JP2005323444A - Protection system of dc power feeding circuit network - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、短絡事故が発生した場合に直流給電回路網に接続された発電機等の電気機器を保護する直流給電回路網の保護システムに関する。 The present invention relates to a protection system for a DC power supply network that protects electrical equipment such as a generator connected to the DC power supply network when a short circuit accident occurs.
直流を電源とする直流給電回路網として、例えば、直流電流を電源とする船舶向け電気システムがある。電気推進船舶等の電気システムとして、一次電源としての蓄電池と、蓄電池を充電する発電機からなる電源装置と、推進に必要な推進電動機と、運航に必要な補機電動機等の機器類とを備えたものがある。
このような電気システムには、短絡事故が発生したときの対策が施されている。従来方式では、回路網に配置した気中遮断器(ACB)或いはヒューズ等の保護装置により短絡事故時の保護が行われている(例えば特許文献1参照)。
As a DC power supply network that uses DC as a power source, for example, there is an electrical system for ships that uses DC current as a power source. As an electric system for electric propulsion vessels, etc., it has a storage battery as a primary power source, a power supply device consisting of a generator for charging the storage battery, a propulsion motor necessary for propulsion, and equipment such as an auxiliary motor necessary for operation There is something.
Such an electric system is provided with a countermeasure when a short-circuit accident occurs. In the conventional method, protection in the event of a short circuit is performed by a protective device such as an air circuit breaker (ACB) or a fuse arranged in a circuit network (see, for example, Patent Document 1).
これらの保護装置は、過電流を検出して遮断動作により保護動作をする過電流検出動作型の保護装置である。この保護装置は、当該保護装置を通過する電流値に基づいて遮断動作(開路動作)して、短絡事故時の発電機等の電気機器を保護している。
電気推進船舶等の電気システムでは、電路長が短いため、回路(電路)インピーダンスが微小である。このような電気システムの場合、短絡事故発生時には、短絡発生点に急峻な電流上昇を伴い大きな短絡電流が流れるため、高速・大遮断容量性能をもつ保護装置が必要となる。
また、低インピーダンス電路であるため、保護装置相互間で協調動作して個々が選択的に遮断動作することが困難である。これを図17乃至図19を用いて説明する。
In an electric system such as an electric propulsion ship, the circuit (electric circuit) impedance is very small because the electric circuit length is short. In such an electric system, when a short-circuit accident occurs, a large short-circuit current flows at the short-circuit occurrence point with a steep current rise, and thus a protective device having high speed and large breaking capacity performance is required.
Moreover, since it is a low-impedance electric circuit, it is difficult for the protective devices to perform a cooperative operation between the protective devices and selectively perform an individual cutoff operation. This will be described with reference to FIGS.
図17は、電路系統図(直流給電回路網)の一部を示す。
図17に示すように、直流電源をなす蓄電池101を備える回路(主回路)に、動力系102が接続されており、その動力系102の前後には動力系保護装置として第1及び第2遮断器(気中遮断器又は超限流遮断器)111,112が配置されている。また、図17に示すように、主回路上に主回路保護装置として第3及び第4遮断器(気中遮断器又は超限流遮断器)113,114が配置されている。これら遮断器111〜114は、動力系回路の定格電流I1や主回路の定格電流I2に応じて選定されている。
FIG. 17 shows a part of a circuit diagram (DC power supply network).
As shown in FIG. 17, a
図18は、遮断器の保護動作特性を示す。
一般的には、遮断器の過電流設定値は、定格電流を100%としたときの電流倍率で決定される。例えば、定格電流を100%としたとき、過電流検出開始電流が125%程度となり、過電流瞬時動作電流が500%程度となるように設定する。図18に示す保護動作特性は、動力系回路の定格電流I1が1kAであり、主回路の定格電流I2が10kAである場合の保護動作特性を示す。
FIG. 18 shows the protective operating characteristics of the circuit breaker.
Generally, the overcurrent set value of the circuit breaker is determined by the current magnification when the rated current is 100%. For example, when the rated current is 100%, the overcurrent detection start current is set to about 125%, and the overcurrent instantaneous operating current is set to about 500%. The protection operation characteristics shown in FIG. 18 indicate the protection operation characteristics when the rated current I1 of the power system circuit is 1 kA and the rated current I2 of the main circuit is 10 kA.
ここで、図17に示すように主回路の一部c1,c2間で短絡が発生した場合を考える。
この場合、図19に示すように、短絡発生直後に急峻な上昇を示す推定短絡電流が発生する。ここで、推定短絡電流とは、回路電圧を回路抵抗で除した流れるであろう短絡電流の最大値である。この推定短絡電流は、回路インピーダンスが小さいほど大きくなる。また、短絡発生直後の短絡電流の上昇は電流突進率(di/dt)で示され、この電流突進率は、回路インダクタンスLを回路抵抗Rで除した値(L/R)で決定される。よって、回路インダクタンスLが小さければ、短絡電流は急峻な上昇を示すことになる。
Here, consider a case where a short circuit occurs between the parts c1 and c2 of the main circuit as shown in FIG.
In this case, as shown in FIG. 19, an estimated short-circuit current that shows a steep rise immediately after the occurrence of the short-circuit occurs. Here, the estimated short-circuit current is the maximum value of the short-circuit current that will flow by dividing the circuit voltage by the circuit resistance. The estimated short circuit current increases as the circuit impedance decreases. The increase in the short-circuit current immediately after the occurrence of the short-circuit is indicated by a current rush rate (di / dt), and this current rush rate is determined by a value (L / R) obtained by dividing the circuit inductance L by the circuit resistance R. Therefore, if the circuit inductance L is small, the short circuit current shows a sharp rise.
このようなことから、短絡が発生した場合、第1及び第2遮断器111,112を流れる短絡電流はIS1となり、第3及び第4遮断器113,114を流れる短絡電流はIS1+IS2となるが、それぞれの短絡電流経路の抵抗が小さいほど、その短絡電流IS1,IS1+IS2は大きくなり、また、インダクタンスが小さければ、短絡電流IS1,IS1+IS2は短時間で大電流値に到達することになる。
For this reason, when a short circuit occurs, the short circuit current flowing through the first and
一方、遮断器の保護動作は、短絡発生による過電流を検出してから接点を開いて(接点を開極して)短絡電流(事故電流)を限流遮断するようになっているので、過電流検出から接点開極開始までの時間遅れがほぼ20〜数十msec.存在する。このようなことから、接点が開いてから短絡電流が限流(減少)するときには、構成回路に配置した各遮断器(保護装置)が既に短絡電流を検出し、遮断動作を開始してしまう。なお、過電流の検出は、変流器(電流検出器)が設定値(しきい値)を超えているか否かで検出している。 On the other hand, the protective action of the circuit breaker is to limit the short-circuit current (accident current) by opening the contact (opening the contact) after detecting the over-current due to the occurrence of short circuit. There is a time delay of approximately 20 to several tens of msec. From current detection to the start of contact opening. For this reason, when the short-circuit current is limited (decreased) after the contact is opened, each circuit breaker (protection device) arranged in the constituent circuit has already detected the short-circuit current and started the breaking operation. The overcurrent is detected based on whether or not the current transformer (current detector) exceeds a set value (threshold value).
