JPH01315222A - ネットワークプロテクタ及び区分保護装置 - 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、配電系統におけるネットワーク配電方式に用
いるネットワークプロテクタ、及びバンキング配電方式
において低圧側の配電線に設備する区分保護装置に関す
る゛ものである。

〔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。送電線によって輪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。

筒状に接続された電力系統においては、もし線路のどこ
かに事故が発生すると、その影響はたちまち全地域に波
及する。従って、たとえ事故が発生しても、その影響を
局部的に抑制して他への波及を未然に防ぐことが保守保
安上、また電力を不断に供給する上からも、極めて大切
である。

配電系統において配電用変電所から負荷に線を分岐する
一つの方法であるネットワーク式配電は、同一母線から
二回線以上の・フィーダで供給し、一つのフィーダが停
電しても残りのフィーダにより低圧需要家に電気を供給
することができる。

この方式にはスポットフットワーク方式があるが、これ
は第８図に示すように、受電設備二次母線により引き出
した数回線の配電線を各電気室に引き込み、負荷開閉器
、ネットワーク変圧器、ネットワークプロテクタを介し
て、一つのネツトワ−り母線で並列に接続し、その母線
より負荷に供給する方式である。変圧器に必要過負荷容
量をもたせることにより、配電線及び変圧器事故時に事
故バンクを除外し、残りの健全バンクで無停電のまま全
負荷に供給することができる。供給信頼度は極めて高く
低圧の大容量集中負荷への供給に適した方式である。負
荷が分散し、供給信頼度のみを追求した設備の場合は、
ネットワーク母線として低圧バスダクトなどの幹線を用
い、第９図のようなレギュラーネットワークにすること
もできる。

また一方、配電系統で最も多く採られている方式は第１
０回に示すバンキング方式である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ネットワーク式配電では、配電線を数線路からとる際に
変圧器二次側を直結すると危険なので、その保護装置と
してネットワークプロテクタが設けられている。ネット
ワークプロテクタは主にプロテクタヒユーズと１０テク
タ遮断器などで構成されている。しかしながら、特に遮
断器は周知の如く構造が複雑で高価なものであり、その
ため遮断器を組合わせたネットワークプロテクタは複雑
な構造を有し、信頼性に難点があり、その上高価である
。

バンキング方式では低圧配電線に異常に対し機器を保護
する区分保Ｓｉ装置が設けられている。区分保護装置は
遮断器またはヒユーズと開閉器とを組合せたものからな
り、保護装置間の低圧配電線に事故が発生した場合に事
故区間を切り離す機能を有している。ところが、この区
分保護装置も先のネットワークプロテクタと同様に遮断
器や開閉器を具備するものであるため、構造が複雑で信
頼性に問題がある。

また、産業の発展と共に需要負荷が増大すれば、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、構造が単純
で信頼性にゆれ、しかも廉価なネットワークプロテクタ
及び区分保護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、本発明のネットワークプロ
テクタ及び区分保護装置は共に、限流作用を有する超電
導線を備え、超電導線が限流作用を発揮した時に当該超
電導線が接続された線路を開く断路機構を超電導線の下
流側の線路に設けたことを特徴とする。

本発明のネットワークプロテクタ及び区分保護装置は、
限流作用を有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有効に利用する
ものであるから、線路に故障電流が流れていない平常時
は超電導線が超電導体であり、電力損失がない。これに
対し、発生事故などによって過大電流が流れた場合は超
電導線が超電導体からクエンチ状態に短時間に移行し、
過電流を遮断すると同時に、断路機構によって線路を開
く。

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・洞・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過大電流の遮断を得るにはセラミ
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、所要の過大電流で８１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
適宜選定しておく必要がある。

