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JP7159236B2 - Short circuit breaker for DC power supply equipment - Google Patents

Short circuit breaker for DC power supply equipment Download PDF

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JP7159236B2
JP7159236B2 JP2020029137A JP2020029137A JP7159236B2 JP 7159236 B2 JP7159236 B2 JP 7159236B2 JP 2020029137 A JP2020029137 A JP 2020029137A JP 2020029137 A JP2020029137 A JP 2020029137A JP 7159236 B2 JP7159236 B2 JP 7159236B2
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Description

本発明は、直流電源設備の短絡電流を遮断する短絡電流遮断装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short-circuit current interrupting device for interrupting a short-circuit current in DC power supply equipment.

原子力発電所等の発電所では、所内の停電が許容できない制御機器や交流電源喪失時にも運転を必要とする機器に直流電源を供給するため、直流電源設備が設置されている。 2. Description of the Related Art In power plants such as nuclear power plants, DC power supply facilities are installed in order to supply DC power to control equipment that cannot tolerate power outages in the plant and to equipment that needs to operate even when AC power is lost.

発電所内で使用される直流電源設備は、交流電源に接続される充電器と、充電器に接続される蓄電池と、直流設備に給電するための直流母線とを備えている。 A DC power supply facility used in a power plant includes a charger connected to an AC power supply, a storage battery connected to the charger, and a DC bus for supplying power to the DC facility.

直流電源設備の短絡事故時の保護は、保護協調の思想に基づいて適切な遮断器が選定・設置されており、短絡事故発生時は下流側から事故除去することで停電範囲を極小化するように事故除去する。 Appropriate circuit breakers are selected and installed based on the concept of protection coordination to protect DC power supply facilities against short-circuit faults. to remove accidents.

一方、福島事故を受けて原子力発電所には直流電源供給時間の24時間化(従来8時間)が要求されている。 On the other hand, following the Fukushima accident, nuclear power plants are required to supply DC power for 24 hours (conventionally, 8 hours).

本要求を実現するためには、既存蓄電池容量の増加が必要であり、関係する発電所では、蓄電池容量の大幅な増設がされている。 In order to meet this demand, it is necessary to increase the capacity of existing storage batteries, and related power plants are greatly increasing the capacity of storage batteries.

蓄電池容量の増加に伴い、短絡事故時における事故点へ流入する短絡電流の増大を招いている。 As the storage battery capacity increases, the short-circuit current flowing into the fault point at the time of a short-circuit fault increases.

また、米国NRC Infomarion notice 2017-06「蓄電池及び充電器の短絡電流による直流配電系での電気故障への影響」にて、充電器盤からの短絡電流についても考慮が必要であることが示されたことから、想定する短絡電流値は、さらに増大する傾向となっている。 In addition, in the US NRC Information notice 2017-06 "Influence of short-circuit current in storage batteries and chargers on electrical failures in DC distribution systems", it is indicated that short-circuit current from the charger panel also needs to be considered. Therefore, the assumed short-circuit current value tends to increase further.

一般的に、直流用の配線用遮断器は、40kA程度の遮断容量となることから、直流電源設備の構成によっては、遮断容量を超える短絡電流を遮断することができず、事故除去が困難となることが判っている。 In general, DC circuit breakers have a breaking capacity of about 40 kA, so depending on the configuration of the DC power supply equipment, it may not be possible to break short-circuit currents that exceed the breaking capacity, making it difficult to remove faults. I know it will be.

直流回路における事故時の電流を遮断する技術として、特許文献1に記載された技術がある。 A technique described in Patent Document 1 is available as a technique for interrupting a current in a DC circuit at the time of an accident.

特許文献1には「順方向の自励式半導体素子と順方向のサイリスタを直列に接続した半導体素子部と、順方向のサイリスタに並列に接続したアレスタと、半導体素子部と直列にキャパシタを並列に接続した半導体遮断機器と、半導体遮断機器と直列に接続した電流抑制リアクトルと、半導体遮断機器と直列に接続した機械接点式断路器または遮断器とを備える直流電流遮断装置」が記載されている。 In Patent Document 1, "a semiconductor element section in which a forward self-excited semiconductor element and a forward thyristor are connected in series, an arrester connected in parallel to the forward thyristor, and a capacitor in series with the semiconductor element section are connected in parallel. A direct current interrupting device comprising a connected semiconductor interrupting device, a current suppressing reactor connected in series with the semiconductor interrupting device, and a mechanical contact type disconnector or circuit breaker connected in series with the semiconductor interrupting device.

また、特許文献2には、半導体スイッチに関する記載として「直列に接続された補助直流断路器および高速断路器、半導体スイッチ回路、および非線形抵抗が並列に接続される」と記載されている。 Further, Patent Document 2 describes a semiconductor switch as follows: "A series-connected auxiliary DC disconnector and high-speed disconnector, a semiconductor switch circuit, and a nonlinear resistor are connected in parallel."