よって、本来であれば、各遮断器(保護装置)の設定に従って各遮断器が選択的に保護動作するのが理想であるが、インピーダンスが小さい回路網では、瞬時に大短絡電流に到達してしまい、かつ各遮断器の遮断動作の遅れにより、各遮断器の定格及び設定値にかかわらず、全ての遮断器がほぼ同時に動作してしまう。この結果、前述したように、低インピーダンスの回路では、保護装置(遮断器)相互間で協調動作して個々が選択的に遮断動作することが困難となる。このような事態に至ってしまうと、一ヶ所で発生した短絡事故が回路網に配置した全ての保護装置を動作させてしまう可能性があり、この場合には、システム全体の停電を招いてしまう。 Therefore, it is ideal that each circuit breaker selectively protects according to the setting of each circuit breaker (protection device). However, in a circuit network with low impedance, a large short-circuit current is instantaneously reached. In addition, due to the delay of the circuit breaker operation, all circuit breakers operate almost simultaneously regardless of the rating and set value of each circuit breaker. As a result, as described above, in a low-impedance circuit, it is difficult for the protective devices (breakers) to perform a cooperative operation between the protective devices (breakers) and to selectively perform a blocking operation individually. If such a situation occurs, there is a possibility that a short-circuit accident occurring in one place may cause all the protective devices arranged in the circuit network to operate, and in this case, a power failure of the entire system is caused.
このように、従来方式の過電流検出による短絡保護方式では、高速・大遮断容量の保護装置が必要であり、また、保護装置相互間で協調動作して選択的に遮断保護動作を得ることが極めて困難である。
さらに、近年の電源容量増大に伴い、保護装置の遮断容量向上が望まれる。しかし、保護装置の遮断容量向上が技術的に限界である状況となっている。
As described above, the conventional short-circuit protection method based on overcurrent detection requires a high-speed, large breaking capacity protection device, and can selectively obtain a break protection operation by cooperative operation between the protection devices. It is extremely difficult.
Furthermore, with the recent increase in power supply capacity, it is desired to improve the breaking capacity of the protection device. However, there is a technical limit to improving the breaking capacity of the protection device.
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、高速・大遮断容量性能をもつ保護装置を必要とすることなく、かつシステム全体を停電させることなく、直流給電回路網の短絡事故時の保護を図ることができる直流給電回路網の保護システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not require a protective device having high speed and large breaking capacity performance, and without power failure of the entire system, at the time of a short circuit accident of a DC power supply network. It is an object of the present invention to provide a protection system for a DC power supply network that can protect the circuit.
本発明に係る直流給電回路網の保護システムは、複数の電気機器と、当該複数の電気機器に対応させて配置され、かつ過電流を検出して遮断動作する遮断装置とを備えた直流給電回路網を保護する直流給電回路網の保護システムにおいて、前記遮断装置が過電流を検出して遮断動作するための遮断動作電流値の大きさを、前記遮断装置内を流れる正方向電流及び逆方向電流毎に設定することを特徴とする。 A protection system for a DC power supply network according to the present invention includes a plurality of electrical devices, and a DC power supply circuit that is disposed corresponding to the plurality of electrical devices and that includes a shut-off device that detects an overcurrent and performs a shut-off operation. In a protection system for a DC power supply circuit network that protects a network, the magnitude of a cutoff operation current value for the cutoff device to detect a overcurrent and perform a cutoff operation is defined as a forward current and a reverse current flowing in the cutoff device. It is characterized by setting every time.
本発明によれば、遮断装置が過電流を検出して遮断動作するための遮断動作電流値の大きさを、当該遮断装置内を流れる正方向電流及び逆方向電流毎に設定することで、回路網で短絡事故が発生したときの正方向又は逆方向の短絡電流を遮断装置が的確に検出し、遮断装置が速やかに遮断動作することができる。
これにより、短絡事故が発生しても直流給電回路網の全ての遮断装置が遮断動作してしまうことを防止できるので、直流給電回路網の短絡事故時の保護を図りつつ、システム全体が停電してしまうことを防止できる。
According to the present invention, by setting the magnitude of the cutoff operation current value for the cutoff device to detect the overcurrent and perform the cutoff operation for each of the forward current and the reverse current flowing through the cutoff device, The breaking device can accurately detect the short-circuit current in the normal direction or the reverse direction when a short-circuit accident occurs in the net, and the breaking device can quickly cut-off.
As a result, even if a short-circuit accident occurs, it is possible to prevent all the interruption devices of the DC power supply network from shutting down, so that the entire system can be cut off while protecting the DC power supply network in the event of a short-circuit accident. Can be prevented.
本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を図面を参照しながら詳細に説明する。
(1)構成の説明
図1は本発明が適用される直流給電回路網の電路系統図を示す。図2は図1の電路系統図に対応するインピーダンスマップを示す。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.
(1) Description of Configuration FIG. 1 shows a circuit diagram of a DC power supply network to which the present invention is applied. FIG. 2 shows an impedance map corresponding to the circuit diagram of FIG.
図1に示すように、直流電源をなす第1及び第2(1号及び2号)蓄電池1,2(B1,B2)を備える回路(主回路)に、第1及び第2(1号系及び2号系)動力3,4(MA1,MA2)、第1及び第2(1号及び2号)発電機5,6(G1,G2)、並びに電動機7(M)が接続されている。例えば、直流給電回路網が船舶用のものであれば、電動機7は推進電動機になる。
As shown in FIG. 1, a circuit (main circuit) including first and second (No. 1 and No. 2)
また、この回路網において、第1蓄電池1、第1動力3及び第1発電機5により1号系の回路網を構成し、第2蓄電池2、第2動力4及び第2発電機6により2号系の回路網を構成している。
また、この回路網では、第1及び第2接続点a1,a2により第1動力3が接続されており、第3及び第4接続点a3,a4により第2動力4が接続されており、第5及び第6接続点a5,a6により第1発電機5が接続されており、第7及び第8接続点a7,a8により第2発電機6が接続されており、第9及び第10接続点a9,a10により電動機7が接続されている。これにより直流給電回路網が構成されている。
In this circuit network, the
In this circuit network, the
また、これらの各構成機器要素1〜7の電力規模の関係は一般的には次のような関係になる。
(B1又はB2)>M>(G1又はG2)>(MA1又はMA2)
これにより、各構成機器要素1〜7の電流規模の関係は次のような関係になる。
(B1又はB2)>M>(G1又はG2)>(MA1又はMA2)
そして、この回路網では、第1及び第2動力3,4並びに第1及び第2発電機5,6それぞれの前後に、第1乃至第8遮断器(気中遮断器)11〜18及び第1乃至第8超限流遮断器31〜38が設置されている。また、前記第1及び第2蓄電池1,2を備える回路上、第1接続点a1と第5接続点a5との間に、第9遮断器19及び第9超限流遮断器39を備え、第2接続点a2と第6接続点a6との間に、第10遮断器20及び第10超限流遮断器40を備え、第3接続点a3と第7接続点a7との間に、第11遮断器21及び第11超限流遮断器41を備え、第4接続点a4と第8接続点a8との間に、第12遮断器22及び第12超限流遮断器42を備え、第5接続点a5と第9接続点a9との間に、第13超限流遮断器43を備え、第6接続点a6と第10接続点a10との間に、第14超限流遮断器44を備え、第7接続点a7と第9接続点a9との間に、第15超限流遮断器45を備え、第8接続点a8と第10接続点a10との間に、第16超限流遮断器46を備えている。
Moreover, the relationship between the power scales of these
(B1 or B2)>M> (G1 or G2)> (MA1 or MA2)
Thereby, the relationship of the electric current scale of each component apparatus element 1-7 becomes the following relationships.
