JP2937403B2 - 配電盤 - Google Patents

配電盤

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JP2937403B2
JP2937403B2 JP2099960A JP9996090A JP2937403B2 JP 2937403 B2 JP2937403 B2 JP 2937403B2 JP 2099960 A JP2099960 A JP 2099960A JP 9996090 A JP9996090 A JP 9996090A JP 2937403 B2 JP2937403 B2 JP 2937403B2
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征悦 高松
辰郎 小田
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、負荷への通断電を制御するための単位ユニ
ットを複数備えた配電盤に関する。
(従来の技術) この種の配電盤としては、例えば負荷の開閉及び保護
機能を有したコントロールセンタがある。このものは、
配線用遮断器,電磁接触器等の主回路器具を単位回路毎
にまとめた複数の単位ユニットを有し、各単位ユニット
を介して複数の負荷の制御,監視を行うもので、これら
複数の単位ユニットはまとめて多段に配設されている。
ところで、このようなコントロールセンタにおいて
は、複数の単位ユニットのうちの何れかの負荷側で短絡
事故が発生した場合には、その単位ユニットを介して短
絡電流が流れることになる。この場合に、この単位ユニ
ットの配線用遮断器により電流を遮断する必要がある
が、一般に、短絡電流は非常に大きいため、実際の配線
用遮断器には大きな遮断容量、高性能,大形化が要求さ
れていた。
そこで、従来ではこのような大きな短絡電流が流れな
いようにするために、例えば、限流用の抵抗やリアクト
ルをコントロールセンタの受電点に直列に接続してお
き、短絡電流に対して限流動作を行わせるといったこと
が考えられている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述のように限流用の抵抗或はリアク
トルのような限流手段を用いる場合には、通常の電流が
流れている状態でも僅かながら電圧降下を生じ、これに
よるジュール熱により発熱するため、限流手段による限
流作用をあまり大きく設定できない事情がある。つま
り、通常運転時に悪影響が発生しないようにして短絡時
に限流動作を行なわせる関係上、十分な限流動作を行い
得る状態に設定できないのである。このため、短絡時に
はある程度の短絡電流が短絡点に流入することが避けら
れない。ところが、小電流容量の負荷がある場合には、
上述の短絡電流が流れるとその単位ユニットに配設され
ている電磁接触器或はサーマルリレー等が損傷してしま
う虞があった。さらに、上述のような比較的大きな短絡
電流が流れるときには、コントロールセンタに配設され
る母線に大きな電磁力が発生するため、これに耐え得る
ように母線を強固に固定する必要があって、その固定構
造に余分な費用がかかるという状況であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、通常運転時には発熱及び電圧降下の発生を極力抑
制し、短絡発生時には駆動状態にある負荷の容量に応じ
て最適な限流動作を行わせることができる配電盤を提供
するにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、負荷への通断電を制御するための単位ユニ
ットを複数備えた配電盤を対象とし、受電点に直列に介
在される超電導体及びこの超電導体に磁界を作用させる
ための磁界発生手段からなる限流装置と、駆動状態にあ
る負荷の合計電流容量を判定する判定手段とを設け、前
記限流装置を、前記判定手段の判定内容が大きい場合ほ
ど前記磁界発生手段による磁界強度が弱くなるように制
御して前記超電導体の臨界電流密度を高める構成とした
ところに特徴を有する。
(作用) 本発明の配電盤によれば、判定手段は複数の単位ユニ
ットのうちの駆動状態にある負荷の合計電流容量を判定
して限流装置に与え、限流装置はその判定結果に基いて
磁界発生手段による界磁強度を設定する。このとき、判
定手段による判定結果が大きい程界磁強度は弱く設定さ
れ、超電導体の臨界電流密度を高めるようにする。これ
により、負荷の駆動状態が正常に行われている場合に
は、そのときの負荷電流が上記臨界電流密度よりも低
く、超電導体は抵抗ゼロの超電導状態に保持される。つ
