(57)【要約】【課題】受電設備内で短絡事故が発生した場合、事故発生箇所の回線を容易に切り離し可能なネットワーク受電設備を得る。【解決手段】複数回線の電力系統配電線１ａ〜１ｃより受電し、受電開閉器２ａ〜２ｃ，ネットワーク変圧器３ａ〜３ｃ，プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃ，およびプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃを介して共通のネットワーク母線１０に給電され、さらにネットワーク母線１０から複数のフィーダへ電力が供給されるスポットネットワーク受電設備であって、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃに瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃを設け、その動作電流値を、１回線で短絡事故が発生したときの事故回線に流れる短絡電流より小さく、健全回線に流れる短絡電流より大きい値に設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回線の電力系統配電線より受電し、受電開閉器，特高から高圧または低圧へ降圧するネットワーク変圧器，プロテクタヒューズ，およびプロテクタ遮断器を介して共通のネットワーク母線に給電され、さらに前記ネットワーク母線から複数のフィーダへ電力が供給されるスポットネットワーク受電設備であって、
前記プロテクタ遮断器に瞬時動作過電流継電器が設けられ、前記瞬時動作過電流継電器の動作電流は、１回線で短絡事故が発生したときの事故回線に流れる短絡電流より小さく、健全回線に流れる短絡電流より大きい値に設定されていることを特徴とするスポットネットワーク受電設備。
【請求項２】
請求項１記載のスポットネットワーク受電設備において、
前記電力系統配電線は３回線で構成されており、前記１回線で短絡事故が発生したときの前記健全回線に流れる短絡電流をＩｓとするとき、前記瞬時動作過電流継電器の前記動作電流は、１．５Ｉｓに設定されていることを特徴とするスポットネットワーク受電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スポットネットワーク受電設備に関し、特に、スポットネットワーク系統の保護方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポットネットワーク受電設備は、複数の電力回線から複数バンクの変圧器を経由し、変圧器２次のプロテクタを介して、共通のネットワーク母線に電力の供給を行い、そこから各フィーダへの電力供給を行うものである。
従来のスポットネットワークとして、例えば特許文献１のような技術が知られている。図８は、特許文献１に示されたスポットネットワーク受電設備を示す系統図である。この系統図を参照して、スポットネットワークの概要を簡単に説明する。３回線の電力系統配電線１ａ，１ｂ，１ｃから受電し、各回線は、受電開閉器２ａ，２ｂ，２ｃ、ネットワーク変圧器３ａ，３ｂ，３ｃ、プロテクタヒューズ４ａ，４ｂ，４ｃ、プロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃを介して、共通のネットワーク母線１０に接続され、ネットワーク母線１０より各フィーダへ電力が供給される。プロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃにはネットワークリレー８ａ，８ｂ，８ｃが接続されており、基本的に以下の３つの制御を行う。
【０００３】
まず、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃがすべて開放されている場合、ネットワーク２次ＶＴ９ａ〜９ｃは無電圧となる。この状態でネットワーク１次ＶＴ５ａ〜５ｃが電圧を検出している場合、ネットワークリレー８ａ〜８ｃは自動的にプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃを投入する。これをネットワークリレーの無電圧投入という。
２つ目は、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃのうちのいずれかが開放状態であり、その回線のネットワーク１次ＶＴとネットワーク２次ＶＴの両方で電圧を検出しており、ネットワーク１次ＶＴの位相がネットワーク２次ＶＴの位相よりも進んでいる場合、ネットワークリレー８ａ〜８ｃは開放しているプロテクタ遮断器を自動的に投入する。これをネットワークリレーの差電圧投入という。
３つ目は、図９のように、例えば１回線の電力系統配電線１ａで短絡事故が発生した場合、図中に破線で示すように、健全回線である１ｂ，１ｃから事故電流の回り込みが起きる。このとき、ネットワークＣＴ６ａに逆位相の電流が流れるので、それを検出してネットワークリレー８ａは自動的に事故回線のプロテクタ遮断器７ａを遮断し、事故点とスポットネットワーク系統を切り離す。これをネットワークリレーの逆電力遮断という。事故回線以外のプロテクタ遮断器７ｂ，７ｃは投入されたままなので、無停電で各フィーダへ電力の供給を行うことができる。
【０００４】