(B1 or B2)>M> (G1 or G2)> (MA1 or MA2)
In this circuit network, the first to eighth circuit breakers (air circuit breakers) 11 to 18 and the first and
ここで、第1乃至第8遮断器11〜18は、各回路の定格電流に応じて選定されている。また、第1乃至第16超限流遮断器31〜46はそれぞれ、当該第1乃至第16超限流遮断器31〜46を通る電流を検出する変流器(電流検出器)31a〜46aと、変流器31a〜46aの電流検出結果に基づいて動作する限流ヒューズ31c〜46cとを備えている。具体的には、限流ヒューズ31c〜46cは、変流器31a〜46aに設定されている過電流設定値(過電流保護設定値)に達したときに動作し、この動作が第1乃至第16超限流遮断器31〜46の遮断動作となる。
Here, the first to
このように回路網に第1乃至第8遮断器11〜18及び第1乃至第16超限流遮断器31〜46を配置することで、回路網の任意の点で短絡事故があった場合に各回路及び構成機器要素1〜7の保護を行っている。
なお、遮断器11〜18や超限流遮断器31〜46を備える一方で、個々の構成機器要素1〜7は、個別に保護装置を備えており、その保護装置によって独自に保護されている。
Thus, by arranging the first to
In addition, while providing the circuit breakers 11-18 and the supercurrent limit circuit breakers 31-46, each component apparatus element 1-7 is equipped with the protective device separately, and is protected uniquely by the protective device. .
(2)過電流設定値の説明
次に、第1乃至第16超限流遮断器31〜46(具体的には変流器31a〜46a)の過電流設定値を説明する。
第1乃至第16超限流遮断器31〜46に設定される過電流設定値は、第1乃至第16超限流遮断器31〜46に流れる正方向電流に対応する正方向過電流設定値と、第1乃至第16超限流遮断器31〜46に流れる逆方向電流に対応する逆方向過電流設定値とがあり、それら正方向過電流設定値及び逆方向過電流設定値の大きさが各回路の定格電流等の条件に応じて個別に設定されている。下記表1及び図3は、各回路の定格電流と、第1乃至第16超限流遮断器31〜46に設定される正方向過電流設定値(正方向設定値)及び逆方向過電流設定値(逆方向設定値)との関係を示す。
(2) Description of overcurrent set value Next, the overcurrent set value of the 1st thru | or 16th supercurrent limit circuit breakers 31-46 (specifically
The overcurrent set values set in the first to sixteenth supercurrent
なお、ここでこの回路網に流れる電流は次のようになる。
図1に示す正方向電流+Ib1,+Ib2は、蓄電池1,2の放電電流であり、正方向電流+Ig1,+Ig2は、発電機5,6の出力電流であり、正方向電流値Imは、電動機7の動力用電流であり、正方向電流+Ima1,+Ima2は、動力3,4の動力用電流である。また、逆方向電流−Ib1,−Ib2,−Ig1,−Ig2,−Ima1,−Ima2は、正方向電流+Ib1,+Ib2,+Ig1,+Ig2,+Ima1,+Ima2とは逆方向に流れる電流になる。例えば、逆方向電流−Ib1,−Ib2は、蓄電池1,2の充電電流又は回生電流である。ここで、充電電流は、発電機5,6により蓄電池1,2を充電する場合の電流であり、回生電流は、電動機7が減速やブレーキ動作時に発生して、蓄電池1,2に流れる電流である。
Here, the current flowing in this network is as follows.
The positive direction currents + Ib1 and + Ib2 shown in FIG. 1 are the discharge currents of the
また、これら正方向電流+Im,+I1aΣ,+I2aΣ,+I1bΣ,+I2bΣ,+I1cΣ,+I2cΣは、短絡事故が発生していない正常運転状態に回路網に流れる電流であり、正常動作運転状態において、これら正方向電流の間には、次のような関係が成り立つ。
+I1aΣ=+Ib1−(+Ima1)=+I1bΣ
+I1cΣ=+I1bΣ+(+Ig1)
+I2aΣ=+Ib2−(+Ima2)=+I2bΣ
+I2cΣ=+I2bΣ+(+Ig2)
+Im=+I1cΣ+I2cΣ
また、逆方向電流−Im,−I1aΣ,−I2aΣ,−I1bΣ,−I2bΣ,−I1cΣ,−I2cΣは、前記正方向電流+Im,+I1aΣ,+I2aΣ,+I1bΣ,+I2bΣ,+I1cΣ,+I2cΣとは逆方向に流れる電流になる。例えば、逆方向電流−Im,−I1cΣ,−I2cΣは、蓄電池1,2への回生電流であり、逆方向電流−I1aΣ(−I1bΣ),−I2aΣ(−I2bΣ)は、充電電流や回生電流になる。
The positive currents + Im, + I1aΣ, + I2aΣ, + I1bΣ, + I2bΣ, + I1cΣ, and + I2cΣ are currents that flow through the circuit network in a normal operation state in which no short-circuit accident has occurred. The following relationship holds between:
+ I1aΣ = + Ib1-(+ Ima1) = + I1bΣ
+ I1cΣ = + I1bΣ + (+ Ig1)
+ I2aΣ = + Ib2 − (+ Ima2) = + I2bΣ
+ I2cΣ = + I2bΣ + (+ Ig2)
+ Im = + I1cΣ + I2cΣ
Further, the reverse currents -Im, -I1aΣ, -I2aΣ, -I1bΣ, -I2bΣ, -I1cΣ, -I2cΣ flow in the opposite direction to the positive currents + Im, + I1aΣ, + I2aΣ, + I1bΣ, + I2bΣ, + I1cΣ, + I2cΣ. Become current. For example, the reverse currents -Im, -I1cΣ and -I2cΣ are regenerative currents to the
以上のような電流が回路網に流れており、この回路網に設置されている第1乃至第16超限流遮断器31〜46の正方向過電流設定値及び逆方向過電流設定値は次のように設定されている(表1、図3参照)。
(2−1)第9乃至第12超限流遮断器39〜42の過電流設定値
第9乃至第12超限流遮断器39〜42は、蓄電池1,2から最大負荷電力の電動機7へ電力を供給する推進母線に設置した短絡保護用のものである。そして、この第9乃至第12超限流遮断器39〜42が設置されている回路の定格電流(I1a,I2a)を+12とすれば、第9乃至第12超限流遮断器39〜42の正方向過電流設定値I1aoc,I2aocを+15(=+12×1.2)程度に設定し、第9乃至第12超限流遮断器39〜42の逆方向過電流設定値I1aR,I2aRを−6(=+12×(−0.5))程度に設定する。
The current as described above is flowing in the circuit network, and the forward overcurrent set value and the reverse overcurrent set value of the first to sixteenth
(2-1) Overcurrent setting values of ninth to
また、前述したように発電機5,6により蓄電池1,2に充電電流が流れ、又は電動機7が減速やブレーキ動作時に蓄電池1,2に回生電流が流れており、これら電流が逆方向電流−I1aΣ,−I2aΣとして第9乃至第12超限流遮断器39〜42を流れることから、逆方向過電流設定値I1aR,I2aRは、充電電流及び回生電流(逆方向電流−I1aΣ,−I2aΣ)によって当該第9乃至第12超限流遮断器39〜42が遮断動作しないよう、これらの電流値よりも高い値に設定されている。
Further, as described above, the charging current flows to the
(2−2)第13乃至第16超限流遮断器43〜46の過電流設定値
第13乃至第16超限流遮断器43〜46は、電動機7への電力供給回路の短絡保護用のものである。そして、この第13乃至第16超限流遮断器43〜46が設定されている回路の定格電流(I1c,I2c)を+9とすれば、第13乃至第16超限流遮断器43〜46の正方向過電流設定値I1coc,I2cocを+11(=+9×1.2)程度に設定し、第13乃至第16超限流遮断器43〜46の逆方向過電流設定値I1cR,I2cRを前記第9乃至第12超限流遮断器39〜42の逆方向過電流設定値I1aR,I2aRと同様に、−6程度に設定する。
(2-2) Overcurrent setting values of thirteenth to sixteenth
この場合、当然、電動機7からの回生電流は逆方向過電流設定値I1cR,I2cRである約−6を越えない範囲で制御するようにして、電動機7が回生動作した時に第13乃至第16超限流遮断器43〜46が誤動作しないようにする。
(2−3)第5乃至第8超限流遮断器35〜38の過電流設定値
第5乃至第8超限流遮断器35〜38は、発電機5,6用の回路の短絡保護用のものである。そして、この第5乃至第8超限流遮断器35〜38が設定されている回路の定格電流(Ig1,Ig2)を+4とすれば、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の正方向過電流設定値Ig1oc,Ig2ocを+6(=+4×1.5)程度に設定し、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の逆方向過電流設定値Ig1R,Ig2Rを−0.4(=+4×(−0.1))程度に設定する。
