JP4080714B2 - 発電装置及びこの発電装置を用いた電源供給システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小容量自家用発電装置の自家発電力と電力会社等の商用系統（買電系統）からの買電とを併用する場合における、発電装置及びこの発電装置を用いた電源供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅等において、小容量自家用発電装置を設け、この自家発電力と商用系統からの買電とを併用して、各負荷に電源を供給する電源供給システムが用いられている。この小容量自家用発電装置のエネルギー源として、通常、太陽光、風力等の自然エネルギーが利用されている。これらの自然エネルギーの供給は安定的ではないことから、その自家発電力は買電の補間エネルギーとして使用されており、買電が停止した場合には独立して負荷を担うことはなかった。
【０００３】
例えば、負荷側のいずれかで、漏電事故（１線地絡）が発生すると、商用系統側で接地されているため、受電用分電盤の主幹回路に設けられた漏電遮断器が動作し、電源遮断する。このとき、太陽光などによる小容量自家用発電装置も切り離され停止するように構成されているため、主幹回路に設けられた漏電遮断器の動作のみで不都合は生じなかった。
【０００４】
近年、燃料電池など安定に出力を発生し維持できる発電部を備えた小容量自家用発電装置を用いて、買電との併用による電源供給システムが利用されるようになってきている。この電源供給システムでは、太陽光発電や風力発電等と異なり、事故などにより買電が停止した場合でも、自己の容量の範囲内の負荷を安定して運転継続させることができる。
【０００５】
この従来の電源供給システムの構成を、図６に示している。図６において、商用系統１１からの買電と発電装置２７の自家発電力が分電盤１０で連系され、各負荷１２に給電される。また発電装置２７からは保護装置１３ａを介して自立負荷１３に給電される。
【０００６】
発電装置２７は、燃料電池１とインバータ２とで商用交流電力を生成する発電部を形成しており、その生成された交流電力を連系スイッチ６を介して連系運転用出力端子１４から分電盤１０に供給する一方、自立負荷スイッチ６′を介して自立運転用出力端子１６から自立負荷１３に供給している。
【０００７】
分電盤１０では、買電系母線２１に商用系統１１から主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して買電が給電されるとともに、発電装置２７から分岐遮断器１５を介して自家発電力が給電され、連系運転がなされる。そして、他の各分岐遮断器１５を介して各負荷１２に給電される。
【０００８】
この従来の電源供給システムでは、常時は発電装置２７と商用系統１１との連系運転を行う。事故などにより買電が停止した場合には、発電装置２７では連系スイッチ６を開放して、商用系統１１との連系を解除し、自立負荷１３のみに給電する自立運転に移行することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の電源供給システムでは、発電装置２７と商用系統１１との連系運転から発電装置２７の自立運転に切り替わった場合には、商用系統１１の接地系２３から切り離されるために自立運転時の電路は大地から完全に絶縁されること、及び自立運転時出力用の漏電遮断器がないことから、漏電検出及び保護を行うことができなかった。
【００１０】
また、発電装置２７で例えば交流母線３で接地を取るとしても、商用系統１１の接地系と整合させる必要があるし、外部に専用の漏電遮断器を設けなければ漏電を検出、保護できない。さらに、交流母線３等で接地を取った場合には、複数の箇所で接地されることになるから、接地点の分散により連系運転時の主幹漏電遮断器２２や新たに設ける漏電遮断器の検出性能の調整が困難であり、適切に保護できない可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、小容量自家発電装置と電力会社等の商用系統との連系運転の外に小容量自家用発電装置による自立運転を行う場合でも、漏電保護を確実に行うことのできる電源供給システム及び、そのための発電装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７とを有することを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発電装置によれば、発電部１，２で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力する連系運転時には、外部の商用系統１１の接地系２３が利用される。この第１スイッチ６が開放され自立運転となったときには第２スイッチ８が閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも一カ所で確実に接地することができる。
【００１６】
請求項２の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地されている接地端子７とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された第１母線２１と、この第１母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５と、さらに、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された第２母線１８と、この第２母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する分電盤１０とを備え、
前記第１母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００１７】
この請求項２の電源供給システムによれば、発電装置９と商用系統１１との連系運転及び発電装置の自立運転が可能であり、また、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保される。したがって、連系運転時は、負荷側での漏電が発生すると商用系統の接地系により分電盤の主幹漏電遮断器に故障電流が流れ漏電保護を行い、また自立運転時に負荷側での漏電が発生すると、発電装置の接地系により分電盤の自立系漏電遮断器に故障電流が流れ漏電保護を行うことができる。
【００２０】
請求項３の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地されている接地端子７とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された母線２１と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５を有する第１分電盤１０Ｂと、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する第２分電盤２５とを備え、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の電源供給システムによれば、請求項２の電源供給システムと同様な効果を得ることができる外、第１の分電盤１０Ｂ、第２分電盤２５は、漏電遮断器はそれぞれ１台であるから、通常の家庭用の分電盤を使用可能であり、電源供給システムを安価に構成することができる。
【００２２】
請求項４の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ１６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を受ける主幹漏電遮断器１７と、この主幹漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する自立負荷用分電盤２５とを有することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４の発電装置によれば、自立負荷用分電盤２５を予め発電装置内部に設けるから、発電装置導入時に、既設の分電盤を改造したり、新たな分電盤を用意する必要がない。
【００２４】
請求項５の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチ６Ａを介して外部へ出力するための出力端子１６とを有することを特徴とする。
【００２５】
