JP7520774B2 - 瞬低補償システム - Google Patents

Description

本開示は、瞬低補償システムのメンテナンスに関する。

従来から、瞬間的な停電も許されない例えばコンピュータ等の重要負荷の電源として瞬低補償装置（以下単にＭＰＣとも称する）が用いられている（特許文献１参照）。

特開２０１７－１８４２９９号公報

一方で、従来の瞬低補償装置は、メンテナンスの際には、瞬低および停電から負荷系統を保護することはできないという課題があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、瞬低補償装置のメンテナンスの際に、瞬低および停電から負荷系統を保護することが可能な瞬低補償システムを提供することを目的とする。

ある実施形態に従えば、瞬低補償システムは、第１の交流負荷に交流電力を供給する第１の瞬低補償装置と第２の交流負荷に交流電力を供給する第２の瞬低補償装置とを備える。第１の瞬低補償装置は、商用電源と接続され、第１の交流負荷に直送するとともに、商用電源の喪失時に商用系統を高速解列する第１のハイスピードスイッチと、商用電源の喪失時に直流電圧を供給する第１の蓄電装置と、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し第１の蓄電装置へ充電し、第１の蓄電装置からの直流電圧を交流電圧に変換し第１の交流負荷へ供給する第１の双方向変換装置と、第１のハイスピードスイッチと並列に設けられ、第１のハイスピードスイッチの第１のメンテナンスの際に用いられる第１の保守バイパス回路と、第１のメンテナンスの際に、第２の瞬低補償装置の第２の交流負荷に供給する交流電力を分岐させて商用電源の代わりに第１の保守バイパス回路の入力ノードに供給するための第１の分岐回路とを含む。第２の瞬低補償装置は、商用電源と接続され、第２の交流負荷に直送するとともに、商用電源の喪失時に商用系統を高速解列する第２のハイスピードスイッチと、商用電源の喪失時に直流電圧を供給する第２の蓄電装置と、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し第２の蓄電装置へ充電し、第２の蓄電装置からの直流電圧を交流電圧に変換し第２の交流負荷へ供給する第２の双方向変換装置と、第２のハイスピードスイッチと並列に設けられ、第２のハイスピードスイッチの第２のメンテナンスの際に用いられる第２の保守バイパス回路と、第２のメンテナンスの際に、第１の瞬低補償装置の第１の交流負荷に供給する交流電力を分岐させて商用電源の代わりに第２の保守バイパス回路の入力ノードに供給するための第２の分岐回路とを含む。

好ましくは、第１の瞬低補償装置は、商用電源の入力を遮断する第１の入力遮断器をさらに含む。第１の分岐回路は、第１の入力遮断器により商用電源の入力を遮断した後、分岐した交流電力を第１の保守バイパス回路の入力ノードと接続するための第１の分岐スイッチを含む。第２の瞬低補償装置は、商用電源の入力を遮断する第２の入力遮断器をさらに含む。第２の分岐回路は、第２の入力遮断器により商用電源の入力を遮断した後、分岐した交流電力を第２の保守バイパス回路の入力ノードと接続するための第２の分岐スイッチを含む。

好ましくは、第１の瞬低補償装置は、第１のハイスピードスイッチと並列に設けられ、第１のハイスピードスイッチをバイパスする第１のバイパス回路を含む。第２の瞬低補償装置は、第２のハイスピードスイッチと並列に設けられ、第２のハイスピードスイッチをバイパスする第２のバイパス回路を含む。

本開示の瞬低補償システムは、瞬低補償装置のメンテナンスの際に、瞬低および停電から負荷系統を保護することが可能である。

実施形態に基づく瞬低補償システムの回路構成を説明する図である。 実施形態に従う商用給電モード時における瞬低補償システムについて説明する図である。 実施形態に従う補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合の瞬低補償システムについて説明する図（その１）である。 実施形態に従う補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合の瞬低補償システムについて説明する図（その２）である。

本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、実施形態に基づく瞬低補償システムの回路構成を説明する図である。図１に示されるように、瞬低補償システムは、瞬低補償装置１Ａ，１Ｂを含む。