In this case, naturally, the regenerative current from the
(2-3) Overcurrent set values of the fifth to
ここで、発電機5,6は、蓄電池1,2への充電の他、電動機7及び動力(補機動力)3,4にも電力を供給するので、通常運転状態では逆方向に電流が流れることはない。よって、逆方向電流が発生した状態とは異常状態である。よって、僅かな逆方向電流が発生しても、これを検出し、速やかに回路を遮断するのが望ましい。このようなことから、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の逆方向過電流設定値Ig1R,Ig2Rを−0.4程度の小さい値に設定している。
Here, the
(2−4)第1乃至第4超限流遮断器31〜34の過電流設定値
第1乃至第4超限流遮断器31〜34は、動力(補機動力)3,4用の回路の短絡保護用のものである。そして、この第1乃至第4超限流遮断器31〜34が設定されている回路の定格電流(Ima1,Ima2)を+1.5とすれば、第1乃至第4超限流遮断器31〜34の正方向過電流設定値Ima1oc,Ima2ocを+2.2(=+1.5×1.5)程度に設定し、第1乃至第4超限流遮断器31〜34の逆方向過電流設定値Ima1R,Ima2Rを当該正方向過電流設定値Ima1oc,Ima2ocと絶対値で同値の−2.2程度に設定する。
(2-4) Overcurrent set values of the first to
ここで、動力(補機動力)3,4が電力の供給を受けて動く機器であることから、その回路には通常運転状態では逆方向に電流が流れることはなく、動力(補機動力)3,4以外の回路における短絡事故発生時にのみ逆方向の電流が流れることになる。このようなことから、動力(補機動力)3,4以外の回路で発生した短絡事故によって動力(補機動力)3,4の回路の第1乃至第4超限流遮断器31〜34が遮断動作することがないように、第1乃至第4超限流遮断器31〜34が逆方向電流では検出動作しないようにしてもよく、これにより、例えば、電気推進船舶の電気システムにおいて、船舶の運転のために必要な動力(補機動力)電源をより確実に最後まで確保することができるようになる。
Here, since the power (auxiliary power) 3 and 4 is a device that moves upon receiving power supply, current does not flow in the reverse direction in the normal operation state, and the power (auxiliary power) A current in the reverse direction flows only when a short circuit accident occurs in circuits other than 3 and 4. For this reason, the first to fourth supercurrent-limiting
(3)超限流遮断器の遮断動作の説明
次に短絡事故が発生した時の第1乃至第16超限流遮断器31〜46の遮断動作を説明する。
先ず、図4は、正常運転状態での電流の流れ方向(正方向の流れ方向)を示す。この図4中にて、実線として示す電流の矢印の方向(正方向の流れ方向)は正常運転状態での電流の流れ方向となる。また、点線として示す電流の矢印の方向(逆方向の流れ方向)は充電や回生時の電流の流れ方向となる。
(3) Description of breaking operation of supercurrent breaker Next, the breaking operation of the first to sixteenth
First, FIG. 4 shows a current flow direction (a positive flow direction) in a normal operation state. In FIG. 4, the direction of the current arrow indicated by the solid line (positive flow direction) is the current flow direction in the normal operation state. The direction of the current arrow indicated by the dotted line (the reverse flow direction) is the current flow direction during charging or regeneration.
ここでは、図1、図2及び図4に示す点1BPと点1BNとの間、点CPと点CNとの間、点1APと点1ANとの間又は点1GPと点1GNとの間で短絡事故が発生した場合を説明する。
ここで、点1BPは、第9超限流遮断器39と第5接続点a5との間の点であり、点1BNは、第10超限流遮断器40と第6接続点a6との間の点であり、点CPは第9接続点a9であり、点CNは第10接続点a10であり、点1APは、第1超限流遮断器31と第1動力3との間にある点であり、点1ANは、第2超限流遮断器32と第1動力3との間にある点であり、点1GPは、第5超限流遮断器35と第1発電機5との間にあり、点1GNは、第6超限流遮断器36と第1発電機5との間にある点である。以下の説明では、これら点1BP,1BN,CP,CN,1AP,1AN,1GP,1GNを短絡点1BP,1BN,CP,CN,1AP,1AN,1GP,1GNと言うことにする。
Here, a short circuit is made between point 1BP and point 1BN, between point CP and point CN, between point 1AP and point 1AN, or between point 1GP and point 1GN as shown in FIGS. Explain when an accident occurs.
Here, the point 1BP is a point between the
(3−1)短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故が発生した場合(図5、図6、図7)
図5は、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故発生時の短絡電流の流れを電路系統図をベースに記載したものを示し、図6は、その電路系統図に対応するインピーダンスマップを示す。また、図7は、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故発生時の超限流遮断器での検出電流及び保護動作を示す。
(3-1) When a short circuit accident occurs between the short circuit point 1BP and the short circuit point 1BN (FIGS. 5, 6, and 7)
FIG. 5 shows the flow of a short-circuit current when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1BP and the short-circuit point 1BN based on the electric circuit diagram, and FIG. 6 shows an impedance map corresponding to the electric circuit diagram. Indicates. Moreover, FIG. 7 shows the detection current and the protective operation in the supercurrent breaker when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1BP and the short circuit point 1BN.
図5及び図6に示すように、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故が発生すると、各々の回路網からは当該回路網の回路定数によって決まる短絡電流がそれぞれ流出し、短絡点1BPと短絡点1BNとの間に短絡電流(合計電流)IΣが流れる。ここで、短絡電流IΣは下記式のようになる。
IΣ=I1aΣ+I1bΣ
I1aΣ=Ib1+Ima1
I1bΣ=Ig1+I1cΣ
I1cΣ=Im+I2cΣ
I2cΣ=Ig2+I2bΣ
I2bΣ=Ib2+Ima2(=I2aΣ)
ここで、電流Ib1,Ib2は、正方向電流であり、それぞれ第1及び第2蓄電池1,2から短絡点1BP,1BNに向かう短絡電流となり、電流Ima1,Ima2は、逆方向電流であり、それぞれ第1及び第2動力3,4の電動機負荷等に起因して、短絡点1BP,1BNに向かう短絡電流となり、電流Ig1,Ig2は、正方向電流であり、それぞれ第1及び第2発電機5,6から短絡点1BP,1BNに向かう短絡電流であり、電流Imは、逆方向電流であり、電動機7から短絡点1BP,1BNに向かう短絡電流となる。例えば、短絡電流I1aΣは、第9遮断器19及び第9超限流遮断器39を通って短絡点1BP,1BNに流れる電流であり、或いは短絡点1BP,1BNから第10遮断器20及び第10超限流遮断器40に流れ込む電流である。
As shown in FIGS. 5 and 6, when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1BP and the short circuit point 1BN, a short circuit current determined by the circuit constant of the circuit network flows out from each circuit network. A short-circuit current (total current) IΣ flows between 1BP and the short-circuit point 1BN. Here, the short-circuit current IΣ is expressed by the following equation.