まり、超電導体においては電圧降下の発生がなく、従っ
て、ジュール熱による発熱も抑制される。また、この場
合に、臨界電流密度は夫々の負荷の電流容量に応じて設
定されていることにより、負荷の起動時に起動電流が大
きく流れても臨界電流密度に達することがなくなる。従
って、駆動される負荷に応じて超電導体は超電導状態に
保持されることになり、誤って限流動作が行われること
がない。
しかして、単位ユニットの負荷接続側で短絡事故が発
生した場合には、上記臨界電流密度を超える短絡電流が
流れることにより超電導体は超電導状態が保持されなく
なって単に抵抗体として作用するようになり、もって限
流動作を行うものである。従って、そのときの短絡電流
は抑制され、単位ユニット或は配線の損傷等が防止され
る。
(実施例) 以下、本発明をコントロールセンサに適用した場合の
一実施例について図面を参照しながら説明する。
電気的構成の概略を示す第1図において、限流装置1
は、超電導体2及び磁界発生手段たる界磁コイル3から
構成されている。超電導体2は、電源母線4と給電線5
との間に直列に接続され、常には超電導状態となるよう
に臨界温度以下に冷却されている。界磁コイル3は超電
導体2を界磁するように配置され、界磁することにより
超電導体2の臨界電流密度を低下させるようになってい
る。給電線5には複数の単位ユニット6を介して夫々に
負荷7が接続されている。そして、各単位ユニット6に
は、回路遮断器8,電磁接触機9及び図示しないサーマル
リレー等が配設されており、夫々接続されている負荷7
の制御を行なうようになっている。
さて、各単位ユニット6の電磁接触器9には、閉路時
に駆動信号を出力する駆動信号発生器10が設けられてお
り、その駆動信号は判定手段たる判定回路11に入力され
るようになっている。判定回路11は、夫々の単位ユニッ
ト6から与えられる駆動信号に応じて、起動時の突入電
流を考慮した電流容量に対応する判定信号を界磁電源回
路12に出力する。界磁電源回路12は、交流電源13の出力
を判定回路11からの判定信号に応じて界磁コイル3に与
える。この場合、判定回路11からの判定信号が大きいほ
ど、つまり負荷7の電流容量が大きいほど界磁電源回路
12は界磁コイル3に弱い電流を供給するように構成され
ている。
次に、本実施例の作用について第2図をも参照しなが
ら説明するに、まず、超電導体2の物理的性質と本実施
例における動作原理について簡単に述べる。
即ち、一般に超電導状態は、温度,磁界及び電流密度
の3つの臨界条件により制限されており、これらの条件
が満たされている状態で保持される。また、これらの条
件は互いに相関関係があり、例えば、超電導体が臨界温
度以下の一定温度に保持されていても、磁界が大きくな
るとそのときの臨界電流密度が小さくなる傾向にあり、
遂には磁界の作用のみによって超電導状態が破られると
いう性質を有する。本実施例においては、このような関
係を利用して、駆動する負荷7の電流容量に応じて超電
導体2の超電導状態と常電導状態との間の状態変化を設
定しようとするものである。
いま、説明の便宜のため、負荷7A乃至7Nが夫々単位ユ
ニット10A乃至10Nに接続され、負荷7A乃至7Nはこの順で
電流容量が大きくなるように設定されているとする。
まず、負荷7Aが起動される場合には、単位ユニット6A
から駆動信号が判定回路11に与えられ、判定回路11は負
荷7Aが起動するときの突入電流を考慮した電流容量IA
相当する判定信号を界磁電源回路12に与える。これによ
り、界磁電源回路12は交流電源13の出力を上述の判定信
号に応じたレベルで界磁コイル3に与える。従って、こ
の状態で超電導体2は電流値がIAを超えたときに常電導
状態に変化する。つまり、負荷7Aが正常に運転されてい
る状態においては、電流値はIAよりも小さく、超電導体
2は超電導状態に保持されて抵抗が略ゼロであり、電圧
降下がなくジュール熱による発熱も殆どない。
一方、例えば負荷7Aと単にユニット6Aとの間の接続点
14Aで短絡事故が発生した場合には、短絡電流が増加し
てその電流値がIAを超えると超電導体2が常電導状態に
戻って抵抗体として作用するようになり、もって限流動
作を行うようになるのである。第2図はこのときの電流
の変化を示すもので、iSを限流電流が行われない場合の
短絡電流とすると、短絡電流がIAに達すると上述のごと
く限流動作が行われて制限され電流iCとなるのである。
結局、短絡電流が過大となる前に限流動作が行われるこ
とにより、単位ユニット6Aの配線を負荷7Aに応じたもの
にすれば良く、過大な容量のものを用いる必要がない。
