JPH01298921A - 連係装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、電力系統と自家用発電系統を事故による影響
が双方に及ばないように連係する連係装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に電力系統は、電力の発生から消費までを一括した
系統で、すなわち発電所において発電し、これを送電線
によって送電し、さらに配電線を利用して方々の工場や
家庭に配電し、負荷機器に至るまでを一括した系統をい
う。送電線によって輸送された電力は送電電圧のままで
、いきなり需要家に供給することはできないから、それ
までには幾回か需要負荷に都合のよい電圧に逓降しなけ
ればならない。

最近、著しく普及しつつあるコ・ジェネレーションシス
テム（タービン、エンジンなどによって発電する一方、
その廃熱を利用して給湯などの熱供給を行うシステムの
ことをいう）を始め、自家用発電設備と送配電系統の連
係は今後益々拡大していくものと推定される。従って、
信頓性の高い連係装置が必要になってくる。

連係装置に要求される必須機能は、自家用発電系統及び
送配電系統の双方の短絡容量が増加することなく連係で
きること、並びに自家用発電系統側及び送配電系統側の
いずれかに事故が発生した場合に連係を解除できること
の二点に要約される。

［発明が解決しようとする課題〕 そのような要求に合致した連係装置としては、遮断器と
限流リアクトルを組合わせたものがあるが、限流リアク
トルで常時電力損失が生じること、機構が複雑でそのた
め信頼性に劣ることなどの欠点を有する。

また、産業の発展と共に需要負荷が増大ずれば、電源の
開発、施設の増強によって電力系統は次第に規模を拡大
し、かつ複雑化する。電気事業者が良質の電気を豊富、
低廉に供給できるためには、この電力系統全体が常に合
理的かつ経済的に運用されなければならず、負荷に供給
される電気の総合コストを最小にすることが肝要である
。

従って本発明の目的は、以上の点を鑑みて、電力損失が
少なく、構造が単純で信頼性に優れていると共に、廉価
な連係装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明の連係装置は、電力
系統の線路に、限流作用を有する超電導線と超電導線が
限流作用を発揮した時に線路を開く断路機構とを直列接
続すると共に、超電導線と断路機構に対してこれらを迂
回するバイパス回路を並列接続し、バイパス回路に自家
用発電系統の事故時以外は開状態にあるスイッチを設け
、自家用発電系統に事故が発生した時にその異常電流を
検出し、それに基づいてバイパス回路のスイッチを閉状
態にする検出機構を有することを特徴とするものである
。

本発明の連係装置では、限流作用を存する超電導線を使
用し、この超電導線のもつ超電導体と非超電導体の両方
の特性を利用するものであり、平常時は自家用発電系統
と送配電系統は連係され、負荷または送配電系統に事故
が発生すると両者の連係を解除し、自家用発電系統に事
故が発生した時に不断に受電するためにバイパス回路を
通じて送配電系統に連係する。

しかして超電導線の材料としては、金属系またはセラミ
ックス系超電導材料がある。金属系超電導材料としては
、ニオブ、チタン、ジルコニウム、バナジウム、タンタ
ルなどが例示される。

また、セラミックス系超電導材料にも特に制限はなく、
たとえば希土類元素を含む酸化物のセラミックス材料と
してはバリウム・イツトリウム・銅・酸素、バリウム・
ランタン・銅・酸素、ストロンチウム・ランタン・銅・
酸素、バリウム・スカンジウム・銅・酸素、カルシウム
・ランタン・銅・酸素を組成とするセラミックスなどで
、希土類元素を含まない酸化物のセラミックス材料では
ビスマス・ストロンチウム・カルシウム・銅・酸素を組
成とするセラミックスが例示される。

超電導線はその超電導体と非超電導体の両方の特性を活
用するものであるが、セラミックス材料は本来は優秀な
高電気抵抗体すなわち非超電導体である故、より望まし
い非超電導状態による連係の解除を得るにはセラミック
ス系超電導材料からなる超電導線であることが好ましい
。また、所要の連係電流で超電導線が超電導体からクエ
ンチ状態に移行するように超電導線の臨界電流を適宜選
定しておくことが望ましい。