IΣ = I1aΣ + I1bΣ
I1aΣ = Ib1 + Ima1
I1bΣ = Ig1 + I1cΣ
I1cΣ = Im + I2cΣ
I2cΣ = Ig2 + I2bΣ
I2bΣ = Ib2 + Ima2 (= I2aΣ)
Here, the currents Ib1 and Ib2 are forward currents, which are short-circuit currents from the first and
このとき、短絡点1BP,1BNの近傍に配置されている第9及び第10超限流遮断器39,40並びに第13及び第14超限流遮断器43,44に関して、第9及び第10超限流遮断器39,40には正方向短絡電流I1aΣ(正I1aΣ又は+I1aΣ)が流れ、第13及び第14超限流遮断器43,44には逆方向短絡電流I1cΣ(逆I1cΣ又は−I1cΣ)が流れる。また、このとき、第1及び第2超限流遮断器31,32に逆方向短絡電流Ima1(逆Ima1又は−Ima1)が流れ、第3及び第4超限流遮断器33,34に逆方向短絡電流Ima2(逆Ima2又は−Ima2)が流れる。
At this time, with respect to the ninth and
これら各短絡電流の短絡事故発生時からの変化は図7に示すようになる。各短絡電流の大きさと電流上昇は回路インピーダンスに支配される。すなわち例えば、短絡点1BP,1BNに流れる短絡電流IΣは、各回路から流入する短絡電流の総和であるが、その一方で、短絡点1BP,1BNが第1蓄電池1に近いためインピーダンスが小さくなることから、短絡電流IΣは、高電流突進率短絡電流、過大短絡電流となる。
Changes in these short-circuit currents from the occurrence of a short-circuit accident are as shown in FIG. The magnitude of each short circuit current and the current rise are governed by the circuit impedance. That is, for example, the short-circuit current IΣ flowing through the short-circuit points 1BP and 1BN is the sum of the short-circuit currents flowing from the respective circuits, but on the other hand, the short-circuit points 1BP and 1BN are close to the
このように各短絡電流が変化するときに、第9及び第10超限流遮断器39,40に流れる正方向短絡電流I1aΣ(正I1aΣ又は+I1aΣ)は、短絡発生から時間t2後にその第9及び第10超限流遮断器39,40の正方向過電流設定値I1aocである+15になり(同図の動作点f1に達し)、この時に第9及び第10超限流遮断器39,40が遮断動作を開始する。
Thus, when each short-circuit current changes, the positive direction short-circuit current I1aΣ (positive I1aΣ or + I1aΣ) flowing through the ninth and
また、第13及び第14超限流遮断器43,44に流れる逆方向短絡電流I1cΣ(逆I1cΣ又は−I1cΣ)は、短絡発生から時間t1(<t2)後にその第13及び第14超限流遮断器43,44の逆方向過電流設定値I1cRである−6になり(同図の動作点r1に達し)、この時に第13及び第14超限流遮断器43,44が遮断動作を開始する。
The reverse short-circuit current I1cΣ (reverse I1cΣ or −I1cΣ) flowing through the thirteenth and
これら第9及び第10超限流遮断器39,40並びに第13及び第14超限流遮断器43,44の遮断動作により、短絡点1BP,1BNが切り離される。
一方、第15及び第16超限流遮断器45,46の動作点、すなわち正方向短絡電流I2cΣ(正I2cΣ又は+I2cΣ)が当該第15及び第16超限流遮断器45,46の正方向過電流設定値I2cocである+11(同図の点f2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1及びt2よりも後の時間t3となっている。
The short-circuit points 1BP and 1BN are disconnected by the breaking operation of the ninth and
On the other hand, the operating point of the fifteenth and sixteenth
また、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の動作点、すなわち正方向短絡電流Ig1,Ig2(正Ig1又は+Ig1,正Ig2又は+Ig2)が当該第5乃至第8超限流遮断器35〜38の正方向過電流設定値Ig1oc,Ig2ocである+6(同図の点f3,f4)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1及びt2よりも後の時間t5及びt7となっている。
Further, the operating points of the fifth to
また、第11及び第12超限流遮断器41,42の動作点、すなわち正方向短絡電流I2aΣ又はI2bΣ(正I2aΣ若しくは+I2aΣ又は正I2bΣ若しくは+I2bΣ)が当該第11及び第12超限流遮断器41,42の正方向過電流設定値I2aocである+15(同図の点f5)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1及びt2よりも後の時間t8となっている。
Further, the operating points of the eleventh and
また、第1乃至第4超限流遮断器31〜34の動作点、すなわち逆方向短絡電流Ima1,Ima2(逆Ima1又は−Ima1,逆Ima2又は−Ima2)が当該第1乃至第4超限流遮断器31〜34の逆方向過電流設定値Ima1R,Ima2Rである−2.2(同図の点r2,r3)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1及びt2よりも後の時間t4及びt6となっている。
Further, the operating points of the first to
以上のように、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故発生時に、第9、第10、第13及び第14超限流遮断器39,40,43,44以外の第1乃至第8、第11、第12、第15、第16超限流遮断器31〜38,41,42,45,46に先行して、当該第9、第10、第13及び第14超限流遮断器39,40,43,44が遮断動作を開始することで、第1乃至第8、第11、第12、第15及び第16超限流遮断器31〜38,41,42,45,46が遮断動作する前に短絡点1BP,1BNが切り離される。これにより、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故が発生しても、第1乃至第8、第11、第12、第15及び第16超限流遮断器31〜38,41,42,45,46が遮断動作(保護動作)しないので、それら超限流遮断器に保護されている他の健全回路への給電を継続させることができ、システムの安全を確保することができる。
As described above, when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1BP and the short-circuit point 1BN, the first to the other than the ninth, tenth, thirteenth, and
なお、前記表1には、短絡点1BPと短絡点1BNとの間で短絡事故が発生した時の各超限流遮断器31〜46の動作状態(○又は×で示す)を示している。
(3−2)短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故が発生した場合(図8、図9、図10)
図8は、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故発生時の短絡電流の流れを電路系統図をベースに記載したものを示し、図9は、その電路系統図に対応するインピーダンスマップを示す。また、図10は、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故発生時の超限流遮断器での検出電流及び保護動作を示す。
In Table 1, the operating states (indicated by ◯ or x) of the
(3-2) When a short circuit accident occurs between the short circuit point CP and the short circuit point CN (FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10)
FIG. 8 shows a flow of a short-circuit current when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point CP and the short-circuit point CN based on the circuit diagram, and FIG. 9 shows an impedance map corresponding to the circuit diagram. Indicates. FIG. 10 shows the detection current and the protection operation in the ultracurrent breaker when a short circuit accident occurs between the short circuit point CP and the short circuit point CN.
図8及び図9に示すように、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故が発生すると、各々の回路網からは当該回路網の回路定数によって決まる短絡電流がそれぞれ流出し、短絡点CPと短絡点CNとの間に短絡電流(合計電流)IΣが流れる。ここで、短絡電流IΣは下記式のようになる。
IΣ=I1cΣ+I2cΣ
ここで、1号系の回路と2号系の回路の電気的定数及びインピーダンスが左右対称で同値であると仮定すれば、短絡電流I1cΣと短絡電流I2cΣとの関係は
I1cΣ=I2cΣ
となる。例えば、I1cΣについては下記式のようになる。
As shown in FIGS. 8 and 9, when a short circuit accident occurs between the short circuit point CP and the short circuit point CN, a short circuit current determined by the circuit constant of the circuit network flows out from each circuit network. A short-circuit current (total current) IΣ flows between CP and the short-circuit point CN. Here, the short-circuit current IΣ is expressed by the following equation.
IΣ = I1cΣ + I2cΣ
Assuming that the electrical constants and impedances of the No. 1 circuit and No. 2 circuit are symmetrical and have the same value, the relationship between the short-circuit current I1cΣ and the short-circuit current I2cΣ is I1cΣ = I2cΣ
It becomes. For example, I1cΣ is expressed by the following formula.
