通じて非常用電源の取り出しが可能となる。従って、災害等で商用系統が停電する事態となった時、直流電源装置１３において新たな直流電源の生成は停止するものの、直流電源装置１３のバッテリ１４に蓄電された直流電源から配電盤１５において非常用電源が生成され、その利用が可能となる。尚、非常用電源が不要となった時には、操作者が切替スイッチ１６を通常位置に切り替えることで、非常用電源の生成を停止することが可能である。

また、切替スイッチ１６を自動による切り替えが可能な態様とすることもできる（図１の二点鎖線）。この場合、配電盤１５に検知部１８及びタイマ１９が備えられ、ＡＣ２００Ｖの低圧交流電源の有無を検知部１８で検知し、商用系統が停電状態の場合等その低圧交流電源の供給が無いことを検知した場合、タイマ１９の計時動作が開始される。タイマ１９は、例えばその検知から１時間を計時し、その計時時間だけ切替スイッチ１６を非常位置に切り替え、ＤＣ／ＡＣ変換器１７による非常用電源の生成が行われるようにする。尚、切替スイッチ１６は、タイマ１９による所定時間の計時後に通常位置に自動復帰する、若しくは操作者の手動にて通常位置に切り替えられる。

また、上記した手動切り替えの切替スイッチ１６とタイマ１９とを組み合わせる態様とすることもできる。即ち、切替スイッチ１６を手動でＤＣ／ＡＣ変換器１７側に切り替えてからタイマ１９にて所定時間（この場合、上記例にある１時間であってもそれ以外であってもよい）を計時し、タイマ１９がその所定時間の計時後に切替スイッチ１６を自動で電力機器側に復帰するように切り替えるようにしてもよい。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）切替スイッチ１６のＤＣ／ＡＣ変換器１７側への切り替えに基づき、直流電源装置１３（バッテリ１４）から出力される直流電源からＡＣ１００Ｖ（単相１００Ｖ）の非常用電源が配電盤１５にて生成され、その非常用電源が取り出し可能である。つまり、商用系統が停電となるような非常時等であっても、直流電源装置１３のバッテリ１４に蓄電された直流電源から普段使い慣れているＡＣ１００Ｖ（単相１００Ｖ）の非常用電源が配電盤１５にて生成でき、それを取り出すことができるため、例えば携帯機器の充電やラジオ放送を聞くことができる。

（２）切替スイッチ１６を手動により切り替えられる態様とすれば、切替スイッチ１６を操作者が操作した時間だけ非常用電源の生成が行われる。つまり、操作者が任意に非常用電源の生成を行うことができる。

（３）切替スイッチ１６を手動でＤＣ／ＡＣ変換器１７側に切り替えて所定時間が経過した場合にタイマ１９が切替スイッチ１６を自動で電力機器側に復帰するように切り替える態様とすれば、操作者による切替スイッチ１６の電力機器側への復帰操作忘れを防止することができる。

（４）直流電源装置１３よりも上流の低圧交流電源が無いことを検知部１８が検知した場合にタイマ１９が切替スイッチ１６をＤＣ／ＡＣ変換器１７側に自動で切り替える態様とすれば、非常用電源の生成の際に操作者による切替スイッチ１６の操作の必要がない。

（５）ＤＣ／ＡＣ変換器１７側に自動で切り替えられた切替スイッチ１６を手動で電力機器側に復帰可能な態様とすれば、操作者が任意に非常用電源の生成を停止することができる。

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・切替スイッチ１６の切り替え態様として手動での切り替えの他、低圧交流電源の有無を検知部１８にて検知し、その検知からタイマ１９による１時間の計時時間だけ切替スイッチ１６を切り替える態様とした。また、切替スイッチ１６の復帰を自動又は手動で行うようにしたが、これらの態様に限らない。例えば、切替スイッチ１６を切り替える時間は１時間以外であってもよい。また、低圧交流電源の無しの検知から直ぐに切替スイッチ１６を切り替えなくてもよい。また、低圧交流電源よりも上流の電源の有無を検知してもよい。また、タイマ１９以外の計時手段を用いてもよい。

・バッテリ１４に鉛バッテリ以外のものを用いてもよい。
・非常用電源を取り出す手段として配電盤１５にコンセントを設ける他、例えば電源タップ、単なる端子やケーブル等を設けてもよい。

・６６ｋＶ又は７７ｋＶの商用系統電源対応の受変電設備１０に適用したが、これ以外の受変電設備に適用してもよく、例えば６．６ｋＶの商用系統電源対応の受変電設備に適用してもよい。この場合、特別高圧変圧器１１は省略される。

１０…受変電設備、１１…特別高圧変圧器（変圧器）、１２…高圧変圧器（変圧器）、１３…直流電源装置、１４…バッテリ、１５…配電盤、１６…切替スイッチ、１７…ＤＣ／ＡＣ変換器、１８…検知部、１９…タイマ（切替制御部）。

Claims (5)

1. 商用系統電源から低圧交流電源を生成する変圧器と、前記低圧交流電源から所定直流電源を生成しその生成した直流電源をバッテリに蓄電しつつ電力機器の制御電源として出力するバッテリ付きの直流電源装置とを備える受変電設備に設置され、前記受変電設備の電力機器に制御電源として用いる前記直流電源装置から出力される直流電源の配電を行う配電盤であって、
   前記直流電源装置から出力される直流電源に基づいて単相１００Ｖの非常用電源の生成が可能なＤＣ／ＡＣ変換器と、前記直流電源装置から出力される直流電源の供給先を前記電力機器側か前記ＤＣ／ＡＣ変換器側かに切り替える切替スイッチとが備えられ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器にて生成した非常用電源が取り出し可能に構成されていることを特徴とする配電盤。
2. 請求項１に記載の配電盤において、
   前記切替スイッチは、手動により切替可能に構成されていることを特徴とする配電盤。
3. 請求項２に記載の配電盤において、
   前記切替スイッチが前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に切り替えられると、所定時間経過後に自動で前記電力機器側に復帰するように切り替える切替制御部が備えられていることを特徴とする配電盤。
4. 請求項１に記載の配電盤において、
   前記直流電源装置よりも上流の電源の有無を検知する検知部と、該検知部にて前記上流の電源が無いことを検知した場合に前記切替スイッチを自動で前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に切り替える切替制御部とが備えられていることを特徴とする配電盤。
5. 請求項４に記載の配電盤において、
   前記切替制御部にて前記ＤＣ／ＡＣ変換器側に自動で切り替えられた前記切替スイッチは、手動で前記電力機器側に復帰可能に構成されていることを特徴とする配電盤。