JP3576680B2 - 無停電給電装置用検相器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相または単相の高圧配電線等の商用電源に対し、2系統以上の三相交流発電機により発生した予備電源を無停電下で並列的に接続して同時使用するようにした無停電給電装置に設けられて、相順・同相接続の確認を行うことができる無停電給電装置用検相器に関する。
【0002】
【従来の技術】
商用の例えば高圧配電線における一部区間を工事する場合に、無停電給電を要する負荷群に対して、一時的に無停電給電装置の交流同期発電機を配電線に対し同期投入する必要があり、この場合、瞬時といえども停電させないで接続することが要求される。ところで、高圧配電線に前記交流同期発電機を同期投入するときの条件は、配電線側と無停電給電装置との間で、周波数と各相電圧の大きさと各相電圧位相とが何れも等しいことである。
【0003】
このような条件に叶うことができる無停電給電装置としては、特に、各相電圧位相が正しい状態となって接続されているかを的確にチェックすることができる検相装置が装備されていることが不可欠な要件であり、この種の配電線検相装置に関しての典型的な先行技術が、例えば特開平 4−20874号公報によって提案されている。この先行技術は、三相又は単相の高圧配電線のバイパス回路における電源側及び負荷側にそれぞれ大地基準の各相電圧を検出する高圧検出部を設け、この両高圧検出部に検相スイッチを介して同相検出器と遅れ位相検出器を接続し、これらの検出器の動作、不動作によって相順確認及び同相確認とを成し得るようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行技術の構造について図5を参照してさらに具体的に説明する。三相3線式の高圧配電線21を給電対象とした場合、遮断器14を有する三相の配電線用バイパス回路3と、三相交流同期発電機16及び遮断器15を有し前記配電線用バイパス回路3の負荷側に接続される三相の配電線用給電回路4を備える給電装置としての移動電源車を、高圧配電線21に活線接続するには、両遮断器14,15を開かせた状態で、先ず配電線用バイパス回路3をバイパス接続した後、高圧配電線21の区分開閉器24に対して電源側と負荷側とで各相が正しく合って接続されているかを移動電源車に装備している検相器によってチェックし、正しければ配電線用バイパス回路3の遮断器14を閉じ、バイパス回路形成後、区分開閉器24を開放して負荷側の全電気量をバイパスさせる。そして、三相交流同期発電機16を始動させ、その遮断器15を同期投入し、該発電機16に負荷を移行した後、遮断器14を開放して前記発電機16の出力のみによって負荷側に給電する。
【0005】
このようにして無停電給電が完了するが、前記検相器は、1個の同相検出器25Xと、3個の遅れ位相検出器25Y,25C,25Lと、2個の高圧検出部PT−C,PT−Lとによって形成され、各相のチェックは次のように行われる。図6は図5の検相器の機能説明図であり、この図において各相電圧(VR1,VS1,VT1及びVR2,VS2,VT2)は、高圧検出部PT−C,PT−Lの二次側対地電圧(但し、VT1及びVT2は仮想対地電圧)を示す。同相検出器25Xは、2入力信号電圧(VR1とVR2)間の位相関係の同相を検出し、各遅れ位相検出器25Y,25C,25Lは、2入力信号電圧(VR1とVR2,VR1とVS1,VR2とVS2)間の位相角120°遅れを検出する(例えばVR1に対してVR2が120°遅れのとき作動する)ようになっている。
【0006】
その結果、同相検出器25Xは、配電線用バイパス回路3の電源側、負荷側の同相、異相を検出でき、遅れ位相検出器25C,25Lは、配電線用バイパス回路3の電源側、負荷側の各相順がそれぞれ発電機16と同相順であるかを確認でき、遅れ位相検出器25Yは、配電線用バイパス回路3の電源側、負荷側の120°位相進み、遅れを検出できる。従って、4個の検出器の動作の組合せパターンが12通りあるところから、相順の確認及び同相接続の確認が可能となる。
【0007】