この請求項５の発電装置によれば、発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部に出力する連系運転時には、外部の商用系統１１の接地系２３が利用される。この第１スイッチ６が開放され自立運転となったときには、第３スイッチ６Ａが閉成され自立負荷へ給電可能にするとともに、第２スイッチが閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも１カ所で確実に接地することができる。
【００２６】
請求項６の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチ６Ａを介して外部へ出力するための自立運転用出力端子１６とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された母線２１と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５を有する第１分電盤１０Ｂと、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する第２分電盤２５と、自立負荷への電源供給を、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５から行うか、前記第２分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１９から行うかを切り替える切替装置２８とを備え、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチ６が閉成されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチ６が開放されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００２７】
この請求項６の電源供給システムによれば、請求項３記載の電源供給システムと同様な効果を得ることができる外、自立負荷への給電は、切替装置２８により連系運転時には第１分電盤の分岐遮断器１５から行われ、自立運転時には第２分電盤の分岐遮断器１９から行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、順次説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態（請求項１〜３に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００３０】
図１において、小容量自家用発電装置９は、電気以外のエネルギー源で発電する燃料電池等の直流電力発生装置１の出力部と直流−交流変換器（インバータ）２の入力部を接続して発電部を構成する。インバータ２の出力側の交流母線３を連系運転用出力母線４と自立運転用出力母線５に分岐させる。自立運転用出力母線５は、発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６に直接接続される。一方、交流母線３と連系運転用出力母線４の間に連系運転時に閉成され、自立運転時に開放される第１スイッチである連系スイッチ６を設け、連系運転用出力母線４は生成された商用交流電力を外部へ出力するための連系運転用出力端子１４に接続される。
【００３１】
また、インバータ２と交流母線３の１相（３相の場合には中性点でよい）に接続する接地端子７の間に自立運転時に接地回路を形成する第２スイッチである接地スイッチ８が設けられている。連系スイッチ６と接地スイッチ８とは、互いに逆の状態に閉成・開放されることになる。
【００３２】
分電盤１０は、外部の商用系統１１に接続された主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して第１母線である買電系母線２１に接続される。この買電系母線２１に１つ以上の分岐遮断器１５が接続される。この分岐遮断器１５の１つに発電装置９の連系運転用出力端子１４が接続され、商用系統１１と発電装置９が連系される。
【００３３】
さらに、発電装置９の自立運転用出力端子１６は、自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８に１つ以上の分岐遮断器１９が接続され、所定の自立負荷１３に給電される。
【００３４】
商用系統１１と発電装置９との連系運転時には、連系スイッチ６が閉成されかつ接地スイッチ８が開放される一方、発電装置９の自立運転時には、連系スイッチ６が開放されかつ接地スイッチ８が閉成される。
【００３５】
次に、本発明における電源供給システムの動作を説明する。通常、商用系統１１との連系運転時には、燃料電池等の直流電力発生装置１で発電された直流電力がインバータ２で交流電力に変換され連系運転用出力端子１４及び自立運転用出力端子１６に出力される。この時のインバータ２は買電系統１１の電圧及び周波数、位相に同期した運転、即ち連系運転を行っている。
【００３６】
連系運転用出力端子１４に出力された電力は分電盤１０の分岐遮断器１５に導かれ買電系母線２１に接続された住宅の負荷１２に供給される。連系運転時には、負荷１２及び自立負荷１３に小容量自家用発電装置９から電力供給を行うが、負荷１２及び自立負荷１３が必要とする電力よりも小容量自家用発電装置の出力電力が小さければ商用系統１１より負荷１２及び自立負荷１３に電力が供給される。但し、一般的には自立負荷１３は小容量自家用発電装置９で賄えるだけの負荷を接続することになるので商用系統１１から自立負荷１３への電力供給は通常ないことになる。
【００３７】
商用系統１１の異常等が発生した場合には、連系運転から、自立負荷１３のみへの電力の供給を行う自立運転に移行する。自立運転時に自立運転用出力端子１６に出力された電力は分電盤１０の自立系漏電遮断器１７に導かれ住宅の自立負荷１３に供給される。
【００３８】
以下、連系運転時及び自立運転時に地絡事故が発生した場合の動作を説明する。
［連系運転時の地絡ケース１］ 連系運転時に分電盤１０の主幹漏電遮断器２２の商用系統側で地絡が発生した場合は、商用系統側の問題であるため分電盤１０の主幹漏電遮断器２２は動作せず、商用系統側で保護される。
【００３９】
［連系運転時の地絡ケース２］ 連系運転時に分電盤１０の主幹漏電遮断器２２の下流側、例えば負荷１２で地絡が発生した場合は以下の通りとなる。電路は商用系統１１の接地系２３で接地がとられた状態となっている。この状態で負荷１２側に漏電が発生した場合には商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ分電盤１０の主幹漏電遮断器２２に流れ込み、主幹漏電遮断器２２が遮断されて保護が働き、商用系統１１と切り離される。
【００４０】
発電装置９では、主幹漏電遮断器２２が遮断されたことを例えばその補助接点の動作や連系用出力母線４の電流増加などの検出手段により検知して、連系スイッチ６を開放する。その直後に接地スイッチ８を閉成し、接地端子７を介して交流母線３の１相を接地する。これにより、連系運転は解除され、自立運転に切り替わり、発電装置９から自立負荷１３に自家発電力が継続して給電される。
【００４１】
［連系運転時の地絡ケース３］ 連系運転時に分電盤１０の自立系母線１８の分岐遮断器１９を介して接続されている自立負荷１３で地絡が発生した場合は以下の通りとなる。商用系統１１との連系運転時に、自立負荷１３側で漏電が発生した場合には、漏電電流は主幹漏電遮断器２２及び自立系漏電遮断器１７の両方に流れるので、主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７のいずれかが動作して保護動作する。
【００４２】
もし、主幹漏電遮断器２２が早く動作した場合は、連系スイッチ６も開放されるが、その後も自立負荷１３の漏電が継続されるので自立側の自立系漏電遮断器１７が続いて保護動作する。
【００４３】
一方、自立系漏電遮断器１７が早く動作した場合には自立運転用出力端子１６と切り離されることにより漏電電流はなくなる。したがって、その後も引き続いて商用系統１１との連系運転が継続される。
【００４４】
このことから主幹漏電遮断器２２、自立系漏電遮断器１７のどちらの漏電遮断器が動作しても漏電の保護は確実に行われる。しかし、最初に主幹漏電遮断器２２が動作する場合には、連系運転が停止され、引き続いて自立運転も停止されてしまうから、全ての負荷への給電が停止されてしまうことになる。この全負荷への給電停止を避けるために、主幹漏電遮断器２２の検出時限ｔ１を自立系漏電遮断器１７の検出時限ｔ２より長くする（ｔ１＞ｔ２）ことが望ましい。
