論
文
瞬 時 動 作 形 低 圧 ヒ ュー ズ の 開発
正
員 関
口
輝
一 (電
力 中 研)
正
員 岡
崎
正
幸 (電
力 中 研)
正
員 稲
葉
次
紀 (電
力 中 研)
正
員 池
田
直
樹 (大阪 ヒューズ)
非会員 小
林
敏
行 (大阪ヒューズ)
非会員 高
桑
義
則 (大 阪 ヒューズ)
Development
of a Quick-Acting
Type Fuses for Protection
of
Low Voltage Distribution
Lines
Terukazu Sekiguchi, Member, Masayuki Okazaki, Member, Tsuginori Inaba, Member
(CRIEPI), Naoki Ikeda, Member, Toshiyuki Kobayashi, Non-member, Yoshinori Takakuwa,
Non-member (Osaka Fuse)
A short-circuit
fault current in a low voltage distribution line from a branch point to a house is
usually reduced with time by increasing resistance of conductors due to temperature
rise and also
by arc voltage.
Bacause of features mentioned above, the operating time of conventional
fuses may be remark
ably prolonged.
In order to eliminate that defect a bypass type of the quick-acting
fuse has been
developed.
The main results are as follows :
(1)
A bypass type of the quick-acting
fuses short-circuits
the fault line at the branch point by
utilizing the large electro-magnetic
force due to the fault current.
(2)
In order to protect almost low voltage distribution lines the minimum operating current of
the fuses is settled to be 1,000 A.
(3)
The bypassing time of the fault line by the newly developed fuse is only 6 ms and 10 ms in
case of a fault current of 2 kA in the metallic contacting
faults, and the arc short-circuit
faults,
respectively, those being about 1/100 in comparison
with the operating
time of the conventional
fuses.
(4)
The operating
time of the new fuses is 140 ms in case of the same fault current in the
metallic contacting
fault, which is only about 1/4 of that of the conventional
fuses.
1。 ま え が き 電 力流 通 設 備 の な か で も,低 圧 配 電 線 路 は市 民 生 活 環境 に最 も近 接 し た設 備 で あ る 。 特 に,低 圧 配 電 線 分 岐部 か ら各 需 要 家 へ の 区 間 で発 生 す る短 絡 故 障 に つ い ては,機 器 の 保 護 や 公 衆 安 全 面 で 十 分 な 配 慮 が 必 要 と され る。 この区 間 で発 生 す る短 絡 故 障 を特 徴 づ け る要 因 は, 電 源 電 圧 が低 い と こ ろ に あ る。 これ ら の線 路 で 何 ら か の 原 因 に よ り短 絡 故 障 が 発 生 す る と,故 障 点 の 接 触 抵 抗 や ア ー ク抵 抗 に よ り,そ の短 絡 電 流 は故 障 初 期 か ら 限 流 され る。 更 に,使 用 さ れ る電 線 の 直 径 が 小 さ い た め,電 線 導体 は 通 電 され る 短絡 電 流 に よる ジ ュ ー ル 熱 の影 響 を受 け,温度 上 昇 と と も に導 体 抵 抗 が 増加 し, 限 流作 用 が 顕 著 とな る。 これ らの 抵 抗 に よ り,故 障 電 流 が 時 に は50%に まで 限 流 され る場 合 が あ る。 こ の 電 学 論B, 113巻4号,平 成5年 397