次に、負荷7Nが起動される場合には、上述と同様にし
て判定回路11及び界磁電源回路12を介して界磁コイル3
により超電導体2の臨界電流密度が設定される。この場
合、第2図に示すように負荷7Nの突入電流はIN1であ
り、電流容量はそれよりも大きいIN2となっており、こ
の値は負荷7Aの電流容量IAよりもかなり大きい。従っ
て、界磁コイル3に与える界磁電流は上述の負荷7Aの設
定値よりも小さな値に設定される。つまり、超電導体2
に作用させる磁界の大きさを小さくして臨界電流密度を
大きくすることにより、超電導体2が常電導状態に変化
するときの電流値を大きくするのである。
これにより、例えば起動時の突入電流IN1が負荷7A
対する電流容量IAAよりも大きい場合でも、超電導体2
が常電導状態に変化してしまうといった誤動作を起こす
ことがなくなり、また、上述のように短絡事故が発生し
た場合には、短絡電流がIN2を超えると限流動作が行わ
れるようになる。
このような本実施例によれば、限流装置1の界磁コイ
ル3により、駆動される負荷7の電流容量に応じて超電
導体2に磁界を作用させて臨界電流密度を設定するよう
にしたので、正常状態では殆ど電圧降下をなくしてジュ
ール熱による発熱を抑制し、短絡事故が発生した場合に
は、短絡電流が過大になる前にその負荷7に合った電流
値で超電導体2を常電導状態に変化させて限流動作を行
なわせることができる。
また、このように限流装置1による限流動作を駆動す
る負荷7の電流容量に応じて設定するので、駆動する負
荷7の電流容量が大きい場合に、例えば、定格電流の10
倍程度の突入電流が流れることがあっても、このときに
誤って限流動作が行われることを防止できる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の配電盤は、判定手段に
より駆動状態にある負荷の合計電流容量を判定させ、そ
の判定結果が大きい程限流装置において磁界発生手段に
より超電導体へ作用させる磁界の大きさを弱くなるよう
に制御して超電導体の臨界電流密度を高めるようにし
た。これにより、正常状態においては超電導体の超電導
状態が保持され、抵抗値が略ゼロになることにより電圧
降下がなくなりジュール熱による発熱も発生することが
なくなり、また、起動時に大きな突入電流が流れた場合
でも誤動作する虞がなくなる。
そして、短絡事故が生じた場合には、超電導体の電流
密度がその負荷の電流容量に応じて設定されていること
から、単位ユニットを損傷することなく限流動作を行な
わせることができる。従って、各単位ユニットを負荷の
電流容量に応じたものを用いることができ、全体として
装置の小形化が図れると共に、安価に構成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は電気的構成の
概略図、第2図は限流動作の作用説明図である。 図面中、1は限流装置、2は超電導体、3は界磁コイル
(磁界発生手段)、6A乃至6Nは単位ユニット、7A乃至7N
は負荷、8は配線用遮断器、9は電磁接触器、10は駆動
信号発生器、11は判定回路(判定手段)、12は界磁電源
回路である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−157222(JP,A) 特開 昭64−8827(JP,A) 特開 昭64−19643(JP,A) 特開 昭64−24309(JP,A) 特開 昭64−81620(JP,A) 特開 平1−268425(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02H 9/02 H02H 3/08 H02J 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷への通断電を制御するための単位ユニ
    ットを複数備えた配電盤において、受電点に直列に介在
    される超電導体及びこの超電導体に磁界を作用させるた
    めの磁界発生手段からなる限流装置と、駆動状態にある
    負荷の合計電流容量を判定する判定手段とを具備し、前
    記限流装置は、前記判定手段の判定内容が大きい場合ほ
    ど前記磁界発生手段による磁界強度を弱くなるように制
    御して前記超電導体の臨界電流密度を高める構成とされ
    ていることを特徴とする配電盤。
JP2099960A 1990-04-16 1990-04-16 配電盤 Expired - Lifetime JP2937403B2 (ja)

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