瞬低補償装置１Ａは、負荷系統１６Ａに対応して設けられている。瞬低補償装置１Ｂは、負荷系統１６Ｂに対応して設けられている。なお、本例においては２つの瞬低補償装置について説明するが、特に２つに限られずさらに複数の負荷系統に対応して瞬低補償装置を設ける構成についても適用可能である。

瞬低補償装置１Ａおよび１Ｂは、基本的に同一の構成である。

瞬低補償装置１Ａは、補償給電回路５Ａと、ハイスピードスイッチ(以下、ＨＳＳとも称する)６Ａと、入力遮断器７Ａ，８Ａと、出力遮断器９Ａ，１０Ａと、バイパス回路１２Ａと、保守バイパス回路１４Ａとを含む。補償給電回路５Ａは、双方向変換器２Ａと、蓄電装置３Ａと、変圧器４Ａとを含む。バイパス回路１２Ａは、バイパス遮断器１１Ａを含む。保守バイパス回路１４Ａは、保守バイパス遮断器１３Ａを含む。

瞬低補償装置１Ｂは、補償給電回路５Ｂと、ハイスピードスイッチ６Ｂと、入力遮断器７Ｂ，８Ｂと、出力遮断器９Ｂ，１０Ｂと、バイパス回路１２Ｂと、保守バイパス回路１４Ｂとを含む。補償給電回路５Ｂは、双方向変換器２Ｂと、蓄電装置３Ｂと、変圧器４Ｂとを含む。バイパス回路１２Ｂは、バイパス遮断器１１Ｂを含む。保守バイパス回路１４Ｂは、保守バイパス遮断器１３Ｂを含む。

瞬低補償装置１Ａは、Ａ系統の商用電源１５Ａと接続されている。

瞬低補償装置１Ｂは、Ｂ系統の商用電源１５Ｂと接続されている。

瞬低補償装置１Ａは、交流入力側に入力分岐遮断器１７Ａ，１８Ａと、交流出力側に出力分岐遮断器１９Ａと２０Ａとをさらに含む。

瞬低補償装置１Ｂは、交流入力側に入力分岐遮断器１７Ｂ，１８Ｂと、交流出力側に出力分岐遮断器１９Ｂと２０Ｂとをさらに含む。

入力分岐遮断器１７Ａと１８Ａ、入力分岐遮断器１７Ｂと１８Ｂはそれぞれ同時投入を不可とするようインターロックが設けられている。

商用給電モードについて説明する。

図２は、実施形態に従う商用給電モード時における瞬低補償システムについて説明する図である。

図２を参照して、商用給電モードにおいては、入力分岐遮断器１８Ａ，１８Ｂと、出力分岐遮断器２０Ａ，２０Ｂは開放状態（オフ）となっている。入力分岐遮断器１７Ａ，１７Ｂと、出力分岐遮断器１９Ａ，１９Ｂは、投入状態（オン）となっている。

商用給電モード時、商用電源１５Ａは、瞬低補償装置１Ａと入力分岐遮断器１７Ａを介して接続され、入力遮断器７Ａ，８Ａと、ＨＳＳ６Ａと、出力遮断器９Ａ，１０Ａを経由して負荷系統１６Ａへ電力供給する。

商用給電モード時、商用電源１５Ｂは、瞬低補償装置１Ｂと入力分岐遮断器１７Ｂを介して接続され、入力遮断器７Ｂ，８Ｂと、ＨＳＳ６Ｂと、出力遮断器９Ｂ，１０Ｂを経由して負荷系統１６Ｂへ電力供給する。

補償給電回路５Ａは、変圧器４Ａによって交流電圧を変圧したものを、双方向変換器２Ａによって直流電圧に変換し、蓄電装置３Ａに充電する。

補償給電回路５Ｂは、変圧器４Ｂによって交流電圧を変圧したものを、双方向変換器２Ｂによって直流電圧に変換し、蓄電装置３Ｂに充電する。

補償給電モードについて説明する。

商用電源１５Ａが瞬時低下(以下、瞬低)または停電した際には自動的に補償給電回路５Ａによる補償給電モードへと切り換り、商用電源１５ＡはＨＳＳ６Ａによって高速で切り離されると同時に、蓄電装置３Ａの直流電力を双方向変換器２Ａによって交流電力へ変換し、変圧器４Ａで変圧し、負荷系統１６Ａへ電力を供給する。