た め,分岐 部 に 挿 入 さ れ た 低 圧 ヒ ュ ー ズ の 動 作 が 遅 れ,故 障 の 波 及 拡 大 や,新 た な 故 障 現 象 の 発 生 が 懸 念 され る。 著 者 らは これ まで に,短 絡 故 障 時 の 限 流 作 用 と低 圧 ヒ ュー ズ の 動 作 遅 れ に 関 す る電 流 協 調 問 題 に つ い て検 討 し て きた 。 ま た,こ の 対 策 と して 新 た な保 護 装 置 の 提 案 を 行 った 。 本 論 文 は,低 圧 系統 にお け る 短絡 故 障 保 護 装 置 と し て,低 圧 ヒ ュー ズ に代 え て使 用 す る 瞬時 動 作 形 低 圧 ヒ ュー ズ(バ イ パ ス ヒ ュー ズ)の 試作 結 果 に つ い て と り ま とめ た もの で あ る(1}。 2.低 圧 配 電 系 統 の 短 絡 故 障 と対 策 低 圧 配 電 系 統 の 故 障 の 主 な 要 因 は,系 統 の 異 常 現 象,使 用 設 備 機 器 の故 障,周 囲 環 境 条 件 あ る い は 操 作 ミス な どが あ る。 この よ うな 要 因 に よ り発 生 す る主 な 故 障 を あ げ る ど(2), (i) 過 電 流 故 障 (ii) 地 絡 故 障 (ii) 欠相 故 障 (iv) 過 電 圧 ま た は不 足電 圧 故 障 (v) 異 常 電 圧 故 障 (vi) 脱 調 故 障 (vii) 電 食 故 障 (viii) 電 波 障 害 な どで あ る。 故 障 発 生 時 の 設 備 機 器 の保 護 お よ び 公 衆 へ の 安 全 性 を確 保 す る うえ で,上 記 故 障 の う ち何 らか の 原 因 で線 路 が 短 絡 され る,い わ ゆ る シ ョー トに よ る 故 障,特 に (i),(ii)の 保 護対 策 が 重 要 で あ る。 低 圧 配 電 系 統 は, (i) 電 力 流 通 設 備 の なか で 最 も電 源 電 圧 が 低 い (ii) 回 路 で使 用 され て い る 導 体 の 種 類 が 多 く,特 に細 線 で こ う長 の 長 い もの が あ る (iii) 配 電 電 圧 の 昇 圧 化 が 推 進 され て い る な ど を特 徴 と し,こ れ らの 保 護 対 策 とし て低 圧 ヒ ュー ズ(ケ ッチ ヒ ュー ズ,電 線 ヒ ュ ー ズ と も呼 ば れ る)が 使 用 され て い る。 図1は 電 源 電 圧200V,短 絡 電 流5,000 Aを8mm2× 8mのIV電 線(ビ ニ ル 絶 縁 電 線)に 通 電 し て 行 っ た 金属 的 な短 絡 故 障 試 験 の 結 果 で あ る(3)。温 度 上 昇 と と もに 抵 抗 が 増 加 し,電 流 は 時 間 の経 過 と と もに 減 少 し,通 電 開 始 後 約1秒 で 半 減 して い る。 ま た,故 障 部 に アー クが 介 在 した場 合 に は,短 絡 電 流 に依 存 す る ア ー ク抵 抗 が 存 在 す る 。 図2に 電 源 電 圧 420V,金 属 的 な 短 絡 電 流1,980 Aの 回 路 条 件 で 長 さ 10cmの ア ー クが 介 在 した 短 絡 電 流 を 示 す。 この電 流 は,短 絡 初 期 よ り大 幅 に 限 流 され,1,160Aと 金 属 短 絡 電 流 の60%に ま で 限 流 され て い る 。 ま た,そ の 波 形 は特 に ゼ ロ点 通 過 後 に わ ず か な ひ ず み を 生 じ る こ と を特徴(4)と して い る。 これ ま で の 著 者 ら の 研 究 に よ る と(5)(6),特に ア ー ク を 試 験 用 電 極 間 に 人 為 的 に 発 生 さ せ た 場合,三 稲 200V回 路 で は,3線 間 の ア ー ク短 絡 故 障 が 持 続 す る。 また,単 相 回 路 に発 生 す る ア ー ク は,単 相200/ 100V系 統 で は ア ー ク の 継 続 は ま れ で,半 波 程 度 で 消 弧 す る。 し か し,電 源 電 圧210V,回 路 力 率0.4で は ア ー ク長(電 極 間 隔)1cm以 下 で,420 Vで は16cm 以 下 で継 続 しや す い こ とが 明 ら か とな り,特 に400V 級 配 電 で は十 分 な 配 慮 を 必 要 とす る。 この よ う に 電 線 の 温 度 上 昇 に伴 っ て 増 加 す る抵 抗 や,ア ー ク抵 抗 で 故 障 電 流 は限 流 され る 。 こ のた め, ヒ ュ ー ズ の 動 作 が 遅 れ,電 線 被 覆 の発 煙 ・溶 融,最 悪 の 場 合 は 電 線 の 溶 断 が(7),ま た ア ー ク 短 絡 故 障 の継 続 時 間 が 長 くな り,ア ー ク に よ る 設 備 ・機 器 の損 場 拡大 が 懸 念 され る。 この よ うな 現 象 を最 小 限に と どめ るた め,新 た な 保 護 装 置 の 開発 を行 っ た。
図1金
属 短絡電 流波形
Fig, 1. Waveform of the short-circuit current peculiar to a metal.