特開2016-103427号公報JP 2016-103427 A 国際公開WO2015/011949International publication WO2015/011949

上記特許文献1に記載の技術は、送電損失が少なく、小型化を可能とする直流遮断装置であり、蓄電池容量の増加に伴う短絡電流の増大化により生じる問題についての認識が無い。 The technique described in Patent Literature 1 is a direct current interrupting device that has a small power transmission loss and enables miniaturization, and does not recognize the problem caused by an increase in short-circuit current that accompanies an increase in storage battery capacity.

このため、特許文献1に記載の技術では、上述した短絡電流の増大化に対応することは困難である。 For this reason, it is difficult for the technique described in Patent Document 1 to cope with the above-described increase in short-circuit current.

また、特許文献1に記載された技術は、遮断器と並列にアレスタを接続し、短絡時に発生する過電圧にてアレスタを動作させ、故障電流を低減するものである。 Further, the technique described in Patent Document 1 is to connect an arrester in parallel with a circuit breaker, operate the arrester with an overvoltage generated at the time of a short circuit, and reduce a fault current.

しかし、アレスタが動作するまでは短絡電流が流れ続けることから、その間に短絡電流が増加し、機器への損傷の可能性が増加するものと考えられる。また、蓄電池を増設した場合は、再度仕様の検討が必要となる。 However, since the short-circuit current continues to flow until the arrester operates, it is thought that the short-circuit current increases during this time, increasing the possibility of damage to equipment. Also, when the storage battery is expanded, it is necessary to review the specifications again.

また、特許文献1に記載の技術では過電圧を発生させるため、コンデンサを使用するが発電所内の直流電源設備は故障時には数十kA程度の大電流であるため、その必要容量も過大なものとなると考えられる。 In addition, the technology described in Patent Document 1 uses a capacitor to generate overvoltage, but the DC power supply equipment in the power plant generates a large current of several tens of kA at the time of failure, so the required capacity will be excessive. Conceivable.

上記特許文献2には、直列接続された半導体スイッチング素子の電圧不均衡を改善し、小型かつ低コストである半導体スイッチ回路が記載されている。 The aforementioned Patent Document 2 describes a compact and low-cost semiconductor switch circuit that improves the voltage imbalance of semiconductor switching elements connected in series.

しかしながら、特許文献1と同様に、特許文献2には、蓄電池容量の増加に伴う短絡電流の増大化により生じる問題についての認識が無い。 However, like Patent Document 1, Patent Document 2 does not recognize the problem caused by an increase in short-circuit current that accompanies an increase in storage battery capacity.

よって、特許文献2に記載の技術では、上述した短絡電流の増大化に対応することは困難である。 Therefore, it is difficult for the technique described in Patent Literature 2 to cope with the above-described increase in short-circuit current.

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池容量の増加に伴い短絡電流が増大しても、確実に短絡電流を遮断し、短絡事故を除去可能な直流電源設備の短絡電流遮断装置を実現することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a DC power supply capable of reliably interrupting the short-circuit current and eliminating the short-circuit accident even if the short-circuit current increases as the storage battery capacity increases. It is to realize a short-circuit current breaking device for equipment.

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

直流電源設備の短絡電流遮断装置において、交流電源に接続された充電器と直流電源母線との間に配置される充電器側遮断器と、蓄電池と前記直流電源母線との間に配置される電源側遮断器と、直流電源負荷と前記直流電源母線との間に配置される母線遮断器と、前記直流電源母線の電圧及び電流を検出する検出器と、前記検出器が検出した電圧及び電流から回路インピーダンスを計算し、計算した前記回路インピーダンスを判定して前記充電器側遮断器及び前記電源側遮断器を遮断する判定回路とを備える。 In a short-circuit current interrupter for a DC power supply facility, a charger-side breaker arranged between a charger connected to an AC power supply and a DC power supply bus, and a power supply arranged between a storage battery and the DC power supply bus. a side circuit breaker, a bus circuit breaker arranged between a DC power supply load and the DC power supply bus, a detector for detecting the voltage and current of the DC power supply bus, and the voltage and current detected by the detector. a determination circuit that calculates circuit impedance, determines the calculated circuit impedance, and cuts off the charger-side circuit breaker and the power supply-side circuit breaker.

本発明によれば、蓄電池容量の増加に伴い短絡電流が増大しても、確実に短絡電流を遮断し、短絡事故を除去可能な直流電源設備の短絡電流遮断装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if a short-circuit current increases with an increase in storage battery capacity, it is possible to realize a short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment that can reliably interrupt a short-circuit current and eliminate a short-circuit accident.

