JPH0245419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複数回線受電方式の電力系統の電源
自動切換装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来の電源自動切換装置が適用されている２回
線受電方式の電力系統の一例を第１図に示す。

受電電源は、第１の受電電源Ｐ１、第２の受電
電源Ｐ２の２系統からなり、第１及び第２の受電
開閉器１，２を介して各々第１の受電母線Ｂ１、
第２の受電母線Ｂ２に接続されている。この第１
及び第２の受電母線Ｂ１，Ｂ２間は、受電母線連
絡開閉器３により連絡されている。また第１の受
電母線Ｂ１及び第２の受電母線Ｂ２には、各々第
１及び第２の負荷開閉器４，５を介して第１及び
第２の電動機６，７が接続されている。更に上記
第１及び第２の負荷開閉器４，５には、第１及び
第２の変圧器８，９が、第１及び第２の変圧器一
次開閉器１０，１１を介して接続されている。こ
の第１及び第２の変圧器８，９の二次側には、第
１及び第２の変圧器２次開閉器１２，１３を介
し、各々第１の配電母線Ｂ１１、第２の配電母線
Ｂ２１が接続されている。第１の配電母線Ｂ１１
と第２の配電母線Ｂ２１とは、配電母線連絡開閉
器１４により連絡されている。上記第１及び第２
の配電母線Ｂ１１，Ｂ１２には、第３及び第４の
負荷開閉器１５，１６を介し、第３及び第４の電
動機１７，１８が接続されている。

第１の受電母線Ｂ１、第２の受電母線Ｂ２に
は、各々第１及び第２の計器用変圧器１９，２０
を介し、第１及び第２の不足電圧継電器２１，２
２が接続されている。また、第１の配電母線Ｂ１
１及び第２の配電母線Ｂ２１には、各々第３及び
第４の計器用変圧器２３，２４を介し第３及び第
４の不足電圧継電器２５，２６が接続されてい
る。

通常の系統運用状態では、第１及び第２の受電
開閉器１，２は開路し、受電母線連絡開閉器３は
開路している。従つて第１及び第２の電動機６，
７は、第１の受電母線Ｂ１、第２の受電母線Ｂ２
により給電される。第３及び第４の電動機１７，
１８は、第１及び第２の変圧器８，９及び第１の
号配電母線Ｂ１１、第２の配電母線Ｂ２１を介し
て給電されている。なお、配電母線連絡開閉器１
４は開路となつている。

上述したような通常の系統運用状態において、
たとえば破線で示された第１の受電系統Ｆ１で事
故が発生した場合は、まず第１の受電開閉器１が
開路され、次に受電母線連絡開閉器３を閉路する
切換が行なわれる。また一点鎖線で示された第１
の配電系統Ｆ１１で事故が発生した場合は、第１
の変圧器１次開閉器１０及び第１の変圧器２次開
閉器１２が開路され、配電母線連絡開閉器１４を
閉路する切換が行なわれる。また第２の配電系統
の事故の場合も同様の操作にて電源切換が行なわ
れる。

〔背景技術の問題点〕

上述した電力系統において、電源切換が行なわ
れた場合は、電源切換時に事故発生系統より分離
された母線の電圧は瞬時には零とならず、電動機
群６，７，１７，１８の残留電圧が発生する。こ
の時、受電母線連絡開閉器３又は配電母線連絡開
閉器１４を閉路すると、上記残留電圧と健全系統
側の電源との電圧差、位相差、周波数差により、
突入電流が系統に流れる。したがつて上記突入電
流に起因する過渡トルクが電動機６，７，１７，
１８に発生し、電動機群６，７，１７，１８の損
傷及び、これら電動機群６，７，１７，１８に直
結された機械及びカツプリング等を破損させるこ
とがあつた。特に位相差が180゜近辺では、定格ト
ルクに対し10倍以上の過渡トルクが発生する場合
もある。

