JPH0458720A

JPH0458720A - 系統分離用高速度しゃ断装置

Info

Publication number: JPH0458720A
Application number: JP16689690A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nishimura; 西村　敏男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-25

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は電力系統に用いられるしゃ断装置に係り、特に
半導体しゃ断器と電流検出器とを組合わせてなる系統分
離用高速度しゃ断装置に関するものである。

（従来の技術）近年、電力系統においては、エネルギーの有効利用を図
った熱・電併給形コ・ジェネシステムか多数設置されて
いる。そして、これに伴ない、電力系統の短絡容量も増
大してきている。

ところで、通常、発電機と電力系統とを接続または分離
するしゃ断器としては、機械式（バネ）のものが用いら
れており、トリップ（開）指令を受けてから３〜５サイ
クル後に動作を完了している。

一方、電力系統の短絡電流は、事故発生の直後が最も大
きい。従って、「過電流検出器の検出時間＋しゃ断器の
動作時間（３〜５サイクル）〕の間、短絡電流が電力系
統に流れている。また、発電機は短絡事故時、短絡点へ
発電機容量の４〜５倍の電流を供給する。このことは、
系統短絡容量の増大を意味している。

以上のことから、電力系統に設置されたしゃ断器のしゃ
断能力と、電力系統の短絡容量とが接近している場合に
、例えば自家発電機等の発電機を付加的に設置すること
は、電力系統のしゃ断器がしゃ断不能となる恐れが生じ
、発電機を設置することが出来ないケースがある。

そこで、最近では、このような発電機設置に伴なう系統
短絡容量の増大に対処する方法として、限流リアクトル
を設置する方法が提案されてきているが、それによる限
流効果が小さい。また、限流効果を高めようとすると、
電圧降下か大きくなって損失が増加してしまい、好まし
くない。

（発明が解決しようとする課題）以上のように従来では、発電機の設置に伴なって系統短
絡容量が著しく増大するという問題があった。

本発明の目的は、発電機の設置に伴なう系統短絡容量の
増大を見掛上大幅に抑制することが可能な極めて信頼性
の高い系統分離用高速度しゃ断装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、商用電源から
の電力を負荷で受電するようにした電力系統に発電機を
設置する場合に、発電機の出力端と電力系統との間に設
置して用いられる系統分離用のしゃ断装置において、発
電機の主回路に設置された半導体しゃ断器と、発電機の
主回路電流の大きさを検出し、当該検出値が第１の設定
値以上であることを検出すると、半導体しゃ断器に対し
てトリップ信号を出力する第１の電流検出器と、電力系
統の受電点の主回路電流の大きさおよび方向を検出し、
受電点から構外へ流出する電流が第１の設定値よりも小
さな第２の設定値以上であることを検出すると、半導体
しゃ断器に対してトリップ信号を出力する第２の電流検
出器とを備えて構成している。

（作用）従って、本発明の系統分離用高速度しゃ断装置において
は、半導体しゃ断器と２種類の電流検出器を組合せた構
成としていることにより、構外の事故に対して、瞬時に
動作して任意の電流を限流しゃ断することができる。ま
た、電流の方向判別機能も有していることにより、構外
へ流■する電流を抑制・制限することができる。

（実施例）まず、本発明の考え方について述べる。

本発明の系統分離用高速度しゃ断装置は、半導体しゃ断
器（例えば、サイリスタしゃ断器）と、発電機主回路電
流および受電点主回路電流を検出する２種類の電流検出
器とから構成するものである。

すなわち、半導体しゃ断器は、一般のしゃ断器（例えば
、真空しゃ断器）と異なり、常に位相制御を行なってい
るが、制御おくれ角（α）はほぼ０°であり、負荷側へ
は正弦波の電流を供給するものである。また、制御指令
として、しゃ断器のトリップ信号により瞬時に通電を停
止できる機能を有するものである。

一方、電流検出器は２つの機能を有するものである。

つまり、その一つは、発電機の主回路電流を検出して、
設定値と検出値とを比較し、検出値が設定値以上になる
と、瞬時に半導体しゃ断器にトリップ信号を出力する機
能である。