このように相順及び同相接続が正しく行われれば、発電機による給電を何ら支障なく続けることがてきるが、この発電機が担持している負荷が給電中に種々の原因により増加することによって、発電能力の不足を来して安定給電ができなくなる事態をもたらし、そのために、同構造の発電機を持つ電源車を急遽応援させて並列的に接続して、能力増強を図る必要に迫られる場合がしばしば起こる。その際、2基の発電機に対して一方に負荷が偏ることがなく出力に応じた負荷分担が成されるようにする必要があり、このような均衡が保たれる給電を維持するために、通常は、発電機側の回路に横流補償装置が設けられ、負荷偏移等に起因して発電機間に生じる横流を検出し、これが最少値に収まるように自動制御しているが、そのためには、発電機の三相中から横流検出用として選ばれた一つの基準相(例えばV相)が両発電機間で同相となるように接続しなければ確実な横流補償が行えない。
【0008】
この場合、先行技術における上述の検相器では、先に接続している発電機と、後から応援して接続しようとする発電機との間の相順の確認は行えても、各基準相(V相)を合わせるためのチェックは不可能であり、従って、目視確認による活線接続に依存しなければならなくて面倒である。それでも、発電機相互が近接して配置される場合は比較的容易に目視確認が行えるが、遠距離に配置される例では確認作業が困難で、かつ、長時間を要する不都合がある。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、高圧配電線等の商用電源に発電機により発生した予備電源を無停電下で並列的に接続する際、商用電源と発電機との間の相順・同相接続の確認はもとより、並列接続するための発電機間の相順・同相接続の確認も確実、容易に行い得る無停電給電装置用検相器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明は、電源側と負荷側との間に遮断器を有する三相の配電線用バイパス回路、基準相及び相順が決められた三相交流発電機及び遮断器を有し前記配電線用バイパス回路の負荷側に接続される三相の配電線用給電回路を備え、単相又は三相の配電線に活線接続される主給電装置と、基準相及び相順が決められた三相交流発電機及び遮断器を有する三相の配電線用給電回路を備え、前記主給電装置に併設させて前記配電線に活線接続される1基以上の従給電装置との組合せになる無停電給電装置において、
主給電装置に設けられ、前記配電線用バイパス回路の電源側及び負荷側に接続する配電線の大地基準の各相電圧をそれぞれ検出する電源側電圧検出手段及び負荷側電圧検出手段と、負荷側電圧検出手段が検出する相電圧の内の前記三相交流発電機における基準相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機と相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段と、電源側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧間の同相を検出する電源側同相検出手段と、負荷側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧の内の前記基準相電圧以外の各相電圧間の同相を検出する負荷側同相検出手段とを備え、相順及び同相の接続を確認し得るようにした主給電装置用検相器と、
従給電装置に設けられ、前記配電線用給電回路に接続される配電線の大地基準の各相電圧を検出する負荷側電圧検出手段と、該負荷側電圧検出手段が検出する相電圧の内の前記三相交流発電機における基準相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機と相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段と、前記負荷側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧の内の前記基準相電圧以外の各相電圧間の同相を検出する負荷側同相検出手段とを備え、相順及び同相の接続を確認し得るようにした従給電装置用検相器と、
