JP5971716B2 - 分電盤及び分散電源システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力系統からの電力を配電する分電盤と、当該分電盤を備えた分散電源システムに関する。

分電盤は、構内の主回路に対して、電力系統の引込線からの電力を配電する。この分電盤には、電力系統や構内の負荷に接続する各配線用の遮断器が備えられ、遮断器の開閉によって電力供給量の制御や漏電及び過電流検出時の電流遮断が行われる。

近年、環境保護や節電への意識の高まりから、一戸建てやマンション等の一般住宅やオフィスビルや工場等の商業施設の内部に分散電源システムを設置することが着目されている。分散電源システムは、主幹となる電力系統に加えて、分散電源から電力を供給するためのシステムである。

現状では、分散電源システムが有する分散電源は構内の主回路とは異なる別の配電路に設置され、構内の主回路と切り離されている場合が多い。しかしながら、より利便性の高い分散電源システムとするためには、分散電源を構内の主回路に直接接続し、分電盤に分散電源用の遮断器を備えてその運転を制御して、電力系統と連系した電力供給を行うことも将来的には検討されるべきところである。

電力系統と連系する分散電源システムを導入する場合の、分電盤の設置態様を考察してみる。図１２は、本発明者による、分散電源システムが主回路２に接続された分電盤１０の一案である。

分電盤１０は、電力系統１の電力を構内に配電する主回路２に接続されている。構内とは、一戸建てやマンション等の一般住宅やオフィスビル等の電力消費地たる建物の内部を意味する。主回路２には、分散電源３が接続されている。

分散電源３は、構内に設置可能な発電機３００を有し、単一の発電機３００でも異なる種類の複数の発電機３００でも良い。また、同一の種類の発電機３００を複数設置しても良い。ここでは、太陽光発電機、二次電池及び燃料電池が設けられている。これらの発電機３００によって発電される電力は直流電力であるが、インバータ装置４００が付設されて構内の主回路２に至る前に交流電力に変換される。なお、本例は、太陽光発電機は負荷用の配線及びその他の分散電源３よりも、主回路２の電力系統１に近い側に接続されている。

分電盤１０には、電力系統１、各分散電源３、及び負荷に接続する各配線用の遮断器１２〜１４が設けられている。契約用電流制限器１２及び主幹漏電遮断器１３は、主回路２の電力系統１側に接続されている。契約用電流制限器１２は、あらかじめ定められた電力会社との契約電力の上限を超える電流が流れた場合に、電流を遮断する。主幹漏電遮断器１３は、構内で漏電や過電流が検出された場合に電流を遮断する。各分散電源用遮断器１４は、電力会社との契約によっては余剰分の逆潮流を制限する必要があるため、構内負荷で消費される電力を上回らないように電流を遮断して発電出力を制御する。配線用遮断器１１は、各負荷に接続され、各負荷の漏電保護及び過電流保護を行う。

分電盤１０の、太陽光発電インバータ用遮断器１４と、配線用遮断器１１及びその他の分散電源用遮断器１４との間には、逆潮流検出用ＣＴ１５が設けられている。逆潮流検出用ＣＴ１５は、構内の負荷と構内の分散電源３の発電電力の合計で決まる電力潮流を計測する装置である。

分散電源システムは、上述の分散電源３及び分電盤１０を含み、商用の電力系統１と連系して電力供給を行う。電力系統１は、配電用変電所から出力された高圧電力を順次電圧を下げて住宅の構内に供給する。電力系統１において、６，６００Ｖの三相交流電力は、三本の架空線からなる高圧配電線によって送電される。住宅の近くには不図示の配電柱が設置され、その上に柱上変圧器が設置されている。高圧配電線の３相交流の内、１相分の２本の架空線から電力が取り出され、柱上変圧器に入力される。柱上変圧器は、６，６００Ｖの電圧を２００Ｖの単相電圧に降圧するとともに，２００Ｖの中間のタップを中性線として取り出すことにより、片線と中性線の間で１００Ｖ、線間で２００Ｖの電圧を得る。

中性線は配電柱の近くで、中性線接地極７と接続され接地される。これが中性線を接地した単相３線２００Ｖ／１００Ｖの電力であり、配電柱に架設された低圧配電線に出力される。３本の低圧配電線にはそれぞれ引込線６が接続され、この引込線６が構内の主回路２に接続して、単相３線２００Ｖ／１００Ｖの電力が構内に供給される。なお、引込線６には買電用電力量計と売電用電力量計が接続され、電力系統１から構内に供給される電力と、構内から電力系統１に供給される電力とをそれぞれ計測している。