また、もう一つは、受電点の主回路電流を検出するが、
その電流の方向をも併せて判定し、受電点から構内へ流
れる電流では動作せず、受電点から構外へ流出する電流
か設定値以上になると、瞬時に半導体しゃ断器にトリッ
プ信号を出力する機能である。

そして、必要に応じて、これらの２つの機能を組合せる
ことにより、１つの機能のみ（２通り）、２つの機能で
１つが動作（ＯＲ動作）、２つの機能で２つが動作（Ａ
ＮＤ動作）と４つの機能を有する電流検出器である。

以上により、設定値以上の電流が発電機から流れた場合
や、受電点から構外へ流出する場合に、瞬時に電流検出
器から半導体しゃ断器にトリップ信号を出力して、発電
機を電力系統から切離すことにより、発電機の設置に伴
なう系統短絡容量の増大を見掛上大幅に抑制して、事故
点への過大な電流の流出を防止しようとするものである
。

以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施例
に基づいて、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明による系統分離用の高速度しゃ断装置
を適用した電力系統の基本的な構成例を示す回路図であ
る。

第１図において、図示しない商用電源から供給される電
力を、しゃ断器１を介して複数の負荷２］、２２で受電
するように、電力系統か構成されている。また、この電
力系統には、しゃ断器３１、本実施例の系統分離用の高
速度しゃ断装置４、しゃ断器３２を介して、原動機５が
直結された発電機（例えば、自家発電機）６を接続また
は分離するようにしている。

さらに、電力系統には、その受電点Ｒの主回路電圧を抽
出する計器用変圧器７を設置すると共に、同じくその主
回路電流を抽出する計器用変流器８０、および計器用変
流器８０からの出力電流に応動する過電流リレー９０を
設置している。さらにまた、発電機６の主回路上のしゃ
断器３１と高速度しゃ断装置４との間には、その主回路
電流を抽出する計器用変流器８１、および計器用変流器
８１からの出力電流に応動する過電流リレー９１を設置
すると共に、同じく主回路上高速度しゃ断装置４としゃ
断器３２との間には、その主回路電流を抽出する計器用
変流器８２、および計器用変流器８２からの出力電流に
応動する過電流リレー９２を設置している。

一方、高速度しゃ断装置４は、半導体しゃ断器４１と、
計器用変流器４２と、設定器４３および４４と、第１の
電流検出器４５と、第２の電流検出器４６と、機能選択
回路４７とから構成している。

ここで、半導体しゃ断器４１は、発電機６の主回路に設
置しており、例えばサイリスタしゃ断器からなるもので
ある。また、この半導体しゃ断器４１は、一般のしゃ断
器と異なり、常に位相制御を行なっているが、制御おく
れ角（α）はほぼＯｏであり、負荷側２１．２２へ正弦
波の電流を供給するものである。さらに、制御指令とし
て、しゃ断器のトリップ信号により瞬時に通電を停止で
きる機能を有するものである。

一方、計器用変流器４２は、発電機６の主回路電流を抽
出するものである。また、設定器４３は、第１の設定値
１１を設定出力するものである。さらに、設定器４４は
、第２の設定値１２を設定出力するものである。

一方、第１の電流検出器４５は、計器用変流器４２から
の出力および設定器４３からの出力を入力し、計器用変
流器４２からの電流の大きさが設定器４３からの第１の
設定値１１以上であることを検出すると、半導体しゃ断
器４１に対するトリップ信号を出力するものである。

また、第２の電流検出器４６は、計器用変圧器７からの
出力、計器用変流器８０からの出力、設定器４４からの
出力を入力し、これらを基に電圧の位相を基準として電
流の方向が受電点Ｒから構外へ流出し、かつその大きさ
が設定器４４からの第２の設定値１２以上であることを
検出すると、半導体しゃ断器４１に対するトリップ信号
を出力するものである。

