JPH04215A - 配電盤 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、負荷への通断電を制御するための単位ユニッ
トを複数備えた配電盤に関する。

（従来の技術） この種の配電盤としては、例えば負荷の開閉及び保護機
能を有したコントロールセンタがある。

このものは、配線用遮断器、電磁接触器等の主回路器具
を単位回路毎にまとめた複数の単位ユニットを有し、各
単位ユニットを介して複数の負荷の制御、監視を行うも
ので、これら複数の単位ユニットはまとめて多段に配設
されている。

ところで、このようなコントロールセンタにおいては、
複数の単位ユニットのうちの何れかの負荷側で短絡事故
が発生した場合には、その単位ユニットを介して短絡電
流が流れることになる。この場合に、この単位ユニット
の配線用遮断器により電流を遮断する必要があるが、一
般に、短絡電流は非常に大きいため、実際の配線用遮断
器には大きな遮断容量、高性能、大形化が要求されてい
た。

そこで、従来ではこのような大きな短絡電流が流れない
ようにするために、例えば、限流用の抵抗やりアクドル
をコントロールセンタの受電点に直列に接続しておき、
短絡電流に対して限流動作を行わせるといったことが考
えられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のように限流用の抵抗或はリアクト
ルのような限流手段を用いる場合には、通常の電流が流
れている状態でも僅かながら電圧降下を生じ、これによ
るジュール熱により発熱するため、限流手段による限流
作用をあまり大きく設定できない事情がある。つまり、
通常運転時に悪影響が発生しないようにして短絡時に限
流動作を行なわせる関係上、十分な限流動作を行い得る
状態に設定できないのである。このため、短絡時にはあ
る程度の短絡電流が短絡点に流入することが避けられな
い。ところが、小電流容量の負荷がある場合には、上述
の短絡電流が流れるとその単位ユニットに配設されてい
る電磁接触器或はサーマルリレー等が損傷してしまう虞
があった。さらに、上述のような比較的大きな短絡電流
が流れるトキには、コントロールセンタに配設される母
線に大きな電磁力が発生するため、これに耐え得るよう
に母線を強固に固定する必要があって、その固定構造に
余分な費用がかかるという状況であつた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、通常運転時には発熱及び電圧降下の発生を極力抑制
し、短絡発生時には駆動状態にある負荷の容量に応じて
最適な限流動作を行わせることができる配電盤を提供す
るにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、負荷への通断電を制御するための単位ユニッ
トを複数備えた配電盤を対象とし、受電点に直列に介在
される超電導体及びこの超電導体に磁界を作用させるた
めの磁界発生手段からなる限流装置と、駆動状態にある
負荷の合計電流容量を判定する判定手段とを設け、前記
限流装置を、前記判定手段の判定内容が大きい場合ほど
前記磁界発生手段による磁界強度が弱くなるように制御
して前記超電導体の臨界電流密度を高める構成としたと
ころに特徴を有する。

（作用） 本発明の配電盤によれば、判定手段は複数の単位ユニッ
トのうちの駆動状態にある負荷の合計電流容量を判定し
て限流装置に与え、限流装置はその判定結果に基いて磁
界発生手段による界磁強度を設定する。このとき、判定
手段による判定結果が大きい程界磁強度は弱く設定され
、超電導体の臨界電流密度を高めるようにする。これに
より、負荷の駆動状態が正常に行われている場合には、
そのときの負荷電流が上記臨界電流密度よりも低く、超
電導体は抵抗ゼロの超電導状態に保持される。つまり、
超電導体においては電圧降下の発生がなく、従って、ジ
ュール熱による発熱も抑制される。また、この場合に、
臨界電流密度は夫々の負荷の電流容量に応じて設定され
ていることにより、負荷の起動時に起動電流が大きく流
れても臨界電流密度に達することがなくなる。従って、
駆動される負荷に応じて超電導体は超電導状態に保持さ
れることになり、誤って限流動作が行わ−れることがな
い。