本発明の実施例1による短絡電流遮断装置が適用された直流電源設備の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a DC power supply facility to which a short-circuit current breaking device according to Example 1 of the present invention is applied; FIG. 判定回路のブロック図である。4 is a block diagram of a determination circuit; FIG. マグオンリー特性を有する遮断器の動作特性カーブを示すグラフである。4 is a graph showing an operating characteristic curve of a circuit breaker having mag-only characteristics; 本発明の実施例2の概略構成図である。It is a schematic block diagram of Example 2 of this invention.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施例1)
〈実施例1の全体構成〉
図1は、本発明の実施例1による短絡電流遮断装置が適用された直流電源設備の概略構成図である。
(Example 1)
<Overall Configuration of Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of DC power supply equipment to which a short-circuit current interrupting device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.

図1において、交流電源101は、発電所内の交流電源である。交流電源101に接続される充電器102は、内部に整流器を内蔵しており、交流電源101を直流電源に変換する。 In FIG. 1, AC power supply 101 is an AC power supply in a power plant. A charger 102 connected to an AC power supply 101 incorporates a rectifier therein and converts the AC power supply 101 into a DC power supply.

充電器102により直流電源に変換された直流電源側は直流電源母線103に接続されている。 The DC power supply side converted into the DC power supply by the charger 102 is connected to the DC power supply bus 103 .

発電所の通常運転時は、充電器102から出力される直流電源にて直流電源負荷(図1には示さず)への給電と充電器102に接続された蓄電池104a及び104bを充電する。 During normal operation of the power plant, the DC power supply output from the charger 102 is used to supply power to the DC power load (not shown in FIG. 1) and to charge the storage batteries 104a and 104b connected to the charger 102.

直流電源母線103には、母線遮断器112が接続されている。この母線遮断器112を介して、直流電源母線103から直流電源負荷に給電が行われる。 A bus breaker 112 is connected to the DC power supply bus 103 . Power is supplied from the DC power bus 103 to the DC power load via the bus breaker 112 .

交流電源101の停止時は、充電器102の出力が無くなる為、蓄電池104a及び104bから直流電源負荷に電源を給電する。 When the AC power supply 101 is stopped, the output of the charger 102 is lost, so power is supplied to the DC power supply load from the storage batteries 104a and 104b.

短絡電流遮断装置は、直流電源母線103の電圧と電流の状態を監視するための検出器105、106、107、108の指示値から電源至近端短絡と判定し、電源側遮断器109、110及び充電器側遮断器111に遮断命令を与える判定回路200を備えている。 The short-circuit current interrupter determines a short circuit at the nearest end of the power supply from the indicated values of detectors 105, 106, 107, and 108 for monitoring the state of the voltage and current of the DC power supply bus 103, and the power supply side circuit breakers 109, 110 and a determination circuit 200 that gives a break command to the breaker 111 on the charger side.

電源側遮断器109は、蓄電池104aと直流電源母線103との間に設置され、検出器106は、直流電源母線103の電流及び電圧を検出する。 The power-side circuit breaker 109 is installed between the storage battery 104 a and the DC power bus 103 , and the detector 106 detects the current and voltage of the DC power bus 103 .

また、電源側遮断器110は、蓄電池104bと直流電源母線103との間に設置され、検出器107は、直流電源母線103の電流及び電圧を検出する。 Also, the power supply side circuit breaker 110 is installed between the storage battery 104 b and the DC power supply bus 103 , and the detector 107 detects the current and voltage of the DC power supply bus 103 .

また、充電器側遮断器111は、充電器102と直流電源母線103との間に設置され、検出器108は、直流電源母線103の電流及び電圧を検出する。 Also, the charger side circuit breaker 111 is installed between the charger 102 and the DC power supply bus 103 , and the detector 108 detects the current and voltage of the DC power supply bus 103 .

また、検出器105は、直流電源母線103に接続され、直流電源母線103の電圧及び電流を検出する。 A detector 105 is connected to the DC power bus 103 and detects the voltage and current of the DC power bus 103 .

判定回路200は、検出器105、106、107、108で検出した電圧と検出器106、107、108で検出した電流から回路インピーダンスを計算し、ある閾値以下となった場合に短絡事故と判定し、各遮断器109、110、111、112にトリップ信号を送る。トリップ信号により各遮断器109、110、111、112が開放動作して事故除去が達成される。 The determination circuit 200 calculates the circuit impedance from the voltages detected by the detectors 105, 106, 107, and 108 and the currents detected by the detectors 106, 107, and 108, and determines that a short-circuit accident has occurred when the impedance is below a certain threshold. , send a trip signal to each circuit breaker 109,110,111,112. Each circuit breaker 109, 110, 111, 112 is opened by the trip signal, and the accident is cleared.

直流電源母線103の交流電源101側が遮断器一次側であり、直流電源母線103の直流電源負荷に接続される遮断器112側が遮断器二次側である。 The AC power supply 101 side of the DC power supply bus 103 is the circuit breaker primary side, and the circuit breaker 112 side connected to the DC power supply load of the DC power supply bus 103 is the circuit breaker secondary side.