図2 ア ー ク短 絡 電 流 波 形
Fig. 2. Waveform of arc short-circuit current.
新 形 ヒ ュー ズの 開 発 3.開 発 の 経 緯 短絡 故 障 に よ る被 害 を最 小 限 に抑 制 す る に は, (i) 短 絡 故 障 電 流 を早 期 に遮 断 す る。 (ii) 故 障 点 よ り電 源 側 で バ イ パ ス 回 路 を早 期 に 構 成 し,故 障 部 に流 入 す る電 流 を バ イパ ス 回路 に 分 流 さ せ,故 障 点 電 流 を消 弧,あ る い は 限 流 さ せ る。 これ ら を満 足 す る方 法 と し て,故 障 発 生後,図3に 示す部 分 で瞬 時 に バ イ パ ス 回路 を構 成 し,故 障 部 に通 電 され る電 流 を大 幅 に 限 流 す る と同 時 に,電 源 側 の 増 加 した短 絡 電 流 に より ヒ ュ ー ズの 動 作 を促 進 させ る装 置 を検 討 した 。 バ イ パ ス 回 路 を構 成 させ る接 触 部 の動 作 に は別 電 源 を必 要 とせ ず 。 最 も単 純 で 信 頼 性 が高 い 短 絡 故 障 電 流 によ り発 生 す る電 磁 力 を利 用 す る こ と と した(7)。この 電 磁 力 は,kA級 の 電 流 が 平 行 導 体 間 隔1cm,平 行 部 の 長 さ10cm程 度 の 導 体 に 逆 向 き に 流 れ た場 合, 導 体 間 に 数 ∼ 数 十kgfの 反 発 力 とな っ て現 れ る。 電 磁 力 利 用 の た め の 動 作 原 理 を 図4に 示 す 。 平 行す る2本 の 導 体(Cf:固 定,Cm:可 動)に 電 流Iが 流 れ る と,磁 界Bが 発 生 す る。 この 磁 界 と直 交 す る電 流 と に よ り,双 方 の 導 体 に は互 い に反 発 し合 う力Fm が 作 用 す る。 ま た,誤 動 作 の 防 止 や 予 定 し た 短 絡 電 流 で 動 作 させ る た め,可 動 導 体Cmに は電 磁 反発 力 に 逆 ら う 方 向 に あ ら か じ めFmよ り小 さ な ば ね の 荷 重 Fsを作 用 させ て お く。 可 動 導 体 が 予 定 した 動 作 位 置 に達 す る部 分 の 負 荷 側 に接 点(Cl, C2)を 設 け,こ れ に よ りバ イパ ス 回 路 を構 成 させ る。 この と き,本 接 点 よ り負 荷 側 の線 路 抵 抗 が な くな る こ とに よ り増 加 した 電 流Iβ は 導 体 の 平 行 部 を 継 続 し て通 電 す る。 こ の た め, 反 発 力 は い っ そ う大 き くな り,電 源{則の ヒ ュー ズが 電 流 を 遮 断 す る ま で 回 路 は 保 持 さ れ る こ とが 予 想 さ れ る。 図3 配 電 系 統 の 一 例 Fig. 3. Example of distribution lines.
図4
装置 の基本構成
Fig. 4. Basis constitution of device.