【００４５】
［自立運転時の地絡ケース１］ 自立運転時に自立負荷１３で漏電が発生した場合は、小容量自家用発電装置９の接地端子７に漏電電流が流れ自立運転用出力端子１６と接続されている自立系漏電遮断器１７に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７が動作し保護される。
【００４６】
本実施の形態によれば、分電盤１０を買電系母線２１と独立した自立系母線１８に自立系漏電遮断器１７を設けることで、商用系統１１との連系運転時は商用系統１１の接地系２３による漏電保護を行い、買電系の異常等により自立運転に移行した場合は、小容量自家用発電装置９の接地系７，８による漏電保護を行うことができる。
【００４７】
この第１の実施の形態によれば、発電部１，２で生成された商用交流電力を連系スイッチ６を介して外部へ出力する連系運転時には、外部の商用系統の接地系２３が利用される。この連系スイッチ６が開放され自立運転となったときには接地スイッチ８が閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも１カ所で確実に接地することができる。また、分電盤に自立系漏電遮断器１７を設けていることにより、自立系母線１８側での漏電事故を単独で保護することができる。
【００４８】
そして、電源供給システムとして、発電装置９と商用系統１１との連系運転及び発電装置９の自立運転が可能であり、また、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保される。したがって、連系運転時は、負荷１２側での漏電が発生すると商用系統１１の接地系２３により分電盤１０の主幹漏電遮断器２２に故障電流が流れ漏電保護を行う。また、自立運転時に負荷１３側での漏電が発生すると、発電装置９の接地系７，８により分電盤１０の自立系漏電遮断器１７に故障電流が流れ漏電保護を行うことができる。
【００４９】
図２は本発明の第２の実施の形態（請求項４に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００５０】
図２において、図１の第１の実施の形態と相違する点は、分電盤１０Ａ内の買電系母線２１と自立系母線１８の間に、常時開放されており、発電装置９のメンテナンス時等に閉成される母線連絡用遮断器２４を挿入した構成としている。その他の点は、図１と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００５１】
小容量自家用発電装置９が商用系統１１に連系運転しているときは、メンテナンス用母線連絡用遮断器２４を開にしておくことで、図１の場合と同様に負荷１２と自立負荷１３にそれぞれ電力を供給している。
【００５２】
また、小容量自家用発電装置９が自立運転しているときはメンテナンス用母線連絡用遮断器２４を開にしておくことで、図１の場合と同様に自立負荷１３に電力を供給している。
【００５３】
連系運転あるいは自立運転している小容量自家用発電装置９を停止させ保守・点検等を実施する場合に、分電盤１０Ａの連系している分岐遮断器１５及び自立系漏電遮断器１７を遮断することになる。
【００５４】
このときに、メンテナンス用母線連絡用遮断器２４を閉にすることにより、商用系統１１から自立負荷１３に電力を供給する。
【００５５】
この第２の実施の形態によれば、分電盤１０Ａの買電系母線２１と独立した自立系母線１８の間にメンテナンス用母線連絡用遮断器２４を設けることで小容量自家用発電装置９の停止時においても自立負荷１３への電力供給を継続して行うことができる。
【００５６】
図３は本発明の第３の実施の形態（請求項５に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００５７】
図３において、図１の第１の実施の形態と相違する点は、２つの分電盤１０Ｂ、２５を設けている点である。その他の点は、図１と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００５８】
第１の分電盤１０Ｂは、外部の商用系統１１に接続された主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して第１母線である買電系母線２１に接続される。この買電系母線２１に１つ以上の分岐遮断器１５が接続される。この分岐遮断器１５の１つに発電装置１４の連系運転用出力端子１４が接続され、商用系統１１と発電装置９が連系される。
【００５９】
第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５は、発電装置９の自立運転用出力端子１６に接続された自立用遮断器２６及び自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８には１つ以上の分岐遮断器１９が接続され、所定の自立負荷１３に給電される。
【００６０】
これら第１の分電盤１０Ｂと第２の分電盤２５は、遮断器や母線などの呼び名が異なっているが、構成としては全く同様の分電盤を利用できる。したがって、一般的に住宅等で使用されている分電盤を自立負荷用分電盤２５にそのまま利用できる。
【００６１】
次に、この実施の形態における動作を説明する。商用系統１１との連系運転時には小容量自家用発電装置９より連系側出力端子１４と接続されている分岐遮断器１５を介して買電系母線２１に接続されている負荷１２への電力供給と、自立運転用出力端子１６と接続されている自立用遮断器２６と自立系漏電遮断器１７を介して自立系母線１８の分岐遮断器１９に接続されている自立負荷１３への電力供給が行われる。
【００６２】
小容量自家用発電装置９の連系運転時は、負荷１２あるいは自立負荷１３で漏電が発生しても、図１の第１の実施の形態と同様に商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００６３】
小容量自家用発電装置９の自立運転時は、自立負荷１３で漏電が発生しても、やはり同様に小容量自家用発電装置９の接地系７、８に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００６４】
この第３の実施の形態によれば、既存の分電盤１０Ｂ及び自立負荷用分電盤２５を一般的に住宅等で使用されている分電盤で構成し、第１の実施の形態と同様な機能を有することができるようになるので設置面積は大きくなるが安価な分電盤を使用することができる。
【００６５】
図４は本発明の第４の実施の形態（請求項６に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００６６】
図４において、図３の第３の実施の形態と相違する点は、２つの分電盤１０Ｂ、２５の中の、第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５を発電装置９Ａの内部に設けている点である。その他の点は、図３（あるいは図１）と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００６７】
発電装置９Ａの内部に予め第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５が設けられる。この自立負荷用分電盤２５は、自立運転用出力端子１６に接続された自立用遮断器２６及び自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８には１つ以上の分岐遮断器１９が接続されており、その出力端子から所定の自立負荷１３に給電される。この自立負荷用分電盤２５として、第１の分電盤と同様に、一般的に住宅等で使用されている分電盤をそのまま利用できる。
【００６８】
次に、この実施の形態における動作を説明する。商用系統１１との連系運転時には、小容量自家用発電装置９Ａより連系連系用出力端子１４と接続されている分岐遮断器１５を介して買電系母線２１に接続されている負荷１２への電力供給及び自立運転用出力端子１６と接続されている自立用遮断器２６を介して自立系母線１８の分岐遮断器１９に接続されている自立負荷１３への電力供給が行われる。
【００６９】