（実施例〕 以下、本発明のネットワークプロテクタ及び区分保護装
置を実施例に基づいて説明する。

第１図はネットワーク配電方式において保護装置として
用いるネットワークプロテクタを示す。

このネットワークプロテクタＰ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
発揮した時に線路を開く断路機構とを具備する。断路機
構は図からも明らかなように、超電導線Ｇの下流側に接
続された分流抵抗器ｒ、分流抵抗器ｒに直列接続された
コイル１、コイルｌ内に挿入されその励磁・消磁に伴っ
て変位する鉄棒２、鉄棒２の端部に取付けられたコイル
バネ３、及び鉄棒２の変位に従って線路を開閉するスイ
ッチ４により構成されている。

また、超電導線Ｇはその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
るための冷却槽７内に収容されて常時冷却されている。

なお、超電導線Ｇは特にセラミックス系超電導材料から
なる場合は、通常は冷却槽７内の冷媒中に浸漬するので
超電導線を水から防護するための防水層を超電導線に特
に設ける必要はないが、冷媒によって冷却しない常温環
境で使用する場合は防水層を設けておくことが望ましい
。

このような超電導線Ｇを主体として構成されたネットワ
ークプロテクタＰでは、平常時には超電導線Ｇは超電導
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くない。また平常時は、断路
機構では分流抵抗器ｒによって線路から分流された電流
がコイル１を流れることにより、コイル１が励磁されて
鉄棒２がコイルバネ３の付勢力に勝って矢印口の方向に
変位し、スイッチ４が閉じた状態にある。

ここで、何らかの原因により線路に短絡や地絡などの事
故が発生して大電流が線路を通じて超電導線Ｇに流れる
と、すなわち過電流が超電導線Ｇの臨界電流に達すれば
、超電導線Ｇの超電導相が破壊する。これにより、超電
導線Ｇは超電導体からセラミックス材料の本来の特性で
ある高電気抵抗体すなわち非超電導体に移行し、過電流
を遮断する。この超電導線Ｇの限流作用による電流の遮
断と同時に、分流抵抗器ｒには電流が流れなくなり、コ
イル１が消磁されて鉄棒２がコイルハネ３の復元力によ
って矢印イの方向に変位し、スイッチ４が開いて線路を
断路する。

かかるネットワークプロテクタＰは従来のプロテクタヒ
ユーズとプロテクタ遮断器で構成されたネットワークプ
ロテクタを代替するもので、第２図に示す如く設備する
。第２図はスポットネットワーク配電方式を示し、第８
図に示したものと全く同一で、第８図のネットワークプ
ロテクタを本発明のネットワークプロテクタＰで置換し
である。

第２図に示す三木の超電導線Ｇは、その冷却効率を高め
て冷却コストを下げるために同一の冷却槽１０を共用し
ている。線路やネットワーク変圧器５３が故障すると、
故障線の超電導線Ｇがクエンチ状態になり、スイッチ４
が開き、故障線と変圧器５３を切り離す。

また、レギュラーネットワーク配電方式にネットワーク
プロテクタＰを設備した例を第３図及び第４図に示す。

この場合も第９図に示す通常のレギュラーネットワーク
に使用するプロテクタ遮断器とプロテクタヒユーズの代
わりに本発明のネットワークプロテクタＰを用いる。い
ずれも、超電導線Ｇが超電導体からクエンチ状態になる
と同時に、スイッチ４が開いて当該区間を切り離す。

次に、本発明の区分保護装置の一例を第５図に示す。区
分保護装置ｉＤは基本的には第１図に示すネットワーク
プロテクタＰと同一構成をなし、冷却槽７に連通ずる冷
媒注入口８を有し、冷媒注入口８に冷媒注入量調整弁９
が設けられている点が異なる。

このような区分保護袋？！Ｄは先例のネットワークプロ
テクタＰと同様の作用を有し、第６図に示したバンキン
グ配電方式（第１Ｏ図と同一）の低圧配電線７３に設備
する。保護装置り間で事故が発生して超電導線Ｇに大電
流が流れれば、超電導線Ｇが超電導体からクエンチ状態
に移行し、スイッチ４が開き、事故区間が健全回路から
切り離される。