図5
バ イパ ス装置 の動作時 間計算 結果の一例
Fig. 5 Example of the operating time calculation result of bypass device.動 作 確 認 の た め,図4の 形 状 に近 い装 置 で 試 験 を行 っ た と こ ろ高 速 で 動 作 した が,バ イパ ス接 点 の 材 料 を 耐 弧 メ タ ル(銅 一タ ン グ ス テ ン)と し た場 合,交 番 磁 界 の た め,チ ャ タ リン グ現 象 が 多 々 発 生 した 。 そ こで 接 触 部 を銅 に した と こ ろ,接 触 時 の 微 小 放 電 に よ り接 点 が 溶 着 し,そ の 後 安 定 して電 流 を通 電 す る こ とが で きた 。 以 上 の 結 果 か ら,安 定 した動 作 性 能 を得 る た め,接 点 の 溶 着 を期 待 す る使 い捨 て タイ プ を指 向 す る こ と と し た。 4.バ イ パ ス ヒ ュ ー ズ 装 置 の名 称 は,バ イ パ ス機 構 と ヒ ュー ズ とを 同 一 の ケ ー ス に 密 閉 収 納 す る こ とか ら,"バ イ パ ス ヒュ ー ズ" と した 。 〈4・1〉 設 計 思 想 バ イ バ ス ヒ ュ ー ズ の 具 備 す べ き機 能 と して, (1) バ イパ ス部 と ヒ ュー ズ を同 一 の ケー ス に収 納 した 使 い捨 て タ イ プ で あ る。 (2) 誤 動 作 防 止 の た め 可 動 導 体 に適 度 な ばね 作 用 を有 す る材 料 で 拘 束 力 を 与 え る。 (3) 外 部 電線 との 接 続 は,電 線 か らの機 械 力 が 可 動 導体 に作 用 して 誤 動 作 しな い 構 造 とす る 。 (4) ヒュ ー ズ の動 作 が 目視 確 認 で き る よ うケー ス は透 明 に す る。 (5) バ イパ ス ヒ ュ ー ズ の取 付 け方 向 は 定 め な い。 以 上 を設 計 思 想 と して,シ ミ ュ レ ー シ ョ ン(7)によ り 設 計 デ ー タ を求 め た 。 結 果 を図5に 示 す 。 図 よ り,動 作 に い た る バ イ パ ス 接 点 の 極 間 距 離 を10mm,初 期 の 導 体 中 心 距 離 を10mmと した 場 合,動 作 時 間 は導 体 直 径,拘 束 ば ね 力 が 小 さ く,短 絡 電 流 が 大 き くな る ほ ど速 くな る こ とが わ か る。 ま た,本 バ イパ ス ヒ ュ ー ズ を適 用 す る低 圧 系 統 の短 絡 電 流 の 一例 と し て,変 圧 器50kVA(灯 動 兼 用)と 30kVA(動力専 用)の 異 容 量V結 線 三 相4線 方 式 に お い て,電 線 こ う長 や 電 線 種 類 別 に お け る計 算 結 果 を 図6に 示 す 。 短 絡 電 流 はV結 線 特 有 の 値 を 示 し, 電 線 が 太 く,電 線 こ う長 が 短 く な る ほ ど大 と な る。 DV(架 空 引 込 線)14 mm2の 場 合,本 装 置 の 最 低 動 作 電 流 が2,000Aと す る と,電 線 こ う長20m,1,500A で は40m, 1,00GAで は ほ ぼ60mま で の 故 障 に対 し て動 作 す る。 ま た,バ イ パ ス 接 点 動 作 後 の増 加 し た短 絡 電 流 を ヒ ュ ー ズ が 遮 断 す る が,本 装 置 の取 付 位 置 を電 線 こう長 10m部 とす れ ば,そ の 定 格 遮 断 電 流 は6,000Aで 満 足 で きる 。
図6
V結 線 にお ける短絡 電 流計 算結果
Fig. 6. Short-circuit current calculation result on V -connection transformer .
新 形 ヒ ュ ー ズ の 開 発 ① 固体 導体 ②可動 導体 ③回 り止 め(負荷側) ④回 り止 め(電源側) ⑤バ イパ ス接点 ⑥仕切り 板(負荷側) ⑦仕切 り板(電源側) ⑧本 体 ケー ス ⑨ キヤ ツプ ⑩接 続 スリー プ ⑪電 源側 ⑫ 負荷側 ⑬ ばね力(シ リコー ンスポ ンジ) 図7 バ イ パ ス ヒ ュ ー ズの 構 造 Fig. 7. Structure of bypass fuse.