小容量自家用発電装置９Ａの連系運転時は、負荷１２あるいは自立負荷１３で漏電が発生しても図１の第１の実施に形態と同様に商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７により保護できる。小容量自家用発電装置９Ａの自立運転時は、自立負荷１３で漏電が発生しても、同様に小容量自家用発電装置９Ａの接地系７、８に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００７０】
この第４の実施の形態によれば、自立負荷用分電盤２５の単独での設置を省略できるので、小容量自家用発電装置９Ａを導入するときの設置費用を安価にすることができる。
【００７１】
図５は本発明の第５の実施の形態（請求項７，８に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００７２】
図５において、小容量自家用発電装置９Ｂは、図３の小容量自家用発電装置９において、交流母線３と自立運転用出力母線５との間に、連系スイッチ６と開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチである自立スイッチ６Ａを設けている。したがって、自立運転用出力端子１６からは、連系運転用出力端子１４から電力が給電されないときにのみ、電力が給電される。
【００７３】
そして、分電盤１０Ｂ及び自立負荷用分電盤２５は、図３の第３の実施の形態におけるものと同様である。
【００７４】
本実施の形態においては、特に、自立負荷１３への給電方法が、他の実施の形態と異なっている。自立負荷１３への電源供給を、分電盤１０Ｂの母線に接続された１つの分岐遮断器１５から行うか、自立負荷用分電盤２５の自立系母線１８に接続された１つの分岐遮断器１９から行うかを切り替える電源切替器２８を介して行うように構成していることである。この電源切替器２８は、通常時は買電系母線２１側に接続するようにし、買電系母線２１側に電圧がなくなったら自立系母線１８に電源供給を切替える機能を持っている。この電源切替器２８は、自立負荷１３側に設けてもよいし、分電盤１０Ｂの１つの分岐遮断器１５の負荷側に設けてもよい。
【００７５】
この図５の電源供給システムにおいて、連系運転時は商用系統１１から買電系母線２１、分岐用遮断器１５を経由し、電源切替スイッチ２８を介して自立負荷１３に電源を供給する。
【００７６】
そして、商用系統１１側の異常等により自立運転に移行した場合には、発電装置９Ｂでは、主幹漏電遮断器２２又は、主幹遮断器２０の開放に応じて連系スイッチ６を開放し、その直後に接地スイッチ８を閉成し接地端子７を介して交流母線３の１相を接地するとともに、自立スイッチ６Ａを閉成し、自立運転用出力端子１６に電源が供給される。これにより、発電装置９Ｂの自家発電力は、自立負荷用分電盤２５の分岐用遮断器１９を介して電源切替器２８に供給されるが、この時点では電源切替器２８は既に自立負荷用分電盤２５の分岐遮断器１９側に切り替わっている。このように、連系運転は解除され、自立運転に切り替わり、発電装置９から自立負荷１３に自家発電力が給電される。
【００７７】
本実施の形態によれば、常時は発電装置９Ｂと商用系統１１との連系運転により、分電盤１０Ｂの買電母線２１から、一般負荷１２及び自立負荷１３に給電する運用とし、そして系統異常等が発生した場合には小容量自家用発電装置９Ｂ側に電源切替スイッチ２８を切り替えて自立負荷１３の運転継続を行うことができる。この場合でも従来の小容量自家用発電装置とは異なり、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保されるから、確実に漏電保護を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、小容量自家用発電装置内部に連系運転時と自立運転時の電路の接地状態を切替える機能を持たせるとともに、漏電遮断器を有する分電盤を使用して連系運転時には商用系統側負荷と自立側負荷の両方に電力を供給し、自立運転時には自立側負荷にのみ電力を供給できる機能の両方を持たせることにより、連系運転時と自立運転時の漏電保護に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図６】従来の発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【符号の説明】
１ 直流電力発生装置（燃料電池）
２ インバータ
３ 交流母線
４ 連系運転用出力母線
５ 自立運転用出力母線
６ 連系スイッチ
６Ａ 自立スイッチ
７ 接地端子
８ 接地スイッチ
９、９Ａ、９Ｂ 小容量自家用発電装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 分電盤
１１ 商用系統（買電系統）
１２ 負荷
１３ 自立負荷
１４ 連系運転用出力端子
１５ 分岐遮断器
１６ 自立運転用出力端子
１７ 自立系漏電遮断器
１８ 自立系母線
１９ 分岐遮断器
２０ 主幹遮断器
２１ 買電系母線
２２ 主幹漏電遮断器
２３ 接地系
２４ 母線連絡用遮断器
２５ 自立負荷用分電盤
２６ 自立用遮断器
２７ 小容量自家用発電装置
２８ 電源切替スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、小容量自家用発電装置の自家発電力と電力会社等の商用系統（買電系統）からの買電とを併用する場合における、発電装置及びこの発電装置を用いた電源供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅等において、小容量自家用発電装置を設け、この自家発電力と商用系統からの買電とを併用して、各負荷に電源を供給する電源供給システムが用いられている。この小容量自家用発電装置のエネルギー源として、通常、太陽光、風力等の自然エネルギーが利用されている。これらの自然エネルギーの供給は安定的ではないことから、その自家発電力は買電の補間エネルギーとして使用されており、買電が停止した場合には独立して負荷を担うことはなかった。
【０００３】
例えば、負荷側のいずれかで、漏電事故（１線地絡）が発生すると、商用系統側で接地されているため、受電用分電盤の主幹回路に設けられた漏電遮断器が動作し、電源遮断する。このとき、太陽光などによる小容量自家用発電装置も切り離され停止するように構成されているため、主幹回路に設けられた漏電遮断器の動作のみで不都合は生じなかった。
【０００４】
近年、燃料電池など安定に出力を発生し維持できる発電部を備えた小容量自家用発電装置を用いて、買電との併用による電源供給システムが利用されるようになってきている。この電源供給システムでは、太陽光発電や風力発電等と異なり、事故などにより買電が停止した場合でも、自己の容量の範囲内の負荷を安定して運転継続させることができる。
【０００５】
この従来の電源供給システムの構成を、図６に示している。図６において、商用系統１１からの買電と発電装置２７の自家発電力が分電盤１０で連系され、各負荷１２に給電される。また発電装置２７からは保護装置１３ａを介して自立負荷１３に給電される。
【０００６】
発電装置２７は、燃料電池１とインバータ２とで商用交流電力を生成する発電部を形成しており、その生成された交流電力を連系スイッチ６を介して連系運転用出力端子１４から分電盤１０に供給する一方、自立負荷スイッチ６′を介して自立運転用出力端子１６から自立負荷１３に供給している。
【０００７】
分電盤１０では、買電系母線２１に商用系統１１から主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して買電が給電されるとともに、発電装置２７から分岐遮断器１５を介して自家発電力が給電され、連系運転がなされる。そして、他の各分岐遮断器１５を介して各負荷１２に給電される。
【０００８】
この従来の電源供給システムでは、常時は発電装置２７と商用系統１１との連系運転を行う。事故などにより買電が停止した場合には、発電装置２７では連系スイッチ６を開放して、商用系統１１との連系を解除し、自立負荷１３のみに給電する自立運転に移行することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の電源供給システムでは、発電装置２７と商用系統１１との連系運転から発電装置２７の自立運転に切り替わった場合には、商用系統１１の接地系２３から切り離されるために自立運転時の電路は大地から完全に絶縁されること、及び自立運転時出力用の漏電遮断器がないことから、漏電検出及び保護を行うことができなかった。
【００１０】