発生事故による外因ではなく、補修などの目的で保護装
置り間を停電させたい場合は、調整弁９を操作して冷却
槽Ｔ内の冷媒量を調節し、冷却槽７内の温度を超電導線
Ｇの臨界温度以上にし、超電導線Ｇをクエンチ状態にす
れば、当該区間を切り離すことができる。

第５図に示した区分保護装置りは第７図のループ配電方
式にも適用できる。ループ配電方式は受電設備二次母線
より引き出される二回線の配電線が、二次電気室を次々
に連係し、全体として一つの環状をなす方式である。

上記実施例では、いずれの場合も事故が復旧すればその
時点には超電導線Ｇは超電導体に復帰しているから、開
状態にあるスイッチ４を機械的または電気的に操作して
閉じ、平常時の状態に戻しておけばよい。

〔発明の効果〕

本発明のネットワークプロテクタ及び区分保護装置は、
以上説明した如く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及び断路機構を具備し、超電
導線のもつ超電導体と非超電導体の両方の特性を有効に
利用することにより、事故時の過大電流によって超電導
線が短時間に超電導体からクエンチ状態に移行するので
、過大電流を速やかにかつ効果的に遮断することができ
、これらの作用を単純な構造で実現でき、信頼性に優れ
、しかも非常に安価である。

従って、本発明のネットワークプロテクタ及び区分保護
装置は配電系統を合理的かつ経済的に運用することを可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１１ｍは本発明のネットワークプロテクタの一実施例
の回路図、第２図は第１図のネットワークプロテクタを
スポットネットワーク配電方式に用いた場合の回路図、
第３図は第１図のネットワークプロテクタをレギュラー
ネットワーク配電方式に用いた場合の一例の回路図、第
４図は第１図のネットワークプロテクタをレギュラーネ
ットワーク配電方式に用いた場合の別例の回路図、第５
図は本発明の区分保護装置の一実施例の回路図、第６図
は第５図の区分保護装置をバンキング配電方式に用いた
場合の回路図、第７図は第５図の区分保護装置をループ
配電方式に用いた場合の回路図、第８図は通常のスポッ
トネットワーク配電方式の回路図、第９図は通常のレギ
ュラーネットワーク配電方式の回路図、第１０図は通常
のバンキング配電方式の回路図である。 Ｐ　　　　　　：ネットワークプロテクタＤ　　　　　
：区分保護装置 Ｇ　　　　　：超電導線 ｒ　　　　　：分流抵抗器 １　　　　　　；コイル ２　　　　　：鉄棒 ３　　　　　　＝コイルバネ ４　　　　　　：スイッチ ７　　　　　：冷却槽 ８　　　　　：冷媒注入口 ９　　　　　：冷媒注入！調整弁 第３図 第１図 第２図 第５図 第７図 第１０図 と； １−１ｈ ＋：ｊ′宅懐ｉ３Ｉ胤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ネットワーク配電方式においてネットワークプロ
   テクタとして用いる装置であって、限流作用を有する超
   電導線を備え、超電導線が限流作用を発揮した時に当該
   超電導線が接続された線路を開く断路機構を超電導線の
   下流側の線路に設けたことを特徴とするネットワークプ
   ロテクタ。
2. （２）前記断路機構が、線路に並列接続された分流抵抗
   器及びコイルと、コイルの励磁・消磁に伴って変位する
   鉄棒と、鉄棒の変位に従って線路を開閉するスイッチと
   、スイッチを開状態に付勢するコイルバネとからなるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のネットワークプロテ
   クタ。
3. （３）バンキング配電方式において低圧側の配電線に設
   備する装置であって、限流作用を有する超電導線を備え
   、超電導線が限流作用を発揮した時に当該超電導線が接
   続された線路を開く断路機構を超電導線の下流側の線路
   に設けたことを特徴とする区分保護装置。
4. （４）前記断路機構が、線路に並列接続された分流抵抗
   器及びコイルと、コイルの励磁・消磁に伴って変位する
   鉄棒と、鉄棒の変位に従って線路を開閉するスイッチと
   、スイッチを開状態に付勢するコイルバネとからなるこ
   とを特徴とする請求項（３）記載の区分保護装置。