JP6434593B1

JP6434593B1 - １回線受電特別高圧発電所における自動復電システム

Info

Publication number: JP6434593B1
Application number: JP2017183471A
Authority: JP
Inventors: 治親廣瀬
Original assignee: 鹿島建物総合管理株式会社
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019062593A

Abstract

【課題】１回線特別高圧発電所においては２回線受電発電所より電源送電線停電時の可能性が高いが、送電線事故で送電線停止後、送電線の再閉路で事故が復旧していれば手間を掛けずにすむので運用に不都合を生じないようにすることができる１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムを提供する。
【解決手段】電力会社送電線と発電所からの受電特別高圧送電線（６６ｋＶ）との系統連系を１回線で行うものであり、系統連系の連系遮断器を通常の受電遮断器から発電所側の主変圧器２次の高圧側の遮断器へと変更し、受電特別高圧送電線事故時に一旦、発電所は全停止となり主変圧器２次遮断器が自動遮断し、受電特別高圧送電線が再送電成功した場合、受電遮断器並びに主変圧器２次遮断器が遮断していないことを条件に、受電後一定時間経過後、連系遮断器とした主変圧器２次の高圧側の遮断器を順次自動投入し、天候が回復し通常どおり太陽光パネルで太陽光発電している状態である発電電圧と系統連系が可能であれば自動並列する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電所の発電設備を電力会社の特別高圧電線路に連系させる場合の１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムに関するものである。

系統連系とは、発電設備などが商用電力系統へ並列（発電設備などを商用電力系統に接続すること）する時点から解列（発電設備などを商用電力系統から切り離すこと）する時点までの状態の事を言う。

また、系統連系には、電気事業者の電力系統へ電力を供給する逆潮流の有る場合と無い場合がある。

図４は太陽光発電所の発電設備を電力会社の特別高圧電線路に連系させる場合の通常発電時の説明図で、ＰＣＳ１〜ＰＣＳ７は太陽光発電所のソーラーパネル、Ａは電力会社変電所（１５４ｋＶ／６６ｋＶ）、Ｂは電力会社送電線Ａへの受電特別高圧（６６ｋＶ）送電線を示す。

通常は、電源送電線は２回線の接続であるが、図示の例は１回線のみ（単線結線）の場合である。

発電所側の設備として、８９ＥＲ１、８９ＥＲ２、８９ＥＲ３は接地用開閉器、２は開閉器、Ｏ２は発電所の６６ｋＶ送電線側の受電遮断器、ＰＴは計器用変圧器である。

太陽光発電所所内側の設備は電力会社側の送電線設備と主変圧器Ｃを介して接続するもので、５２Ｓは変圧器２次遮断器、ＰＴは計器用変圧器、５２Ｆｌ・５２Ｆ２は、主変圧器２次の遮断器として発電機ブロック毎の遮断器である。

また、８９ＳＴは所内トランス用開閉器、Ｔｒは所内変圧器である。

６６ｋＶ電源送電線に事故が起きると電源変電所の遮断器が開放される。

太陽光発電所は一般に連系点のＯ２を開放し、連系を解く形態となっている。

Ｏ２が開放されると発電所は全停となり、その場合の問題点は次のとおりである。
（１）売電停止となる。
（２）操作用蓄電池の放電が始まる。（４時間経過すると操作不能になる）
（３）復旧は操作員が現地に行き操作して復旧する。
（４）６６ｋＶ電源送電線は１０秒後に自動再閉路される。（再閉路成功率は９０％以上）

最近昼間帯においてゲリラ雷雨が頻発している現状で６６ｋＶ送電線が停電した場合、ゲリラ雷雨は一過性のもので送電線は事故後再送電（１０秒後）され受電することができ発電所は並列できる状況にもかかわらず、随時巡回方式の発電所制御方式のため技術員が常駐していないことで、技術員が現場へ到着し発電所を並列するまで３時間程度掛かってしまう。

その間発電所を並列するまでは太陽光発電による収入を得ることはできない。

このように、６６ｋＶ送電線との連携遮断器を受電遮断器（Ｏ２）を選定してしまうと、６６ｋＶ送電線停止に伴い受電遮断器（Ｏ２）は開放し再送電されても技術員が発電所到着まで3時間程度掛かり、その間充電器は停止しバッテリーは充電できなくなり、売電もできなくなる。