上記過渡トルクを低減させるため従来以下述べ
る(イ)乃至(ハ)による方法が実施されていた。

(イ) 事故が発生した受電或いは配電系統の開閉器
が開路された後、事故発生系統より分離された
母線と健全系統との位相差が大きくなる前に、
瞬時に受電もしくは配電母線連絡開閉器３，１
４を閉路する。

(ロ) 事故が発生した受電或いは配電系統より分離
された母線の残留電圧と健全系統の電源との位
相を検出し、受電或いは配電母線連絡開閉器
３，１４を同期投入する。

(ハ) 事故が発生した受電或いは配電系統の開閉器
が開路された後、事故発生系統から分離された
母線の残留電圧が十分減衰してから、受電或い
は配電母線連絡開閉器３，１４を閉路する。

しかしながら、上述した(イ)の方式においては、
開閉器の投入所要時間、事故検出継電器の動作時
間等の要因により、即時投入は困難である。従つ
て故障発生系統の開閉器を開路後、受電或いは配
電母線連絡開閉器３，１４を閉路するまで所要時
間は0.3〜0.5秒必要となり、この所要時間のため
に位相差が大きくなり過ぎるという問題がある。

(ロ)の方式においては、事故系統より分離された
母線の残留電圧と健全系統の電源とは、周波数差
があるため、位相は速く変化する。従つて同期位
相を検出したとしても、開閉器の投入には、時間
遅れがあるため、受電或いは配電母線連絡開閉器
３，１４が閉路する時には、すでに位相差が大き
くなつているという問題がある。

(ハ)の方式は、最も一般的に行なわれている電源
切換方式であるが、故障発生系統より分離された
母線の残留電圧が十分減衰するまでに要する時間
は長い。従つて電動機群６，７，１７，１８の停
止時間が長くなり、電動機設備として支障をきた
す。特に大型電動機設備においては残留電圧が十
分減衰するのに10秒以上を要し問題となる。

さらに上述の(ハ)の方式においては、次のような
問題がある。即ち第１図のような系統において、
第１の受電系統Ｆ１で事故が発生した場合は、第
１の受電開閉器１が開路後、第１の不足電圧継電
器２１により、第１の受電母線Ｂ１の電圧減衰を
確認し、受電母線連絡開閉器３に閉路指令を出力
する。しかしながらもしこの時、受電母線連絡開
閉器３の制御用電源がしや断或いは投入コイルが
断線状態であつたならば、受電母線連絡開閉器３
は閉路しない。よつて第１の受電母線Ｂ１及び第
１の配電母線Ｂ１１には給電されない。この場合
第１の受電母線Ｂ１へ給電されないとしても、第
１の配電母線Ｂ１１には、可能な限り即時給電す
ることが望ましい。しかしながら従来の電源自動
切換装置においては、運転員が異常を知り、手動
操作にて第１の変圧器２次開閉器１２を開路し、
配電母線連絡開閉器１４を閉路して、第１の配電
母線Ｂ１１に給電されるまでには相当の時間を要
する。従つて第１の配電母線Ｂ１１に接続されて
いる電動機１７は、停止時間が長くなるという問
題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を除去するためになされた
もので、複数回線受電方式の電力系統における電
源切換を高速に行なえ、且つ電源切換時に発生す
る突入電流を低減し得る電源自動切換装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明による電源自動切換装置は、複数回線受
電方式の電力系統に適用されるものであり、イン
ピーダンス要素および常開の母線連絡補助開閉器
からなる直列回路を前記電力系統の受電母線連絡
主開閉器及び配電母線連絡主開閉器に夫々並列接
続し、前記電力系統の受電電源側の事故を検出し
て対応する受電開閉器を開路させる受電系統事故
検出継電器を各受電電源毎に設け、前記電力系統
の受電母線の事故を検出して対応する受電開閉器
およびこの受電母線に接続された配電系統の開閉
器を開路させる配電系統事故検出継電器を各受電
母線に設けるとともに、前記受電母線連絡主開閉
器および前記母線連絡補助開閉器の異常を検出す
る異常検出回路と、前記受電事故検出継電器の動
作信号により付勢され受電母線連絡補助開閉器、
受電母線連絡主開閉器を順次投入動作させる受電
系統電源切換回路と、前記異常検出回路の動作時
における前記受電系統事故検出継電器の動作信
号、前記受電母線事故検出継電器の動作信号、配
電事故検出継電器の動作信号のうち少なくとも１
つの入力により動作し前記配電母線連絡補助開閉
器および前記配電母線連絡主開閉器を順次投入さ
せる配電系統電源切換回路とを備えた構成とする
ことにより上記目的を達成するようにしたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第２図及び第３図は、本発明による電力系統
図および電源自動切換装置本体のブロツク図であ
る。