I1cΣ=Ig1+I1bΣ
I1bΣ=Ib1+Ima1(=I1aΣ)
ここで、電流Ib1は、正方向電流であり、第1蓄電池1から短絡点CP,CNに向かう短絡電流となり、電流Ima1は、逆方向電流であり、第1動力3の電動機負荷等に起因して、短絡点CP,CNに向かう短絡電流となる。
I1cΣ = Ig1 + I1bΣ
I1bΣ = Ib1 + Ima1 (= I1aΣ)
Here, the current Ib1 is a forward current and is a short-circuit current from the
このとき、短絡点CP,CNの近傍に配置されている第13乃至第16超限流遮断器43〜46には、正方向短絡電流I1cΣ,I2cΣ(正I1cΣ又は+I1cΣ,正I2cΣ又は+I2cΣ)が流れる。
これら各短絡電流の短絡事故発生時からの変化は図10に示すようになる。この図10に示すように各短絡電流が変化するとき、第13乃至第16超限流遮断器43〜46に流れる正方向短絡電流I1cΣ,I2cΣ(正I1cΣ又は+I1cΣ,正I2cΣ又は+I2cΣ)はともに、短絡発生から時間t1後にその第13乃至第16超限流遮断器43〜46の正方向過電流設定値I1coc,I2cocである+11に達し(同図の動作点f1に達し)、この時に第13乃至第16超限流遮断器43〜46が遮断動作を開始する。
At this time, positive direction short circuit currents I1cΣ and I2cΣ (positive I1cΣ or + I1cΣ, positive I2cΣ or + I2cΣ) are provided in the thirteenth to sixteenth
Changes in these short-circuit currents from the occurrence of a short-circuit accident are as shown in FIG. As shown in FIG. 10, when the short-circuit currents change, the positive-direction short-circuit currents I1cΣ and I2cΣ (positive I1cΣ or + I1cΣ, positive I2cΣ or + I2cΣ) flowing through the thirteenth to sixteenth
一方、第9乃至第12超限流遮断器39〜42の動作点、すなわち正方向短絡電流I1aΣ又はI1bΣ(正I1aΣ若しくは+I1aΣ又は正I1bΣ若しくは+I1bΣ),I2aΣ又はI2bΣ(正I2aΣ若しくは+I2aΣ又は正I2bΣ若しくは+I2bΣ)が当該第9乃至第12超限流遮断器39〜42の正方向過電流設定値I1aoc,I2aocである+15(同図の点f2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t2となっている。
On the other hand, the operating points of the ninth to
また、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の動作点、すなわち正方向短絡電流Ig1,Ig2(正Ig1又は+Ig1,正Ig2又は+Ig2)が当該第5乃至第8超限流遮断器35〜38の正方向過電流設定値Ig1oc,Ig2ocである+6(同図の点f3)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t4となっている。
また、第1乃至第4超限流遮断器31〜34の動作点、すなわち逆方向短絡電流Ima1,Ima2(逆Ima1又は−Ima1,逆Ima2又は−Ima2)が当該第1乃至第4超限流遮断器31〜34の逆方向過電流設定値Ima1R,Ima2Rである−2.2(同図の点r1)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t3となっている。
Further, the operating points of the fifth to
Further, the operating points of the first to
以上のように、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故発生時に、第13乃至第16超限流遮断器43〜46以外の第1乃至第12限流遮断器31〜42に先行して、当該第13乃至第16超限流遮断器43〜46が遮断動作を開始することで、第1乃至第12超限流遮断器31〜42が遮断動作する前に短絡点CP,CNが切り離される。これにより、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故が発生しても、第1乃至第12超限流遮断器31〜42が遮断動作(保護動作)しないので、それら超限流遮断器に保護されている他の健全回路への給電を継続させることができ、システムの安全を確保することができる。
As described above, when a short circuit accident occurs between the short circuit point CP and the short circuit point CN, the first to twelfth current
なお、前記表1には、短絡点CPと短絡点CNとの間で短絡事故が発生した時の各超限流遮断器31〜46の動作状態(○又は×で示す)を示している。
(3−3)短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故が発生した場合(図11、図12、図13)
図11は、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故発生時の短絡電流の流れを電路系統図をベースに記載したものを示し、図12は、その電路系統図に対応するインピーダンスマップを示す。また、図13は、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故発生時の超限流遮断器での検出電流及び保護動作を示す。
Table 1 shows the operating states (indicated by circles or crosses) of the
(3-3) When a short circuit accident occurs between the short circuit point 1AP and the short circuit point 1AN (FIGS. 11, 12, and 13)
FIG. 11 shows a flow of a short-circuit current when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1AP and the short-circuit point 1AN based on the circuit diagram, and FIG. 12 shows an impedance map corresponding to the circuit diagram. Indicates. FIG. 13 shows the detected current and the protective operation in the ultracurrent breaker when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1AP and the short circuit point 1AN.
図11及び図12に示すように、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故が発生すると、各々の回路網からは当該回路網の回路定数によって決まる短絡電流がそれぞれ流出し、短絡点1APと短絡点1ANとの間に短絡電流(合計電流)IΣが流れる。ここで、短絡電流IΣは下記式のようになる。
IΣ=Ib1+I1aΣ
I1aΣ=Ig1+I1cΣ(=I1bΣ)
I1cΣ=Im+I2cΣ
I2cΣ=Ig2+I2bΣ
I2bΣ=Ib2+Ima2(=I2aΣ)
ここで、電流Ib1,Ib2は、正方向電流であり、それぞれ第1及び第2蓄電池1,2から短絡点1AP,1ANに向かう短絡電流となり、電流Ima2は、逆方向電流であり、第2動力4の電動機負荷等に起因して、短絡点1AP,1ANに向かう短絡電流となり、電流Ig1,Ig2は、正方向電流であり、それぞれ第1及び第2発電機5,6から短絡点1AP,1ANに向かう短絡電流であり、電流Imは、逆方向電流であり、電動機7から短絡点1AP,1ANに向かう短絡電流となる。また、短絡電流I1aΣは、逆方向電流(逆I1aΣ又は−I1aΣ)である。
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1AP and the short circuit point 1AN, a short circuit current determined by the circuit constant of the circuit network flows out from each circuit network. A short-circuit current (total current) IΣ flows between 1AP and the short-circuit point 1AN. Here, the short-circuit current IΣ is expressed by the following equation.
