スポットネットワーク受電設備

【目的】従来のバンク毎のプロテクタヒューズを省いて保守点検作業の簡素化を図り、２バンク運転中にいずれかのバンクのネットワーク変圧器の２次側の短絡事故が生じても負荷給電を継続するように保護協調を改善し、とくに、２バンク構成の場合の供給信頼性を飛躍的に向上する。
【構成】各配電線１ａ〜１ｃと各ネットワーク変圧器２ａ〜２ｃの１次側との間に設けられたバンク＃１〜＃３毎の１次開閉器１２ａ〜１２ｃと、各変圧器２ａ〜２ｃの２次側と各プロテクタ遮断器５ａ〜５ｃとの間に設けられたバンク＃１〜＃３毎の変流器１３ａ〜１３ｃと、各変流器１３ａ〜１３ｃの２次短絡電流検出により動作して各１次開閉器１２ａ〜１２ｃそれぞれを開放するバンク＃１〜＃３毎の過電流継電器１４ａ〜１４ｃとを備える。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビル用受電設備等に用いられるスポットネットワーク受電設備に関し、とくに、ネットワーク変圧器の２次電圧が低い２次低圧スポットネットワーク受電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スポットネットワーク受電設備は、各バンク（群）のネットワーク変圧器の２次電圧の高，低により、２次高圧設備と２次低圧設備とに大別される。そして、従来の２次低圧スポットネットワーク受電設備は、各バンクの２次側にプロテクタヒューズ（電力用ヒューズ）を設けて形成される。
【０００３】すなわち、代表的な３バンク構成の従来の２次低圧スポットネットワーク受電設備は図３に示すように形成される。同図において、１ａ，１ｂ，１ｃは高圧又は特別高圧配電線からなる３回線の配電線、２ａ，２ｂ，２ｃは１次側が１次断路器３ａ，３ｂ，３ｃを介して配電線１ａ〜１ｃそれぞれに接続された３バンク＃１，＃２，＃３のネットワーク変圧器である。１５ａ，１５ｂ，１５ｃは各変圧器２ａ〜２ｃとプロテクタ盤１６ａ，１６ｂ，１６ｃとを接続するバスダクトである。
【０００４】４ａ，４ｂ，４ｃは各プロテクタ盤１６ａ〜１６ｃ内に設けられたプロテクタヒューズ、５ａ，５ｂ，５ｃはプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃとネットワーク母線６との間に設けられたプロテクタ遮断器である。
【０００５】７ａ，７ｂ，７ｃはプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃとプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃとの間に設けられた取引用変流器、８ａ，８ｂ，８ｃは各バンク＃１〜＃３のネットワーク継電器である。
【０００６】９ａ，９ｂ，９ｃは取引用変流器７ａ〜７ｃとプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃとの間に設けられた計器用変流器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃはプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃのネットワーク変圧器２ａ〜２ｃ側の電圧を検出する変圧器側計器用変圧器、１１ａ，１１ｂ，１１ｃはプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃのネットワーク母線６側の電圧を検出する母線側計器用変圧器である。
【０００７】そして、通常は各バンク＃１〜＃３の１次断路器３ａ〜３ｃが投入されて３バンク運転の状態になり、各配電線１ａ〜１ｃの電力がネットワーク変圧器２ａ〜２ｃにより降圧してネットワーク母線６に並列給電され、この母線６からテイクオフ盤（図示せず）を介して各負荷に給電される。
【０００８】このとき、各バンク＃１〜＃３のネットワーク変圧器２ａ〜２ｃの容量等は同一に設定され、各配電線１ａ〜１ｃが需要電力の１／３ずつを均等に分担する。
【０００９】また、保守点検等のため、いずれか１バンク，例えばバンク＃３の１次断路器３ｃが開放操作されて２バンク運転の状態になると、配電線１ａ，１ｂにより需要電力の１／２ずつが分担されて負荷給電が継続される。
【００１０】つぎに、３バンク運転中に何らかの原因でいずれかのバンク＃１〜＃３のネットワーク変圧器２ａ〜２ｃの２次側とプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃとの間で短絡事故が発生した場合について説明する。
【００１１】例えば図３に示すように、バンク＃１のネットワーク変圧器２ａとプロテクタヒューズ４ａとの間で短絡事故が発生すると、事故バンク＃１の配電線１ａから事故点Ｐに実線■の短絡電流が流れるとともに、残りの健全バンク＃２，＃３の配電線１ｂ，１ｃからネットワーク母線６を介して事故点Ｐに実線■，■の逆流の短絡電流が流れる。