次に、短絡故障が発生した場合の各ケースについて、短絡電流遮断装置の動作を説明する。 Next, the operation of the short-circuit current interrupting device will be described for each case when a short-circuit failure occurs.

(ケース1)
直流電源母線103または遮断器二次側に短絡故障が発生し、その抵抗値(回路インピーダンス)が第1閾値R0以下の場合、直流電源母線103の遮断器112では電流遮断が困難なため、電源101側の遮断器109、110、111を遮断する。
(Case 1)
If a short-circuit fault occurs in the DC power supply bus 103 or the circuit breaker secondary side and its resistance value (circuit impedance) is less than the first threshold value R0, it is difficult for the circuit breaker 112 of the DC power supply bus 103 to interrupt the current. The circuit breakers 109, 110 and 111 on the 101 side are cut off.

一台の遮断器112の遮断容量は、最大で40kA程度であり、抵抗値(回路インピーダンス)が第1閾値R0以下の場合は、短絡電流が40kAを超える場合である。よって、一台の遮断器112では、電流遮断が困難となるからである。 The breaking capacity of one circuit breaker 112 is about 40 kA at maximum, and when the resistance value (circuit impedance) is equal to or less than the first threshold R0, the short circuit current exceeds 40 kA. Therefore, it is difficult to interrupt current with one circuit breaker 112 .

(ケース2)
母線103に短絡故障が発生し、その抵抗値(回路インピーダンス)が第2閾値R1以上の場合、電源101側の遮断器109、110、111が動作しない可能性があるため、短絡電流の大きさに関わらず、電源101側の遮断器109、110、111を強制的に遮断する。
(Case 2)
If a short-circuit fault occurs in the bus 103 and its resistance value (circuit impedance) is equal to or greater than the second threshold value R1, the circuit breakers 109, 110, and 111 on the power supply 101 side may not operate. Regardless, the breakers 109, 110 and 111 on the power supply 101 side are forcibly cut off.

なお、本ケース2は図3に示したマグオンリー特性のみを有する遮断器が遮断器109、110、111に適用されている場合に該当する。 Case 2 corresponds to the circuit breakers 109, 110, and 111 having only the mag-only characteristic shown in FIG.

マグオンリー特性とは、図3に示すような動作特性カーブ301となる特性である。動作特性カーブ301の範囲で遮断器が動作する。 Mag-only characteristics are characteristics that form an operating characteristic curve 301 as shown in FIG. The circuit breaker operates within the operating characteristic curve 301 .

マグオンリー特性を有する遮断器の場合は、図3から理解できるように、電源101側の遮断器109、110、111が動作しない可能性がある。 In the case of a circuit breaker having a magnet-only characteristic, as can be understood from FIG.

(ケース3)
母線103に短絡故障が発生し、その抵抗値(回路インピーダンス)が第2閾値R1未満の場合、または遮断器二次側に短絡故障が発生し、その抵抗値が第1閾値R0超過であれば、各遮断器109、110、111、112の動作範囲となることから特に制御は行わず、各遮断器109、110、111、112の動作特性に応じた事故除去を行う。
(Case 3)
If a short-circuit fault occurs in the bus 103 and its resistance value (circuit impedance) is less than the second threshold value R1, or if a short-circuit fault occurs in the circuit breaker secondary side and its resistance value exceeds the first threshold value R0 , 109, 110, 111, and 112, no particular control is performed, and fault elimination is performed according to the operating characteristics of each circuit breaker 109, 110, 111, and 112. FIG.

〈判定回路200の構成〉
図2は、判定回路200のブロック図である。なお、判定回路200は、リレー回路等によって構成されている。
<Configuration of Determination Circuit 200>
FIG. 2 is a block diagram of the determination circuit 200. As shown in FIG. Note that the determination circuit 200 is configured by a relay circuit or the like.

図2において、入力部207のV1は検出器105から出力される電圧を示す信号である。 In FIG. 2, V 1 of the input section 207 is a signal indicating the voltage output from the detector 105 .

入力部207のV2は、蓄電池104aと遮断器109との間に取り付けられた検出器106から出力される電圧を示す信号である。 V2 of the input section 207 is a signal indicating the voltage output from the detector 106 attached between the storage battery 104a and the circuit breaker 109. FIG.

また、入力部207のI2は、検出器106から出力される電流を示す信号である。 Also, I2 of the input section 207 is a signal indicating the current output from the detector 106 .

入力部207のV3は、蓄電池104bと遮断器110との間に部に取り付けられた検出器107から出力される電圧を示す信号である。また、入力部207のI3は、検出器107から出力される電流を示す信号である。 V3 of the input section 207 is a signal indicating the voltage output from the detector 107 attached between the storage battery 104b and the circuit breaker 110. FIG. Also, I3 of the input section 207 is a signal indicating the current output from the detector 107 .