このような分散電源システムにおいては、通常運転時、分散電源３は電力系統１に倣って従動運転するように電流制御されるであろう。そして各分散電源３は発電を行って構内の負荷へ電力供給を行うが、発電量が負荷の電力消費量に対して不足しているときは、不足分は電力系統１からの供給を受ける。太陽光発電機の発電量が負荷への供給量を賄った上で余剰分があるときは、二次電池や燃料電池への充電を行ったり、電力系統１へ逆潮流して売電することもできる。二次電池や燃料電池については、充電された電力を売電することは認められていない場合もあるため、逆潮流検出用ＣＴ１５で電力潮流を計測して、これらの電池からの逆潮流を防止している。

以上のような、分散電源システムにおいては、通常運転時の電力系統１に対する補助電源としての役割の他、短絡や地絡等の故障や計画停電によって電力系統１が停電しても、電力系統１と構内の主回路２とを遮断した上で自立運転し、構内の電力を維持することが期待されている。

例えば、主幹漏電遮断器１３を手作業にて開状態に切り替えることで、電力系統１と構内の主回路２とを切り離すことができる。しかしながら、主回路２が電力系統１から切り離されると、同時に配電線の中性線接地極７とも切り離されてしまい、主回路２は接地されていない状態となってしまう。

無接地での自立運転を回避するためには、主回路２の中性線を予め接地しておくことが考えられる。しかしながら、この場合には主回路２と電力系統１が接続された通常運転時には、電力系統１の配電線の中性線接地極７と主回路２の中性線接地極が両立し、多点接地の状態となる。多点接地の問題点としては、配電線の高圧電流が絶縁破壊などで変圧器内や架空線等で混触し引込線６を介して主回路２に進入し、負荷の機器の破損を招くことが考えられる。また、地中の迷走電流が構内に進入し、地絡検出の動作が阻害される可能性や、配線の腐蝕を招くことも考えられる。

特開平８−１８２３４３号公報 特開平９−１８２４５６号公報

本発明の実施形態は、上述の課題を解決するために提案されたものであり、分散電源システムが設けられた構内の主回路が、通常時には電力系統の中性点接地極により接地され、停電時には構内の自立運転用接地極により接地されるように切り換えるように制御することによって、多点接地を防止し、高い安全性を確保した分電盤と、その分電盤を備えた分散電源システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、実施形態の分電盤は、電力系統の中性点接地極に通じた中性線を有する引込線が引き込まれるとともに、構内の中性線を接地する自立運転用接地極に接続された構内の主回路に対して、前記引込線からの単相３線の電力を配電する分電盤であって、構内に設置され得る分散電源と前記構内の主回路との接続を開閉する分散電源用遮断器と、前記自立運転用接地極と前記電力系統の中性点接地極との間に介在し、前記引込線と前記構内の主回路との接続を開閉する構内遮断器と、前記自立運転用接地極と前記構内の主回路との接続を開閉する自立接地用遮断器と、を備えること、を特徴とする。

また、実施形態の分散電源システムは、構内の中性線を接地する自立運転用接地極に接続された構内の主回路に電力を供給する分散電源と、電力系統の中性点接地極に通じた中性線を有する引込線が引き込まれるとともに、前記構内の主回路に対して前記引込線からの単相３線の電力を配電する分電盤と、を備え、前記分電盤は、前記構内の主回路との接続を開閉する分散電源用遮断器と、前記自立運転用接地極と前記電力系統の中性点接地極との間に介在し、前記引込線と前記構内の主回路との接続を開閉する構内遮断器と、前記自立運転用接地極と前記構内の主回路との接続を開閉する自立接地用遮断器と、を備えること、を特徴とする。

前記自立運転用接地極は、分電盤に備えられるようにしてもよい。また、前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器が相反して開閉する連動手段を更に備えるようにしてもよい。

第１の実施形態に係る分散電源システムを示す模式図である。 第１の実施形態に係り、連動手段と連系遮断器と自立接地用遮断器の構成を示す図である。 第１の実施形態に係り、分電盤が備える制御部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る分散電源システムの動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係り、制御部の制御に応答して連動動作する連系遮断器と自立接地用遮断器を示し、電力系統の停電前後の遷移を示す図である。 第１の実施形態に係り、制御部の制御に応答して連動動作する連系遮断器と自立接地用遮断器を示し、電力系統の復電前後の遷移を示す図である。 第１の実施形態に係り、電力系統の中性点接地極から構内の主回路の配線を中性線を抜き出して示した模式図であり、電力系統の停電前後の遷移を示す図である。 第１の実施形態に係り、連系遮断器と自立接地用遮断器の開閉のタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る連動手段と連系遮断器と自立接地用遮断器の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る分散電源システムを示すブロック図である。 第３の実施形態に係り、連動手段の他の構成を示すブロック図である。 従来の構内の主回路を示す模式図である。

