JP2004236398A - 受電設備 - Google Patents

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Masaru Miyagawa
勝 宮川
Osamu Sakaguchi
修 阪口
Junichi Sato
純一 佐藤
Kazuhito Horikiri
和仁 堀切
Takeshi Ogushi
岳史 大串
Nobutaka Kubota
信孝 久保田
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Abstract

【課題】動作時間の速い受電断路器を用いて、回線の切替え時間を速くする。
【解決手段】受電断路器7、12および遮断器8、13を接続配置する回線が少なくとも2回線有する受電部1、2と、前記受電部1、2に接続され、一方の回線1から電力供給を受けて運転される負荷4a、4bとを備え、前記受電断路器7、12を接離自在の一対の電極を有する真空バルブで構成し、前記一方の回線1を、前記遮断器8、前記受電断路器7の順で開路し、次いで、他方の回線2を、前記受電断路器12、遮断器13の順で閉路し、前記負荷4a、4bの電力供給を前記一方の回線1から前記他方の回線2に切替えることを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統を2回線で受電する受電設備に係り、互いの回線へ切替えるときの切替え時間を改善し得る受電設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
電力系統の受電においては、常用線と予備線の2回線で構成された受電設備が多用されるようになり、電力の安定供給が図られている。
【0003】
この受電設備は、図2に示すように、常用線の受電部1および予備線の受電部2の2回線から構成され、それぞれが電力取引用の計器用変圧変流器3を介して複数の負荷4a、4bに接続されている。
【0004】
常用線の受電部1には、受電のケーブルヘッド5、常用線接地装置6、常用線受電断路器7、常用線遮断器8および常用線母線断路器9の各機器が配置され、それぞれ相互間が接続されている。また、予備線の受電部2には、常用線の受電部1と同様に、受電のケーブルヘッド10、予備線接地装置11、予備線受電断路器12、予備線遮断器13および予備線母線断路器14が配置され相互間が接続されている。
【0005】
そして、通常、常用線の受電部1から負荷4a、4bへの電力供給が行われており、常用線の受電部1の各機器の状態は、常用線接地装置6が開路、常用線受電断路器7、常用線遮断器8および常用線母線断路器9が閉路となっている。また、予備線の受電部2の各機器の状態は、予備線接地装置11、予備線受電断路器12および予備線遮断器13が開路、予備線母線断路器14が閉路となっている。
【0006】
ここで、常用線の受電部1の事故や点検などで常用線の受電部1から予備線の受電部2に受電を切替える場合、各機器の開閉動作は、次のような手順で行われる。先ず、前記常用線遮断器8を開路した後、前記常用線受電断路器7を開路して常用線の受電部1からの受電を停止する。次に、前記予備線受電断路器12を閉路した後、前記予備線遮断器13を閉路して予備線の受電部2に受電を切替えする。
【0007】
この切替え制御は、図示しない制御装置からの信号により行われ、その切替え時間は、受電断路器7、12および遮断器8、13の開閉動作時間に影響される。特に、受電断路器7、12は、主回路を確実に開路する責務を有するので、極間となる電極間距離が充分に確保できるような構造を採用しており、開閉動作時間に大きく影響を与える。
【0008】
ところで、前記受電断路器7、12として、気中絶縁方式を用いると、互いに対向した一対の電極の一方に一方端を支点としたブレードを設け、このブレードを回動させて、他方の電極にブレードの他方端を接離させる構成となる(例えば、特許文献1参照。)。また、ガス絶縁方式の場合は、電界緩和構造の互いに対向した一対の電極の一方に直線移動する可動接触子を収納し、この可動接触子に一方端が連結され他方端が直角方向に支点を有する絶縁ロッドを設け、この絶縁ロッドを回動させることにより、可動接触子を直線移動させて他方の電極と接離させるようにしている(例えば、特許文献2参照。)。
【0009】
これらの電極間距離は、定格電圧20kVクラスでは、気中絶縁方式を用いると約200mm、ガス絶縁方式を用いると約50mmとなる(例えば、特許文献3参照。)。
【0010】