主給電装置及び従給電装置に関連して設けられ、主給電装置の前記三相発振手段の基準相電圧と従給電装置の前記三相発振手段の基準相電圧との間の同相を検出する発電機側同相検出手段を備え、主給電装置と従給電装置の両三相交流発電機間の同相接続を確認し得るようにした主・従給電装置間用検相器とを含むことを特徴とする無停電給電装置用検相器である。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に従えば、主給電装置には、三相の配電線用バイパス回路と、三相の配電線用給電回路とを備え、更に、電源側電圧検出手段、負荷側電圧検出手段、三相発振手段、電源側同相検出手段及び負荷側同相検出手段から成り、相順及び同相の接続を確認し得る主給電装置用検相器を備える。また、従給電装置には、三相の配電線用給電回路を備え、更に、負荷側電圧検出手段、三相発振手段及び負荷側同相検出手段から成り、相順及び同相の接続を確認し得る従給電装置用検相器を備える。更に、主給電装置及び従給電装置に関連して発電機間の基準相の同相接続を検出する発電機側同相検出手段を備える。主給電装置の配電線への接続要領は、図5の先行技術と同じであって、相順と同相接続の確認に際しては、この主給電装置における2個の遮断器を開放した状態で、三相発振手段が発振する三相電圧を基準として、電源側同相検出手段と負荷側同相検出手段とによって、配電線用バイパス回路の電源側、負荷側の各相が三相共この三相電圧に合致しているかをチェックすることで容易に確認できる。
【0012】
一方、従給電装置を負荷増加に対応して主給電装置に並列的に接続する際には、その遮断器を開いたまま配電線用給電回路を配電線に接続した状態で、前記発電機側同相検出手段によって、基準相の同相接続が成されているかの確認を行い、続いて、この三相発振手段が発振する三相電圧を基準として、負荷側同相検出手段によって、配電線用バイパス回路の負荷側の各相が三相共この三相電圧に合致しているかをチェックし、これが合致したことによって、両発電機について相順及び基準相を含む各相が共に正しく合致し、横流補償装置を確立させてなる正規の状態で並列運転可能であることを確認することができる。このように、主・従給電装置を正確に無停電給電接続させるために行う検相を簡単、かつ、確実に実現することが可能である。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施例に係る無停電給電装置を三相配電線に接続した場合のブロック回路図である。図示の無停電給電装置は、主給電装置1と、1基の従給電装置2とを含んで構成される。従給電装置2としては、1基に限らなく2基以上の複数基が使用される場合もある。主給電装置1は、電源側の3端子R1,S1,T1 と負荷側の3端子R2,S2,T2 との間に遮断器14を有する三相の配電線用バイパス回路3と、基準相(V相)及び相順が決められた三相交流発電機16A及び遮断器15Aを有し配電線用バイパス回路3の負荷側に接続される三相の配電線用給電回路4Aと、詳細は後述する主給電装置用検相器11とを備えていて、配電線21の区分開閉器24の負荷側に活線接続される。なお、三相交流発電機16Aにおける基準相としては、前述した横流補償装置の横流検出用CT(図示せず)が介設される例えばU,V,W各相のうちのV相が選定される。
【0014】従給電装置2は、基準相(V相)及び相順が決められた三相交流発電機16B及び遮断器15Bを有する三相の配電線用給電回路4Bと、詳細は後述する従給電装置用検相器12とを備えていて、配電線21の区分開閉器25の負荷側に活線接続される。
【0015】
主給電装置用検相器11は、配電線用バイパス回路3における電源側の3端子R1,S1,T1 及び負荷側の3端子R2,S2,T2 に接続された配電線21における大地基準の各相電圧をそれぞれ検出して低電圧に変換することが可能な、例えば高圧,低圧コンデンサを要素とする静電回路または計器用変圧器を要素とする変圧回路等からなる電源側電圧検出手段5及び負荷側電圧検出手段6Aと、該負荷側電圧検出手段6Aが検出する相電圧の内の前記三相交流発電機16AにおけるV相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機16Aと相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段7Aと、電源側電圧検出手段5のR11,S11, T11各相の電圧と三相発振手段7Aの対応するR0,S0(V相),T0 各相の電圧間の同相を検出する3つの同相検出器8R,8S,8T からなる電源側同相検出手段8と、負荷側電圧検出手段6AのR21,T21両相の電圧と三相発振手段7Aの対応するR0,T0 両相の電圧間の同相を検出する2つの同相検出器9AR,9AT からなる負荷側同相検出手段9Aとを備える。
【0016】