【００１２】このとき、プロテクタヒューズ４ａに流れる短絡電流は、実線■，■を合わせたものとなり、健全バンク＃２，＃３のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃに流れる短絡電流の２倍の大きさとなる。そして、この短絡電流が十分大きいため、事故バンク＃１のプロテクタヒューズ４ａが健全バンク＃２，＃３のプロテクタヒューズ４ｂ，４ｃよりも早く即時に溶断する。一方、実線■の短絡電流は電力会社側の送り出し遮断器により遮断される。そして、事故バンク＃１は配電線１ａから切離されて、健全バンク＃２，＃３の配電線１ｂ，１ｃの電力により２バンク運転の状態で負荷給電が継続される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前記図３の従来設備の場合、バンク毎にプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃを設けて形成されるため、これらのヒューズ４ａ〜４ｃの劣化を監視して取替等を行う必要があり、煩雑な保守点検作業を要する問題点がある。
【００１４】また、プロテクタヒューズ４ａ〜４ｃが短絡電流により瞬時に溶断するため、とくに２バンク運転中にいずれかのバンクのネットワーク変圧器の２次側で短絡事故が発生すると、プロテクタヒューズに流れる短絡電流は同一となり、事故バンクのプロテクタヒューズが溶断すると同時に健全バンクのプロテクタヒューズも溶断し、負荷給電を継続することができず、保護協調がとられず、いわゆる全停状態になる問題点がある。
【００１５】すなわち、図３の３バンク構成の受電設備において、例えばプロテクタ遮断器５ｃが開放操作されてバンク＃１，＃２の２バンク運転中に、バンク＃１の事故点Ｐで短絡事故が発生すると、健全バンク＃２のプロテクタヒューズ４ｂと事故バンク＃１のプロテクタヒューズ４ａに流れる短絡電流は同量となる。
【００１６】そして、健全バンク＃２からの実線■の短絡電流により、事故バンク＃１のプロテクタヒューズ４ａが瞬時に溶断する。また、実線■の短絡電流に基づく変流器９ａの電流検出，計器用変圧器１０ａ，１１ａの電圧検出とにより、ネットワーク継電器８ａはネットワーク変圧器２ａのネットワーク母線６からの逆電力を検出してプロテクタ遮断器５ａの開放指令を出すが、このプロテクタ遮断器５ａが開放する前に、健全バンク＃２の実線■の短絡電流により当該バンク＃２のプロテクタヒューズ４ｂも溶断する。
【００１７】したがって、全バンク＃１〜＃３の給電が停止し、負荷給電が継続されなくなって全停状態になる。また、実線■の短絡電流は、通常、電力会社の送り出し遮断器で遮断されるが、ネットワーク変圧器２ａ〜２ｃが小容量の場合、短絡電流が小さく、保護できない場合もある。
【００１８】ところで図３の３バンク構成等の多バンク構成の受電設備の場合は、前記したように２バンク運転中で短絡事故が発生したときにのみ全停状態が発生する。しかし、例えば図３のバンク＃１，＃２のみにより形成される２バンク構成の受電設備の場合は、常時２バンク運転になるため、いずれかのバンクで短絡事故が発生すると、必ず全停状態になる。したがって、短絡事故に対して何らかの対策を施し、全停状態を回避することが極めて重要な問題となっている。
【００１９】本発明は、従来のプロテクタヒューズを省いて保守作業を簡素化するとともに、２バンク運転中にいずれかのバンクで短絡事故が発生したときにも負荷給電の継続を可能にし、とくに、２バンク構成の場合の信頼性を飛躍的に向上することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために本発明のスポットネットワーク受電設備の場合、各配電線と各ネットワーク変圧器の１次側との間に設けられたバンク毎の１次開閉器と、各ネットワーク変圧器の２次側と各プロテクタ遮断器との間に設けられたバンク毎の変流器と、各変流器の２次短絡電流検出により動作して各１次開閉器それぞれを開放するバンク毎の過電流継電器とを備える。そして、２バンク構成の場合は、２回線の配電線に２バンクのネットワーク変圧器の１次側それぞれを接続して形成される。
【００２１】
【作用】前記のように構成された本発明のスポットネットワーク受電設備の場合、従来設備のバンク毎のプロテクタヒューズが省かれるとともに、従来の各バンクの１次断路器の代わりに１次開閉器が設けられる。
【００２２】そして、バンク毎の変流器によりそれぞれの短絡電流が検出されると、各バンクの過電流継電器が動作して１次開閉器が開放し、この開放により従来のプロテクタヒューズが溶断した場合と同様に事故バンクの配電線からの給電が遮断される。
