JP4110411B2

JP4110411B2 - 受変電設備

Info

Publication number: JP4110411B2
Application number: JP2004050119A
Authority: JP
Inventors: 悟梶原; 賢治土屋; 修一喜久川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: JP2004312989A; CN1538585A; CN1331292C; KR20040084809A; TWI234328B; TW200423513A

Description

本発明は、受変電設備に係り、特に、ビルや工場などにおいて、配電系統からの電力を受電して変圧し、変圧された電力を複数の負荷に配電するに好適な受変電設備に関する。

従来、ビルなどの建物内において、配電系統からの電力を受電して降圧し、降圧された電力を複数の負荷に配電するに際して、建物内の電気室に遮断器、変圧器、開閉器などを設置し、三相高圧幹線（６．６ｋＶ／２２ｋＶ）からの電力を遮断器を介して受電し、受電した電力を変圧器で降圧（１０５／２１０Ｖ）し、降圧された電力を開閉器と低圧母線（電力ケーブル）を介して複数の負荷に配電する構成が採用されている（特許文献１参照）。

特開平８−２５１８２０号公報（第３頁から第４頁、図１）

従来技術においては、電気室内に変圧器を設置し、変圧器で降圧した電力を低圧母線を介して複数の負荷に配電するように構成されているため、電気室に配電の対象となる負荷の容量に応じた大容量の変圧器を設置することが余儀なくされ、電気室の据付面積が大きくなる。しかも、大容量の変圧器は、騒音や排気対策のための設備が必要となり、電気室の据付面積がさらに大きくなる。また、電気室と負荷とを結ぶ低圧母線が建物内に配線されると、配電による電力損失は、電流の２乗に比例するので、低圧母線の長さが長くなるに従って電力損失が増大する。

本発明の課題は、高圧幹線からの電力を受電して変圧器で降圧して低圧の電力を複数の負荷に配電する受配電設備の据付面積を小さくして、ビル等の狭い空間に設置可能にすることにある。

前記課題を解決するため、本発明の受変電設備は、建物内の電気室に設けられ２２ｋＶ級の特別高圧配電系統により供給される電力を受電する受電開閉器と、該受電開閉器の２次側に接続された電力ケーブルを前記建物内にループ状に配設して特別高圧により配電するループ配電回路と、該ループ配電回路に接続して前記建物内に分散して設けられた複数の受配電盤とを備え、前記各受配電盤から前記建物内の負荷に電力を配電するように構成され、前記特別高圧配電系統は、常用及び予備の２系統の回線を有して構成され、前記受電用開閉器は、前記常用及び予備の２系統の回線からの電力をそれぞれ受電する２つの主受電用開閉器と、該２つの主受電用開閉器の２次側に互いに共通接続された２つの補助受電用開閉器とを有して構成され、前記ループ配電回路は、ループ状に配設された前記電力ケーブルのループ端を前記２つの補助受電用開閉器の２次側に別々に接続されてなり、前記各受配電盤は、前記ループ配電回路に互いに直列に挿入接続された第１の一次開閉器と第２の一次開閉器と、前記第１の一次開閉器と前記第２の一次開閉器との共通接続点に接続された第３の一次開閉器と、該第３の一次開閉器の２次側に接続され前記ループ配電回路から供給される特別高圧を前記負荷の電圧に降圧する変圧器とを備えてなり、前記第１乃至第３の一次開閉器は、真空絶縁された開閉器で構成され、前記変圧器は、シリコン油で絶縁されたシリコン油絶縁変圧器又はエポキシ樹脂モールドで絶縁されたエポキシ絶縁変圧器のいずれか一方で構成され、前記一次開閉器と前記変圧器とが共通の盤内に一体化されて収納されてなることを特徴とする。

本発明によれば、高圧幹線からの電力を受電して変圧器で降圧して低圧の電力を複数の負荷に配電する受配電設備の据付面積を小さくして、ビル等の狭い空間に設置可能にすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す受変電設備のブロック構成図、図２は、受変電設備の単線接続図である。

図１および図２において、受変電設備をビルなどの建屋に設置するに際して、ビルを構成する階層のうち地下室に電気室４を設け、地上の各階層または１階おきに、受配電盤としての変圧器装置１１を設置し、電気室４で受電した電力(６．６ｋＶ／２２ｋＶ）を降圧することなく、そのまま電力ケーブル３ａ、３ｂを介して各変圧器装置１１に供給する構成が採用されている。