入力部207のV4は、充電器102と遮断器111との間に部に取り付けられた検出器108から出力される電圧を示す信号である。また、入力部207のI4、検出器108から出力される電流を示す信号である。 V4 of input section 207 is a signal indicating the voltage output from detector 108 attached to the section between charger 102 and circuit breaker 111 . Also, I4 of the input section 207 is a signal indicating the current output from the detector 108 .

回路インピーダンスが次式(1)を満たす場合、つまり、回路インピーダンスが第1閾値R0以下の場合、論理和回路201Aを介して、遮断器一次側の遮断器109、110、111を遮断する、遮断器109トリップ回路203、遮断器110トリップ回路204、遮断器111トリップ回路205にトリップ信号を送る。
V1÷(I2+I3+I4)≦R0 ・・・(1)
When the circuit impedance satisfies the following expression (1), that is, when the circuit impedance is equal to or less than the first threshold value R0, the circuit breakers 109, 110, and 111 on the circuit breaker primary side are cut off via the OR circuit 201A. 109 trip circuit 203 , circuit breaker 110 trip circuit 204 and circuit breaker 111 trip circuit 205 .
V1÷(I2+I3+I4)≦R0 (1)

回路インピーダンスが次式(2)、(3)又は(4)を満たす場合、つまり、回路インピーダンスが第2閾値R1以上の場合、論理和回路201B及び201を介して、遮断器一次側の遮断器109、110、111を遮断する、遮断器109トリップ回路203、遮断器110トリップ回路204、遮断器111トリップ回路205にトリップ信号を送る。
V2÷I2≧R1 ・・・(2)
V3÷I3≧R1 ・・・(3)
V4÷I4≧R1 ・・・(4)
When the circuit impedance satisfies the following equations (2), (3) or (4), that is, when the circuit impedance is equal to or greater than the second threshold value R1, the circuit breaker on the primary side of the circuit breaker A trip signal is sent to circuit breaker 109 trip circuit 203, circuit breaker 110 trip circuit 204 and circuit breaker 111 trip circuit 205, which interrupt circuits 109, 110 and 111.
V2÷I2≧R1 (2)
V3÷I3≧R1 (3)
V4÷I4≧R1 (4)

ここで、第1閾値R0は、直流電源母線103の電圧を母線遮断器112の遮断電流で割って求められるインピーダンス((直流電源母線103の電圧)÷(母線遮断器112の遮断電流))である。遮断器112の遮断電流の一例は、40kAである。 Here, the first threshold R0 is the impedance obtained by dividing the voltage of the DC power supply bus 103 by the breaking current of the bus breaker 112 ((voltage of the DC power supply bus 103)÷(breaking current of the bus breaker 112)). be. An example breaking current of breaker 112 is 40 kA.

また、第2閾値R1は、直流電源母線103の電圧を母線遮断器112の動作開始電流で割って求められるインピーダンス((直流電源母線103の電圧)÷(母線遮断器112の動作開始電流(マグオンリー特性)))である。 The second threshold value R1 is the impedance obtained by dividing the voltage of the DC power supply bus 103 by the operation start current of the bus breaker 112 ((voltage of the DC power supply bus 103)/(operation start current of the bus breaker 112 (mag Only characteristic))).

論理和回路201Aには、遅延回路202及び遮断器二次側の遮断器112をトリップする遮断器112トリップ回路206が接続されている。 A delay circuit 202 and a circuit breaker 112 trip circuit 206 for tripping the circuit breaker 112 on the secondary side of the circuit breaker are connected to the OR circuit 201A.

これは、遮断器一次側の遮断器109、110、111をトリップした後に遮断器二次側の遮断器112をトリップするための構成である。遮断器一次側の遮断器109、110、111をトリップした後に、遮断器109、110、111のいずれかが、何らかの原因でオンとなった場合であっても、遮断器二次側の遮断器112をオフと設定しておくことにより、確実に短絡事故から機器を保護することができる。 This is a configuration for tripping the circuit breaker 112 on the secondary side of the circuit breaker after tripping the circuit breakers 109, 110, 111 on the primary side of the circuit breaker. Even if one of the circuit breakers 109, 110, 111 is turned on for some reason after tripping the circuit breaker 109, 110, 111 on the primary side of the circuit breaker, the circuit breaker on the secondary side of the circuit breaker By setting 112 to OFF, the device can be reliably protected from a short-circuit accident.

上記構成及び動作を通して、直流電源母線103の遮断器二次側における短絡発生時に、遮断器112の遮断電流を超える電流が流れるケースや、直流電源母線103の遮断器一次側における短絡発生時に個々の遮断器109、110、111の遮断電流が小さく遮断器一次側の遮断器が動作しないケースにおいても短絡事故を確実に除去可能となる。 Through the above configuration and operation, when a short circuit occurs on the circuit breaker secondary side of the DC power bus 103, a current exceeding the breaking current of the circuit breaker 112 flows, and when a short circuit occurs on the circuit breaker primary side of the DC power bus 103, individual Even in the case where the breaking current of the circuit breakers 109, 110, 111 is small and the circuit breaker on the primary side of the circuit breaker does not operate, it is possible to reliably remove the short-circuit fault.