L 1: 電 源側電流制限 リア ク トル L2: 負荷{則電流制限 リア クトルSW : 投入開閉器 PT: 計器用変圧 器 CT: 計器用変 流器 Vs: 電源電圧VT : バ イパスヒューズ端子電圧 Is: 電源郷電流 IL: 負荷側電 流 〓: ア ーク試 験時電極設置箇所 注: バ イパ ス電流IBは 演 算(IB=Is-IL)に よ り求めた。
図8
試験 回路
Fig. 8. Test circuit.以上 の検 討 か ら,製 作 目標 を (i) 導 体 直 径:5mmφ(14㎜2相 当) (ii) 導 体間 隔: 導 体 を偏 平 に し,可 能 な 限 り小 さ くす る。 (iii) 最 小 バ イ パ ス 動 作 電 流:1,00O A (iv) バ イパ ス 動 作 時 間:20 ms以 下 (v) 定 格 遮 断 電 流16,000 A (vi) 定 格 電 圧:250 V とした。 <4・2>構 造 総 合 的 な検 討 を踏 ま え,図7に 構造 を示 す。 可 動 ②,固 定 ①,両 導 体 と も断 面 積 を 14mm2相 当 と し,特 に可 動 導 体 は 銅 管 に編 組 線 を通 し,圧 縮 して偏 平構 造 と し,銅 管 両 端 の 編 組 線 部 を可 動時 の 自 由接 続 部 とし た。 また,導 体 を 偏 平 とす る こ とで 中 心 間 の 距 離 を 数mmま で 接 近 させ る こ と がで きた。 本 体 ケ ー ス は透 明樹 脂 とし,ヒ ュー ズ の 動 作が 外都 か ら確 認 で き る よ うに した 。 回路 との 接 続 は ケー ス に 固 定 され た ス リー ブ に よ り 行 う ことで 外 部 電 線 か ら の機 械 力 の 影 響 を阻 止 す る よ う配慮 した 。 誤 動 作 の 防 止 お よ び取 付 角 度 な ど 自由 と するた め,可 動 導体 を平 常 時 拘 束 す る た め,シ リ コー ンス ポ ン ジ を使 用 し,接 点 が 接 触 す る寸 前 で そ の 反発 力を約0.2kgfと し た。 5. 短 絡 電 流 通 電 時 の 各 種 動 作 特 性 試 験 試験 回路 を図8に 示 す 。 変 圧 器 お よび 低 圧 配 電 線 に 相 当 す る イ ン ピ ー ダ ン ス をL1で,引 込 線 に 相 当 す る イ ン ピー ダ ン ス を 乙2と し,こ の 乙1と 五2で 短 絡 電 流 を設 定 した 。 〈5・1〉最 小 動 作 電 流 値 の 確 認 初 期 短 絡 電 流 を 500,1,000,2,000Aの3種 の 条 件 で,バ イパ ス 接 点 の 動 作 確 認 試 験 を 実 施 し た。 そ の 結 果,短 絡 電 流 1,000A以 上 で装 置 は確 実 に動 作 した 。 これ に よ り最 小 動 作 電 流 値 を1,000Aと し た 。 動 作 時 間 は,2,160A 通 電 時6.5ms, 1,040 A通 電 時 で12.5msで あ った 。 〈5・2〉 定 格 遮 断 電 流 通 電 に お け る性 能 検 証 す べ ての 試 験 に お い て,試 験 後 の 供 試 器 は 導体 の 発 熱,あ る い は ア ー クの 放 射 熱 に よ る損 傷 は な か った 。 また,短 絡 電 流通 電 時 の電 磁 力 に よ る破 損 も見 られ な か った 。 これ に よ り,本 バ イ パ ス ヒュー ズ は電 磁 機 械 力,お よ び電 流 容 量 的 に も十 分 な 強 度 を有 して い る こ とが 証 明 さ れ た 。 6.有 効性 の 検 証 試 作 開発 した バ イパ ス ヒ ュー ズ の金 属 短絡 故 障 時, お よ び ア ー ク短 絡 故 障時 の 有 効 性 を実 験 に よ り明 らか に した 。 実 験 条 件 は,初 期 短 絡 電 流 を1,000Aお よ び2,000 A,バ イ パ ス 時 の 短 絡 電 流 を4,000Aお よ び6,000A
と して 行 った 。 〈6・1〉 金 属 短 絡 故 障 の 場合 得 られ た オ シ ロ グ ラ ムの 一 例 を図9に 示 す 。(a)図 は現 用 の低 圧 ヒ ュー ズ を使 用 した 場 合,(b)図 はバ イ パ ス ヒ ュ ー ズ を使 用 し た場 合 で あ る。α 点 で 短 絡 故 障 電 流 を通 電 す る と, 低 圧 ヒ ュ ー ズ の み 使 用 の 場 合,0.61秒 後 に 遮 断(f 点)し て い る。 電 学 論B, 113巻4号,平 成5年 401
(α) ヒ ュー ズ適用 の 場 合
(b) パ イパ ス ヒ ュー ズ適 用 の 場 合
図9 金 属 短 絡 故 障 に お け る汎 用 ヒ ュー ズ と バ イ パ ス ヒ ュ ー ズ の 動 作 比 較 Fig. 9. Compared actuation of wide use fuse and bypass fuse in metal short-circuit fault.