また、発電装置２７で例えば交流母線３で接地を取るとしても、商用系統１１の接地系と整合させる必要があるし、外部に専用の漏電遮断器を設けなければ漏電を検出、保護できない。さらに、交流母線３等で接地を取った場合には、複数の箇所で接地されることになるから、接地点の分散により連系運転時の主幹漏電遮断器２２や新たに設ける漏電遮断器の検出性能の調整が困難であり、適切に保護できない可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、小容量自家発電装置と電力会社等の商用系統との連系運転の外に小容量自家用発電装置による自立運転を行う場合でも、漏電保護を確実に行うことのできる電源供給システム及び、そのための発電装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７とを有することを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発電装置によれば、発電部１，２で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力する連系運転時には、外部の商用系統１１の接地系２３が利用される。この第１スイッチ６が開放され自立運転となったときには第２スイッチ８が閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも一カ所で確実に接地することができる。
【００１６】
請求項２の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地されている接地端子７とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された第１母線２１と、この第１母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５と、さらに、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された第２母線１８と、この第２母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する分電盤１０とを備え、
前記第１母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００１７】
この請求項２の電源供給システムによれば、発電装置９と商用系統１１との連系運転及び発電装置の自立運転が可能であり、また、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保される。したがって、連系運転時は、負荷側での漏電が発生すると商用系統の接地系により分電盤の主幹漏電遮断器に故障電流が流れ漏電保護を行い、また自立運転時に負荷側での漏電が発生すると、発電装置の接地系により分電盤の自立系漏電遮断器に故障電流が流れ漏電保護を行うことができる。
【００２０】
請求項３の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地されている接地端子７とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された母線２１と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５を有する第１分電盤１０Ｂと、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する第２分電盤２５とを備え、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の電源供給システムによれば、請求項２の電源供給システムと同様な効果を得ることができる外、第１の分電盤１０Ｂ、第２分電盤２５は、漏電遮断器はそれぞれ１台であるから、通常の家庭用の分電盤を使用可能であり、電源供給システムを安価に構成することができる。
【００２２】
請求項４の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ１６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を受ける主幹漏電遮断器１７と、この主幹漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する自立負荷用分電盤２５とを有することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４の発電装置によれば、自立負荷用分電盤２５を予め発電装置内部に設けるから、発電装置導入時に、既設の分電盤を改造したり、新たな分電盤を用意する必要がない。
【００２４】
請求項５の発電装置は、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチ６Ａを介して外部へ出力するための出力端子１６とを有することを特徴とする。
【００２５】
この請求項５の発電装置によれば、発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部に出力する連系運転時には、外部の商用系統１１の接地系２３が利用される。この第１スイッチ６が開放され自立運転となったときには、第３スイッチ６Ａが閉成され自立負荷へ給電可能にするとともに、第２スイッチが閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも１カ所で確実に接地することができる。
【００２６】
請求項６の電源供給システムは、電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部１，２と、この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチ６を介して外部へ出力するための連系運転用出力端子１４と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチ８を介して接地するための接地端子７と、前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチ６Ａを介して外部へ出力するための自立運転用出力端子１６とを有する発電装置９と、外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器２２と、この主幹漏電遮断器に接続された母線２１と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１５を有する第１分電盤１０Ｂと、前記発電装置の前記自立運転用出力端子１６に接続された自立系漏電遮断器１７と、この自立系漏電遮断器に接続された母線１８と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器１９を有する第２分電盤２５と、自立負荷への電源供給を、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５から行うか、前記第２分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１９から行うかを切り替える切替装置２８とを備え、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器１５に前記発電装置の前記連系運転用出力端子１４を接続し、前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチ６が閉成されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチ６が開放されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが閉成されることを特徴とする。
【００２７】
この請求項６の電源供給システムによれば、請求項３記載の電源供給システムと同様な効果を得ることができる外、自立負荷への給電は、切替装置２８により連系運転時には第１分電盤の分岐遮断器１５から行われ、自立運転時には第２分電盤の分岐遮断器１９から行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、順次説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態（請求項１〜３に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００３０】