また、バッテリーの過放電が進み技術員が発電所へ到着し発電所の
復旧操作を実施しようとしてもバッテリーの過放電により機器の操作ができない状態となる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、１回線特別高圧発電所においては２回線受電発電所より電源送電線停電時の可能性が高いが、送電線事故で送電線停止後、送電線の再閉路で事故が復旧していれば手間を掛けずにすむので運用に不都合を生じないようにすることができる１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムを提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、系統連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２が動作する条件は、系統に脱調現象が発生し発電所に設置してある系統連系保護リレーとして（１）高周波数リレー（２）低周波リレー（３）過電圧リレー（４）低電圧リレー（５）地絡過電圧リレーの５個のリレーがあり、系統の脱調現象や送電線停止時には５個のリレーのいずれかが動作することであり、これらの５個の系統連系リレーのどれか１個でも動作すれば系統連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２を自動遮断し、電力会社の系統と解列させ発電所の単独運転を防止するもので、電力会社送電線と発電所からの受電特別高圧送電線との系統連系を１回線で行うものであり、系統連系の連系遮断器Ｏ２を発電所側の主変圧器２次の高圧側の遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２の複数台へと変更し、受電特別高圧送電線事故時に一旦、発電所は全停止となり主変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２の複数台が自動遮断し、受電特別高圧送電線が再送電成功した場合、受電遮断器Ｏ２並びに主変圧器２次遮断器５２Ｓが遮断していないことを条件に、受電後一定時間経過後、連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２とした主変圧器２次の高圧側の遮断器を時間差をおいて順次自動投入し、太陽光パネルで太陽光発電している状態である発電電圧と系統連系が可能であれば自動並列することを要旨とするものである。

系統連系遮断器を受電遮断器とすると受電遮断器の「入・切」操作は東京電力（株）の操作指令でしか操作することができない。

当発電所は随時巡回方式のため常時技術者が常駐していないことから６６ｋＶ送電線が停電した場合系統連系遮断器が自動で遮断し系統連系遮断器を投入するには技術員が現場へ出向し現場で東京電力（株）と連絡を取り合い遮断器を投入するが技術員が現場へ到着し系統連系遮断器を投入するまでに３時間程度かかってしまう。

最近はゲリラ雷雨等が多く発生し昼間６６ｋＶ送電線が停電し、その後６６ｋＶ送電線は１０秒後には必ず再送電され、送電線事故は一過性のものが９０％以上を占め、６６ｋＶ送電線は通常の状態へ戻り天候が即座に回復すれば発電はしているものの系統連系遮断器が開放しているため東京電力（株）へ売電することができない。

請求項１記載の本発明によれば、系統連系遮断器を主変圧器２次側へ変更することにより主変圧器２次の遮断器の「入・切」操作については東京電力（株）へ確認することなく電気主任技術者の責任で遮断器を「入・切」できる。

また、発電所の６６ｋＶ送電線との連系遮断器を通常の受電遮断器（Ｏ２）から主変圧器２次の高圧側の遮断器（５２Ｆｌ・５２Ｆ２）へと変更したことにより、６６ｋＶ送電線が再送電（事故後１０秒後）してきた場合、所内変圧器は充電されバッテリーの充電が可能となりバッテリーの放電を最小限に抑えることができる。

さらに、発電所の６６ｋＶ送電線との連系遮断器を変更することにより、所内事故時は受電遮断器並びに主変圧器２次遮断器がトリップし、送電線事故時は連系用遮断器（５２Ｆ１・５２Ｆ２）２台が同時遮断することで、所内事故なのか送電線事故なのかの判断が容易になった。

また、系統連系とは太陽光発電は発電電圧は直流電圧を発電し直流発電電圧を直流から交流に変換し系統側の電圧・周波数・位相と太陽光発電所で発電した直流電圧を交流電圧に変換した電圧・周波数・位相を比較し同じ値の場合東京電力（株）の系統と連系し売電の開始となる。

以上述べたように本発明の１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムは、１回線接続ゆえに設備コストを大幅に削減することができ、反対に１回線受電発電所ゆえに、２回線受電発電所より電源送電線停電時の可能性が高くなるが、送電線事故で送電線停止後、送電線の再閉路で事故が復旧していれば手間を掛けずにすむのでそれを利用して、運用に不都合を生じないようにすることができるものである。

本発明によれば、送電線事故で送電線停止後、送電線の再閉路で事故が復旧していれば、発電所へ技術員が到着前に遮断器（５２Ｆｌ・５２Ｆ２）を自動投入させることにより、即座に６６ｋＶ系統と連系し通常の発電を継続できる。