（第１の実施形態）
（構成）
図１は、第１の実施形態に係る分散電源システム１００の全体構成を示すブロック図である。分散電源システム１００は、分散電源３を備え、構内の主回路２に電力を供給する。構内の総需要に対して分散電源３の発電出力が上回っている場合には、余剰分を電力系統１に逆潮流する。

また、この分散電源システム１００は、電力系統１と構内の主回路２との態様変化、すなわち連系及び切り離しに応答して、分散電源３の従動運転と自立運転とを切り換えていく。電力系統１と構内の主回路２とが連系している場合には、分散電源３を電力系統１の交流電圧に倣った電流制御方式の従動運転に切り換え、電力系統１と構内の主回路２とが切り離される場合には、分散電源３を電圧制御方式で自立運転させる。

この分散電源システム１００は、構内の主回路２に接続されて起電力を当該主回路２に供給する分散電源３と、電力系統１から分岐した引込線６が引き込まれて、構内の主回路２に単相３線の電力を配電する分電盤１０とを主要の構成要素とする。

分散電源３は、発電機３００と当該発電機３００に付設されえたインバータ装置４００とから構成される。発電機３００は、太陽電池モジュールを直列及び並列に接続して組み合わせた太陽電池アレイ回路、二次電池、燃料電池、電気自動車の二次電池、エンジン発電機等の直流電力を出力する直流電源である。この分散電源３は、分散電源システム１００に複数備えられていて構内の主回路２に複数接続されてもよいし、１セットの分散電源システム１００に対して１機のみが備えられていてもよい。

インバータ装置４００は、発電機３００からの直流電力を交流電力に変換し、構内の主回路２に供給する。例えば、インバータ装置４００は、ＰＷＭ制御方式により駆動するインバータ回路４１０と、その後段の高調波フィルタ回路４２０とを有する。インバータ装置４００では、トランジスタ等の複数のスイッチング素子を各種組み合わせ及び各種時間でオンオフさせたインバータ回路４１０に対して、発電機３００の直流電力を供給することにより交流電力を生成し、直列接続のリアクトルと並列接続のコンデンサを有する高調波フィルタ回路４２０に対して、インバータ回路４１０の交流電力を供給することによりスイッチング素子の切り換え過渡期に生じた高調波成分を除去する。

このインバータ装置４００は、マイコン等の電流制御部４３０と電圧制御部４４０を備えており、インバータ回路４１０に入力されるパルス信号は、電流制御部４３０と電圧制御部４４０が出力する電流制御信号や電圧制御信号を元に生成される。電流制御信号は、インバータ回路４１０が出力する交流電流を定義し、電圧制御信号は、インバータ回路４１０が出力する交流電圧を定義する。

電流制御部４３０は、電力系統１と構内の主回路２とが連系している場合に動作し、電力系統１の系統交流電圧と、インバータ回路４１０が出力する構内交流電流とを参照して、構内交流電流が系統交流電圧とが同位相若しくは一定の位相差で揃速するように、これらの偏差を縮める電流制御信号を生成する。

電圧制御部４４０は、電力系統１と構内の主回路２と切り離されている場合に動作し、分散電源３を自立運転させるべく、所定の交流電圧を定義する電圧制御信号を生成する。所定の交流電圧は、電圧制御部４４０のメモリにセットされた交流電圧波形のセットデータに倣い、このセットデータは、例えば定電圧及び５０／６０Ｈｚの電圧波形を示す。

分電盤１０には、単相３線からなる構内の主回路２が配設されており、分電盤１０は、当該主回路２と引込線６とを接続している。この分電盤１０には、構内の主回路２上に、引込線６側から順番に契約用電流制限器１２、主幹漏電遮断器１３、連系遮断器１６、及び至接地極分岐点１７が設けられ、更に其の後に分散電源３や負荷に至る各分岐点と、その分岐中に設けられた分散電源用遮断器１４と配線用遮断器１１とが設けられている。至接地極分岐点１７は、構内の主回路２の中性線に設けられ、分岐線には自立運転用接地極２０が設けられ、至接地極分岐点１７と自立運転用接地極２０との間には、分電盤１０中に自立接地用遮断器１８が設けられている。

契約用電流制限器１２は、予め定められた電力会社との契約電力の上限を超える電流が流れた場合に電力系統１からの電流を遮断する。分散電源用遮断器１４は、分散電源３と構内の主回路２との接続を開閉することで逆潮流する電流を遮断する。配線用遮断器１１は、各負荷の漏電保護及び過電流保護を行う。

主幹漏電遮断器１３は、構内で漏電や過電流が検出されると電力系統１からの電流を遮断する。連系遮断器１６は、電力系統１に停電が発生すると分散電源３からの電力系統１への逆潮流を遮断する。自立運転用接地極２０は、至接地極分岐点１７から延びた分岐線を介して、構内の主回路２が有する中性線と大地とを電気的に接続する。この自立運転用接地極２０は、例えば、大地へ打ち込まれる銅棒又は銅板であり、地中に埋設される。自立接地用遮断器１８は、自立運転用接地極２０と構内の主回路２との接続を開閉する。