〔実施例］ 以下、本発明の連係装置を実施例に基づいて説明する。

第１図はその一例の回路を示す、連係装置ＤＶを構成す
る各要素はケース５０内に配置されている。

そのケース５０内において、外部ＩａｉＢ！である送配
電系統６０から自家用負荷７０に至る線路には、セラミ
ックス系超電導材料からなる超電導線Ｇと、超電導線Ｇ
が限流作用を発揮した時に該線路を開く断路機構とが直
列接続されている。断路機構は図からも明らかなように
、スイッチ１０と、スイッチ１０を矢印方向に常時付勢
して線路を開くためにスイッチ１０の端部とケース５０
の内壁に取付けられたコイルバネ１１と、励磁によって
スイッチ１０を矢印とは反対方向に変位させて線路を閉
じるためのコイル１２と、線路に流れる電流を検出して
コイル１２の励磁・消磁を調整するための電流検出器１
３とからなる。この断路機構と超電導線Ｇを迂回するバ
イパス回路２０が該超電導線Ｇと断路機構に対して並副
接続され、バイパス回路２０にはスイッチ２１が設けら
れている。スイッチ２１はケース５０の内壁に取付けら
れたコイルバネ２２によってバイパス回路２０を閉じる
矢印方向に付勢されている。さらに連係装置ＤＶは、自
家用発電系統すなわち自家用電源８０に事故が発生した
時にその異常電流を検出する検出機構３０を有する。検
出機構３０の検出信号に基づいてバイパス回路２０のス
イッチ２１を閉じるために、検出機構３０には励磁・消
磁によってスイッチ２１を変位させることが可能なコイ
ル３１が連結され、電源８０の異常時以外はコイル３１
を励磁してバイパス回路２０を開いておく。なお自家用
電源８０の事故に対してはその過大電流が負荷７０に流
れないように遮断器８１が自家用発電系統に設けられて
いる。

超電導線Ｇは、セラミックス系超電導材料のもつ臨界温
度により異なるが超電導状態を維持するために、冷媒を
入れである冷却槽４０内に収容されて常時冷却されてい
る。この冷却を効率良く行うために、冷却槽４０は自家
用電ａ８０によって稼働する冷凍機８２と連通し、冷媒
が冷却槽４０と冷凍機８２を循環するようになっている
。

ここにおいて、超電導線Ｇは通常は冷却槽４０内の冷媒
中に入れであるので超電導線Ｇを水から防護するための
防水層を超電導線Ｇに特に設ける必要はないが、冷媒に
よって冷却しない常温中で使用する場合などは防水層を
設けておくことが望ましい。

このような連係装置は自家用発電系統と送配電系統を連
係するのに使用するが、通常は両系統は連係されてはい
るが、負荷に対しては自家用発電系統より給電し、自家
用電源が故障した場合に送配電系統から電力を供給する
。従って、第１図に示す連係装置ＤＶのコ・ジェネレー
ションシステムにおける使用例を第２図により説明する
。

連係装置ＤＶは超電導線Ｇを効率良く冷却するために前
述した如く冷凍機８２を備えている。自家用発電系統に
は自家用電源として発電機９０を使用し、この発電機９
０を有効に利用すべくタービン９１及び熱交換器９２が
設置されている。冷凍機８２の電源はこれ専用の発電機
９３である。また、検出ａ構３０は冷凍機用発電機９３
から供給される電力の電流を検出するようになっている
。

第２図に示す如く連係装置ＤＶを設備したシステムでは
、平常時は負荷７０には発電機９０から電力を供給する
と共に、冷凍機用発電！９３を作動させ冷凍機８２を稼
働しておく。これにより、冷却槽４０内の超電導線Ｇは
冷却されて超電導体であり、電気抵抗が０であるため、
ジュール熱の発生がなく、従って電力損失が全（ない。

またこの時は超電導線Ｇを接続しである線路からの分流
電流によってコイル１２が励磁され、スイッチ１０がコ
イルバネ１１の付勢力に勝って閉状態にある。検出機構
３０では異常電流は検出されないのでコイル３１を励磁
し、スイッチ２１を開状態にし、バイパス回路２０を開
いておく。このように、平常時は送配電系統６０と自家
用発電系統は連係され、負荷７０には発電機９０から給
電する。