第２図においては、第１図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ
を説明する。

第２図が第１図と異なるのは、受電母線連絡開
閉器３に対し、インピーダンス要素として受電系
統リアクトル２７と受電母線連絡補助開閉器２８
とからなる直列回路を並列接続してる。また配電
母線連絡開閉器１４に対しても同様に、配電系統
リアクトル２９と配電母線連絡補助開閉器３０と
からなる直列回路が接続された構成となつてい
る。

第３図においてＲ−Ｆ１は、第２図の破線で示
す第１の受電系統Ｆ１での事故を検出する保護継
電器の接点である。Ｒ−FB１は、第２図の一点
鎖線で示す第１の受電母線系統FB１での事故を
検出する保護継電器の接点である。

Ｒ−Ｆ１１は、第２図の二点鎖線で示す第１の
配電系統Ｆ１１での事故を検出する保護継電器の
接点である。これらの保護継電器の接点Ｒ−Ｆ
１，Ｒ−FB１及びＲ−Ｆ１１は電源自動切換装
置本体３１に接続されている。

この電源自動切換装置本体３１は、受電系統電
源自動切換回路３２と、この受電系統電源切換回
路３２の異常を険出する異常検出回路３３と、配
電系統電源自動切換回路３４とから構成されてい
る。

異常検出回路３３は、第１及び第２の受電開閉
器１，２と、受電母線連絡開閉器３と、受電母線
連絡補助開閉器２８と受電系統電源自動切換回路
３２との異常検出を行つている。そして、この異
常検出回路３３は受電系統の第１及び第２の受電
開閉器１，２及び受電系統電源自動切換回路３２
が正常であれば閉路する接点３３ａ１とを備えて
いる。

また、受電系統電源切換回路３２の出力指令
は、受電母線連絡開閉器３及び受電母線連絡補助
開閉器２８へ送出される。更に配電系統電源切換
回路３４の出力指令は、配電母線連絡開閉器１４
及び配電母線連絡補助開閉器３０へ送出される。

次に第２図乃至第４図を参照して本実施例の作
用について説明する。第４図は第１の受電系統Ｆ
１で事故が発生した場合の動作手順を示す流れ図
である。

先づ、第１の受電系統Ｆ１で事故が発生した場
合について、第４図を参照して説明する。第３図
において、受電系統電源自動切換回路３３が正常
動作する状態にて、第１の受電系統Ｆ１の事故検
出用の保護継電器の接点Ｒ−Ｆ１が閉路し、第１
の受電開閉器１が開路すると接点３２ｂ１を介
し、この受電系統電源自動切換回路３３に、第１
の受電系統Ｆ１の事故信号が入力される。受電系
統電源自動切換回路３３では、まず受電母線連絡
補助開閉器２８に対して閉路指令を出力する。そ
して受電母線連絡補助開閉器２８を閉路する第１
の受電母線Ｂ１と第２の受電母線Ｂ２とは、受電
系統リアクトル２７にて結合され、突入電流は減
少する。そして一定時間後に受電母線連絡開閉器
３を閉路し、更に受電母線連絡補助開閉器２８を
開路して受電系統の電源切換が行なわれる。