しかして、単位ユニットの負荷接続側で短絡事故が発生
した場合には、上記臨界電流密度を超える短絡電流が流
れることにより超電導体は超電導状態が保持されなくな
って単に抵抗体として作用するようになり、もって限流
動作を行うものである。従って、そのときの短絡電流は
抑制され、単位ユニット或は配線の損傷等が防止される
。

（実施例） 以下、本発明をコントロールセンタに適用した場合の一
実施例について図面を参照しながら説明する。

電気的構成の概略を示す第１図において、限流装置１は
、超電導体２及び磁界発生手段たる界磁コイル３から構
成されている。超電導体２は、電源母線４と給電線５と
の間に直列に接続され、常には超電導状態となるように
臨界温度以下に冷却されている。界磁コイル３は超電導
体２を界磁するように配置され、界磁することにより超
電導体２の臨界電流密度を低下させるようになっている
。

給電線５には複数の単位ユニット６を介して夫々に負荷
７が接続されている。そして、各単位ユニット６には、
回路遮断器８．電磁接触機９及び図示しないサーマルリ
レー等が配設されており、夫々接続されている負荷７の
制御を行なうようになっている。

さて、各単位ユニット６の電磁接触器９には、閉路時に
駆動信号を出力する駆動信号発生器１０が設けられてお
り、その駆動信号は判定手段たる判定回路１１に入力さ
れるようになっている。判定回路１１は、夫々の単位ユ
ニット６から与えられる駆動信号に応じて、起動時の突
入電流を考慮した電流容量に対応する判定信号を界磁電
源回路１２に出力する。界磁電源回路１２は、交流電源
１３の出力を判定回路１１からの判定信号に応じて界磁
コイル３に与える。この場合、判定回路１１からの判定
信号が大きいほど、つまり負荷７の電流容量が大きいほ
ど界磁電源回路１２は界磁コイル３に弱い電流を供給す
るように構成されている。

次に、本実施例の作用について第２図をも参照しながら
説明するに、まず、超電導体２の物理的性質と本実施例
における動作原理について簡単に述べる。

即ち、一般に超電導状態は、温度、磁界及び電流密度の
３つの臨界条件により制限されており、これらの条件が
満たされている状態で保持される。

また、これらの条件は互いに相関関係があり、例えば、
超電導体が臨界温度以下の一定温度に保持されていても
、磁界が大きくなるとそのときの臨界電流密度が小さく
なる傾向にあり、遂には磁界の作用のみによって超電導
状態が破られるという性質を有する。本実施例において
は、このような関係を利用して、駆動する負荷７の電流
容量に応じて超電導体２の超電導状態と常電導状態との
間の状態変化を設定しようとするものである。

いま、説明の便宜のため、負荷７＾乃至７Ｎが夫々単位
ユニット１０Ａ乃至１ＯＮに接続され、負荷７Ａ乃至７
Ｎはこの順で電流容量が大きくなるように設定されてい
るとする。

まず、負荷７Ａが起動される場合には、単位ユニット６
Ａから駆動信号が判定回路１１に与えられ、判定回路１
１は負荷７Ａが起動するときの突入電流を考慮した電流
容量ＩＡに相当する判定信号を界磁電源回路１２に与え
る。これにより、界磁電源回路１２は交流電源１３の出
力を上述の判定信号に応じたレベルで界磁コイル３に与
える。

従って、この状態で超電導体２は電流値がｌＡを超えた
ときに常電導状態に変化する。つまり、負荷７Ａが正常
に運転されている状態においては、電流値はＩＡよりも
小さく、超電導体２は超電導状態に保持されて抵抗が略
ゼロであり、電圧降下がなくジュール熱による発熱も殆
どない。

一方、例えば負荷７Ａと単にユニット６Ａとの間の接続
点１４　Ａで短絡事故が発生した場合には、短絡電流が
増加してその電流値がＩＡを超えると超電導体２が常電
導状態に戻って抵抗体として作用するようになり、もっ
て限流動作を行うようになるのである。第２図はこのと
きの電流の変化を示すもので、ｉ５を限流動作が行われ
ない場合の短絡電流とすると、短絡電流がＩＡに達する
と上述のごとく限流動作が行われて制限され電流ｉｃと
なるのである。結局、短絡電流が過大となる前に限流動
作が行われることにより、単位ユニット６Ａの配線を負
荷７Ａに応じたものにすれば良く、過大な容量のものを
用いる必要がない。