更に、分電盤１０には連動手段１９が設けられ、連動手段１９によって、自立接地用遮断器１８と連系遮断器１６とは相反して開閉する。図２は、この連動手段１９と連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８の構成を示す図である。図２中では、構内の主回路２において中性線のみを抜き出して示している。

まず、連系遮断器１６及び自立接地用遮断器１８は、例えば電磁接触器であり、電磁コイルに対する電流注入に応じて電磁コイルに可動鉄片を磁力で引き寄せることで、その可動鉄片と連結した可動接点を固定接点に対して接離させ、これにより接点を開閉する。可動鉄片と可動接点とは支えを介して連結させる場合が多い。電磁コイルが可動鉄片を引き寄せると、可動接点は固定接点と接触する。

連系遮断器１６の主接点は、構内の主回路２上の接点であり、オフ（開）のときには電力系統１と構内の主回路２が切り離され、オン（閉）のときには電力系統１と構内の主回路２とが接続される。自立接地用遮断器１８の主接点は、至接地極分岐点１７と自立運転用接地極２０との間の分岐線上の接点であり、オフ（開）のときには構内の主回路２と自立運転用接地極２０が切り離され、オン（閉）のときには構内の主回路２と自立運転用接地極２０とが接続される。

ここで、電磁接触器には、主接点の他に例えば各々２種類存在し、ａ接点及びｂ接点である。電磁接触器において、主接点がオフ（開）のときにはａ接点はオフ（開）となり、主接点がオン（閉）のときにはａ接点はオン（閉）となる。一方、ｂ接点は逆であり、主接点がオフ（開）のときにはｂ接点はオン（閉）となり、主接点がオン（閉）のときにはｂ接点がオフ（開）となる。すなわち、ｂ接点は、主接点とは開閉が反転する接点をいう。

そして、連動手段１９は、連系遮断器１６のｂ接点と自立接地用遮断器１８の電磁コイルとを直列に接続する回路である。連系遮断器１６のｂ接点が閉となると、連動手段１９たる回路が導通し、自立接地用遮断器１８の電磁コイルに電流が注入され、主接点が閉となるため、自立接地用遮断器１８は自立運転用接地極２０と構内の主回路２とを接続することとなる。

逆に、連系遮断器１６のｂ接点が開となると、連動手段１９たる回路は断絶し、自立接地用遮断器１８の電磁コイルに対する電流は途絶して、主接点が開となるため、自立接地用遮断器１８は自立運転用接地極２０と構内の主回路２とを切り離すこととなる。

このように、連動手段１９は、連系遮断器１６が開となると自立接地用遮断器１８を閉にし、連系遮断器１６が閉となると自立接地用遮断器１８を開にする。

更に、分電盤１０には制御部５００が設けられ、連系遮断器１６に対する開閉制御が行われている。制御部５００は、所謂ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ）、マイコン、又はＣＰＵ等のコンピュータと電圧計により構成される。図３は、制御部５００の構成を示すブロック図である。この制御部５００は、電圧検出部５１０と電圧監視部５２０と遮断制御部５３０を備えている。

電圧検出部５１０は、連系遮断器１６よりも引込線６側に設置されることで、電力系統１の交流電圧を検出し、デジタル変換して交流電圧データを送出する。交流電圧データには、少なくとも電力系統１の電圧値が含まれている。

電圧監視部５２０は、主にコンピュータにより構成され、交流電圧データを解析する。この電圧監視部５２０は、メモリ内に閾値データを記憶している。閾値データは、電力系統１と構内の主回路２とを切り離す目安となる電力系統１側の電圧値を示している。電圧監視部５２０は、交流電圧データと閾値データとが示す双方の電圧値とを比較し、比較結果を出力する。比較結果は交流電圧データの電圧値が閾値データの電圧値以下か否かである。

遮断制御部５３０は、電圧監視部５２０の比較結果に応じて連系遮断器１６の開閉を切り換える。遮断制御部５３０は、交流電圧データが示す電圧値が閾値データの示す電圧値超であると、連系遮断器１６の電磁コイルに対して電流を注入することで、連系遮断器１６を閉にし、電力系統１と構内の主回路２とを接続させる。一方、交流電圧データが示す電圧値が閾値データの示す電圧値以下となると、遮断制御部５３０は、連系遮断器１６の電磁コイルに対する電流注入を停止することで、連系遮断器１６を開にし、電力系統１と構内の主回路２とを切り離す。