また、図示は省略するが、例えば、ネットワーク変圧器３ａとプロテクタヒューズ４ａの間で短絡事故が起きた場合、この回線のネットワークＶＴが無電圧となるため、ネットワークリレーによる逆電力遮断を行うことはできない。しかし、プロテクタヒューズ４ａに短絡電流が流れるため、プロテクタヒューズ４ａがその特性による時間で溶断し、事故点をスポットネットワーク系統から切り離すことができる。このとき、事故回線のプロテクタヒューズ４ａだけでなく健全回線のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃにも短絡電流が流れるが、健全回線のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃには事故回線のプロテクタヒューズ４ａに流れる短絡電流の半分しか流れないので、事故回線のプロテクタヒューズ４ａのほうが先に溶断するため、健全回線のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃは溶断せず、無停電で各フィーダへ電力を供給することができる。
【０００５】
また、各フィーダにはテイクオフ遮断器１１ａ〜１１ｆを介して負荷に接続されているので、フィーダのいずれかで短絡事故が発生した場合、事故フィーダのテイクオフ遮断器のみが開放されるようになっている。
なお、図８では図示を省略しているが、特許文献１では、各回線のネットワーク母線１０の近傍位置に、プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃに近似した遮断特性を有する逆流阻止用ヒューズを介挿し、プロテクタ遮断器と逆流阻止用ヒューズとの間で短絡事故等が発生した場合、その回線のみを切り離すようにしている。
このようにスポットネットワーク受電設備は、短絡事故時にも無停電で各フィーダに電力を供給できるため、信頼性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２５１８１１号公報（要約、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図８のような従来のスポットネットワーク受電設備において、例えば、図１０のように、１回線のプロテクタヒューズ４ａとプロテクタ遮断器７ａの間で短絡事故が発生した場合、破線のように短絡電流が流れるが、ネットワークＶＴが無電圧になるため、逆電力遮断を行うことができず、また、事故回線のプロテクタヒューズ４ａを溶断させただけでは事故点をスポットネットワーク系統から切り離すことができないため、健全回線も含めて全回線のプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃが溶断し、全停電となる。
【０００８】
ただし、この場合でも、過電流継電器等を用いて、事故回線のプロテクタ遮断器だけを開放することは可能である。しかしながら、この場合は少なくともプロテクタヒューズの溶断時間よりもプロテクタ遮断器の動作時間が早くなくてはならない。さらに、プロテクタヒューズの劣化時間よりも早く動作させなければ、事故後に健全回線のプロテクタヒューズも交換しなければならなくなる。
それを、解消するために劣化時間が長いプロテクタヒューズを選定すれば、事故の継続時間が長くなってしまうという問題点があった。
また、特許文献１のように、逆流阻止用ヒューズを設けたものでは、事故が発生して逆流阻止用ヒューズが溶断する度に、そのヒューズを取り替えなければならず、メンテナンスが煩雑になるという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、スポットネットワーク受電設備内で短絡事故が発生した場合、その事故発生位置をスポットネットワーク系統から切り離し、短絡事故による全停電を回避して設備への連続送電を可能とする、メンテナンスの容易なスポットネットワーク受電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るスポットネットワーク受電設備は、複数回線の電力系統配電線より受電し、受電開閉器，特高から高圧または低圧へ降圧するネットワーク変圧器，プロテクタヒューズ，およびプロテクタ遮断器を介して共通のネットワーク母線に給電され、さらにネットワーク母線から複数のフィーダへ電力が供給されるスポットネットワーク受電設備であって、プロテクタ遮断器に瞬時動作過電流継電器が設けられ、瞬時動作過電流継電器の動作電流は、１回線で短絡事故が発生したときの事故回線に流れる短絡電流より小さく、健全回線に流れる短絡電流より大きい値に設定されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のスポットネットワーク受電設備によれば、プロテクタ遮断器に瞬時動作過電流継電器が設けられ、瞬時動作過電流継電器の動作電流は、１回線で短絡事故が発生したときに事故回線に流れる短絡電流より小さく、健全回線に流れる短絡電流より大きい値に設定されているので、短絡事故時に事故回線だけの瞬時動作過電流継電器が動作して事故回線だけのプロテクタ遮断器を開放させることができるため、事故点を切り離すことによってフィーダ側の全停電を回避して、フィーダへの連続送電が可能となる。
また、逆流阻止用ヒューズを用いるような従来技術と比較して、短絡事故が発生したときのヒューズの交換が減るため、メンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１によるスポットネットワーク受電設備を示す系統図である。