【００２３】また、事故バンクのプロテクタ遮断器は、ネットワーク変圧器の２次側のネットワーク母線を介した他の健全バンクからの逆電力の検出により、従来と同様に遮断開放される。
【００２４】そして、過電流継電器の動作時限によりプロテクタ遮断器の開放後に１次開閉器が開放するため、事故バンクについては、プロテクタ遮断器が開放されて当該バンクがネットワーク母線から解列した後、１次開閉器が開放して配電線から流入する短絡電流が遮断される。
【００２５】さらに、残りの健全バンクについては、それぞれの１次開閉器の開放前に事故バンクのプロテクタ遮断器が開放して事故バンクへの短絡電流の注入が停止し、１次開閉器が開放されずに投入状態に保持されて負荷給電を継続する。
【００２６】したがって、従来のプロテクタヒューズの保守点検等が省け、保守作業が簡素化するとともに、２バンク運転中にいずれかのバンクで短絡事故が発生しても健全バンクの負荷給電が継続され、保護協調が改善されて全停状態の発生が防止される。この全停状態の発生防止により、とくに、２バンク構成の場合は、給電信頼性が飛躍的に向上する。
【００２７】
【実施例】実施例について、図１及び図２を参照して説明する。図１において、図３と同一符号は同一のものを示し、図３の従来設備と異なる点は、つぎの（ｉ）〜（iii）の点である。
（ｉ）図３の１次断路器３ａ〜３ｃの代わりに、２次短絡電流を遮断可能なガス絶縁型負荷開閉器等からなる１次開閉器１２ａ，１２ｂ，１２ｃを各１次断路器３ａ〜３ｃの位置に設けた点。
（ii）図３のプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃを省き、各変圧器２ａ〜２ｃの真下に短絡電流検出用の変流器１３ａ，１３ｂ，１３ｃを設けた点。
（iii）変流器１３ａ〜１３ｃの短絡電流の検出出力により動作して１次開閉器１２ａ〜１２ｃを整定された動作時限で開放するバンク毎の過電流継電器１４ａ，１４ｂ，１４ｃを設けた点。
【００２８】そして、正常運転時は１次開閉器１２ａ〜１２ｃがいずれも閉成保持され、３バンク運転でネットワーク母線６の各負荷に給電される。また、定期点検等を行うため、例えば１次開閉器１２ｃが開放操作されたときは、１次開閉器１２ａ，１２ｂが閉成し、バンク＃１，＃２の２バンク運転でネットワーク母線６の各負荷に給電される。
【００２９】つぎに、例えばバンク＃１，＃２の２バンク運転中にバンク＃１のネットワーク変圧器２ａの２次側とプロテクタ遮断器５ａとの間で短絡事故が発生すると、事故バンク＃１の配電線１ａから事故点Ｐに実線■の短絡電流が流れ、同時に、配電線１ｂから健全バンク＃２，ネットワーク母線６を介して事故点Ｐに実線■の短絡電流が流れる。
【００３０】そして、実線■の短絡電流が変流器１３ａにより検出され、変流器１３ａの検出出力に基づき、過電流継電器１４ａが動作して１次開閉器１２ａが開放する。また、実線■の短絡電流に基づく逆電力の検出により、ネットワーク継電器８ａが動作してプロテクタ遮断器５ａが開放し、この開放により事故バンク＃１がネットワーク母線６から解列する。
【００３１】このとき、実線■，■の短絡電流は等しく、例えば図２の実線アに示す大きさになる。また、プロテクタ遮断器５ａは図２の実線イの動作特性に沿って動作し、図中の点αのタイミングで開放する。
【００３２】さらに、過電流継電器１４ａは動作時限の整定により図２の実線ウの動作特性に沿って動作し、点αから一般的な継電器動作時限より少し長い時限差τ（＝０．６秒）遅れた点βのタイミングで１次開閉器１２ａが開放する。なお、図２は２次電圧が４２０Ｖに設定されたネットワーク変圧器容量１０００ＫＶＡの受電設備を２バンク運転した場合の動作特性図である。
【００３３】そして、図２からも明らかなように、事故バンク＃１においては、事故発生瞬時にプロテクタ遮断器５ａが遮断開放して事故バンク＃１がネットワーク母線６から解列した後、１次開閉器１２ａが開放する。
【００３４】さらに、健全バンク＃２においては、当該バンク＃２の１次開閉器１２ｂが開放する前に、事故バンク＃１のプロテクタ遮断器５ａが遮断開放して実線■の短絡電流が消失し、１次開閉器１２ｂは閉成保持される。
【００３５】そのため、短絡事故が発生しても、健全バンク＃２の電力によりネットワーク母線６の負荷給電が継続し、保護協調が改善され、従来のプロテクタヒューズを設けた場合のような全停状態の発生が回避されて防止される。なお、この１バンク運転のときは、給電量が減少するため、給電を受ける負荷も制限される。
【００３６】また、３バンク運転中に例えばバンク＃１に前記と同様の短絡事故が生じたときは、プロテクタ遮断器５ａの遮断開放により、図１の実線■，■の短絡電流が消失し、健全バンク＃２，＃３からの並列給電によりネットワーク母線６の負荷給電が継続する。