また、短絡事故発生時に、下流側(遮断器二次側)の遮断器112で短絡電流を遮断することが困難と想定される場合には、先に上流側(遮断器一次側)の遮断器109、110、111から開放することで事故除去が可能となる。 If it is assumed that it is difficult to interrupt the short-circuit current with the circuit breaker 112 on the downstream side (secondary side of the circuit breaker) when a short-circuit accident occurs, the circuit breaker on the upstream side (the primary side of the circuit breaker) By disengaging from 109, 110, 111, the accident can be eliminated.

下流側の遮断器112の遮断容量を超過する場合や上流側遮断器109、110、111の特性上、遮断器による事故電流遮断が困難な場合に、強制的に上流の遮断器から開放することにより、いかなる構成でも短絡事故除去が可能である。 When the breaking capacity of the downstream side circuit breaker 112 is exceeded or when it is difficult to interrupt the fault current by the circuit breaker due to the characteristics of the upstream side circuit breakers 109, 110, 111, the upstream circuit breaker is forced to open. Therefore, short-circuit fault elimination is possible in any configuration.

本発明の実施例1によれば、蓄電池容量の増加に伴い短絡電流が増大しても、確実に短絡電流を遮断し、短絡事故を除去可能な直流電源設備の短絡電流遮断装置を実現することができる。 According to the first embodiment of the present invention, even if the short-circuit current increases as the storage battery capacity increases, it is possible to realize a short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment that can reliably interrupt the short-circuit current and eliminate the short-circuit accident. can be done.

上記実施例1において、判定回路200はリレー回路等によって構成したが、判定回路200は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを有するものを適用してもよい。 In the first embodiment, the determination circuit 200 is configured by a relay circuit or the like. may be applied.

(実施例2)
次に、本発明の実施例2について説明する。
(Example 2)
Next, Example 2 of the present invention will be described.

図4は、実施例2の概略構成図である。実施例2は、電源融通を行う場合の例に適用した例である。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the second embodiment. The second embodiment is an example applied to an example of power interchange.

なお、実施例1と同等な構成部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図4の例においては、図1に示した蓄電池104a、検出器106、遮断器109が省略されているが、これら蓄電池104a、検出器106、遮断器109を備える構成であっても、実施例2を適用することは可能である。 In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the component equivalent to Example 1, and the detailed description is abbreviate|omitted. In the example of FIG. 4, the storage battery 104a, the detector 106, and the circuit breaker 109 shown in FIG. 1 are omitted. 2 can be applied.

上述した実施例1は、図1に示したように、単一系統のみを想定したが、図4に示すように、電源融通を実施する場合、母線103の連絡回路の母線連絡遮断器401、402、403、404、405が同特性となることから、保護協調が困難となることがある。 In the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, only a single system is assumed. However, as shown in FIG. Since 402, 403, 404, and 405 have the same characteristics, protection coordination may become difficult.

遮断器112には直流電源負荷501が接続され、母線連絡遮断器402には直流電源負荷502が接続され、母線連絡遮断器405には直流電源負荷503が接続されている。 A DC power supply load 501 is connected to the circuit breaker 112 , a DC power supply load 502 is connected to the busbar connection breaker 402 , and a DC power supply load 503 is connected to the busbar connection breaker 405 .

このような場合においても、事故時の電流は回路インピーダンス(抵抗値(=距離))に比例することから、各母線連絡遮断器401、402、403、404、405の開放条件として、自系統から遠方に位置する系統ほど動作する抵抗値を大きく設定する。 Even in such a case, the current at the time of the accident is proportional to the circuit impedance (resistance value (=distance)). The farther away the system is, the larger the resistance that operates is set.

そして、その抵抗値以下となった遮断器を動作させることで、電源融通回路においても保護協調を図ることが可能となり、停電範囲を極小化することが可能となる。 By activating the circuit breaker whose resistance value is equal to or less than that value, protection coordination can be achieved even in the power interchange circuit, and the power failure range can be minimized.

次に、短絡故障が発生した場合の各ケースについて、短絡電流遮断装置の動作を説明する。 Next, the operation of the short-circuit current interrupting device will be described for each case when a short-circuit failure occurs.

実施例1において説明したケース1、ケース2、ケース3については、実施例2においても同様な動作となるので、説明は省略する。 As for case 1, case 2, and case 3 described in the first embodiment, the operation is the same in the second embodiment, so the description is omitted.