【図２】図１において、１回線のプロテクタヒューズとプロテクタ遮断器間で短絡事故が発生したときの説明図である。
【図３】図１において、１フィーダで短絡事故が発生したときの説明図である。
【図４】図１において、１回線のネットワーク変圧器とプロテクタヒューズ間で短絡事故が発生したときの説明図である。
【図５】図１において、１回線の電力系統配電線で短絡事故が発生したときの説明図である。
【図６】図１において、共通のネットワーク母線で短絡事故が発生したときの説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるスポットネットワーク受電設備の他の例を示す系統図である。
【図８】従来の３回線のスポットネットワーク受電設備を示す系統図である。
【図９】図８において、１回線の電力系統配電線で短絡事故が発生したときの説明図である。
【図１０】図８において、１回線のプロテクタヒューズとプロテクタ遮断器の間で短絡事故が発生した場合の説明図である。
【図１１】プロテクタヒューズとプロテクタ遮断器動作の協調関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるスポットネットワーク受電設備の構成を示す系統図である。
スポットネットワーク系統は、複数の電力回線から複数バンクの変圧器を経由し、変圧器２次のプロテクタを介して共通のネットワーク母線に電力の供給を行い、そこから各フィーダへの電力供給を行うものである。なお、以下の説明において、背景技術の項で説明した図８と同等部分は、対応が分かりやすいように同一符号で示している。
【００１４】
図１に示すように、３回線の電力系統配電線１ａ，１ｂ，１ｃより電力を受電し、各回線は、受電開閉器２ａ，２ｂ，２ｃ、特高から高圧または低圧へ降圧するネットワーク変圧器３ａ，３ｂ，３ｃ、プロテクタヒューズ４ａ，４ｂ，４ｃ、およびプロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃを介して、共通のネットワーク母線１０に接続されており、ネットワーク母線１０より各フィーダへ電力が供給されるスポットネットワーク受電設備である。
プロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃには、ネットワークリレー８ａ，８ｂ，８ｃが接続されている。
【００１５】
また、プロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃの１次側には、ネットワーク１次ＶＴ５ａ，５ｂ，５ｃが、２次側にはネットワーク２次ＶＴ９ａ，９ｂ，９ｃが設けられており、それらはネットワークリレー８ａ，８ｂ，８ｃへ接続されている。
ネットワークリレー８ａ〜８ｃは、通常、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃに対し、背景技術の項で説明した３つの制御を行うものである。
そして、本願発明の特徴として、プロテクタ遮断器７ａ，７ｂ，７ｃの１次側に設けたネットワークＣＴ６ａ，６ｂ，６ｃを介して瞬時動作過電流継電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃが接続されている。
【００１６】
また、ネットワーク母線１０に接続されるフィーダ側は、テイクオフ遮断器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを介して図示しない複数の負荷が接続される。この各テイクオフ遮断器１１ａ〜１１ｆには、瞬時動作過電流継電器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆがそれぞれ接続されている。なお、回線の数およびフィーダの数は一例を示しており、図に限定するものではない。
このような構成のスポットネットワークにおいて、各供給回線が正常状態においては、電力系統配電線１ａ，１ｂ，１ｃから供給される電力は、各供給回線を経由して共通のネットワーク母線１０に供給される。そして、共通のネットワーク母線１０を介して各フィーダの負荷へ供給される。
【００１７】
次に、図１の受電設備において、各回線が受電状態にあるとき、すなわち各開閉器および各遮断器が投入されている状態で、短絡事故が発生した場合の動作を説明する。
図２は、１回線のプロテクタヒューズ４ａとプロテクタ遮断器７ａの間で短絡事故が発生した場合であり、各回線に流れる短絡電流Ｉｓを図中に破線で示している。
短絡電流Ｉｓは、各健全回線から事故回線に回り込んで流れるため、事故回線には２Ｉｓの短絡電流が流れる。
ここで、瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃの動作電流は、１回線で短絡事故が発生したときに、その事故回線に流れる短絡電流ではプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃを遮断し、健全回線のプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃに流れる短絡電流値では遮断しない大きさに設定されている。すなわち動作電流値は、Ｉｓよりも大きく、２Ｉｓよりも小さい値に設定している。