さらに、機能選択回路４７は、第１の電流検出器４５か
らのトリップ信号と、第２の電流検出器４６からのトリ
ップ信号とを入力し、半導体しゃ断器４１に対してトリ
ップ信号を出力するものである。すなわち、この機能選
択回路４７は、第１の電流検出器４５からのトリップ信
号、および第２の電流検出器４６からのトリップ信号を
入力した場合に、系統の諸条件に応じて次の組合わせに
より、４つの機能を任意に選択して半導体しゃ断器４１
をトリップするものである。

■第１の電流検出器４５からのトリップ信号で、半導体
しゃ断器４１をトリップする機能■第２の電流検出器４
６からのトリップ信号で、半導体しゃ断器４１をトリッ
プする機能■第１の電流検出器４５および第２の電流検
出器４６からの各トリップ信号の論理積（ＡＮＤ）条件
で、半導体しゃ断器４１をトリップする機能■上記■ま
たは■のうちいずれか早く検出したトリップ信号で、半
導体しゃ断器４１をトリップする機能なお、上記において、第１の設定値１１としては、例え
ば発電機定格電流の１．１〜１．５倍程度の大きさとし
、また第２の設定値１２としては、第１の設定値１．よ
りも小さな値、例えば発電機定格電流の○、１〜１，０
倍程度の大きさとしている。

次に、以上のように構成した高速度しゃ断装置の作用に
ついて説明する。

通常の電流は、図示しない商用電源から受電点Ｒへ流入
する電流Ｉ、と発電機Ｇが供給する電流Ｉｏの和と、負
荷２１．２２へ流入する電流ＩＬＩＩＬ２の和とが平衡
している。すなわち、（Ｉ　ｓ　＋　Ｉ　ｃ　＝　Ｉ　
Ｌｌ＋　Ｉ　Ｌ２）となっている。

一方、万一構外で短絡事故が発生したような場合には、
商用電源から受電点Ｒへ流入する電流１５は消滅するが
、原動機５で駆動された発電機６は事故点へ電流を供給
する。この電流は、電流Ｉｓと方向が逆でかつ電流■。

の数倍の大きさの電流であるＩｓ−となる。そして、第
１の電流検出器４５により、この電流■５　が第１の設
定値（発電機定格電流の１．１〜１．５倍）以上になっ
たことが検出されると、機能選択回路４７を通して半導
体しゃ断器４１にトリップ信号か出力される。

また、第２の電流検出器４６により、受電点Ｒの電流の
方向が通常と逆になると共に、第２の設定値（発電機定
格電流の０．１〜１．０倍）以上になったことが検出さ
れると、第１の電流検出器４５と同様に機能選択回路４
７を通して半導体しゃ断器４１にトリップ信号が出力さ
れる。

この場合、以上の２つの動作は瞬時に行なわれることに
より、本来流れる電流１５　でなく、はぼ設定値の電流
で発電機６の電流が限流しゃ断される。第２図は、この
時の様子を示す図である。

第２図において、１１は第１の電流検出器４５の電流検
出レベル、１２は第２の電流検出器４６の電流検出レベ
ル、１１　−＋　　’１２−はしゃ断装置しゃ断完了時
の電流検出レベル、ｊｌ＋　　ｊ２はしゃ断装置しゃ断
時間をそれぞれ示している。

第２図かられかるように、系統がら見た発電機６の短絡
容量は、第１．第２の電流検出器４５４６の設定値とな
り、系統短絡容量の増加が抑制できることになる。

上述したように、本実施例においては、商用電源からの
電力を負荷で受電するようにした電力系統に発電機６を
設置する場合に、発電機６の出力端と電力系統との間に
設置して用いられる系統分離用のしゃ断装置４を、発電
機６の主回路に設置された半導体しゃ断器４１と、発電
機６の主回路電流の大きさを検出し、当該検出値が第１
の設定値１１以上であることを検出すると、半導体しゃ
断器４１に対するトリップ信号を出力する第１の電流検
出器４５と、電力系統の受電点Ｒの主回路電流の大きさ
および方向を検出し、受電点Ｒから構外へ流出する電流
が第１の設定値１１よりも小さな第２の設定値１２以上
であることを検出すると、半導体しゃ断器４１に対する
トリップ信号を出力する第２の電流検出器４６と、第１
の電流検出器４５からのトリップ信号と第２の電流検出
器４６からのトリップ信号とを入力し、機能選択回路４
７とから構成したものである。