従給電装置用検相器12は、配電線用給電回路4Bの負荷側の3端子R3,S3,T3 に接続された配電線21における大地基準の各相電圧を検出して低電圧に変換することが可能な、前記負荷側電圧検出手段6Aと同構造の負荷側電圧検出手段6Bと、該負荷側電圧検出手段6Bが検出する相電圧の内の前記三相交流発電機16BにおけるV相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機16Bと相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段7Bと、負荷側電圧検出手段6BのR31,T31両相の電圧と三相発振手段7Aの対応するR0,T0 両相の電圧間の同相を検出する2つの同相検出器9BR,9BT からなる負荷側同相検出手段9Bとを備える。
【0017】
さらに主給電装置1と従給電装置2とに関連して主・従給電装置間用検相器13が設けられる。この検相器13は、主給電装置1側に設けられたV相信号出力部17Aと、従給電装置2側に設けられたV相信号出力部17Bと、主給電装置1側または従給電装置2側に設けられた同相検出器で実現される発電機側同相検出手段10とを備える。V相信号出力部17Aは、負荷側電圧検出手段6AのV相に相当するS21相の検出電圧を取り出してV相信号として出力し、V相信号出力部17Bは、負荷側電圧検出手段6BのV相に相当するS31相の検出電圧を取り出してV相信号として出力する。前記同相検出器10は、両V相信号出力部17A,17Bからの信号が同相であるかを検出する。従って、主給電装置1と従給電装置2とに亘る1本の連絡線27が同相検出器10について必要である。なお、以上説明する構成の中で、8個の同相検出器としては、公知の相検出器が使用可能であって、40°±20°の範囲の遅れ・進みを確認し得るものが知られている。
【0018】
図1及び同図に示す無停電給電装置用検相器の機能説明図である図2を参照しながら、先ず主給電装置1の活線接続、検相の手順を説明する。遮断器14,15Aを共に開いて、配電線用バイパス回路3の電源側端子を配電線21の活線接続部22に、負荷側端子を同じく活線接続部23にそれぞれ仮接続する。次いで、電源側同相検出手段8を形成する同相検出器8R,8S,8T のうちの同相検出器8S によって、三相発振手段7のV相電圧VS0と配電線用バイパス回路3の電源側のS1 相電圧VS1とが同相かを調べて、電源側端子S1 での接続を最大2回の変更により同相に合わせる。これによって、電源側端子S1 と負荷側端子S2 (V相)とは正しく相が合致している。続いて、同相検出器8R,8T によってR1 (VR1)とR0 (VR0),T1 (VT1)とT0 (VT0)の同相を調べて、電源側端子R1 ,T1 間での接続を最大1回の変更により同相に合わせる。同様に負荷側においても負荷側同相検出手段9Aを形成する同相検出器9AR,9AT によってR2 (VR2)とR0 (VR0),T2 (VT2)とT0 (VT0)の同相を調べて、負荷側端子R2 ,T2 間での接続を多くても1回の変更により同相に合わせる。
【0019】
このようにして、主給電装置1の相順及び同相接続の確認が成されると、配電線用バイパス回路3の電源側、負荷側が同相であり、かつ、配電線21と三相交流発電機16Aの相順が合致している。従って、遮断器14を閉じた後、区分開閉器24を開いて配電線用バイパス回路3を活かし、三相交流発電機16Aを起動して遮断器4Aによって同期投入させる。その後、三相交流発電機16Aが負荷を担持したことを確認して遮断器14を開き、これによって主給電装置1の活線接続は仮接続を本接続とすることによって完了し、区分開閉器24以降の負荷は三相交流発電機16Aによって全面給電される。
【0020】
主給電装置1による給電中に、担持している負荷が増加してきて該主給電装置1だけでは対応できないようになった時には、電源増強のために従給電装置2の並列運転が必要となる。そこで、従給電装置2を配電線21の区分開閉器25に近い個所に設置して、その遮断器15Bを開いた状態で、配電線用給電回路4Bの負荷側端子R3,S3,T3 を、区分開閉器25以降の位置の活線接続部26に仮接続する。次いで、連絡線27を主,従給電装置1,2間に亘らせ所要の配線接続をして、主・従給電装置間用検相器13によって主給電装置1のS2 相と従給電装置2のS3 相との同相を調べて多くとも2回の接続変えで同相に合わせる。