【００１８】
これにより、事故回線のプロテクタ遮断器７ａだけが遮断されて事故点が切り離されるため、フィーダ側の全停電を回避し、設備への連続送電が可能となっている。
この場合、動作電流の設定値を１．５Ｉｓ程度にすれば、公差を±２０％程度考慮したとしても確実に協調を取ることが可能である。また、このとき、溶断するヒューズは事故回線のプロテクタヒューズ４ａだけであり、プロテクタ遮断器７ａが瞬時遮断するため、健全回線のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃは劣化する前に事故点から切り離される。そのため、事故後は事故回線のプロテクタヒューズ４ａのみを交換すればよい。
【００１９】
図１１は、プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃと瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃによるプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃ動作の協調関係を説明する図である。
図中のＣ曲線で示す許容時間特性とは、プロテクタヒューズに大電流が流れたときに劣化を許容できる時間を示しており、例えば、電流Ｉｓでは、０．１秒程度までは許容できることが分かる。また、瞬時動作過電流継電器は０．０４秒程度で動作する。なお、この各数値は一例を示すものである。
図２のように１回線のプロテクタヒューズ４ａとプロテクタ遮断器７ａの間で短絡事故が起きた場合、上述のように健全回線には短絡電流Ｉｓ、事故回線には短絡電流２Ｉｓが流れる。そこで、瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃの動作電流を図１１のように１．５Ｉｓで設定した場合、公差２０％とすれば、動作電流は１．２Ｉｓから１．８Ｉｓ以上の値となる。最低でも１．２Ｉｓ以上の短絡電流が流れなければ瞬時動作過電流継電器が動作することはないため、Ｉｓしか流れないプロテクタ遮断器７ｂ，７ｃは遮断されない。また、１．８Ｉｓ以上流れた場合、瞬時動作過電流継電器は確実に動作するため、２Ｉｓの事故電流が流れる事故回線のプロテクタ遮断器７ａは確実に遮断される。そのため、事故回線のみが系統から切り離され、健全回線からの連続送電が可能である。
このとき、プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃの許容時間は、図１１中にＣで示すように、短絡電流Ｉｓでは０．１秒程度あるので、瞬時動作過電流継電器が動作する０．０４秒より長く、健全回線のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃは劣化することがない。
【００２０】
次に、図３は、図１の受電設備において、フィーダで短絡事故が起きた場合の各部分に流れる短絡電流を示したものである。
例えばフィーダの１箇所で短絡事故が起きた場合、各回線には短絡電流Ｉｓが流れ、事故フィーダには３回線分の短絡電流３Ｉｓが流れる。
前述のように、瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃの動作電流はＩｓよりも大きく設定されているので、フィーダの事故時はプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃの瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃは動作せず、事故フィーダの瞬時動作過電流継電器１３ａだけが動作するため、事故フィーダのみを切り離すことができる。
【００２１】
次に、図４は、図１の受電設備において、１回線のネットワーク変圧器３ａとプロテクタヒューズ４ａの間で短絡事故が起きた場合に各回線に流れる短絡電流を示したものである。この場合、図２と同様にプロテクタ遮断器７ａには２Ｉｓの短絡電流が流れるが、プロテクタヒューズ４ａにも２Ｉｓの短絡電流が流れ、プロテクタヒューズ４ａの特性と瞬時動作過電流継電器１２ａの動作電流の兼ね合いにより、プロテクタ遮断器７ａかプロテクタヒューズ４ａのどちらかで事故点が切り離される。すなわち、この場合には、事故回線のプロテクタ遮断器７ａかプロテクタヒューズ４ａしか遮断されないため、全停電を回避して、設備への連続送電が可能である。
【００２２】
次に、図５は、図１の受電設備において、１回線の電力系統配電線１ａで短絡事故が発生したときに、各回線に流れる短絡電流を示したものである。このときの短絡電流をＩｓａとする。電力系統配電線１ａで短絡事故が起きた場合、事故点に対して事故回線のネットワーク変圧器３ａが直列に接続されるため、発生する短絡電流Ｉｓａは、ネットワーク変圧器３ａの２次側で短絡事故を起こしたときの短絡電流Ｉｓより小さくなるため、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃの瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃは動作せず、ネットワークリレー８ａの逆電力遮断によって事故回線のプロテクタ遮断器７ａだけが開放される。そのため、全停電とはならず、各フィーダに無停電で電力を供給でき連続送電が可能である。