（動作）
以上のような分散電源システム１００では、遮断制御部５３０が連系遮断器１６を開にすると、連動手段１９は、連系遮断器１６の開に連動させて自立接地用遮断器１８を閉にし、遮断制御部５３０が連系遮断器１６を閉にすると、連動手段１９は、連系遮断器１６の閉に連動させて自立接地用遮断器１８を開にする。

このような分散電源システム１００の動作について説明する。図４は、制御部５００の動作を示すフローチャートである。図５は、制御部５００の制御に応答して連動動作する連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８を示し、電力系統１の停電前後の遷移を示している。図６は、制御部５００の制御に応答して連動動作する連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８を示し、電力系統１の復電前後の遷移を示している。

まず、連系遮断器１６が閉となっており、電力系統１と構内の主回路２とは接続されている状態で、電力系統１で何らかの故障や作業のために停電が発生したものとする。電力系統１で停電が発生した場合には、電圧検出部５１０が出力する電力系統１側の交流電圧データが示す電圧値は、閾値データの示す電圧値以下となる。

図４に示すように、電圧監視部５２０は、電力検出部５１０が出力した電力系統１側の交流電圧データを定期的に受信し（ステップＳ０１）、閾値データと比較する（ステップＳ０２）。

比較の結果、電力系統１側の交流電圧データが示す電圧値が閾値データが示す電圧値以下となっているときには（ステップＳ０２，Ｙｅｓ）、遮断制御部５３０は、連系遮断器１６を開に切り換える（ステップＳ０３）。具体的には、遮断制御部５３０は、連系遮断器１６の電流コイルへの電流注入を停止することで、連系遮断器１６の主接点をオフ（開）に切り換えている。これにより、電力系統１と構内の主回路２とは切り離される。

このとき、図５に示すように、連系遮断器１６の主接点がオン（閉）からオフ（開）に変わるのと連動して、連系遮断器１６のｂ接点はオフ（開）からオン（閉）に変わる。

連系遮断器１６のｂ接点がオン（閉）に変わると、連動手段１９の回路が繋がり、連動手段１９の回路に電流が流れて、ｂ接点と直列に接続されている自立接地用遮断器１８の電磁コイルには電流が注入される。そのため、図５に示すように、連系遮断器１６の主接点がオン（閉）からオフ（開）に変わるのと連動して、自立接地用遮断器１８の主接点はオフ（開）からオン（閉）に変わる。

すなわち、連系遮断器１６が開となって電力系統１の中性点接地極７に通じる引込線６と構内の主回路２とが切り離される制御がなされると、同時に自立接地用遮断器１８が閉となって構内の主回路２は自立運転用接地極２０と接続される。

尚、この停電前後において、分散電源３は単独運転を検出して一旦停止した後、制御方式を電圧制御方式に切り換えて自立運転を再開する。自立運転の再開は、連系遮断器１６が開になったことを確認した後が望ましい。

単独運転とは、電力系統１の給電停止状態で分散電源３が単独で運転を継続している状態である。単独運転は、能動的に検出してもよいし、受動的に検出してもよいし、その両方の方式を用いて検出してもよい。受動式の単独運転検出は、インバータ回路４１０の出力電圧の波形を監視し、電圧、周波数、電圧波形の位相等が正常範囲から逸脱しているかを判定するものである。能動式の単独運転検出は、電力系統１の交流電圧の周波数や其の変化率に応じて、インバータ回路４１０の出力電流の位相を変化させるようにコントロールし、インバータ回路４１０が出力する無効電力を変えさせ、周波数の変化を助長し、周波数変化率の過大を判定するものである。

図４に戻り、電力系統１が復電したものとすると、電圧検出部５１０が出力する電力系統１側の交流電圧データが示す電圧値は、閾値データの示す電圧値超に変わる。電圧監視部５２０は、電力検出部５１０が出力した電力系統１側の交流電圧データを定期的に受信し続け（ステップＳ０４）、閾値データと比較する（ステップＳ０５）。

比較の結果、電力系統１側の交流電圧データが示す電圧値が閾値データが示す電圧値超となっているときには（ステップＳ０５，Ｙｅｓ）、遮断制御部５３０は、連系遮断器１６をオン（閉）に切り換える（ステップＳ０６）。具体的には、遮断制御部５３０は、連系遮断器１６の電流コイルへの電流注入を再開することで、連系遮断器１６の主接点をオンに切り換えている。これにより、電力系統１と構内の主回路２とは再接続される。

このとき、図６に示すように、連系遮断器１６の主接点がオフ（開）からオン（閉）に変わるのと連動して、連系遮断器１６のｂ接点はオン（閉）からオフ（開）に変わる。連系遮断器１６のｂ接点がオフ（開）に変わると、連動手段１９の回路が開き、連動手段１９内の電流が途絶え、連動手段１９でｂ接点と直列に接続されている自立接地用遮断器１８の電磁コイルに対する電流注入は停止する。