具体的には、ビルの地下室に設けられた電気室４内には主受電用開閉器としての負荷開閉器１ａ、１ｂと、補助受電用開閉器としての負荷開閉器１ｃ、１ｄ、使用電力を計測するために電力会社などから供給される計器用変成器２ａ、２ｂが設置されている。負荷開閉器１ａは、２回線の特別高圧配電線(６．６ｋＶ／２２ｋＶ）のうち本線２１に接続され、負荷開閉器１ｂは予備線２２に接続されており、各負荷開閉器１ａ、１ｂはそれぞれ本線２１または予備線２２からの電力を受電して負荷開閉器１ｃ、１ｄ側へ出力するようになっている。負荷開閉器１ｃは負荷開閉器１ａまたは１ｂの受電による電力を計器用変成器２ａ、電力ケーブル３ａを介して各変圧器装置１１に供給するようになっている。一方、負荷開閉器１ｄは負荷開閉器１ａまたは１ｂの受電による電力を計器用変成器２ｂ、電力ケーブル３ｂを介して各変圧器装置１１に供給するようになっている。電力ケーブル３ａ、３ｂは互いに直列に接続されており、負荷開閉器１ｃ、１ｄとともにループ回路を形成し、このループ回路中に各変圧器装置１１が挿入されている。

各変圧器装置１１は、第１の一次開閉器１２ａ、第２の一次開閉器１２ｂ、第３の一次開閉器１２ｃ、変圧器１３、複数の二次開閉器１４を備えて構成されている。一次開閉器１２ａ、１２ｂは互いに直列に接続されてループ回路中に挿入されており、一次開閉器１２ｃは、一次開閉器１２ａと一次開閉器１２ｂとの接続点と変圧器１３の一次側とを結ぶ回路中に挿入されている。各一時開閉器１２ａ、１２ｂ、１２ｃとしては、例えば、真空絶縁された開閉器を用いることで小型化を図ることができる。

変圧器１３は、例えば、引火点が３００℃以上であるシリコン油絶縁変圧器あるいは難燃性のエポキシ樹脂モールドで絶縁されたエポキシモールド絶縁変成器を用いて構成されており、電力ケーブル３ａまたは３ｂから供給された電力(６．６ｋＶ／２２ｋＶ)を１０５Ｖまたは２１０Ｖに降圧し、降圧された電力を二次側から二次開閉器１４に出力するようになっている。この変圧器１３としては、図３に示すように、鉄心１３ａの周囲に配置される一次コイル１３ｂ、二次コイル１３ｃが単一の部品に分割可能なエポキシモールド絶縁変圧器で構成することもできる。分割可能な変圧器を採用した場合、鉄心１３ａ、一次コイル１３ｂ、二次コイル１３ｃやその他の部品などを分割して搬入し、据付場所で組み立てることも可能である。

このように、本実施例においては、負荷開閉器１ａ〜１ｄで受電した電力を電気室４内で降圧することなく、そのまま電力ケーブル３ａ、３ｂを介して各階の変圧器装置１１に供給し、各階に分散して配置された変圧器１３で受電した電力を降圧し、降圧した電力をそれぞれ各階の負荷に供給するようにしたため、電気室４内に大容量の変圧器を設置する必要がなく、電気室４の据付面積を小さくすることができる。さらに、配電による損失は、電流の２乗に比例するため、低電圧で配電するとその分電力損失が大きくなるのに対して、本実施例では、高圧(６．６ｋＶ／２２ｋＶ)のまま各階の変圧器装置１１に電力を供給するようにしたため、配電に伴う電力損失を低減することができる。例えば、２２ｋＶと２１０Ｖとでは同一の電力を送るのに必要な電流は、２２ｋＶの場合、２１０Ｖの場合の約１００分の１となり、２２ｋＶで配電することで大幅に電力損失を低減することができる。

また各階の変圧器装置１１には小容量、例えば、数１００ｋＶＡの変圧器１３を設置することができるため、騒音や排気熱量を少なくすることができる。

また本実施例においては、負荷開閉器１ｃ、１ｄ、電力ケーブル３ａ、３ｂで構成される負荷回路中に各変圧器装置１１を挿入するクローズドループ方式を採用しているため、図４に示すように、ビルの５階と６階との間で事故が生じ、ビルの５階と６階とを結ぶ回路中に事故点４１があることが事故点判定装置（図示せず）によって判定されたときには、事故点４１の両側で最も近い一次開閉器１２ａ、１２ｂをそれぞれ開放することで、事故点４１を健全回路から切り離すことができるとともに、健全な回路には各電力ケーブル３ａ、３ｂから電力を供給することができる。