このように、前記受電断路器7、12では、ブレードや操作ロッドを回動させているので、ブレードや可動接触子の移動距離、即ち電極間距離を充分に大きくすることができるが、それに伴って必然的に開閉動作時間が長くなる。更に、動作開始の信号が入力されてから、例えばモータを動作させてバネを蓄積し、そのバネの放勢によりブレードや可動接触子を動作させているものがあり、より一層、開閉動作時間が長くなっている。
【0011】
このため、一般的な断路器の開閉では、動作開始の信号が入力されてから完了するまでの開閉動作時間が数秒となることが多い。なお、遮断器8、13では、0.2秒以下の高速で開閉が行われている。
【0012】
一方、受電の切替えにおいては、前記負荷4a、4bが停電となるため、例えば計算機電源のような瞬時の停電によりシステムがダウンするような負荷では、それを防止する無停電電源装置(UPS)が電源側に設置されている。更には、回線の切替えを無停電で行うことが可能な2回線切替え開閉器を用いることもある(例えば、特許文献4参照。)。
【0013】
なお、常用線接地装置6、予備線接地装置11は、それぞれの回線が停電され、負荷側を点検などするときに閉路される。また、常用線母線断路器9、予備線母線断路器14も、負荷側を点検などするときに開路される。
【0014】
【特許文献1】
特開平10−172396号公報(第2頁、図1)
【0015】
【特許文献2】
特開2001−112130号公報(第1頁、図2)
【0016】
【特許文献3】
特開2001−218310号公報(第3−4頁、図2)
【0017】
【特許文献4】
特開2000−14008号公報(第3頁、図1)
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上記の受電設備においては、以下のような問題がある。
【0019】
前記負荷4a、4bの重要度によっては、停電の影響を防ぐため、上記の無停電電源装置(UPS)や2回線切替え開閉器を設置せざるを得ないが、例えば空調設備や照明設備のような設備では、経済性を優先する場合がある。これは、これらの設備には、電源側に約1秒の遅延リレーを設け、1秒以内の瞬時停電では、運転時の状態がホールドされシステムがダウンしないようにしている。即ち、1秒以内で回線の切替えを行うことができれば、システムはダウンせず、再通電により運転が継続される。
【0020】
このため、経済性を優先した設備を接続した負荷においては、回線の切替え時にシステムがダウンしないような、速い開閉動作時間を有する断路器を用いた受電設備が望まれていた。
【0021】
なお、1秒以上の停電が継続されると、電源側に並列に設置された自家発電設備が運転されるようになっている。
【0022】
従って、本発明は、速い開閉動作時間を有する受電断路器を真空バルブで構成することにより、回線の切替え時間を速くし得る受電設備を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の受電設備は、受電断路器および遮断器を接続配置する回線が少なくとも2回線有する受電部と、前記受電部に接続され、一方の回線から電力供給を受けて運転される負荷とを備え、前記受電断路器を接離自在の一対の電極を有する真空バルブで構成し、前記一方の回線を、前記遮断器、前記受電断路器の順で開路し、次いで、他方の回線を、前記受電断路器、遮断器の順で閉路し、前記負荷の電力供給を前記一方の回線から前記他方の回線に切替えることを特徴としている。
【0024】
このような構成によれば、受電断路器の開閉動作時間を速くすることができるので、2回線受電の受電設備における回線の切替え時間が速くでき、負荷に接続されている設備のシステムのダウンを防ぐことができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1および図2を参照して説明する。なお、先に説明した図2の単線結線図は、本発明の実施の形態に係る受電設備の単線結線図と同様である。図1は、本発明の実施の形態に使用される真空断路器の断面図である。
【0026】
図2に示した単線結線図において、常用線受電断路器7および予備線受電断路器12は、図1に示すように、接離自在の一対の電極22、23を有する筒状の真空バルブ24に、例えばエポキシ樹脂でモールドして絶縁層25を設けた構成とし、そして、可動側の電極23には、操作ロッド26の一方端が連結され、他方端に電磁エネルギーで操作される操作機構27が連結されている。
【0027】
なお、真空バルブ24の外部には、固定側に通電導体28が固定され、可動側に通電導体29が摺動自在に接続され、それぞれ電路を構成している。また、一対の電極22、23間距離は、例えば定格電圧20kVクラスでは、真空バルブ24内の優れた真空絶縁の絶縁耐力から約10mmとすることができる。
【0028】