IΣ = Ib1 + I1aΣ
I1aΣ = Ig1 + I1cΣ (= I1bΣ)
I1cΣ = Im + I2cΣ
I2cΣ = Ig2 + I2bΣ
I2bΣ = Ib2 + Ima2 (= I2aΣ)
Here, the currents Ib1 and Ib2 are forward currents, which are short-circuit currents from the first and
このとき、短絡点1AP,1ANの近傍に配置されている第1及び第2超限流遮断器31,32には、短絡電流IΣが流れる。ここで、短絡点1AP,1ANが第1蓄電池1に近いためインピーダンスが小さくなることから、短絡電流IΣは、高電流突進率短絡電流、過大短絡電流となる。
そして、このときの各短絡電流の短絡事故発生時からの変化は図13に示すようになる。この図13に示すように各短絡電流が変化するとき、第1及び第2超限流遮断器31,32に短絡電流IΣが流れ、その短絡電流IΣは、短絡発生から時間t1後にその第1及び第2超限流遮断器31,32の正方向過電流設定値Ima1ocである+2.2に達し(同図の動作点f1に達し)、この時に第1及び第2超限流遮断器31,32が遮断動作を開始する。
At this time, a short-circuit current IΣ flows through the first and
And the change from the time of the occurrence of a short circuit accident of each short circuit current at this time is as shown in FIG. As shown in FIG. 13, when each short-circuit current changes, a short-circuit current IΣ flows through the first and second supercurrent-limiting
一方、第9及び第10超限流遮断器39,40の動作点、すなわち逆方向短絡電流I1aΣ又はI1bΣ(逆I1aΣ若しくは−I1aΣ又は逆I1bΣ若しくは−I1bΣ)が当該第9及び第10超限流遮断器39,40の逆方向過電流設定値I1aRである−6(同図の点r1)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t2となっている。
On the other hand, the operating points of the ninth and tenth
また、第13及び第14超限流遮断器43,44の動作点、すなわち逆方向短絡電流I1cΣ(逆I1cΣ又は−I1cΣ)が当該第13及び第14超限流遮断器43,44の逆方向過電流設定値I1cRである−6(同図の点r2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t3となっている。
また、第15及び第16超限流遮断器45,46の動作点、すなわち正方向短絡電流I2cΣ(正I2cΣ又は+I2cΣ)が当該第15及び第16超限流遮断器45,46の正方向過電流設定値I2cocである+11(同図の点f2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t4となっている。
Further, the operating points of the thirteenth and
Further, the operating point of the fifteenth and sixteenth
また、第11及び第12超限流遮断器41,42の動作点、すなわち正方向短絡電流I2aΣ又はI2bΣ(正I2aΣ若しくは+I2aΣ又は正I2bΣ若しくは+I2bΣ)が当該第11及び第12超限流遮断器41,42の正方向過電流設定値I2aocである+15(同図の点f3)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t5となっている。
Further, the operating points of the eleventh and
また、第5乃至第8超限流遮断器35〜38の動作点、すなわち正方向短絡電流Ig1,Ig2(正Ig1又は+Ig1,正Ig2又は+Ig2)が当該第5乃至第8超限流遮断器35〜38の正方向過電流設定値Ig1oc,Ig2ocである+6(同図の点f4,f5)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t6及びt8となっている。
Further, the operating points of the fifth to
また、第3及び第4超限流遮断器33,34の動作点、すなわち逆方向短絡電流Ima2(逆Ima2又は−Ima2)が当該第3及び第4超限流遮断器33,34の逆方向過電流設定値Ima2Rである−2.2(同図の点r3)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t7となっている。
以上のように、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故発生時に、第1及び第2超限流遮断器31,32以外の第3乃至第16限流遮断器33〜46に先行して、当該第1及び第2超限流遮断器31,32が遮断動作を開始することで、第3乃至第16超限流遮断器33〜46が遮断動作する前に短絡点1AP,1ANが切り離される。これにより、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故が発生しても、第3乃至第16超限流遮断器33〜46が遮断動作(保護動作)しないので、それら超限流遮断器に保護されている他の健全回路への給電を継続させることができ、システムの安全を確保することができる。
Further, the operating point of the third and
As described above, when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1AP and the short circuit point 1AN, the third to sixteenth current
なお、前記表1には、短絡点1APと短絡点1ANとの間で短絡事故が発生した時の各超限流遮断器31〜46の動作状態(○又は×で示す)を示している。
(3−4)短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故が発生した場合(図14、図15、図16)
図14は、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故発生時の短絡電流の流れを電路系統図をベースに記載したものを示し、図15は、その電路系統図に対応するインピーダンスマップを示す。また、図16は、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故発生時の超限流遮断器での検出電流及び保護動作を示す。
Table 1 shows the operating states (indicated by circles or crosses) of each of the
(3-4) When a short circuit accident occurs between the short circuit point 1GP and the short circuit point 1GN (FIGS. 14, 15, and 16)
FIG. 14 shows a flow of a short-circuit current when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1GP and the short-circuit point 1GN based on the circuit diagram, and FIG. 15 shows an impedance map corresponding to the circuit diagram. Indicates. FIG. 16 shows the detection current and the protective operation in the ultra-current limiter when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1GP and the short-circuit point 1GN.
図14及び図15に示すように、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故が発生すると、各々の回路網からは当該回路網の回路定数によって決まる短絡電流がそれぞれ流出し、短絡点1GPと短絡点1GNとの間に短絡電流(合計電流)IΣが流れる。ここで、短絡電流IΣは下記式のようになる。
IΣ=I1bΣ+I1cΣ
I1bΣ=Ib1+Ima1(=I1aΣ)
I1cΣ=Im+I2cΣ
I2cΣ=Ig2+I2bΣ
I2bΣ=Ib2+Ima2(=I2aΣ)
ここで、電流Ib1,Ib2は、正方向電流であり、それぞれ第1及び第2蓄電池1,2から短絡点1GP,1GNに向かう短絡電流となり、電流Ima1,Ima2は、逆方向電流であり、それぞれ第1及び第2動力3,4の電動機負荷等に起因して、短絡点1GP,1GNに向かう短絡電流となり、電流Ig2は、正方向電流であり、第2発電機6から短絡点1GP,1GNに向かう短絡電流であり、電流Imは、逆方向電流であり、電動機7から短絡点1GP,1GNに向かう短絡電流となる。
As shown in FIGS. 14 and 15, when a short circuit accident occurs between the short circuit point 1GP and the short circuit point 1GN, a short circuit current determined by a circuit constant of the circuit network flows out from each circuit network. A short circuit current (total current) IΣ flows between 1GP and the short circuit point 1GN. Here, the short-circuit current IΣ is expressed by the following equation.