図１において、小容量自家用発電装置９は、電気以外のエネルギー源で発電する燃料電池等の直流電力発生装置１の出力部と直流−交流変換器（インバータ）２の入力部を接続して発電部を構成する。インバータ２の出力側の交流母線３を連系運転用出力母線４と自立運転用出力母線５に分岐させる。自立運転用出力母線５は、発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子１６に直接接続される。一方、交流母線３と連系運転用出力母線４の間に連系運転時に閉成され、自立運転時に開放される第１スイッチである連系スイッチ６を設け、連系運転用出力母線４は生成された商用交流電力を外部へ出力するための連系運転用出力端子１４に接続される。
【００３１】
また、インバータ２と交流母線３の１相（３相の場合には中性点でよい）に接続する接地端子７の間に自立運転時に接地回路を形成する第２スイッチである接地スイッチ８が設けられている。連系スイッチ６と接地スイッチ８とは、互いに逆の状態に閉成・開放されることになる。
【００３２】
分電盤１０は、外部の商用系統１１に接続された主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して第１母線である買電系母線２１に接続される。この買電系母線２１に１つ以上の分岐遮断器１５が接続される。この分岐遮断器１５の１つに発電装置９の連系運転用出力端子１４が接続され、商用系統１１と発電装置９が連系される。
【００３３】
さらに、発電装置９の自立運転用出力端子１６は、自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８に１つ以上の分岐遮断器１９が接続され、所定の自立負荷１３に給電される。
【００３４】
商用系統１１と発電装置９との連系運転時には、連系スイッチ６が閉成されかつ接地スイッチ８が開放される一方、発電装置９の自立運転時には、連系スイッチ６が開放されかつ接地スイッチ８が閉成される。
【００３５】
次に、本発明における電源供給システムの動作を説明する。通常、商用系統１１との連系運転時には、燃料電池等の直流電力発生装置１で発電された直流電力がインバータ２で交流電力に変換され連系運転用出力端子１４及び自立運転用出力端子１６に出力される。この時のインバータ２は買電系統１１の電圧及び周波数、位相に同期した運転、即ち連系運転を行っている。
【００３６】
連系運転用出力端子１４に出力された電力は分電盤１０の分岐遮断器１５に導かれ買電系母線２１に接続された住宅の負荷１２に供給される。連系運転時には、負荷１２及び自立負荷１３に小容量自家用発電装置９から電力供給を行うが、負荷１２及び自立負荷１３が必要とする電力よりも小容量自家用発電装置の出力電力が小さければ商用系統１１より負荷１２及び自立負荷１３に電力が供給される。但し、一般的には自立負荷１３は小容量自家用発電装置９で賄えるだけの負荷を接続することになるので商用系統１１から自立負荷１３への電力供給は通常ないことになる。
【００３７】
商用系統１１の異常等が発生した場合には、連系運転から、自立負荷１３のみへの電力の供給を行う自立運転に移行する。自立運転時に自立運転用出力端子１６に出力された電力は分電盤１０の自立系漏電遮断器１７に導かれ住宅の自立負荷１３に供給される。
【００３８】
以下、連系運転時及び自立運転時に地絡事故が発生した場合の動作を説明する。
［連系運転時の地絡ケース１］ 連系運転時に分電盤１０の主幹漏電遮断器２２の商用系統側で地絡が発生した場合は、商用系統側の問題であるため分電盤１０の主幹漏電遮断器２２は動作せず、商用系統側で保護される。
【００３９】
［連系運転時の地絡ケース２］ 連系運転時に分電盤１０の主幹漏電遮断器２２の下流側、例えば負荷１２で地絡が発生した場合は以下の通りとなる。電路は商用系統１１の接地系２３で接地がとられた状態となっている。この状態で負荷１２側に漏電が発生した場合には商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ分電盤１０の主幹漏電遮断器２２に流れ込み、主幹漏電遮断器２２が遮断されて保護が働き、商用系統１１と切り離される。
【００４０】
発電装置９では、主幹漏電遮断器２２が遮断されたことを例えばその補助接点の動作や連系用出力母線４の電流増加などの検出手段により検知して、連系スイッチ６を開放する。その直後に接地スイッチ８を閉成し、接地端子７を介して交流母線３の１相を接地する。これにより、連系運転は解除され、自立運転に切り替わり、発電装置９から自立負荷１３に自家発電力が継続して給電される。
【００４１】
［連系運転時の地絡ケース３］ 連系運転時に分電盤１０の自立系母線１８の分岐遮断器１９を介して接続されている自立負荷１３で地絡が発生した場合は以下の通りとなる。商用系統１１との連系運転時に、自立負荷１３側で漏電が発生した場合には、漏電電流は主幹漏電遮断器２２及び自立系漏電遮断器１７の両方に流れるので、主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７のいずれかが動作して保護動作する。
【００４２】
もし、主幹漏電遮断器２２が早く動作した場合は、連系スイッチ６も開放されるが、その後も自立負荷１３の漏電が継続されるので自立側の自立系漏電遮断器１７が続いて保護動作する。
【００４３】
一方、自立系漏電遮断器１７が早く動作した場合には自立運転用出力端子１６と切り離されることにより漏電電流はなくなる。したがって、その後も引き続いて商用系統１１との連系運転が継続される。
【００４４】
このことから主幹漏電遮断器２２、自立系漏電遮断器１７のどちらの漏電遮断器が動作しても漏電の保護は確実に行われる。しかし、最初に主幹漏電遮断器２２が動作する場合には、連系運転が停止され、引き続いて自立運転も停止されてしまうから、全ての負荷への給電が停止されてしまうことになる。この全負荷への給電停止を避けるために、主幹漏電遮断器２２の検出時限ｔ１を自立系漏電遮断器１７の検出時限ｔ２より長くする（ｔ１＞ｔ２）ことが望ましい。
【００４５】
［自立運転時の地絡ケース１］ 自立運転時に自立負荷１３で漏電が発生した場合は、小容量自家用発電装置９の接地端子７に漏電電流が流れ自立運転用出力端子１６と接続されている自立系漏電遮断器１７に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７が動作し保護される。
【００４６】
本実施の形態によれば、分電盤１０を買電系母線２１と独立した自立系母線１８に自立系漏電遮断器１７を設けることで、商用系統１１との連系運転時は商用系統１１の接地系２３による漏電保護を行い、買電系の異常等により自立運転に移行した場合は、小容量自家用発電装置９の接地系７，８による漏電保護を行うことができる。
【００４７】
この第１の実施の形態によれば、発電部１，２で生成された商用交流電力を連系スイッチ６を介して外部へ出力する連系運転時には、外部の商用系統の接地系２３が利用される。この連系スイッチ６が開放され自立運転となったときには接地スイッチ８が閉成されて接地される。したがって、連系運転時、自立運転時とも１カ所で確実に接地することができる。また、分電盤に自立系漏電遮断器１７を設けていることにより、自立系母線１８側での漏電事故を単独で保護することができる。
【００４８】
そして、電源供給システムとして、発電装置９と商用系統１１との連系運転及び発電装置９の自立運転が可能であり、また、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保される。したがって、連系運転時は、負荷１２側での漏電が発生すると商用系統１１の接地系２３により分電盤１０の主幹漏電遮断器２２に故障電流が流れ漏電保護を行う。また、自立運転時に負荷１３側での漏電が発生すると、発電装置９の接地系７，８により分電盤１０の自立系漏電遮断器１７に故障電流が流れ漏電保護を行うことができる。
【００４９】
図２は本発明の第２の実施の形態（請求項４に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００５０】
図２において、図１の第１の実施の形態と相違する点は、分電盤１０Ａ内の買電系母線２１と自立系母線１８の間に、常時開放されており、発電装置９のメンテナンス時等に閉成される母線連絡用遮断器２４を挿入した構成としている。その他の点は、図１と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００５１】