商用電源１５Ｂが瞬時低下(以下、瞬低)または停電した際には自動的に補償給電回路５Ａによる補償給電モードへと切り換り、商用電源１５ＢはＨＳＳ６Ｂによって高速で切り離されると同時に、蓄電装置３Ｂの直流電力を双方向変換器２Ｂによって交流電力へ変換し、変圧器４Ｂで変圧し、負荷系統１６Ｂへ電力を供給する。

これにより商用電源が瞬低または停電した際に瞬断することなく必要な電力を負荷系統に供給し続けることが可能となる。

次に、補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合について説明する。

図３は、実施形態に従う補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合の瞬低補償システムについて説明する図（その１）である。

図３を参照して、補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合には、出力分岐遮断器２０Ｂを投入（オン）する。そして、入力分岐遮断器１７Ａを開放（オフ）し、入力分岐遮断器１８Ａを投入（オン）する。瞬低補償装置１Ａの入力電源を商用電源１５Ａから瞬低補償装置１Ｂ経由での給電へ切り換える。

この際、入力電源の切り換えの際には入力電源が一時喪失状態となるため、瞬低補償装置１Ａは自動的に補償給電モードへと切り換り、補償給電回路５Ａから負荷系統１６Ａへ補償給電する。

当該出力分岐遮断器２０Ｂを投入（オン）し、入力分岐遮断器１８Ａを投入（オン）することにより、瞬低補償装置１Ａの保守バイパス回路１４Ａの入力ノードに対して瞬低補償装置１Ｂの出力の供給が可能となる。

図４は、実施形態に従う補償給電回路５ＡおよびＨＳＳ６Ａの保守メンテナンスを実施する場合の瞬低補償システムについて説明する図（その２）である。

図４を参照して、入力電源の切り換えが完了すると、瞬低補償装置１Ｂの出力からの商用電源による商用給電モードへと切り戻る。

保守バイパス回路１４Ａへ給電経路を変更するために、保守バイパス遮断器１３Ａを投入（オン）し、入力遮断器７Ａ、出力遮断器１０Ａを開放（オフ）する。そして、入力遮断器８Ａおよび出力遮断器９Ａを開放（オフ）する。これにより、保守バイパス回路１４Ａより内側の経路は、電気的に分離される。

上記手順により、補償給電回路５Ａ、ＨＳＳ６Ａ、バイパス回路１２Ａの保守メンテナンスが可能となる。

保守メンテナンス終了後は、上記工程の逆の手順で操作することにより元の状態へ戻すことが可能となる。

上記実施の形態では、瞬低補償装置１Ａは、保守バイパス回路１４Ａでの給電が可能となっているが、その電力は瞬低補償装置１Ｂの出力側から供給されている。

負荷系統１６Ａ、負荷系統１６Ｂの総負荷容量が、瞬低補償装置１Ｂの装置容量以下の負荷容量となる場合であれば、瞬低または停電が発生した際には瞬低補償装置１Ｂが動作する。瞬低補償装置１Ｂの補償給電回路５Ｂから出力分岐遮断器２０Ｂを介して瞬低補償装置１Ａに必要な電力が供給される。これにより、負荷系統１６Ａと負荷系統１６Ｂの両系統を保護することが可能である。

負荷系統１６Ａと負荷系統１６Ｂへの瞬低補償機能を維持したまま、補償給電回路５Ａ、ＨＳＳ６Ａ、バイパス回路１２Ａの保守メンテナンスを実施することが可能となるため、より信頼性の高いシステムを構築することが可能である。

実施の形態では簡単のため異なる２つの負荷系統に対し、それぞれ瞬低補償装置が接続されている場合の構成を示したが、同様に異なる２つ以上の負荷系統に対して、それぞれ瞬低補償装置が接続されている場合においても、同様の運用ができるため、負荷系統数に関わらず同じ効果を得ることができる。