IΣ = I1bΣ + I1cΣ
I1bΣ = Ib1 + Ima1 (= I1aΣ)
I1cΣ = Im + I2cΣ
I2cΣ = Ig2 + I2bΣ
I2bΣ = Ib2 + Ima2 (= I2aΣ)
Here, the currents Ib1 and Ib2 are forward currents, which are short-circuit currents from the first and
このとき、短絡点1GP,1GNの近傍に配置されている第5及び第6超限流遮断器35,36には、短絡電流IΣが流れる。そして、各短絡電流の短絡事故発生時からの変化は図16に示すようになる。
この図16に示すように各短絡電流が変化するとき、第5及び第6超限流遮断器35,36に短絡電流(合計電流)IΣが流れ、その短絡電流(合計電流)IΣは、短絡発生から時間t1後にその第5及び第6超限流遮断器35,36の逆方向過電流設定値Ig1である−0.4に達し(同図の動作点r1に達し)、この時に第5及び第6超限流遮断器35,36が遮断動作を開始する。
At this time, a short-circuit current IΣ flows through the fifth and
As shown in FIG. 16, when each short-circuit current changes, a short-circuit current (total current) IΣ flows through the fifth and
一方、第13及び第14超限流遮断器43,44の動作点、すなわち逆方向短絡電流I1cΣ(逆I1cΣ又は−I1cΣ)が当該第13及び第14超限流遮断器43,44の逆方向過電流設定値I1cRである−6(同図の点r2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t2となっている。
また、第15及び第16超限流遮断器45,46の動作点、すなわち正方向短絡電流I2cΣ(正I2cΣ又は+I2cΣ)が当該第15及び第16超限流遮断器45,46の正方向過電流設定値I2cocである+11(同図の点f2)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t4となっている。
On the other hand, the operating points of the thirteenth and
Further, the operating point of the fifteenth and sixteenth
また、第7及び第8超限流遮断器37,38の動作点、すなわち正方向短絡電流Ig2(正Ig2又は+Ig2)が当該第7及び第8超限流遮断器37,38の正方向過電流設定値Ig2ocである+6(同図の点f4)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1及びt2よりも後の時間t8となっている。
また、第9乃至第12超限流遮断器39〜42の動作点、すなわち正方向短絡電流I1aΣ又はI1bΣ(正I1aΣ若しくは+I1aΣ又は正I1bΣ若しくは+I1bΣ),I2aΣ又はI2bΣ(正I2aΣ若しくは+I2aΣ又は正I2bΣ若しくは+I2bΣ)が当該第9乃至第12超限流遮断器39〜42の正方向過電流設定値I1aoc,I2aocである+15(同図の点f1,f3)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t3及びt5となっている。
Further, the operating point of the seventh and
In addition, the operating points of the ninth to
また、第1乃至第4超限流遮断器31〜34の動作点、すなわち逆方向短絡電流Ima1,Ima2(逆Ima1又は−Ima1,逆Ima2又は−Ima2)が当該第1乃至第4超限流遮断器31〜34の逆方向過電流設定値Ima1R,Ima2Rである−2.2(同図の点r3,r4)に達するまでの時間が、短絡発生から前記時間t1よりも後の時間t6及びt7となっている。
Further, the operating points of the first to
以上のように、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故発生時に、第5及び第6超限流遮断器35,36以外の第1乃至第4及び第7乃至第16限流遮断器31〜34,37〜46に先行して、当該第5及び第6超限流遮断器35,36が遮断動作を開始することで、第1乃至第4及び第7乃至第16限流遮断器31〜34,37〜46が遮断動作する前に短絡点1GP,1GNが切り離される。これにより、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故が発生しても、第1乃至第4及び第7乃至第16限流遮断器31〜34,37〜46が遮断動作(保護動作)しないので、それら超限流遮断器に保護されている他の健全回路への給電を継続させることができ、システムの安全を確保することができる。
As described above, when a short-circuit accident occurs between the short-circuit point 1GP and the short-circuit point 1GN, the first to fourth and seventh to sixteenth current limit interrupts other than the fifth and
また、発電機5は、蓄電池1、動力3及び電動機7へ電力を供給することを目的とするから、通常運転状態では逆方向に電流が流れることはなく、発電機5の出力端で異常が発生したときのみ逆流が発生する。このようなことから、本実施形態のように、発電機5の回路の前後に設けた第5及び第6超限流遮断器35,36の逆方向過電流設定値Ig1Rを−0.4といったように小さい値に設定することで、発電機5の出力端の異常による僅かな逆方向電流の発生を速やかに検出して、速やかに回路を遮断することができるようになる。
Further, since the
なお、前記表1には、短絡点1GPと短絡点1GNとの間で短絡事故が発生した時の各超限流遮断器31〜46の動作状態(○又は×で示す)を示している。
(4)効果の説明
次に本実施形態における効果を説明する。
前述したように、回路網の要所に第1乃至第16超限流遮断器31〜46を配置し、その第1乃至第16超限流遮断器31〜46(具体的には変流器31a〜46a)の過電流設定値を正方向及び逆方向それぞれについて個別に設定(その値の大きさも含めて設定)している。具体的には、正常動作運転状態に回路網を流れる定格電流、充電電流又は回生電流で第1乃至第16超限流遮断器31〜46が遮断動作しないように、正方向過電流設定値及び逆方向過電流設定値を設定している。
In addition, the said Table 1 has shown the operation state (it shows by (circle) or x) of each supercurrent limit circuit breaker 31-46 when a short circuit accident generate | occur | produces between the short circuit point 1GP and the short circuit point 1GN.
(4) Description of Effects Next, effects of the present embodiment will be described.
As described above, the first to sixteenth
これにより、第1乃至第16超限流遮断器31〜46は、回路網で短絡事故が発生したときの正方向又は逆方向の短絡電流を的確に検出して、速やかに遮断動作をすることができる。これにより、速やかに選択保護動作が行われる、すなわち必要最小限の超限流遮断器だけが遮断動作して、短絡事故発生点が速やかに切り離される。この結果、他の健全回路への給電を継続させ、システムの安全を確保することができるようになる。 Thereby, the 1st thru | or 16th super current limit circuit breakers 31-46 detect the short circuit current of the normal direction or a reverse direction when a short circuit accident generate | occur | produces in a circuit network accurately, and perform interruption | blocking operation | movement rapidly. Can do. As a result, the selective protection operation is promptly performed, that is, only the necessary minimum current limiting circuit breaker is interrupted, and the short-circuit accident occurrence point is quickly disconnected. As a result, power supply to other healthy circuits can be continued and the safety of the system can be ensured.
一方、従来方式についていうと、超限流遮断器の過電流設定値が正方向及び逆方向で同一値(絶対値で同一値)となっているので、回路網で短絡事故が発生したとき、選択保護動作させることが極めて困難、すなわち必要最小限の超限流遮断器だけを動作させることが困難となり、全ての超限流遮断器が動作してしまうこともあり、この場合、システムを全停電に至ることも予想される。本発明では、このような問題も発生しない。 On the other hand, regarding the conventional method, since the overcurrent set value of the supercurrent breaker is the same value in the forward direction and the reverse direction (same value in absolute value), when a short circuit accident occurs in the network, It is extremely difficult to operate with selective protection, that is, it is difficult to operate only the minimum necessary current limiting circuit breaker, and all the current limiting circuit breakers may operate. A power outage is also expected. In the present invention, such a problem does not occur.
(5)他の実施形態の説明
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前記実施形態では、短絡点1BP,1BN,CP,CN,1AP,1AN,1GP,1GNを特定して、その短絡点について短絡事故が発生した場合を説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。本発明は、他の部分で短絡事故が発生した場合にも適用できる。
(5) Description of Other Embodiments The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to being realized as the above-described embodiment.
That is, in the above-described embodiment, the case where the short circuit point 1BP, 1BN, CP, CN, 1AP, 1AN, 1GP, 1GN is specified and a short circuit accident occurs at the short circuit point has been described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied when a short circuit accident occurs in another part.
例えば、図1、図2等に示すように、1号系における短絡点1BP,1BNについて対称となる2号系の短絡点2BP,2BN、1号系における短絡点1AP,1ANについて対称となる2号系の短絡点2AP,2AN、1号系における短絡点1GP,1GNについて対称となる2号系の短絡点2GP,2GNについて、それぞれ短絡事故が発生した場合でも本発明を適用できる。 For example, as shown in FIGS. 1 and 2, etc., the second system short circuit points 2BP and 2BN that are symmetric with respect to the first system short circuit points 1BP and 1BN are symmetric with respect to the short circuit points 1AP and 1AN with the second system. The present invention can be applied even when a short-circuit accident occurs at the second-system short-circuit points 2GP and 2GN that are symmetrical with respect to the second-system short-circuit points 2GP and 2GN, respectively.
また、前述の実施形態では過電流設定値を具体的な値として説明した。しかし、これに限定されるものではなく、他の値であってもよい。 In the above-described embodiment, the overcurrent set value has been described as a specific value. However, it is not limited to this, and other values may be used.
1,2 蓄電池
3,4 動力
5,6 発電機
7 電動機
11〜22 遮断器(気中遮断器)
31〜46 超限流遮断器
31a〜46a 変流器(電流検出器)
31c〜46c 限流ヒューズ
DESCRIPTION OF
31-46 Current limiting
31c-46c Current limiting fuse
Claims (1)
前記遮断装置が過電流を検出して遮断動作するための遮断動作電流値の大きさを、当該遮断装置内を流れる正方向電流及び逆方向電流毎に設定することを特徴とする直流給電回路網の保護システム。
In a protection system for a DC power supply circuit network that protects a DC power supply circuit network that includes a plurality of electrical devices and a circuit breaker that is disposed in correspondence with the plurality of electrical devices and detects an overcurrent,
A DC power supply network characterized in that a magnitude of a breaking operation current value for causing the breaking device to perform a breaking operation by detecting an overcurrent is set for each of a forward current and a backward current flowing in the breaking device. Protection system.
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