小容量自家用発電装置９が商用系統１１に連系運転しているときは、メンテナンス用母線連絡用遮断器２４を開にしておくことで、図１の場合と同様に負荷１２と自立負荷１３にそれぞれ電力を供給している。
【００５２】
また、小容量自家用発電装置９が自立運転しているときはメンテナンス用母線連絡用遮断器２４を開にしておくことで、図１の場合と同様に自立負荷１３に電力を供給している。
【００５３】
連系運転あるいは自立運転している小容量自家用発電装置９を停止させ保守・点検等を実施する場合に、分電盤１０Ａの連系している分岐遮断器１５及び自立系漏電遮断器１７を遮断することになる。
【００５４】
このときに、メンテナンス用母線連絡用遮断器２４を閉にすることにより、商用系統１１から自立負荷１３に電力を供給する。
【００５５】
この第２の実施の形態によれば、分電盤１０Ａの買電系母線２１と独立した自立系母線１８の間にメンテナンス用母線連絡用遮断器２４を設けることで小容量自家用発電装置９の停止時においても自立負荷１３への電力供給を継続して行うことができる。
【００５６】
図３は本発明の第３の実施の形態（請求項５に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００５７】
図３において、図１の第１の実施の形態と相違する点は、２つの分電盤１０Ｂ、２５を設けている点である。その他の点は、図１と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００５８】
第１の分電盤１０Ｂは、外部の商用系統１１に接続された主幹遮断器２０と主幹漏電遮断器２２を介して第１母線である買電系母線２１に接続される。この買電系母線２１に１つ以上の分岐遮断器１５が接続される。この分岐遮断器１５の１つに発電装置１４の連系運転用出力端子１４が接続され、商用系統１１と発電装置９が連系される。
【００５９】
第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５は、発電装置９の自立運転用出力端子１６に接続された自立用遮断器２６及び自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８には１つ以上の分岐遮断器１９が接続され、所定の自立負荷１３に給電される。
【００６０】
これら第１の分電盤１０Ｂと第２の分電盤２５は、遮断器や母線などの呼び名が異なっているが、構成としては全く同様の分電盤を利用できる。したがって、一般的に住宅等で使用されている分電盤を自立負荷用分電盤２５にそのまま利用できる。
【００６１】
次に、この実施の形態における動作を説明する。商用系統１１との連系運転時には小容量自家用発電装置９より連系側出力端子１４と接続されている分岐遮断器１５を介して買電系母線２１に接続されている負荷１２への電力供給と、自立運転用出力端子１６と接続されている自立用遮断器２６と自立系漏電遮断器１７を介して自立系母線１８の分岐遮断器１９に接続されている自立負荷１３への電力供給が行われる。
【００６２】
小容量自家用発電装置９の連系運転時は、負荷１２あるいは自立負荷１３で漏電が発生しても、図１の第１の実施の形態と同様に商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００６３】
小容量自家用発電装置９の自立運転時は、自立負荷１３で漏電が発生しても、やはり同様に小容量自家用発電装置９の接地系７、８に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００６４】
この第３の実施の形態によれば、既存の分電盤１０Ｂ及び自立負荷用分電盤２５を一般的に住宅等で使用されている分電盤で構成し、第１の実施の形態と同様な機能を有することができるようになるので設置面積は大きくなるが安価な分電盤を使用することができる。
【００６５】
図４は本発明の第４の実施の形態（請求項６に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００６６】
図４において、図３の第３の実施の形態と相違する点は、２つの分電盤１０Ｂ、２５の中の、第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５を発電装置９Ａの内部に設けている点である。その他の点は、図３（あるいは図１）と同様であるので、異なる点についてのみ、説明する。
【００６７】
発電装置９Ａの内部に予め第２の分電盤即ち自立負荷用分電盤２５が設けられる。この自立負荷用分電盤２５は、自立運転用出力端子１６に接続された自立用遮断器２６及び自立系漏電遮断器１７を介して第２母線である自立系母線１８に接続される。この自立系母線１８には１つ以上の分岐遮断器１９が接続されており、その出力端子から所定の自立負荷１３に給電される。この自立負荷用分電盤２５として、第１の分電盤と同様に、一般的に住宅等で使用されている分電盤をそのまま利用できる。
【００６８】
次に、この実施の形態における動作を説明する。商用系統１１との連系運転時には、小容量自家用発電装置９Ａより連系連系用出力端子１４と接続されている分岐遮断器１５を介して買電系母線２１に接続されている負荷１２への電力供給及び自立運転用出力端子１６と接続されている自立用遮断器２６を介して自立系母線１８の分岐遮断器１９に接続されている自立負荷１３への電力供給が行われる。
【００６９】
小容量自家用発電装置９Ａの連系運転時は、負荷１２あるいは自立負荷１３で漏電が発生しても図１の第１の実施に形態と同様に商用系統１１の接地系２３に故障電流が流れ主幹漏電遮断器２２あるいは自立系漏電遮断器１７により保護できる。小容量自家用発電装置９Ａの自立運転時は、自立負荷１３で漏電が発生しても、同様に小容量自家用発電装置９Ａの接地系７、８に故障電流が流れ自立系漏電遮断器１７により保護できる。
【００７０】
この第４の実施の形態によれば、自立負荷用分電盤２５の単独での設置を省略できるので、小容量自家用発電装置９Ａを導入するときの設置費用を安価にすることができる。
【００７１】
図５は本発明の第５の実施の形態（請求項７，８に対応）における、小容量自家用発電装置、分電盤、及びそれらを用いた電源供給システムの構成図である。
【００７２】
図５において、小容量自家用発電装置９Ｂは、図３の小容量自家用発電装置９において、交流母線３と自立運転用出力母線５との間に、連系スイッチ６と開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチである自立スイッチ６Ａを設けている。したがって、自立運転用出力端子１６からは、連系運転用出力端子１４から電力が給電されないときにのみ、電力が給電される。
【００７３】
そして、分電盤１０Ｂ及び自立負荷用分電盤２５は、図３の第３の実施の形態におけるものと同様である。
【００７４】
本実施の形態においては、特に、自立負荷１３への給電方法が、他の実施の形態と異なっている。自立負荷１３への電源供給を、分電盤１０Ｂの母線に接続された１つの分岐遮断器１５から行うか、自立負荷用分電盤２５の自立系母線１８に接続された１つの分岐遮断器１９から行うかを切り替える電源切替器２８を介して行うように構成していることである。この電源切替器２８は、通常時は買電系母線２１側に接続するようにし、買電系母線２１側に電圧がなくなったら自立系母線１８に電源供給を切替える機能を持っている。この電源切替器２８は、自立負荷１３側に設けてもよいし、分電盤１０Ｂの１つの分岐遮断器１５の負荷側に設けてもよい。
【００７５】
この図５の電源供給システムにおいて、連系運転時は商用系統１１から買電系母線２１、分岐用遮断器１５を経由し、電源切替スイッチ２８を介して自立負荷１３に電源を供給する。
【００７６】
そして、商用系統１１側の異常等により自立運転に移行した場合には、発電装置９Ｂでは、主幹漏電遮断器２２又は、主幹遮断器２０の開放に応じて連系スイッチ６を開放し、その直後に接地スイッチ８を閉成し接地端子７を介して交流母線３の１相を接地するとともに、自立スイッチ６Ａを閉成し、自立運転用出力端子１６に電源が供給される。これにより、発電装置９Ｂの自家発電力は、自立負荷用分電盤２５の分岐用遮断器１９を介して電源切替器２８に供給されるが、この時点では電源切替器２８は既に自立負荷用分電盤２５の分岐遮断器１９側に切り替わっている。このように、連系運転は解除され、自立運転に切り替わり、発電装置９から自立負荷１３に自家発電力が給電される。
【００７７】