(a) ヒ ュー ズ適 用 の 場 合
(b) バ イパ ス ヒ ュー ズ適 用 の 場 舎
図10 ア ー ク短 絡 故 障 に お け る汎 用 ヒ ュ ー ズ とバ イ パ ス ヒ ュー ズ の 動 作 比 較 Fig. 10. Compared actuation of wide use fuse and bypass fuse in arc short-circuit fault. これ に対 し,バ イパ ス ヒ ュ ー ズ を 使 用 した場 合 は, 通 電 後6msで バ イ パ ス 接 点 が 閉 じ(b点)増 加 した 短 絡 電 流 に よ り,ヒ ュ ー ズ の 動 作 時 間 は0.14秒 とな り, 低 圧 ヒ ュー ズ使 用 の場合 の1/4以 下 とな っ た。 故 障 点 か ら見 た場 合,バ イパ ス ヒ ュー ズ を使 用 す る と,短 絡 電 流 が 通 電 され る時間 を約1/100と 大幅 に短 縮 す る こ とが で き た。 〈6・2〉 ア ー ク短 絡 故 障 の 場合 得 られ た オ シ ロ グ ラ ム の 一 例 を 図10に 示 す。(a)図 は 低 圧 ヒ ュ ー ズ の み使 用 し た場 合,(b)図 は バ イパ ス ヒ ュ ー ズ を使 用 し た 場 合 で あ る。 ア ー ク の 発 生 方 法 は,直 径5mmφ の 銅 棒 を3mmの 間 編 で 対 向 配 置 し,そ の 間 を 0.2mmφ の細 銅 線 を4本 よ り合 せ て 短 絡 した 。 短 絡 電 流 を 通 電 す る と,こ の細 銅 線 が溶 断 して発 弧 す る。 ア ー ク を継 続 させ る た め 金 属 蒸 気 の 混 入量 を高 め るよ う,細 い 電 極 を使 用 し た た め,時 間 経 過 と と もに電極 が 溶 損 し,双 方 の 電 極 間 隔 が 長 くな り通 電 開 始 か ら 0.66秒 で 自 然 消 弧 し た 。 金 属 短 絡 で あ れ ば この 時 間 内 で ヒ ュー ズ が 動 作 す る もの と思 わ れ る が,ア ー ク短 絡 故 障 で は そ の ア ー ク 抵 抗 の た め 短 絡 電 流 が 限 流 さ れ,自 然 消弧 し ヒ ュー ズ は 動 作 しな か った。 この場合, 消 弧 後 の 電 極 に は 電 圧 が 印 加 され た ま ま と な った。 同一 条 件 で,バ イパ ス ヒ ュ ー ズ を使 用 し た場 合 は, 10msで バ イ パ ス接 点 が 投 入 さ れ,ア ー ク を1サ イク ル で強 制 的 に消 弧 す る こ とが で きた 。 この 故 障 点 ア ー ク は非 常 に高 い 放 射 エ ネ ルギ ー をも 402 T. IEE Japan , Vol. 113-B, No. 4,193
新 形 ヒュ ー ズの 開 発 ち,密 閉 容 器 内 部 の 圧 力 を上 昇 させ,機 器 な どを破 壊 する もの で あ る〔9)。本 バ イ パ ス ヒ ュー ズ を使 用 す る こ とで故 障 アー ク か らの 被 害 を 最 小 限 に と ど め る こ とが 可能 で あ る。 7.新 た な 適 用 領 域 現在,配 電 系 統 の 短 絡 故 障 対 策 と し て各 方 面 で 限 流 器の研 究 開 発 が盛 ん で あ る 。 こ の 限流 方 式 は大 き く分 けて, (i) 回路 に 直 列 に抵 抗 を挿 入 す る方 法 (ii) 本 方 式 の よ う に 故 障 点 よ り電 源 側 で バ イ パ ス 回路 を構 成 させ,故 障 点 に通 電 され る 短絡 故 障 電 流 を 限 流 させ る 方 法 が あ る。 前者 は 高 圧 配 電 系 統 に,後 者 は低 圧 配 電 系 統 に適 用 す る の が 妥 当 と思 わ れ る。 本 バ イパ ス ヒ ュ ー ズ の 新 た な 適 用 と し て,数 百V 以下 の 電気 回路 に 限 定 す る な らば,文 化 財 や 公 共 施 設 への電 力供 給,あ る い は 地 中配 電 用 低 圧 ケ ー ブル や 制 御盤,お よび 配 電 盤 内 制 御 回路 の 短 絡 保 護 に 適 し て い る。 