そして、通常、常用線の受電部1から電力供給が行われており、常用線の受電部1の各機器の状態は、常用線接地装置6が開路、常用線受電断路器7、常用線遮断器8および常用線母線断路器9が閉路となっている。また、予備線の受電部2の各機器の状態は、予備線接地装置11が開路、予備線受電断路器12および予備線遮断器13が開路、予備線母線断路器14が閉路となっている。
【0029】
ここで、常用線の受電部1から予備線の受電部2に受電を切替える場合、各機器の開閉動作は、次のような手順で行われる。先ず、前記常用線遮断器8を開路した後、前記常用線受電断路器7を開路して常用線の受電部1からの受電を停止する。次に、前記予備線受電断路器12を閉路した後、前記予備線遮断器13を閉路して予備線の受電部2に受電を切替えする。
【0030】
この切替え制御は、図示しない制御装置からの信号により行われ、上記の常用線遮断器8から予備線遮断器13までの開閉動作が連続的に行われる。ここで、受電断路器7、12の開閉動作は、信号入力で即応する電磁エネルギーの前記操作機構27を用い、また、電極22、23間距離を最も短くできる真空絶縁方式を用いているため、高速化とすることができる。即ち、信号入力で直ちに動作が開始され、更に電極22、23間距離が従来の絶縁方式に比べて、約1/20〜1/5となるので、開閉動作時間を0.2秒以下とすることができる。これは、遮断器8、13と同程度の開閉動作時間を得られることである。
【0031】
従って、常用線遮断器8の開路、常用線受電断路器7の開路、予備線遮断器13の閉路および予備線受電断路器12の閉路のそれぞれの開閉動作時間が0.2秒以下となり、回線切替えの一連の開閉動作時間を0.8秒以下とすることができる。なお、遮断器8、13の動作時間は、0.2秒以下である。
【0032】
上記本発明の実施の形態の受電設備によれば、常用線から予備線に切替える場合、常用線遮断器8の開路、常用線受電断路器7の開路、予備線遮断器13の閉路および予備線受電断路器12の閉路までの一連の開閉動作時間を1秒以内とすることができるので、約1秒の遅延リレーを設けた負荷4a、4bの設備において瞬時停電によるシステムのダウンを防ぐことができる。
【0033】
なお、予備線から常用線に切替える場合においても、上記と同様に1秒以内で切替えることができるので、瞬時停電による負荷の設備のシステムのダウンを防ぐことができる。
【0034】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。即ち、本発明の実施の形態では、電磁エネルギーで動作する操作機構について説明したが、予め操作バネを蓄勢してラッチを掛けておき、制御装置からの信号でこのラッチを外して操作バネを放勢させ、急速に動作を開始するラッチ式操作機構を用いてもよい。これにより、受電断路器の開閉動作時間を0.2秒以下とすることができ、回線の切替えを1秒以内とすることができるので、瞬時停電による負荷の設備のシステムのダウンを防ぐことができる。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、常用線から予備線への切替え、または予備線から常用線への切替えをする受電設備において、制御装置からの信号に即応して高速で開閉する真空バルブで構成した受電断路器を用いているので、回線の切替えを短時間で行うことができ、瞬時停電によるシステムのダウンを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る真空断路器を示す断面図。
【図2】受電設備の単線結線図。
【符号の説明】
1 常用線の受電部
2 予備線の受電部
3 計器用変圧変流器
4a、4b 負荷
5、10 ケーブルヘッド
6 常用線接地装置
7 常用線受電断路器
8 常用線遮断器
9 常用線母線断路器
11 予備線接地装置
12 予備線受電断路器
13 予備線遮断器
14 予備線母線断路器
22、23 電極
24 真空バルブ
25 絶縁層
26 操作ロッド
27 操作機構
28、29 通電導体

Claims (2)

  1. 受電断路器および遮断器を接続配置する回線が少なくとも2回線有する受電部と、
    前記受電部に接続され、一方の回線から電力供給を受けて運転される負荷とを備え、
    前記受電断路器を接離自在の一対の電極を有する真空バルブで構成し、
    前記一方の回線を、前記遮断器、前記受電断路器の順で開路し、
    次いで、他方の回線を、前記受電断路器、遮断器の順で閉路し、
    前記負荷の電力供給を前記一方の回線から前記他方の回線に切替えることを特徴とする受電設備。
  2. 前記真空バルブで構成された受電断路器は、電磁エネルギーで操作される操作機構により開閉させることを特徴とする請求項1に記載の受電設備。
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