本実施の形態によれば、常時は発電装置９Ｂと商用系統１１との連系運転により、分電盤１０Ｂの買電母線２１から、一般負荷１２及び自立負荷１３に給電する運用とし、そして系統異常等が発生した場合には小容量自家用発電装置９Ｂ側に電源切替スイッチ２８を切り替えて自立負荷１３の運転継続を行うことができる。この場合でも従来の小容量自家用発電装置とは異なり、いずれの運転時にも１カ所で接地が確保されるから、確実に漏電保護を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、小容量自家用発電装置内部に連系運転時と自立運転時の電路の接地状態を切替える機能を持たせるとともに、漏電遮断器を有する分電盤を使用して連系運転時には商用系統側負荷と自立側負荷の両方に電力を供給し、自立運転時には自立側負荷にのみ電力を供給できる機能の両方を持たせることにより、連系運転時と自立運転時の漏電保護に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態における発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【図６】従来の発電装置、分電盤及び電源供給システムの構成図。
【符号の説明】
１ 直流電力発生装置（燃料電池）
２ インバータ
３ 交流母線
４ 連系運転用出力母線
５ 自立運転用出力母線
６ 連系スイッチ
６Ａ 自立スイッチ
７ 接地端子
８ 接地スイッチ
９、９Ａ、９Ｂ 小容量自家用発電装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 分電盤
１１ 商用系統（買電系統）
１２ 負荷
１３ 自立負荷
１４ 連系運転用出力端子
１５ 分岐遮断器
１６ 自立運転用出力端子
１７ 自立系漏電遮断器
１８ 自立系母線
１９ 分岐遮断器
２０ 主幹遮断器
２１ 買電系母線
２２ 主幹漏電遮断器
２３ 接地系
２４ 母線連絡用遮断器
２５ 自立負荷用分電盤
２６ 自立用遮断器
２７ 小容量自家用発電装置
２８ 電源切替スイッチ
Claims (6)
- 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、
この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための出力端子と、
前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための出力端子と、
前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地するための接地端子とを有することを特徴とする発電装置。 - 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための連系運転用出力端子と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地されている接地端子とを有する発電装置と、
外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器と、この主幹漏電遮断器に接続された第１母線と、この第１母線に接続された１つ以上の分岐遮断器と、さらに、前記発電装置の前記自立運転用出力端子に接続された自立系漏電遮断器と、この自立系漏電遮断器に接続された第２母線と、この第２母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する分電盤と、を備え、
前記第１母線に接続された１つの分岐遮断器に前記発電装置の前記連系運転用出力端子を接続し、
前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする電源供給システム。 - 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、この発電部で生成された商用交流電力を直接外部へ出力するための自立運転用出力端子と、前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための連系運転用出力端子と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地されている接地端子とを有する発電装置と、
外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器と、この主幹漏電遮断器に接続された母線と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する第１分電盤と、
前記発電装置の前記自立運転用出力端子に接続された自立系漏電遮断器と、この自立系漏電遮断器に接続された母線と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する第２分電盤と、を備え、
前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器に前記発電装置の前記連系運転用出力端子を接続し、
前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチが閉成されることを特徴とする電源供給システム。 - 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、
前記発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための出力端子と、
前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地するための接地端子と、
前記発電部で生成された商用交流電力を受ける主幹漏電遮断器と、この主幹漏電遮断器に接続された母線と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する自立負荷用分電盤とを有することを特徴とする発電装置。 - 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、
この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための出力端子と、
前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地するための接地端子と、
前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチを介して外部へ出力するための出力端子とを有することを特徴とする発電装置。 - 電気以外のエネルギー源から商用交流電力を生成する発電部と、この発電部で生成された商用交流電力を第１スイッチを介して外部へ出力するための連系運転用出力端子と、前記発電部の出力の１相或いは中性点を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第２スイッチを介して接地するための接地端子と、前記発電部で生成された商用交流電力を、前記第１スイッチと開閉状態が逆になるように制御される第３スイッチを介して外部へ出力するための自立運転用出力端子とを有する発電装置と、
外部の商用系統に接続される主幹漏電遮断器と、この主幹漏電遮断器に接続された母線と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する第１分電盤と、
前記発電装置の前記自立運転用出力端子に接続された自立系漏電遮断器と、この自立系漏電遮断器に接続された母線と、この母線に接続された１つ以上の分岐遮断器を有する第２分電盤と、
自立負荷への電源供給を、前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器から行うか、前記第２分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器から行うかを切り替える切替装置とを備え、
前記第１分電盤の母線に接続された１つの分岐遮断器に前記発電装置の前記連系運転用出力端子を接続し、
前記商用系統と前記発電装置との連系運転時には、前記第１スイッチが閉成されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが開放され、前記発電装置の自立運転時には、前記第１スイッチが開放されかつ前記第２スイッチと前記第３スイッチが閉成されることを特徴とする電源供給システム。
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