そのため、図６に示すように、連系遮断器１６の主接点がオフ（開）からオン（閉）に変わるのと連動して、自立接地用遮断器１８の主接点はオン（閉）からオフ（開）に変わる。すなわち、連系遮断器１６が閉となって電力系統１の中性点接地極７に通じる引込線６と構内の主回路２とが接続される制御がなされると、同時に自立接地用遮断器１８が開となって構内の主回路２は自立運転用接地極２０と切り離される。

分散電源３については制御方式が電流制御方式に切り換えられ、電力系統１に対する従動運転を再開する。従動運転の再開は、電力系統１の交流電流に倣うために、連系遮断器１６が閉となった後となる。

（作用効果）
図７は、電力系統１の中性点接地極７から構内の主回路２までの配線を示す模式図であり、中性線のみを抜き出している。図７の（ａ）は電力系統１の停電前後を示し、図７の（ｂ）は復電前後を示している。図８は、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８の開閉のタイミングチャートである。

図７の（ａ）に示すように、この分散電源システム１００によれば、電力系統１と構内の主回路２とが接続されている状態、すなわち連系遮断器１６が閉となっている状態では、自立接地用遮断器１８は開となる。そのため、構内の主回路２と引込線６とは、電力系統１の中性点接地極７のみを有し、自立運転用接地極２０と切り離されている。つまり、構内の主回路２と引込線６は１点接地される。

図７の（ｂ）に示すように、電力系統１と構内の主回路２とが切り離されている状態、すなわち連系遮断器１６が開となっている状態では、自立接地用遮断器１８は閉となる。そのため、構内の主回路２は、自立運転用接地極２０を有することとなり、また電力系統１の中性点接地極７と切り離される。つまり、構内の主回路２は、２点接地にも無接地状態ともならず、１点接地される。

更に、図８に示すように、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８の相反する開閉のタイミングは、連動手段１９により同時となる。連系遮断器１６がオン（閉）となっている間は自立接地用遮断器１８はオフ（閉）となっているし、連系遮断器１６がオフ（開）に変わった瞬間に自立接地用遮断器１８はオン（閉）に変わる。また、連系遮断器１６がオン（閉）に戻った瞬間に自立接地用遮断器１８はオフ（開）に変わる。

このように、この分散電源システム１００は分電盤１０を有し、分電盤１０には、自立運転用接地極２０と連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８とを設けた。自立運転用接地極２０は、構内の中性線を接地する。連系遮断器１６は、電力系統１と構内の主回路２との接続を開閉する。自立接地用遮断器１８は、自立運転用接地極２０と前記構内の主回路２との接続を開閉する。そのため、この連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８を相反して開閉するようにすれば、構内の主回路２を電力系統１と接続しようとも切り離そうとも、１点接地の状態は維持されることとなる。

従って、配電線の高圧電流が絶縁破壊などで変圧器内や架空線等で混触し引込線６を介して主回路２に進入し、負荷の機器の破損を招くおそれは低下する。また、地中の迷走電流が構内に進入し、地絡検出の動作が阻害されるおそれも低下する。更には配線の腐蝕を招くおそれも低下する。すなわち、電力系統１が停電した際に構内に自立運転で電力を供給しようとするシステムを構築したとしても、高い安全性を確保でき、当該システムは実効性に富むものとなる。

また、連系遮断器１６の開閉を制御する遮断制御部５３０と、遮断制御部５３０による構内遮断器の開閉に連動して自立接地用遮断器１８を開閉させる連動手段１９とを更に備えるようにした。これにより、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８の相反した開閉がより確実となり、誤作動等により１点接地の状態が破られるおそれは低下し、更に高い安全性を確保できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８の相反する開閉を実現する例として、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８とを各々電磁接触器とし、連系遮断器１６のｂ接点と自立接地用遮断器１８の電磁コイルとを連動手段１９によって直列に接続した。

この他、図９に示すように、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８とを一体的に設けるようにしてもよい。具体的には、一つの電磁コイルと、一つの可動鉄片に連動した第１接点と第２接点とを備えるようする。第１接点は、電力系統１から引き出された引込線６と構内の主回路２とを遮断するために主回路２上に設け、第２接点は、構内の主回路２と自立運転用接地極２０とを遮断するために分岐線上に設ける。

更に、第１接点は、電磁コイルによる可動鉄片の吸引によって可動接点と固定接点とが接触するように可動接点と固定接点を配置し、第２接点は、電磁コイルによる可動鉄片の吸引によって可動接点と固定接点とが離れるように可動接点と固定接点を配置する。