(ケース4)
短絡事故点406に短絡故障が発生し、その抵抗値(回路インピーダンス)が第3閾値R2以下の場合、判定回路200にて母線連絡遮断器401を開放して遮断し、事故除去し、自系統の直流電源負荷に給電する。
(Case 4)
When a short-circuit fault occurs at the short-circuit fault point 406 and its resistance value (circuit impedance) is equal to or lower than the third threshold value R2, the determination circuit 200 opens the busbar connection breaker 401 to break the fault, remove the fault, and remove the fault. powers the DC power load.

(ケース5)
短絡事故点407に短絡故障が発生し、その抵抗値(回路インピーダンス)が第4閾値R3以下の場合、判定回路200にて母線連絡遮断器404を開放して遮断し、事故除去し、自系統および融通回路の直流電源負荷に給電する。
(Case 5)
When a short-circuit fault occurs at the short-circuit fault point 407 and its resistance value (circuit impedance) is equal to or lower than the fourth threshold value R3, the determination circuit 200 opens the busbar connection breaker 404 to break the fault, remove the fault, and remove the fault. and the DC power supply load of the flexible circuit.

ここで、第3閾値R2、第4閾値R3は、第1閾値R0と直流電源母線103のケーブル長(直流電源母線の長さ)から計算した抵抗値(回路インピーダンス)との和で各々求められる抵抗値(回路インピーダンス)である。 Here, the third threshold value R2 and the fourth threshold value R3 are obtained by the sum of the first threshold value R0 and the resistance value (circuit impedance) calculated from the cable length of the DC power supply bus 103 (the length of the DC power supply bus). resistance value (circuit impedance).

なお、第3閾値及び第4閾値は、電源回路閾値と総称することができる。 Note that the third threshold and the fourth threshold can be collectively referred to as power supply circuit thresholds.

実施例2は、実施例1と同様な動作を行うことができる他、電源融通回路においても、保護協調を図ることができ、停電範囲を極小化することができるという効果が得られる。 In the second embodiment, the same operation as in the first embodiment can be performed, and also in the power interchange circuit, protection cooperation can be achieved, and the power failure range can be minimized.

以上のように、本発明の実施例1および2においては、直流電源母線103と直流電源母線103の上流側の充電器102との間に、遮断器111を配置し、直流電源母線103と直流電源母線103の上流側の蓄電池104a及び104bとの間に遮断器109及び110を配置し、直流電源母線103の電圧及び電流を検出する検出器105、106、107、108を配置し、判定回路200により、検出器105、106、107、108が検出した電圧及び電流から、回路インピーダンスを算出する。 As described above, in Embodiments 1 and 2 of the present invention, the circuit breaker 111 is arranged between the DC power bus 103 and the charger 102 on the upstream side of the DC power bus 103, and the DC power bus 103 and the DC Circuit breakers 109 and 110 are arranged between the storage batteries 104a and 104b on the upstream side of the power supply bus 103, detectors 105, 106, 107, and 108 for detecting the voltage and current of the DC power supply bus 103 are arranged, and a determination circuit 200 calculates the circuit impedance from the voltages and currents detected by the detectors 105, 106, 107 and 108;

そして、算出した回路インピーダンスに応じて、直流電源母線103の上流側の遮断器109、110、111を遮断するように構成されている。 Then, the circuit breakers 109, 110, and 111 on the upstream side of the DC power supply bus 103 are configured to cut off according to the calculated circuit impedance.

直流電源母線103の上流側の遮断器は複数配置され、短絡事故時に個々の遮断器109、110、111に流れる電流がそれぞれ40kAとすると、直流電源母線103の下流側の遮断器は、遮断器112の一つであるため、遮断器112に流れる電流は3×40=120kAとなり、遮断容量を超過し、遮断不能となる。 A plurality of circuit breakers are arranged on the upstream side of the DC power supply bus 103. Assuming that the current flowing through each of the circuit breakers 109, 110, and 111 at the time of a short circuit fault is 40 kA, the circuit breaker on the downstream side of the DC power supply bus 103 is a circuit breaker 112, the current flowing through the circuit breaker 112 is 3×40=120 kA, which exceeds the breaking capacity and cannot be broken.

本発明は、算出した回路インピーダンスにより短絡事故の発生を判定し、短絡電流が分散される、直流電源母線103の上流側の複数の遮断器109、110、111を遮断するように構成したので、確実に短絡電流を遮断することができる。 The present invention is configured to determine the occurrence of a short-circuit accident based on the calculated circuit impedance and to cut off a plurality of circuit breakers 109, 110, and 111 on the upstream side of the DC power supply bus 103 in which the short-circuit current is dispersed. A short-circuit current can be cut off reliably.