次に、負荷７Ｎが起動される場合には、上述と同様にし
て判定回路１１及び界磁電源回路１２を介して界磁コイ
ル３により超電導体２の臨界電流密度が設定される。こ
の場合、第２図に示すように負荷７Ｎの突入電流はＩＮ
Ｉであり、電流容量はそれよりも大きいＩＮ２となって
おり、この値は負荷７Ａの電流容量ｌＡよりもかなり大
きい。従って、界磁コイル３に与える界磁電流は上述の
負荷７Ａの設定値よりも小さな値に設定される。つまり
、超電導体２に作用させる磁界の大きさを小さくして臨
界電流密度を大きくすることにより、超電導体２が常電
導状態に変化するときの電流値を大きくするのである。

これにより、例えば起動時の突入電流ＩＮ□が負荷７Ａ
に対する電流容量■８よりも大きい場合でも、超電導体
２が常電導状態に変化してしまうといった誤動作を起こ
すことがなくなり、また、上述のように短絡事故が発生
した場合には、短絡電流がＩＮ２を超えると限流動作が
行われるようになる。

このような本実施例によれば、限流装置１の界磁コイル
３により、駆動される負荷７の電流容量に応じて超電導
体２に磁界を作用させて臨界電流密度を設定するように
したので、正常状態では殆ど電圧降下をなくしてジュー
ル熱による発熱を抑制し、短絡事故が発生した場合には
、短絡電流が過大になる前にその負荷７に合った電流値
で超電導体２を常電導状態に変化させて限流動作を行な
わせることができる。

また、このように限流装置１による限流動作を駆動する
負荷７の電流容量に応じて設定するので、駆動する負荷
７の電流容量が大きい場合に、例えば、定格電流の１０
倍程度の突入電流が流れることがあっても、このときに
誤って限流動作が行われることを防止できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の配電盤は、判定手段によ
り駆動状態にある負荷の合計電流容量を判定させ、その
判定結果が大きい程限流装置において磁界発生手段によ
り超電導体へ作用させる磁界の大きさを弱くなるように
制御して超電導体の臨界電流密度を高めるようにした。

これにより、正常状態においては超電導体の超電導状態
が保持され、抵抗値が略ゼロになることにより電圧降下
がなくなりジュール熱による発熱も発生することがなく
なり、また、起動時に大きな突入電流が流れた場合でも
誤動作する虞がなくなる。

そして、短絡事故が生じた場合には、超電導体の電流密
度がその負荷の電流容量に応じて設定されていることか
ら、単位ユニットを損傷することなく限流動作を行なわ
せることができる。従って、各単位ユニットを負荷の電
流容量に応じたものを用いることができ、全体として装
置の小形化が図れると共に、安価に構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は電気的構成の
概略図、第２図は限流動作の作用説明図である。 図面中、１は限流装置、２は超電導体、３は界磁コイル
（磁界発生手段）、６Ａ乃至６Ｎは単位ユニット、７Ａ
乃至７Ｎは負荷、８は配線用遮断器、９は電磁接触器、
１０は駆動信号発生器、１１は判定回路（判定手段）、
１２は界磁電源回路である。 出願人　　株式会社　　東　　　芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、負荷への通断電を制御するための単位ユニットを複
   数備えた配電盤において、受電点に直列に介在される超
   電導体及びこの超電導体に磁界を作用させるための磁界
   発生手段からなる限流装置と、駆動状態にある負荷の合
   計電流容量を判定する判定手段とを具備し、前記限流装
   置は、前記判定手段の判定内容が大きい場合ほど前記磁
   界発生手段による磁界強度を弱くなるように制御して前
   記超電導体の臨界電流密度を高める構成とされているこ
   とを特徴とする配電盤。