上記の場合、受電系統電源切換回路３３が異常
であれば、第１の受電系統Ｆ１の事故検出用保護
継電器の接点Ｒ−Ｆ１は開路し、接点３２ａ１は
閉路する。これにより第１の変圧器の１次及び２
次開閉器１０，１２は開路されるとともに、配電
系統自動電源切換回路３４に第１の受電系統Ｆ１
の事故信号が入力される。

配電系統電源自動切換回路３４では、まず配電
母線連絡補助開閉器３０を閉路し、第１及び第２
の配電母線Ｂ１１，Ｂ２１間を配電系統リアクト
ル２９にて結合する。そして一定時間後に、配電
母線連絡開閉器１４を閉路し、配電母線連絡補助
開閉器３０を開路して配電系統の電源の自動切換
を行う。

次に第２図、第３図及び第５図を参照して第１
の受電母線系統FB１で事故が発生した場合につ
いて説明する。第５図は第１の受電母線系統FB
１で事故が発生した場合の動作手順を示す流れ図
である。第１の受電母線系統FB１で事故が発生
した場合は、第１の受電母線系統FB１の事故検
出用の保護継電器の接点Ｒ−FB１が閉路し、第
１の受電開閉器１、第１の変圧器１次開閉器１
０、第１の変圧器２次開閉器１２及び第１の負荷
開閉器４が開路する。そして配電系統電源自動切
換回路３４には、第１の受電母線系統FB１の事
故信号が入力される。

第１の配電系統Ｆ１１で事故が発生した場合は
第１の配電系統Ｆ１１の事故検出用の保護継電器
の接点Ｒ−Ｆ１１が閉路し、第１の変圧器１次開
閉器１０、及び第１の変圧器２次開閉器１２を開
路する。そして配電系統電源自動切換回路３４に
は、第１の配電系統Ｆ１１の事故信号が入力され
る。

配電系統電源自動切換回路３４は、前記事故信
号が入力されると、まず配電母線連絡補助開閉器
３０を閉路し、第１及び第２の配電母線Ｂ１１，
Ｂ１２を、配電系統リアクトル２９にて結合す
る。そして一定時間の後に、配電母線連絡開閉器
１４を閉路し、次に配電母線連絡補助開閉器３０
を開路して配電系統の電源の自動切換を行う。

上記においては、第１の受電系統Ｆと、第１の
配電系統Ｆ１１とに事故が発生した場合について
述べたが、第２図に示すような第２の受電系統Ｆ
２と第２の配電系統Ｆ２２に事故が発生した場合
についても同様な作用効果が得られる。

上述した本実施例では、電源自動切換装置本体
３１により、受電或いは配電系統の事故を検知し
て、各開閉器の閉路に伴う突入電流をリアクトル
に分流するので、系統に接続された負荷へは突入
電流が通電されない。これによつて負荷が電動機
の場合は、過渡トルクの発生は低減することが可
能となる。

また、上記実施例では２回線受電方式の電力系
統について述べたが、２回線以上の複数回線につ
いても、各開閉器に対応した電源自動切換装置本
体３１を構成することにより同様の作用効果が得
られる。