この場合、第１接点が連系遮断器１６となり、第２接点が自立接地用遮断器１８となる。そして、この第１接点と第２接点に対して作用する一つの電磁コイル及び可動鉄片が連動手段１９となる。この第１接点と第２接点とは、電磁コイルに対する電流注入に応じて相反する動きを行い、電磁コイルに電流注入されると連系遮断器１６がオン（閉）となる一方、自立接地用遮断器１８はオフ（開）となる。また、電磁コイルへの電流注入が解除されると連系遮断器１６がオフ（開）となる一方、自立接地用遮断器１８はオフ（閉）となる。

この第２の実施形態によっても、構内の主回路２を電力系統１と接続しようとも切り離そうとも、１点接地の状態は維持されることとなり、電力系統１が停電した際に構内に自立運転で電力を供給しようとするシステムを構築したとしても、高い安全性を確保でき、当該システムは実効性に富むものとなる。そして、両者を別々に操作するものでもないから誤作動等により１点接地の状態が破られるおそれは低下し、更に高い安全性を確保できる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る分散電源システム１００を説明する。第１の実施形態との同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず、第１の実施形態では、連系遮断器１６と自立接地用遮断器１８との開閉を互いに逆になるように連動制御した。自立接地用遮断器１８と連動動作する遮断器は、連系遮断器１６に限らず、自立運転用接地極２０と電力系統１の中性点接地極との間に介在し、引込線６と構内の主回路２との接続を開閉する構内遮断器であれば何れでもよい。

図１０は、第３の実施形態に係る分散電源システム１００の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、この分散電源システム１００は、分電盤１０中に連系遮断器１６を設けていない。そこで、代わりに主幹漏電遮断器１３と自立接地用遮断器１８を連動動作するようにし、主幹漏電遮断器と自立接地用遮断器１８とが相反して開閉する。

図１１は、主幹漏電遮断器１３と自立接地用遮断器１８の詳細構成と、これらを繋ぐ連動手段１９を示す模式図である。主幹漏電遮断器１３は、外部に露出した手動操作レバー１３ａを有する。主幹漏電遮断器１３内では、手動操作レバー１３ａと可動接点は連動しており、手動操作レバー１３ａの倒し方向に応じて可動接点が回動して接点が開いたり閉じたりする。

自立接地用遮断器１８の可動接点も、主幹漏電遮断器１３の手動操作レバー１３ａと連動させておく。但し、手動操作レバー１３ａの倒し方向に応じた接点の開閉は、主幹漏電遮断器１３とは逆にしておく。例えば、主幹漏電遮断器１３は、反時計回り方向Ａに手動操作レバー１３ａを倒すと接点は閉じるようにし、自立接地用遮断器１８は、反時計回り方向Ａに倒すと接点は開くようにしておく。

具体的には、主幹漏電遮断器１３の手動操作レバー１３ａと自立接地用遮断器１８とを物理的に繋ぐロッドを設けておく。当該ロッドが本実施形態における連動手段１９である。すなわち、機械式インターロック機構を採用し、主幹漏電遮断器１３の手動操作レバー１３ａを反時計回り方向Ａに倒せば、手動操作レバー１３ａの回動力はロッドを通じて自立接地用遮断器１８の可動接点を反時計回り方向Ａに回動させ、可動接点と固定接点とを開離させる。主幹漏電遮断器１３の手動操作レバー１３ａを時計回り方向Ｂに倒せば、手動操作レバー１３ａの回動力はロッドを通じて自立接地用遮断器１８の可動接点を時計回り方向Ｂに回動させ、可動接点と固定接点とを接触させる。

従って、主幹漏電遮断器１３の手動操作レバー１３ａを時計回り方向Ｂに倒して接点をオフ（開）にすると、自立接地用遮断器１８はオン（閉）となる。換言すると、主幹漏電遮断器１３によって、中性点接地極７に通じた引込線６と構内の主回路２とが切り離されると、自立接地用遮断器１８によって、自立運転用接地極２０と構内の主回路２とは接続され、１点接地が維持される。また、主幹漏電遮断器１３によって、中性点接地極７に通じた引込線６と構内の主回路２とが接続されると、自立接地用遮断器１８によって、自立運転用接地極２０と構内の主回路２とが切り離され、１点接地が維持される。

以上のように、この分電盤１０を備えた分散電源システム１００によっても、配電線の高圧電流が絶縁破壊などで変圧器内や架空線等で混触し引込線６を介して主回路２に進入し、負荷の機器の破損を招くおそれは低下する。また、地中の迷走電流が構内に進入し、地絡検出の動作が阻害されるおそれも低下する。更には配線の腐蝕を招くおそれも低下する。すなわち、電力系統１が停電した際に構内に自立運転で電力を供給しようとするシステムを構築したとしても、高い安全性を確保でき、当該システムは実効性に富むものとなる。