従って、発電機６の設置に伴なう電力系統の短絡容量の
増大を見掛上大幅に抑制することが可能となる。また、
既設備に導入した場合も同様であり、電力系統全体の短
絡容量の低減を図ることが可能である。このことにより
、電力系統のしゃ断器や線路の負担を軽減することかで
きる。

一方、近年における電力需要の増大によって、電力系統
全体の短絡容量が増大し、既設のしゃ断器の能力の限界
に近い系統も存在している。そして、このような系統に
発電機を設置する場合には、しゃ断器の能力を超えるこ
とが想定される。また、電力系統には、多数の電力需要
家がつながっているため、しゃ断器の更新には数多くの
しゃ断器と停電作業か必要であり、多額の費用と多くの
人手を見込まなければならない。、二の点、本実施例の
系統分離用高速度しゃ断装置４を適用することにより、
これらの問題に対して十分な対策となり得るものである
。

尚、上記実施例において、機能選択回路４７は、本発明
にとって必要不可欠な要素でないことは言うまでもない
。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、商用電源からの電
力を負荷で受電するようにした電力系統に設置する発電
機の主回路に設置された半導体しゃ断器と、発電機の主
回路電流の大きさを検出し、当該検出値が第１の設定値
以上であることを検出すると、半導体しゃ断器に対して
トリップ信号を出力する第１の電流検出器と、電力系統
の受電点の主回路電流の大きさおよび方向を検出し、受
電点から構外へ流出する電流が第１の設定値よりも小さ
な第２の設定値以上であることを検出すると、半導体し
ゃ断器に対してトリップ信号を出力する第２の電流検出
器とを備えて構成するようにしたので、設定値以上の電
流が発電機から流れた場合や、受電点から構外へ流出す
る場合に、瞬時に電流検出器から半導体しゃ断器にトリ
ップ信号を出力して、発電機を電力系統から切離すよう
にしたので、発電機の設置に伴なう系統短絡容量の増大
を見掛上大幅に抑制することが可能な極めて信頼性の高
い系統分離用高速度しゃ断装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による系統分離用高速度しゃ
断装置を適用した電力系統の基本的な構成例を示す回路
図、第２図は同実施例における作用を説明するための図
である。１・・・しゃ断器、２１．２２・・・負荷、３１．３２
・・・しゃ断器、４・・・高速度しゃ断装置、４１・・
・半導体しゃ断器、４２・・・計器用変流器、４３．４
４・・・設定器、４５・・・第１の電流検出器、４６・
・・第２の電流検出器、４７・・・機能選択回路、５・
・・原動機、６・・・発電機、７・・・計器用変圧器、
８０．８１゜８２・・・計器用変流器、９０．９１．９
２・・・過電流リ　　し　− 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）商用電源からの電力を負荷で受電するようにした
電力系統に発電機を設置する場合に、前記発電機の出力
端と電力系統との間に設置して用いられる系統分離用の
しゃ断装置において、前記発電機の主回路に設置された
半導体しゃ断器と、前記発電機の主回路電流の大きさを検出し、当該検出値
が第１の設定値以上であることを検出すると、前記半導
体しゃ断器に対してトリップ信号を出力する第１の電流
検出器と、前記電力系統の受電点の主回路電流の大きさ
および方向を検出し、前記受電点から構外へ流出する電
流が前記第１の設定値よりも小さな第２の設定値以上で
あることを検出すると、前記半導体しゃ断器に対してト
リップ信号を出力する第２の電流検出器と、を備えて成ることを特徴とする系統分離用高速度しゃ断
装置。
（２）前記半導体しゃ断器としてはサイリスタしゃ断器
を用いるようにしたことを特徴とする請求項（１）項に
記載の系統分離用高速度しゃ断装置。