次に、事故が発生した場合には事故発生箇所に応じて連
係があん配よく対処されるが、これには三つの場合があ
る。

まず送配電系統６０に事故が発生して過大電流が連係装
置ＤＶに進入した場合、超電導線Ｇはその過電流によっ
て短時間に超電導体からクエンチ状態に移行する。超電
導線Ｇがクエンチ状態になれば線路に電流が流れなくな
るのでコイル１２にも分流電流が流れず、コイル１２が
消磁し、スイッチ１０がコイルバネ１１の付勢力によっ
て開く。この時には自家用発電系統は正常であるからバ
イパス回路２０のスイッチ２１は開状態を保持する。送
配電系統６０からの過大電流が遮断されることにより、
自家用発電系統と送配電系統６０の連係は解除されるが
、負荷７０への給電は発電機９０より続行される。

負荷７０が事故の場合には、この過大電流が送配電系統
６０側から流れ込まないように、過電流によって超電導
線Ｇがクエンチ状態になると同時にスイッチ１０が開く
。スイッチ２１は検出ｊａ横３０で異常が検出されない
ので開状態を保持する。すなわち、この場合も送配電系
統６０と自家用発電系統の連係は解除されることになる
。

自家用発電系統すなわち発電機９０や冷１３ｔ！機用発
電機９３が故障した場合、冷凍機用発電機９３が停止し
、それに伴い冷凍機８２も休止する。冷却機能が停止す
るため、一定時間経過後に超電導線Ｇはクエンチ状態に
なり、スイッチｌＯが開く。検出機構３０は事故による
異常電流を検出し、これに従ってコイル３１を消磁し、
スイッチ２１がコイルバネ２２の付勢力によって閉じる
。これにより、バイパス回路２０が閉回路になり、負荷
７０に対して給電中であった発電機９０が故障してもバ
イパス回路２０を通して送配電系統６０に連係され、電
力が負荷７０に供給される。

上記三つの発生事故のいずれの場合も、事故が取り除か
れれば平常時の状態、すなわち超電導線Ｇが超電導体で
、スイッチ１０が閉じ、バイパス回路２０のスイッチ２
１が開き、送配電系統６０と自家用発電系統が連係され
ている状態に復帰することは勿論である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の目的を逸脱しない限り他の態様を採用してもよいこと
はいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明の連係装置は、以上説明したように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

限流作用を有する超電導線を使用し、超電導線のもつ超
電導体と非超電導体の両方の性質を有効に利用するもの
であるから、電力損失が非常に少なく、構造が簡素化さ
れて信軌性が窩く、しかも非常に安価である。

従って本発明の連係装置は、電力系統と自家用発電系統
を発生事故の影響が健全な系統に波及することなく連係
することができ、電力系統を合理的かつ経済的に運用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連係装置の一例の回路図、第２図は第
１図に示した連係装置のコ・ジェネレーションシステム
に対する使用例の回路図である。 Ｄ■　　　　　　　：連係装置 Ｇ　　　　　　　　：超電導線 １０、２１　　　　　　　　Ｆスイッチ１１．２２：コ
イルバネ １２．３１：コイル ２０：バイパス回路 ３０：検出機構 ４０：冷却槽 ６０：送配電系統 ７０：負荷 ８０：自家用電源 ９０；自家用発電機 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統と自家用発電系統を連係する装置であって、電
   力系統の線路に、限流作用を有する超電導線と超電導線
   が限流作用を発揮した時に線路を開く断路機構とを直列
   接続すると共に、超電導線と断路機構に対してこれらを
   迂回するバイパス回路を並列接続し、バイパス回路に自
   家用発電系統の事故時以外は開状態にあるスイッチを設
   け、自家用発電系統に事故が発生した時にその異常電流
   を検出し、それに基づいてバイパス回路のスイッチを閉
   状態にする検出機構を有することを特徴とする連係装置
   。