また、自動復電装置用シーケンスを構成して追加するだけで安価に自動復電システムを完成することができる。

本発明の１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムの１実施形態を示す回路説明図である。本発明の１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムの送電線事故時のフロー図である。遮断器のトリップ回路図である。発電所内の通常発電時の状況を示す回路説明図である。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の１回線受電特別高圧発電所における自動復電システムの１実施形態を示す説明図で、ＰＣＳ１〜ＰＣＳ７は太陽光発電所のソーラーパネル、電力会社変電所（１５４ｋＶ／６６ｋＶ）（図示せず、図４参照）に電力会社送電線と発電所からの受電特別高圧送電線（６６ｋＶ）との系統連系を１回線で行うものである。

８９ＥＲ１、８９ＥＲ２、８９ＥＲ３は接地用開閉器、２は開閉器、Ｏ２は発電所の６６ｋＶ送電線側の受電遮断器、ＰＴは計器用変圧器である。

以上は発電所側（送電線側）の設備であり、太陽光発電所所内側とは主変圧器Ｃを介して接続する。

太陽光発電所所内における５２Ｓは変圧器２次遮断器、ＰＴは計器用変圧器、５２Ｆｌ・５２Ｆ２は、主変圧器２次の高圧側遮断器として発電機ブロック毎の遮断器である。

本発明は、発電所の６６ｋＶ送電線との連系遮断器を通常の受電遮断器Ｏ２から主変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２へ変更するものとした。

前記系統連系遮断器が動作する条件は系統に脱調現象が発生し発電所に設置してある系統連系保護リレーとして（（１）高周波数リレー（９５ＲＨ）（２）低周波リレー（９５ＲＬ）（３）過電圧リレー（５９Ｒ）（４）低電圧リレー（２７Ｒ）（５）地絡過電圧リレー（６４Ｒ）の５個のリレーがあり、系統の脱調現象や送電線停止時には５個のリレーのいずれかが動作し、これらの５個の系統連系リレーのどれか１個でも動作すれば系統連系遮断器を自動遮断し、電力会社の系統と解列させ発電所の単独運転を防止するものである。

本発明は、自動復電装置用シーケンスの追加をもって実現できる。

該シーケンスは、６６ｋＶ送電線事故時一旦、発電所は全停止となり主変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆ１・５２Ｆ２が自動遮断し６６ｋＶ送電線再送電成功した場合、受電遮断器Ｏ２並びに主変圧器２次遮断器５２Ｓが遮断していない事（所内事故ではない）を条件とする。

この条件を基に、受電後一定時間経過後、変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２を順次自動投入し、発電電圧と系統連系が可能であれば自動並列する。ここで発電電圧とは、天候が回復し通常どおり太陽光パネルで太陽光発電している状態をいう。

変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２は事故遮断並びに手動開放した場合は自動投入しない。

このようにすることで、所内事故時は受電遮断器Ｏ２並びに主変圧器２次側遮断器５２Ｓがトリップし、送電線事故時は連系用遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２の２台が同時遮断する。

その結果、所内事故なのか送電線事故なのか判断が容易になる。

また、６６ｋＶ送電線Ｂが再送電（事故後１０秒後）してきた場合所内変圧器Ｔｒは充電されバッテリーの充電が可能となりバッテリーの放電を最小限に抑えることができる。

自動復電装置の起動条件を停電時受電遮断器Ｏ２・主変圧器２次遮断器５２Ｓの２台の遮断器が投入条件で起動させることで、送電線事故時のみ自動復電装置を起動させることで自動復電装置の起動を確実にした。

図２に６６ｋＶ送電線事故時のフローを示す。
１）６６ｋＶ線路事故により停電
２）ＳＧＥＴ発電所全停止
３）（５２Ｆ１・５２Ｆ２）自動遮断（Ｏ２・５２Ｓ）トリップ無し、投入中
４）１０秒後６６ｋＶ送電線再送電成功
５）ＳＧＥＴ発電所（６６ｋＶ・６．６ｋＶ）母線充電所内電源確保
６）一定時間後（５２Ｆｌ→５分後・５２Ｆ２→１０分後）自動投入
７）各ＰＣＳで電圧・位相確認後自動並列ＰＣＳ１〜７順次並列
８）通常発電状態となる