また,現 在,定 期 的 に 電 力 量 計 の 検 査 が 実 施 され て い るが,無 停 電 で 交 換 作 業 を行 うた め バ イ パ ス電 線 な どが使 用 され てい る。 本 バ イパ ス ヒ ュ ー ズ を,こ の バ イパ ス電線 に組 込 む こ とで い っ そ うの 作 業 者 の 安 全 確 保 がで きる もの と思 わ れ る。 8. む す び 低 圧 配 電 系統 の 短 絡 故 障 を瞬 時 に 除 去 す る装 置 と し て,バ イ パ ス ヒ ュー ズ の 試 作 器 を 開 発 した。 本 体 の 外 観 を図11に 示 す 。 実 使 用 に際 し,大 きな もの と な っ てい るが,体 積 比1/4近 くま で の コ ンパ ク ト化 が 可 能 と思 わ れ る。 また,本 バ イ パ ス ヒ ュー ズ は単 相 用 で あ り,今 後 は 三相 回路 に適 用 され る装 置 の 開 発 の 可 能 性 に つ い て検 討 して い く予 定 で あ る。 最後 に,バ イ パ ス ヒ ュ ー ズ の研 究 開 発 遂 行 に 際 し, 当 所 狛 江 研 究 所 尾 崎 所 長,赤 城 試 験 セ ン タ ー 桜 田 所 長,本 部 企 画部 深 川 次 長 に は終 始 御 助 言 い た だ い た。 また,試 作 装 置 の 製 作,試 験 の 実 施 に際 し大 阪 ヒ ュ ー ズ(株)関 連 の 方 々 に多 大 な御 協 力 を仰 ぎ,と ど こお り な く目的 を達 成 す る こ とが で きた 。 こ こに 銘 記 し,厚 く感 謝 の 意 を表 す 次 第 で す。 (平成4年3月19日 受 付) 文 献 (1) 関 口 ・岡崎 ・稲 葉 ・池 田 ・小 林 ・高 桑:「 瞬 時 動 作 形 低 圧 ヒ ュ ー ズの 開 発 」 ,電 中 研 研 報,W89051(平2-5) (2) 黒 田:低 圧 回 路 の 保 護 協 調 第1版 第1刷,p,25(昭54)電 気 書 院 (3) 関 口・ 稲 葉:「600Vビ ニ ル絶 縁 電 線 の 短 絡 電 流 に よ る 温 度 上 昇 特 性 」,電 中 研 研 報,684010(昭60) (4) 例 え ば,森 脇:過 渡 現 象計 算 法(昭37-5)昭 晃 堂 (5) 関 口 ・岡崎 ・稲 葉:「400V級 回路 に 生 ず る短 絡 故 障 の 様 相 (そ の1)一 平 行 導 体 間 の ア ー ク 特 性 一 」,電 中 研 研 報, 686004 (昭61) (6) 関 口 ・岡 崎 ・稲 葉:「400V級 回 路 に 生 ず る 短 絡 故 障 の 様 相 (そ の2)一 故 障 ア ー ク に よ る 限 流 作 用 一 」,同 上, W87012(昭62) (7) 関 口:「400V級 回 路 に 生 ず る短 絡 故 障 の様 相(そ の3)一 短 絡 故 障 電 流 協 調 解 析 プ ロ グ ラ ム の 開 発 一 」,同 上, W87048(昭63) (8) 関 口:「 低 圧 系 統 短 絡 故 障 瞬 時 除 去 装 置 の 開 発 」,同 上, W88023(平 元) (9) 深 川 ・高 梨 ・稲 葉 ・渡 辺,他:「 送 配 電 設 備 に お け る大 電 流 ア ー ク現 象 とそ の 対 策 」,電 中研 総 報,W04(平 元) 関口 輝 一(正 員) 昭 和23年4月13日 生 。42年 神 奈 川 県 立 横 須 賀 工 業 高 等 学 校 電 気 科 卒 業。 42∼52年6月(財)超 高 圧 電 力研 究 所 勤 務。52年7月(財)電 力 中央 研 究 所 入所 。 現在,同 所横須 賀研 究所 電 力部大 電 流研 究 室 に所 属。 主 と して,送 配電 系統 に お ける大電 流 アー ク現 象 と短絡 故障 保 護対 策,な らび に低圧 配電 系統 の故 障電 流協 調 に 関 する研 究 に従事 。平 成2年10月 ∼3年3月 東 京 工業 大 学研 究生 。 4年6月 超電 導発 電関連 機 器 ・材 料 技術研 究組 合 へ出 向。 図11バ イ パ ス ヒ ュ ー ズ
Fig. 11. Bypass fuse.