また変圧器１３として引火点の高いものを用いることで、事故時に火災になるのを抑制することができ、安全性の向上に寄与することができる。

また図５に示すように、一次開閉器１２ｃと変圧器１３とを固体絶縁母線１６を介して接続することで、接続に要する面積を少なくすることができる。また、図６に示すように、固体絶縁母線１６の代わりに、電力ケーブル３を使用し、変圧器装置１１を一次開閉器盤１７と変圧器盤１８とに分割し、一次開閉盤１７内に一次開閉器１２ａ、１２ｂ、１２ｃを収納し、変圧器盤１８内に変圧器１３と二次開閉器１４を収納することで、機器の配置に対する自由度が大きくなり、スペースに制限の多いビルなどにも適用が容易になる。同様に、変圧器盤１８内に収納されている変圧器１３と二次開閉器１４とを２つに分割することも可能である。

また本実施例においては、各変圧器装置１１を各階に設置するに際しては、真空絶縁による一次開閉器１２ａ〜１２ｃと変圧器１３とを一体化して各階に配置することで、据付スペースを削減することもできる。

また前記実施形態においては、電気室４や変圧器装置１１をビルのいずれかの階層に設置するものについて述べたが、工場などの構内に分散して配置された複数の建屋のうちいずれかの建屋に電気室４と変圧器装置１１とを分散して配置することもできる。

本発明の一実施例を示す受変電設備のブロック構成図である。本発明に係る受変電設備の単線接続図である。変圧器を分割したときの各部品の斜視図である。本発明に係る受変電設備におけるクローズドループ方式を説明するための単線接続図である。固体絶縁母線を使用した変圧器装置のブロック構成図である。電力ケーブルを使用したときの変圧器装置のブロック構成図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ負荷開閉器
２ａ、２ｂ計器用変成器
３、３ａ、３ｂ電力ケーブル
４電気室
１１変圧器装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ一次開閉器
１３変圧器
１４二次開閉器

Claims

建物内の電気室に設けられ２２ｋＶ級の特別高圧配電系統により供給される電力を受電する受電開閉器と、該受電開閉器の２次側に接続された電力ケーブルを前記建物内にループ状に配設して特別高圧により配電するループ配電回路と、該ループ配電回路に接続して前記建物内に分散して設けられた複数の受配電盤とを備え、前記各受配電盤から前記建物内の負荷に電力を配電するように構成され、
前記特別高圧配電系統は、常用及び予備の２系統の回線を有して構成され、
前記受電用開閉器は、前記常用及び予備の２系統の回線からの電力をそれぞれ受電する２つの主受電用開閉器と、該２つの主受電用開閉器の２次側に互いに共通接続された２つの補助受電用開閉器とを有して構成され、
前記ループ配電回路は、ループ状に配設された前記電力ケーブルのループ端を前記２つの補助受電用開閉器の２次側に別々に接続されてなり、
前記各受配電盤は、前記ループ配電回路に互いに直列に挿入接続された第１の一次開閉器と第２の一次開閉器と、前記第１の一次開閉器と前記第２の一次開閉器との共通接続点に接続された第３の一次開閉器と、該第３の一次開閉器の２次側に接続され前記ループ配電回路から供給される特別高圧を前記負荷の電圧に降圧する変圧器とを備えてなり、
前記第１乃至第３の一次開閉器は、真空絶縁された開閉器で構成され、
前記変圧器は、シリコン油で絶縁されたシリコン油絶縁変圧器又はエポキシ樹脂モールドで絶縁されたエポキシ絶縁変圧器のいずれか一方で構成され、
前記第１乃至第３の一次開閉器と前記変圧器とが共通の盤内に一体化されて収納されてなる受変電設備。
請求項１に記載の受変電設備において、
前記第３の一次開閉器と前記変圧器が固体絶縁母線で接続されていることを特徴とする受変電設備。
請求項1に記載の受変電設備において、
前記変圧器は、鉄心と、前記鉄心の周囲に配置される一次コイル及び二次コイルを備え、前記鉄心と前記一次コイル及び前記二次コイルは分割可能に構成されてなることを特徴とする受変電設備。