【００３７】そして、図１の構成の場合は、従来設備のプロテクタヒューズ４ａ〜４ｃの劣化点検や取換えの保守作業が省け、保守作業の簡素化が図れる。さらに、３バンク運転中だけでなく、２バンク運転中にいずれかのバンクで短絡事故が発生しても、健全バンクによる負荷給電が継続され、保護協調が改善されて従来は避けられなかった２バンク運転中の全停状態の発生が防止され、信頼性が向上する。また、実線■の短絡電流は、１次開閉器１２ａ〜１２ｃにより遮断可能であり、ネットワーク変圧器２ａ〜２ｃが小容量の場合でも保護が可能である。
【００３８】つぎに、例えば図１の２回線１ａ，１ｂに２バンク＃１，＃２のネットワーク変圧器２ａ，２ｂの１次側を接続した２バンク構成の受電設備の場合について説明する。この場合、１次開閉器１２ａ，１２ｂが閉成保持されて２バンク運転が常用される。
【００３９】そして、この２バンク運転中に例えばバンク＃１に短絡事故が発生すると、前記の３バンク構成で２バンク運転中に事故が発した場合と同様、事故バンク＃１のプロテクタ遮断器５ａの開放後に当該バンク＃１の１次開閉器１２ａが開放し、健全バンク＃２の電力により負荷給電が継続される。
【００４０】この場合、従来は短絡事故の発生により必ず生じていた全停状態が回避されて防止され、給電信頼性が飛躍的に向上する。そして、前記実施例では３バンク構成，２バンク構成の場合について説明したが、４バンク以上の多バンク構成の場合に適用できるのは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成されているため、以下に記載する効果を奏する。従来設備のバンク＃１〜＃３毎のプロテクタヒューズは省かれる。そして、バンク＃１〜＃３毎の変流器１３ａ〜１３ｃによりそれぞれの短絡電流が検出されると、過電流継電器１４ａ〜１４ｃが動作して１次開閉器１２ａ〜１２ｃが開放する。また、事故バンクのプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃは、ネットワーク変圧器２ａ〜２ｃの２次側のネットワーク母線６を介した他の健全バンクからの逆電力の検出により、遮断開放する。
【００４２】そして、過電流継電器１４ａ〜１４ｃの動作時限によりプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃの開放後に１次開閉器１２ａ〜１２ｃが開放するため、事故バンクについては、プロテクタ遮断器５ａ〜５ｃが開放して当該バンクがネットワーク母線６から解列した後、１次開閉器１２ａ〜１２ｃが開放して短絡電流が遮断される。
【００４３】さらに、残りの健全バンクについては、それぞれの１次開閉器１２ａ〜１２ｃの開放前に事故バンクのプロテクタ遮断器５ａ〜５ｃが開放して事故バンクへの短絡電流の注入が停止し、１次開閉器１２ａ〜１２ｃが開放されず、負荷給電を継続する。
【００４４】したがって、従来のプロテクタヒューズの保守点検等が省け、保守作業が簡素化するとともに、２バンク運転中にいずれかのバンクで短絡事故が発生しても健全バンクの負荷給電が継続され、保護協調が改善されて全停状態の発生が防止され、給電信頼性が向上し、とくに、２バンク構成の場合は、給電信頼性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスポットネットワーク受電設備の１実施例の単線系統図である。
【図２】図１の動作説明用の動作特性図である。
【図３】従来設備の単線系統図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ配電線
２ａ〜２ｃネットワーク変圧器
５ａ〜５ｃプロテクタ遮断器
６ネットワーク母線
１２ａ〜１２ｃ１次開閉器
１３ａ〜１３ｃ変流器
１４ａ〜１４ｃ過電流継電器

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数回線の配電線にバンク毎のネットワーク変圧器の１次側それぞれを接続し、前記各ネットワーク変圧器の２次側をバンク毎のプロテクタ遮断器を介してネットワーク母線に並列接続し、前記ネットワーク母線から各負荷に配電し、前記各ネットワーク変圧器の２次側の前記ネットワーク母線からの逆電力を検出して前記各プロテクタ遮断器それぞれを開放するスポットネットワーク受電設備において、前記各配電線と前記各ネットワーク変圧器の１次側との間に設けられたバンク毎の１次開閉器と、前記各ネットワーク変圧器の２次側と前記各プロテクタ遮断器との間に設けられたバンク毎の変流器と、該各変流器の２次短絡電流検出により動作して前記各１次開閉器それぞれを開放するバンク毎の過電流継電器とを備えた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】２回線の配電線に２バンクのネットワーク変圧器の１次側それぞれを接続して形成したことを特徴とする請求項１記載のスポットネットワーク受電設備。

【図１】