【0021】
続いて、負荷側同相検出手段9Bを形成する同相検出器9BR,9BT によってR3 (VR3)とR0 (VR0),T3 (VT3)とT0 (VT0)の同相を調べて、負荷側端子R3 ,T3 間での接続を多くても1回の変更により同相に合わせる。このようにして、従給電装置2のV相を基準とした同相接続の確認が成されると、三相交流発電機16A、三相交流発電機16B相互のV相及び相順が正しく合致していることを意味している。従って、三相交流発電機16Bを起動して遮断器4Bによって同期投入させることによって、従給電装置2は、正常な並列運転に入るとともに、横流補償装置も正常に作動して、三相交流発電機16A,16B共に定格能力に応じた負荷分担状態の下で安定運転が行われる。
【0022】
図3は、本発明の実施例に係る無停電給電装置を単相配電線に接続した場合のブロック回路図、図4は、図3に示す無停電給電装置用検相器の機能説明図である。図3の実施例は、図1に示す給電装置に類似し、対応する部材にはそれぞれ同一の参照符号を付している。単相配電線23Sに前記無停電装置を接続する場合は、三相のどの二つの相が用いられているかを確認する必要があるため、変電所の三相電源側基準の相順確認は当然おこなわねばならない。従って、基本的には主給電装置1、従給電装置2における検相の手順は、図1に示されるものと同じであって、両給電装置1、2がR,S二相を使用しT相を欠相とした場合を例示して説明すると以下の通りである。
【0023】
主給電装置1側については、電源側同相検出手段8を形成する同相検出器8R,8S,8T のうちの同相検出器8S によって、V相電圧(VS0)とS1 相電圧(VS1)とが同相かを調べて、電源側端子S1 での接続を多くとも1回の変更により同相に合わせる。これによって、電源側端子S1 と負荷側端子S2 (V相)とは正しく相が合致している。続いて、同相検出器8R によってR1 (VR1)とR0 (VR0)の同相を調べて、電源側端子R1 ,T1 間での接続を多くとも1回の変更により同相に合わせる。同様に負荷側においても負荷側同相検出手段9Aを形成する同相検出器9AR,9AT のうちの同相検出器9AR によってR2 (VR2)とR0 (VR0)の同相を調べて、負荷側端子R2 ,T2 間での接続を多くとも1回の変更により同相に合わせる。
【0024】
このようにして、主給電装置1の相順及び同相接続の確認が成されると、配電線用バイパス回路3の電源側、負荷側が同相であり、かつ、配電線21Sと三相交流発電機16Aの相順が合致している。従って、遮断器14を閉じた後、区分開閉器24を開いて配電線用バイパス回路3を活かし、三相交流発電機16Aを起動して遮断器4Aによって同期投入させる。その後、三相交流発電機16Aが単相負荷を担持したことを確認して遮断器14を開き、これによって主給電装置1の活線接続は仮接続を本接続とすることによって完了する。
【0025】
従給電装置2側については、連絡線27を主,従給電装置1,2間に亘らせ所要の配線接続をして、主給電装置1のS2 相(VS2)の電圧と、従給電装置2のS3 相(VS3)の電圧との同相を主・従給電装置間用検相器13によって調べて、多くとも2回の接続変えで同相に合わせる。続いて、負荷側同相検出手段9Bを形成する同相検出器9BR,9BT の同相検出器9BR によってR3 (VR3)の電圧とR0 (VR0)の電圧の同相を調べて、負荷側端子R3 ,T3 間での接続を多くても1回の変更により同相に合わせる。このようにして、従給電装置2のV相を基準とした同相接続の確認が成されると、三相交流発電機16A、三相交流発電機16B相互のV相及び相順が正しく合致していることを意味している。従って、三相交流発電機16Bを起動して遮断器4Bによって同期投入させることによって、従給電装置2は、正常な並列運転に入るとともに、横流補償装置も正常に作動して、三相交流発電機16A,16B共に定格能力に応じた負荷分担状態の下で安定運転が行われる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、主給電装置及び従給電装置に三相発振手段を設けて、これにより負荷側電圧検出手段の検出電圧の内の三相交流発電機の基準相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、三相交流発電機と相順が合致する大地基準の三相電圧を発振させるとともに、この三相電圧と配電線の三相電圧との各相が合致するように相チェックさせているので、主給電装置では5個の同相検出器で、従給電装置では2個の同相検出器で相順及び同相接続の確認ができる。