なお、上記においては、瞬低補償装置１Ａの補償給電回路５Ａ、ＨＳＳ６Ａ、バイパス回路１２Ａの保守メンテナンスを実施する場合について説明したが、瞬低補償装置１Ｂの補償給電回路５Ｂ、ＨＳＳ６Ｂ、バイパス回路１２Ｂの保守メンテナンスを実施することについても同様である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ａ，１Ｂ 低補償装置、２Ａ，２Ｂ 双方向変換器、３Ａ，３Ｂ 蓄電装置、４Ａ，４Ｂ 変圧器、５Ａ，５Ｂ 補償給電回路、６Ａ，６Ｂ ハイスピードスイッチ、７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ 入力遮断器、９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ 出力遮断器、１１Ａ，１１Ｂ バイパス遮断器、１２Ａ，１２Ｂ バイパス回路、１３Ａ，１３Ｂ 保守バイパス遮断器、１４Ａ，１４Ｂ 保守バイパス回路、１５Ａ，１５Ｂ 商用電源、１６Ａ，１６Ｂ 負荷系統、１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ 入力分岐遮断器、１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ 出力分岐遮断器。

Claims (3)

1. 第１の交流負荷に交流電力を供給する第１の瞬低補償装置と、
   第２の交流負荷に交流電力を供給する第２の瞬低補償装置とを備え、
   前記第１の瞬低補償装置は、
   商用電源と接続され、交流電力を前記第１の交流負荷に直送するとともに、前記商用電源の喪失時に商用系統を高速解列する第１のハイスピードスイッチと、
   前記商用電源の喪失時に直流電圧を供給する第１の蓄電装置と、
   前記商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し前記第１の蓄電装置へ充電し、前記第１の蓄電装置からの直流電圧を交流電圧に変換し前記第１の交流負荷へ供給する第１の双方向変換装置と、
   前記第１のハイスピードスイッチと並列に設けられ、前記第１のハイスピードスイッチの第１のメンテナンスの際に用いられる第１の保守バイパス回路と、
   前記第１のメンテナンスの際に、前記第２の瞬低補償装置の第２の交流負荷に供給する交流電力を分岐させて前記商用電源の代わりに前記第１の保守バイパス回路の入力ノードに供給するための第１の分岐回路とを含み、
   前記第２の瞬低補償装置は、
   前記商用電源と接続され、交流電力を前記第２の交流負荷に直送するとともに、前記商用電源の喪失時に商用系統を高速解列する第２のハイスピードスイッチと、
   前記商用電源の喪失時に前記直流電圧を供給する第２の蓄電装置と、
   前記商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し前記第２の蓄電装置へ充電し、前記第２の蓄電装置からの直流電圧を交流電圧に変換し前記第２の交流負荷へ供給する第２の双方向変換装置と、
   前記第２のハイスピードスイッチと並列に設けられ、前記第２のハイスピードスイッチの第２のメンテナンスの際に用いられる第２の保守バイパス回路と、
   前記第２のメンテナンスの際に、前記第１の瞬低補償装置の第１の交流負荷に供給する交流電力を分岐させて前記商用電源の代わりに前記第２の保守バイパス回路の入力ノードに供給するための第２の分岐回路とを含む、瞬低補償システム。
2. 前記第１の瞬低補償装置は、前記商用電源の入力を遮断する第１の入力遮断器をさらに含み、
   前記第１の分岐回路は、前記第１の入力遮断器により前記商用電源の入力を遮断した後、分岐した交流電力を前記第１の保守バイパス回路の入力ノードと接続するための第１の分岐スイッチを含む、
   前記第２の瞬低補償装置は、前記商用電源の入力を遮断する第２の入力遮断器をさらに含み、
   前記第２の分岐回路は、前記第２の入力遮断器により前記商用電源の入力を遮断した後、分岐した交流電力を前記第２の保守バイパス回路の入力ノードと接続するための第２の分岐スイッチを含む、請求項１記載の瞬低補償システム。
3. 前記第１の瞬低補償装置は、前記第１のハイスピードスイッチと並列に設けられ、前記第１のハイスピードスイッチをバイパスする第１のバイパス回路を含み、
   前記第２の瞬低補償装置は、前記第２のハイスピードスイッチと並列に設けられ、前記第２のハイスピードスイッチをバイパスする第２のバイパス回路を含む、請求項１記載の瞬低補償システム。

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