【００２３】
また、図６は、図１の受電設備において、共通のネットワーク母線１０で短絡事故が発生したときに、各回線に流れる短絡電流を示したものである。このとき、各回線には短絡電流Ｉｓしか流れないため、プロテクタ遮断器７ａ〜７ｃの瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃは動作しない。したがって、この場合は事故点を切り離すことができないので、全回線のプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃがその特性による時間で溶断し、全停電となる。
【００２４】
このように、瞬時動作過電流継電器１２ａ〜１２ｃを備えたプロテクタ遮断器７ａ〜７ｃを用いることによって、ネットワーク母線１０で短絡事故が発生した場合以外は、全停電を回避し、設備への連続送電が可能である。特に、１回線のプロテクタヒューズとプロテクタ遮断器間で短絡事故が起きた場合に、プロテクタ遮断器に瞬時動作過電流継電器が接続されていない場合では、全回線のプロテクタヒューズが溶断する虞があるが、瞬時動作過電流継電器を設けたことで、事故回線のプロテクタヒューズしか溶断せず、かつ、健全回線のプロテクタヒューズは劣化も起きないため、事故後に事故回線のプロテクタヒューズを交換するだけでよい。
【００２５】
次に、図１で説明したスポットネットワーク受電設備の変形例について説明する。
図７は、図１の変形例を示すスポットネットワーク受電設備の系統図である。図７に示すように、図１のプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃに替えて、その位置に、プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃと同等の遮断特性をもつ過電流継電器１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えた開
閉器１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設置したものである。
このような構成により、図１のプロテクタヒューズの機能および動作が、上記の過電流継電器１４ａ〜１４ｃを備えた開閉器１５ａ〜１５ｃに置き換わる。そのため、短絡事故が起きても、図１の場合のようにプロテクタヒューズを交換する必要性がなくなり、さらにメンテナンス性が向上する。
【００２６】
以上のように、実施の形態１のスポットネットワーク受電設備によれば、複数回線の電力系統配電線より受電し、受電開閉器，特高から高圧または低圧へ降圧するネットワーク変圧器，プロテクタヒューズ，およびプロテクタ遮断器を介して共通のネットワーク母線に給電され、ネットワーク母線から複数のフィーダへ電力が供給されるスポットネットワーク受電設備であって、プロテクタ遮断器に瞬時動作過電流継電器が設けられ、瞬時動作過電流継電器の動作電流は、１回線で短絡事故が発生したときに事故回線に流れる短絡電流より小さく、健全回線に流れる短絡電流より大きい値に設定されているので、短絡事故時に事故回線だけの瞬時動作過電流継電器が動作して事故回線だけのプロテクタ遮断器を開放させることができるため、事故点を切り離すことによってフィーダ側の全停電を回避して、フィーダへの連続送電が可能となる。
また、逆流阻止用ヒューズを用いるような従来技術と比較して、短絡事故が発生したときのヒューズの交換が減るため、メンテナンス性が向上する。
【００２７】
また、電力系統配電線は３回線で構成されており、１回線で短絡事故が発生したときの健全回線に流れる短絡電流をＩｓとするとき、瞬時動作過電流継電器の動作電流は、１．５Ｉｓに設定されているので、回線において短絡事故が発生したときに事故回線を確実に切り離すことができる。
【００２８】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ，１ｂ，１ｃ  電力系統配電線、２ａ，２ｂ，２ｃ  受電開閉器、
３ａ，３ｂ，３ｃ  ネットワーク変圧器、４ａ，４ｂ，４ｃ  プロテクタヒューズ、
５ａ，５ｂ，５ｃ  ネットワーク１次ＶＴ、６ａ，６ｂ，６ｃ  ネットワークＣＴ、
７ａ，７ｂ，７ｃ  プロテクタ遮断器、８ａ，８ｂ，８ｃ  ネットワークリレー、
９ａ，９ｂ，９ｃ  ネットワーク２次ＶＴ、１０  ネットワーク母線、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ  テイクオフ遮断器、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  瞬時動作過電流継電器、
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ  瞬時動作過電流継電器、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  過電流継電器、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  開閉器。
【図１１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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