また、主給電装置と従給電装置との間では1個の同相検出器で基準相の確認を行わせているので、三相交流発電機相互の基準相例えば横流検出相を、同相に合致させる接続が行える。従って、商用電源と発電機との間の相順・同相接続の確認はもとより、並列接続するための発電機間の相順・同相接続の確認も確実、容易に行い得て、循環地絡電流や発電機間の横流を未然に防いで、安定性に優れしかも信頼性に富む無停電給電を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る無停電給電装置を三相配電線に接続した状態のブロック回路図である。
【図2】図1に示す無停電給電装置用検相器の機能説明図である。
【図3】本発明の実施例に係る無停電給電装置を単相配電線に接続した状態のブロック回路図である。
【図4】図3に示す無停電給電装置用検相器の機能説明図である。
【図5】従来の無停電給電装置を三相配電線に接続した状態のブロック回路図である。
【図6】図5に示す無停電給電装置用検相器の機能説明図である。
【符号の説明】
1…主給電装置
2…従給電装置
3…配電線用バイパス回路
4A,4B…配電線用給電回路
5…電源側電圧検出手段
6A,6B…負荷側電圧検出手段
7A,7B…三相発振手段
8…電源側同相検出手段
9A,9B…負荷側同相検出手段
10…発電機側同相検出手段
11…主給電装置用検相器
12…従給電装置用検相器
13…主・従給電装置間用検相器
14,15A,15B…遮断器
16A,16B…三相交流発電機
21…配電線
27…連絡線
Claims (1)
- 電源側と負荷側との間に遮断器を有する三相の配電線用バイパス回路、基準相及び相順が決められた三相交流発電機及び遮断器を有し前記配電線用バイパス回路の負荷側に接続される三相の配電線用給電回路を備え、単相又は三相の配電線に活線接続される主給電装置と、基準相及び相順が決められた三相交流発電機及び遮断器を有する三相の配電線用給電回路を備え、前記主給電装置に併設させて前記配電線に活線接続される1基以上の従給電装置との組合せになる無停電給電装置において、
主給電装置に設けられ、前記配電線用バイパス回路の電源側及び負荷側に接続する配電線の大地基準の各相電圧をそれぞれ検出する電源側電圧検出手段及び負荷側電圧検出手段と、負荷側電圧検出手段が検出する相電圧の内の前記三相交流発電機における基準相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機と相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段と、電源側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧間の同相を検出する電源側同相検出手段と、負荷側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧の内の前記基準相電圧以外の各相電圧間の同相を検出する負荷側同相検出手段とを備え、相順及び同相の接続を確認し得るようにした主給電装置用検相器と、
従給電装置に設けられ、前記配電線用給電回路に接続される配電線の大地基準の各相電圧を検出する負荷側電圧検出手段と、該負荷側電圧検出手段が検出する相電圧の内の前記三相交流発電機における基準相に相当する相電圧を基準相電圧に定めて、該三相交流発電機と相順が合致する大地基準の三相電圧を発振する三相発振手段と、前記負荷側電圧検出手段と前記三相発振手段の対応する各相電圧の内の前記基準相電圧以外の各相電圧間の同相を検出する負荷側同相検出手段とを備え、相順及び同相の接続を確認し得るようにした従給電装置用検相器と、
主給電装置及び従給電装置に関連して設けられ、主給電装置の前記三相発振手段の基準相電圧と従給電装置の前記三相発振手段の基準相電圧との間の同相を検出する発電機側同相検出手段を備え、主給電装置と従給電装置の両三相交流発電機間の同相接続を確認し得るようにした主・従給電装置間用検相器とを含むことを特徴とする無停電給電装置用検相器。
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