101・・・交流電源、102・・・充電器盤、103・・・直流電源母線、104a、104b・・・蓄電池、105、106、107、108・・・検出器、109、110、111、112、401、402、403、404、405・・・遮断器、200・・・判定回路、201A、201B・・・論理和回路、202・・・遅延回路、203・・・遮断器109トリップ回路、204・・・遮断器110トリップ回路、205・・・遮断器111トリップ回路、206・・・遮断器112トリップ回路、207・・・入力部、406、407・・・融通回路の短絡事故点、501、502、503・・・直流電源負荷 101 AC power supply 102 Charger panel 103 DC power supply bus 104a, 104b Storage battery 105, 106, 107, 108 Detector 109, 110, 111, 112, 401, 402, 403, 404, 405... Breaker, 200... Judgment circuit, 201A, 201B... OR circuit, 202... Delay circuit, 203... Breaker 109 trip circuit , 204... Circuit breaker 110 trip circuit, 205... Circuit breaker 111 trip circuit, 206... Circuit breaker 112 trip circuit, 207... Input part, 406, 407... Short-circuit failure point of flexible circuit , 501, 502, 503 . . . DC power supply loads

Claims (5)

交流電源に接続された充電器と直流電源母線との間に配置される充電器側遮断器と、
蓄電池と前記直流電源母線との間に配置される電源側遮断器と、
直流電源負荷と前記直流電源母線との間に配置される母線遮断器と、
前記直流電源母線の電圧及び電流を検出する検出器と、
前記検出器が検出した電圧及び電流から回路インピーダンスを計算し、計算した前記回路インピーダンスを判定して前記充電器側遮断器及び前記電源側遮断器を遮断する判定回路と、
を備えることを特徴とする直流電源設備の短絡電流遮断装置。
a charger-side circuit breaker arranged between the charger connected to the AC power supply and the DC power supply bus;
a power supply side circuit breaker disposed between the storage battery and the DC power supply bus;
a bus breaker arranged between a DC power supply load and the DC power supply bus;
a detector that detects the voltage and current of the DC power supply bus;
a determination circuit that calculates a circuit impedance from the voltage and current detected by the detector, determines the calculated circuit impedance, and cuts off the charger-side circuit breaker and the power supply-side circuit breaker;
A short-circuit current interrupter for a DC power supply facility, comprising:
請求項1に記載の直流電源設備の短絡電流遮断装置において、
前記判定回路は、前記回路インピーダンスが、前記直流電源母線の電圧を前記母線遮断器の遮断電流で割った値である第1閾値以下の場合、前記充電器側遮断器及び前記電源側遮断器を遮断することを特徴とする直流電源設備の短絡電流遮断装置。
In the short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment according to claim 1,
When the circuit impedance is equal to or less than a first threshold, which is a value obtained by dividing the voltage of the DC power supply bus by the breaking current of the bus breaker, the determination circuit switches the charger side circuit breaker and the power supply side circuit breaker to A short-circuit current breaking device for a DC power supply facility, characterized by breaking the current.
請求項2に記載の直流電源設備の短絡電流遮断装置において、
前記判定回路は、前記回路インピーダンスが、前記直流電源母線の電圧を、前記母線遮断器の動作開始電流で割った値である第2閾値以上の場合、前記充電器側遮断器及び前記電源側遮断器を遮断することを特徴とする直流電源設備の短絡電流遮断装置。
In the short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment according to claim 2,
When the circuit impedance is equal to or greater than a second threshold value obtained by dividing the voltage of the DC power supply bus by the operation start current of the bus breaker, the determination circuit determines whether the circuit breaker on the charger side and the circuit breaker on the power supply side A short-circuit current interrupting device for a DC power supply facility, characterized by interrupting a device.
請求項1に記載の直流電源設備の短絡電流遮断装置において、
前記直流電源母線に接続される母線連絡遮断器を有する電源融通回路を、さらに備え、前記判定回路は、前記回路インピーダンスが、前記直流電源母線の電圧を前記母線遮断器の遮断電流で割った値である第1閾値と前記直流電源母線の長さから計算したインピーダンスとの和である電源回路閾値以下の場合、前記母線連絡遮断器を遮断することを特徴とする直流電源設備の短絡電流遮断装置。
In the short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment according to claim 1,
A power supply interchange circuit having a busbar connection circuit breaker connected to the DC power busbar, wherein the circuit impedance of the determination circuit is a value obtained by dividing the voltage of the DC power supply busbar by the breaking current of the busbar circuit breaker. and the impedance calculated from the length of the DC power bus and the power circuit threshold, which is the sum of the impedance calculated from the length of the DC power bus, the short-circuit current interrupting device of the DC power supply facility, characterized in that the busbar connection breaker is interrupted when the sum is equal to or less than the power circuit threshold .
請求項1に記載の直流電源設備の短絡電流遮断装置において、
発電所の直流電源設備に用いられることを特徴とする直流電源設備の短絡電流遮断装置。
In the short-circuit current interrupting device for DC power supply equipment according to claim 1,
A short-circuit current breaking device for a DC power supply facility, characterized by being used in a DC power supply facility of a power plant.
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