岡 崎 正 幸(正 員) 昭 和18年3月13日 生。36年3月 神 奈 川 県 立 横 須 賀 工 業 高 等 学 校 電 気 科 卒 業。36年4月(財)超 高 圧 電 力 研 究 所 入 所。52年7月(財)電 力 中 央研 究 所 入 所。 現在,同 所横 須 賀研究 所電 力部 大電 流研 究 室 に所 属 。 電 学 論B,113巻4号,平 成5年 403
稲 葉 次 紀(正 員) 昭 和16年2月18日 生 。43年 名 古 屋 工 業 大学 大 学 院 修 士課 程 修 了。46年 名 古 屋 大 学 大 学 院 博 士 課 程 満 了。34∼39 年 三菱 電機 名古 屋製 作 所 にエ レベー タ設 計 技手 として,40∼43年 ア デカ ・アー ガ ス化 学三 重工 場 に 電 気 主 任技 術 者 と して勤 務 。46年 電 力 中央 研 究 所 入 所。 現在,同 所 横須 賀研 究所 電力 部大 電流 研 究 室 に所 属。 主 と して,直 流 送電 に おけ る限流 ・遮 断現 象,送 配電 機 器 に お け るアー ク現象 とその対 策 な らび にアー ク プ ラズ マ応用 技 術 の研 究 に従事 。53∼54年 西 ドイツ ・ブ ラウ ンシ ュバ イ ク 工 科大 学高 電圧 研究 所 にお いて,フ ンボ ル ト客 員教 授 とし て限 流 遮 断 の研 究 に従事 。 工 学博 士。51,63年 電 気 学 会 論 文賞 受賞 。63∼ 平成 元 年電気 学 会評 議 員。 現在,大 電 流 エ ネ ル ギ ー基 礎 技 術 調査 専 門 委 員 会 委 員 長。 低 温 工 学 会 会 員。 池 田 直 樹(正 員) 昭 和16年10月31日 生 。43年3月 立 命 館 大 学 理 工 学 部 電 気 工 学 科 卒 業 。 同 年 3月 大 阪 ヒ ュ ー ズ(株)入 社 。 泉 大 津 工 場 に て,配 電 線 用 高 ・低 圧 ヒ ュ ー ズ の 開 発 ・設 計 ・生 産 に 従 事,現 在 に 至 る 。 小 林 敏 行(非 会 員) 昭和24年4月22日 生。47年3月 関 西 大学 工学 部電 気 工学 科 卒 業。 同年3月 大 阪 ヒ ュー ズ(株)入 社。 泉 大 津 工場 に て,配 電 線 用高 ・低 圧 ヒュー ズの開発 ・設 計 ・生 産 に 従 事,現 在 に 至 る 。 高 桑 義 則(非 会 員) 昭和32年2月3日 生 。54年3月 立命 館 大学 理 工学 部電 気 工学 科 卒業 。 同年4 月大阪 ヒ ュー ズ(株)入 社 。 泉大 津工場 に て,配 電線 用 高 ・低 圧 ヒュー ズの開発 ・設 計 ・生 産 計 画 に 従 事,現 在 に 至 る 。