本発明における自動復電装置のシーケンスチェックは下記のものとした。
（１）直接における試験
ｉ）試験条件（Ｏ２開・５２Ｓ開）については、２７Ｒが動作状態となることから試験を割愛する。
ii）遠方における試験
直接における試験で満足できる（操作試験・インターロック試験等）ことから、遠方における試験は、系統連系用保護リレー（単独運転検出用）９５ＲＨ動作による試験のみを実施する。
（２）５２Ｆ１ｏｒ５２Ｆ２停止時の対策
ｉ）試験項目（ＮＯ３３ｏｒＮＯ４２）についてはＤＧＲかＯＣＲで当該遮断器が遮断した場合、遮断器状態をキープリレーで受けていることから自動復電装置からの投入指令は出力されない。
ii）事故様相
フィーダー盤〜集電盤間のケーブル事故発生→ＤＧＲ動作→（５２Ｆ１ｏｒ５２Ｆ２遮断）→送電線事故→発電所全停止→（５２Ｆ１ｏｒ５２Ｆ２遮断）→１０秒後受電→自動復電装置起動→１０分後（５２Ｆ１ｏｒ５２Ｆ２投入）→事故遮断の遮断器は開放のままとなる。

図３に過電流リレー５２Ｆ１・５２Ｆ２の自動遮断回路（トリップ回路）を示す。系統連系保護リレーとして、高周波数リレー（９５ＲＨ）、低周波リレー（９５ＲＬ）、過電圧リレー（５９Ｒ）、低電圧リレー（２７Ｒ）、地絡過電圧リレー（６４Ｒ）があり、配電線リレーとして、過電流リレー（５１Ｆ２）、地絡方向リレー（６７ＧＦ２）が接続される。

配電線リレー（５１Ｆｌ，５１Ｆ２：過電流リレー：６７ＧＦ１，６７ＧＦ２：地絡方向リレー）が動作し（５２Ｆ１，５２Ｆ２）がトリップした場合は（５２Ｆｌ，５２Ｆ２）は自動投入しない。

前記自動復電装置導入によるメリットは、昼間帯６６ｋＶ送電線事故で送電線停止後、送電線の再閉路で事故が復旧していれば、発電所へ技術員が到着前に遮断器（５２Ｆｌ・５２Ｆ２）を自動投入させることにより、即座に６６ｋＶ系統と連系し通常の発電を継続できることにある。

ＰＣＳ１〜ＰＣＳ７…ソーラーパネル
Ａ…電力会社変電所（１５４ｋＶ／６６ｋＶ）
Ｂ…受電特別高圧（６６ｋＶ）送電線
Ｃ…主変圧器
８９ＥＲ１、８９ＥＲ２、８９ＥＲ３…接地用開閉器
２…開閉器
Ｏ２…発電所の６６ｋＶ送電線側の受電遮断器
ＰＴ…計器用変圧器
５２Ｆｌ・５２Ｆ２…主変圧器２次の高圧側遮断器
５２Ｓ…変圧器２次側遮断器
８９ＳＴ…所内トランス用開閉器
Ｔｒ…所内変圧器

Claims

系統連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２が動作する条件は、系統に脱調現象が発生し発電所に設置してある系統連系保護リレーとして（１）高周波数リレー（２）低周波リレー（３）過電圧リレー（４）低電圧リレー（５）地絡過電圧リレーの５個のリレーがあり、系統の脱調現象や送電線停止時には５個のリレーのいずれかが動作することであり、これらの５個の系統連系リレーのどれか１個でも動作すれば系統連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２を自動遮断し、電力会社の系統と解列させ発電所の単独運転を防止するもので、電力会社送電線と発電所からの受電特別高圧送電線との系統連系を１回線で行うものであり、系統連系の連系遮断器Ｏ２を発電所側の主変圧器２次の高圧側の遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２の複数台へと変更し、受電特別高圧送電線事故時に一旦、発電所は全停止となり主変圧器２次の高圧側遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２の複数台が自動遮断し、受電特別高圧送電線が再送電成功した場合、受電遮断器Ｏ２並びに主変圧器２次遮断器５２Ｓが遮断していないことを条件に、受電後一定時間経過後、連系遮断器５２Ｆｌ・５２Ｆ２とした主変圧器２次の高圧側の遮断器を時間差をおいて順次自動投入し、太陽光パネルで太陽光発電している状態である発電電圧と系統連系が可能であれば自動並列することを特徴とした１回線受電特別高圧発電所における自動復電システム。