更に、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば受電系統及び配電系統リアクトル
２７，２９の代りに抵抗等のインピーダンス要素
であつても良く、この他種々変形して実施でき
る。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、電力系統の電源切
換を、高速で行うことができるとともに、電源切
換時に発生する突入電流を低減し、突入電流に起
因する例えば電動機の過渡トルクを低減すること
ができ、また上位系統での電源切換回路に異常が
あれば下位系統にて電源切換を行うことにより、
電源切換回路の異常時においても、給電可能な系
統に対しては、自動的に給電することが可能な電
源自動切換装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電源自動切換装置が適用される
２回線受電方式の電力系統を示す電力系統図、第
２図は本発明による電源自動切換装置の一実施例
が適用される２回線受電方式の電力系統を示す電
力系統図、第３図は同実施例による電源自動切換
装置における電源自動切換装置本体を示す構成
図、第４図及び第５図は同実施例による電源自動
切換装置の動作手順を示す流れ図である。 １……第１の受電開閉器、２……第２の受電開
閉器、３……受電母線連絡開閉器、４……第１の
負荷開閉器、５……第２の負荷開閉器、６……第
１の電動機、７……第２の電動機、８……第１の
変圧器、９……第２の変圧器、１０……第１の変
圧器１次開閉器、１１……第２の変圧器１次開閉
器、１２……第１の変圧器２次開閉器、１３……
第２の変圧器２次開閉器、１４……配電母線連絡
開閉器、１５……第３の負荷開閉器、１６……第
４の負荷開閉器、１７……第３の電動機、１８…
…第４の電動機、１９……第１の計器用変圧器、
２０……第２の計器用変圧器、２１……第１の不
足電圧継電器、２２……第２の不足電圧継電器、
２３……第３の計器用変圧器、２４……第４の計
器用変圧器、２５……第３の不足電圧継電器、２
６……第４の不足電圧継電器、２７……受電系統
リアクトル、２８……受電母線連絡補助開閉器、
２９……配電系統リアクトル、３０……配電母線
連絡補助開閉器、３１……電源自動切換装置本
体、３２……受電系統電源切換回路、３３……受
電系統電源切換回路の異常検出回路、３４……配
電系統電源自動切換回路、Ｐ１……第１の受電電
源、Ｐ２……第２の受電電源、Ｂ１……第１の受
電母線、Ｂ２……第２の受電母線、Ｂ１１……第
１の配電母線、Ｂ１２……第２の配電母線、Ｆ１
……第１の受電系統、Ｆ１１……第１の配電系
統、FB１……第１の受電母線系統、Ｒ−Ｆ１…
…保護継電器の接点、Ｒ−Ｆ１１……保護継電器
の接点、Ｒ−FB１……保護継電器の接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の受電電源に夫々接続された受電開閉器
   と、これらの受電開閉器に個別に接続された受電
   母線と、これら受電母線間を連絡する常開の受電
   母線連絡主開閉器と、前記各受電母線より各々配
   電系統を介して給電される配電母線と、これら配
   電母線間を連絡する常開の配電母線間連絡主開閉
   器とを備えた複数回線受電方式の電力系統に適用
   される電源自動切換装置において、前記受電母線
   連絡主開閉器及び配電母線連絡主開閉器に各々並
   列に接続されるインピーダンス要素および常開の
   母線連絡補助開閉器からなる直列回路と、上記各
   受電電源毎に設けられ対応する受電電源側の事故
   を検出して対応する受電開閉器を開路させる受電
   系統事故検出継電器と、上記各受電母線毎に設け
   られ対応する受電母線の事故を検出して対応する
   受電開閉器およびこの受電母線に接続された配電
   系統の開閉器を開路させる配電系統事故検出継電
   器と、 前記受電母線連絡主開閉器および前記母線連絡
   補助開閉器の異常を検出する異常検出回路と、前
   記受電系統事故検出継電器の動作信号により付勢
   され受電母線連絡補助開閉器、受電母線連絡主開
   閉器を順次投入動作させる受電系統電源切換回路
   と、前記異常検出回路の動作時における前記受電
   系統事故検出継電器の動作信号、前記受電母線事
   故検出継電器の動作信号、配電事故検出継電器の
   動作信号のうち少なくとも１つの入力により動作
   し前記配電母線連絡補助開閉器および前記配電母
   線連絡主開閉器を順次投入させる配電系統電源切
   換回路とを備えたことを特徴とする電源自動切換
   装置。