（その他の実施の形態）
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１及び２の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 電力系統
２ 主回路
３ 分散電源
６ 引込線
７ 中性線接地極
１０ 分電盤
１１ 配線用遮断器
１２ 契約用電流制限器
１３ 主幹漏電遮断器
１３ａ 手動操作レバー
１４ 分散電源用遮断器
１５ 逆潮流検出用ＣＴ
１６ 連系遮断器
１７ 至接地極分岐点
１８ 自立接地用遮断器
１９ 連動手段
２０ 自立運転用接地極
１００ 分散電源システム
３００ 発電機
４００ インバータ装置
４１０ インバータ回路
４２０ 高調波フィルタ回路
４３０ 電流制御部
４４０ 電圧制御部
５００ 制御部
５１０ 電圧検出部
５２０ 電圧監視部
５３０ 遮断制御部

Claims (16)

1. 電力系統の中性点接地極に通じた中性線を有する引込線が引き込まれるとともに、構内の中性線を接地する自立運転用接地極に接続された構内の主回路に対して、前記引込線からの単相３線の電力を配電する分電盤であって、
   構内に設置され得る分散電源と前記構内の主回路との接続を開閉する分散電源用遮断器と、
   前記自立運転用接地極と前記電力系統の中性点接地極との間に介在し、前記引込線と前記構内の主回路との接続を開閉する構内遮断器と、
   前記自立運転用接地極と前記構内の主回路との接続を開閉する自立接地用遮断器と、
   を備えること、
   を特徴とする分電盤。
2. 前記自立運転用接地極を備えることを特徴とする請求項１記載の分電盤。
3. 前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器が相反して開閉する連動手段を更に備えること、
   を特徴とする請求項１又は２記載の分電盤。
4. 前記構内遮断器の開閉を制御する遮断制御部を更に備え、
   前記連動手段は、前記遮断制御部による前記構内遮断器の開閉に連動して、前記自立接地用遮断器を開閉させること、
   を有すること、
   を特徴とする請求項３記載の分電盤。
5. 前記構内遮断器は、構内で漏電や過電流が検出されると前記電力系統からの電流を遮断する主幹漏電遮断器であること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の分電盤。
6. 前記構内遮断器は、前記電力系統に停電が発生すると、前記分散電源からの前記電力系統への逆潮流を遮断する連系遮断器であること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の分電盤。
7. 前記連動手段は、
   前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器とを相反して開閉させる機械式インターロック機構であること、
   を特徴とする請求項３記載の分電盤。
8. 前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器は、電磁接触器であり、
   前記連動手段は、
   前記構内遮断器の主接点とは開閉が反転する接点と前記自立接地用遮断器の電磁コイルとを直列に接続した回路であること、
   を特徴とする請求項３記載の分電盤。
9. 構内の中性線を接地する自立運転用接地極に接続された構内の主回路に電力を供給する分散電源と、
   電力系統の中性点接地極に通じた中性線を有する引込線が引き込まれるとともに、前記構内の主回路に対して前記引込線からの単相３線の電力を配電する分電盤と、
   を備え、
   前記分電盤は、
   前記構内の主回路との接続を開閉する分散電源用遮断器と、
   前記自立運転用接地極と前記電力系統の中性点接地極との間に介在し、前記引込線と前記構内の主回路との接続を開閉する構内遮断器と、
   前記自立運転用接地極と前記構内の主回路との接続を開閉する自立接地用遮断器と、
   を備えること、
   を特徴とする分散電源システム。
10. 前記自立運転用接地極を備えることを特徴とする請求項９記載の分散電源システム。
11. 前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器が相反して開閉する連動手段を更に備えること、
    を特徴とする請求項９又は１０記載の分散電源システム。
12. 前記構内遮断器の開閉を制御する遮断制御部を更に備え、
    前記連動手段は、前記遮断制御部による前記構内遮断器の開閉に連動して、前記自立接地用遮断器を開閉させること、
    を特徴とする請求項１１記載の分散電源システム。
13. 前記構内遮断器は、構内で漏電や過電流が検出されると前記電力系統からの電流を遮断する主幹漏電遮断器であること、
    を特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の分散電源システム。
14. 前記構内遮断器は、前記電力系統に停電が発生すると、前記分散電源からの前記電力系統への逆潮流を遮断する連系遮断器であること、
    を特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の分散電源システム。
15. 前記連動手段は、
    前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器とを相反して開閉させる機械式インターロック機構であること、
    を特徴とする請求項１１記載の分散電源システム。
16. 前記構内遮断器と前記自立接地用遮断器は、電磁接触器であり、
    前記連動手段は、
    前記構内遮断器の主接点とは開閉が反転する接点と前記自立接地用遮断器の電磁コイルとを直列に接続した回路であること、
    を特徴とする請求項１１記載の分散電源システム。

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