JP6231900B2 - Photovoltaic power generation facility for grid connection - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池アレイが発電した直流電力を交流電力に変換した後、配電系統の配電線に供給するようにした系統連系用太陽光発電設備に関するものである。 The present invention relates to a grid interconnection solar power generation facility that converts DC power generated by a solar cell array into AC power and then supplies it to a distribution line of a distribution system.
太陽電池アレイが発電した直流電力を交流電力に変換して配電系統に供給する系統連系用太陽光発電設備は、例えば図2に示した単線結線図のように構成される。図2において、1は6,600Vの高圧配電線、2は太陽電池アレイ、3は、太陽電池アレイ2が出力する直流電圧を商用周波数の三相交流電圧に変換するインバータを備えたパワーコンディショナ(PCS)4と、補機5と、補機5への通電回路に過電流及び事故電流が流れた時に補機5への通電を停止する配線用遮断器(MCCB)6とを金属ケース7内に収容して構成したパワーコンディショナ盤である。補機5は、パワーコンディショナ4を冷却する送風機や、盤内を照明する照明器具等を含む補助的な機器である。
The grid-connection solar power generation facility that converts the DC power generated by the solar cell array into AC power and supplies it to the distribution system is configured, for example, as shown in the single-line diagram shown in FIG. In FIG. 2, 1 is a high-voltage distribution line of 6,600V, 2 is a solar cell array, 3 is a power conditioner including an inverter that converts a DC voltage output from the
10は、パワーコンディショナ4が出力する三相交流電圧を高圧配電線1の電圧まで昇圧する連系用変圧器で、昇圧変圧器11を絶縁媒体とともにタンク12内に収容することにより構成される。
Reference numeral 10 denotes an interconnection transformer that boosts the three-phase AC voltage output from the
昇圧変圧器11の二次側は、高圧連系盤15に接続されている。高圧連系盤15は、系統連系用変圧器10の二次側と三相の高圧配電線1との間に挿入される三相の遮断器16と、変圧器10側から遮断器16に流れ込む電流を検出する変流器(CT)17と、変流器17の出力から過電流が検出されたときに一定の時限後に遮断器16に遮断指令を与え、変流器17の出力から短絡電流が検出されたときには直ちに遮断器16に遮断指令を与える保護継電器(OCR)18とを金属ケース19内に収容したものである。
The secondary side of the step-up transformer 11 is connected to the high-voltage interconnection panel 15. The high-voltage interconnection panel 15 includes a three-phase circuit breaker 16 inserted between the secondary side of the grid interconnection transformer 10 and the three-phase high-
図示の例では、遮断器16として真空開閉器(VCB)が用いられており、パワーコンディショナ盤3と高圧連系盤15との間の回路に事故電流が流れたときに、事故電流が配電線1に注入されるのを防ぐために、遮断器16を開いて昇圧変圧器11とその一次側につながる回路とを高圧配電線1から解列する。
In the illustrated example, a vacuum switch (VCB) is used as the circuit breaker 16, and when an accident current flows through the circuit between the
図2において25は、パワーコンディショナ盤7内の補機に電源電圧を与える補機電源盤である。図示の補機電源盤25は、昇圧変圧器11の出力電圧を降圧する補機変圧器26と、一端が補機変圧器26の一次端子に接続されて、補機変圧器26への入力を開閉する三相の負荷開閉器(LBS)27と、補機変圧器26の二次電流を開閉する配線用遮断器(MCCB)28とをケース29内に収容したものである。図示の例では、負荷開閉器27が、可動接触子の内部に高圧ヒューズを内蔵した高圧カットアウトスイッチからなっていて、補機電源盤25内の回路を過電流及び事故電流が流れたときに可動接触子内に設けられたヒューズが溶断して補機変圧器26とその二次側の回路とを高圧配電線1から解列する。
In FIG. 2, reference numeral 25 denotes an auxiliary machine power supply panel that applies a power supply voltage to the auxiliary machine in the
なお補機変圧器26の一次側をパワーコンディショナの出力端に接続することも考えられるが、補機変圧器26の一次側をパワーコンディショナの出力端に接続すると、パワーコンディショナから補機変圧器側に大きな負荷電流が流れるため、損失が多くなり、好ましくない。これに対し、上記のように、補機変圧器26の一次側を昇圧変圧器11の二次側に接続するようにすると、補機変圧器26に流れる負荷電流を少なくすることができるため、損失を少なくすることができる。
Although it is conceivable to connect the primary side of the
図2に示された系統連系型太陽光発電設備と類似の構成を有する設備は、例えば特許文献1に示されている。またパワーコンディショナが、パワーコンディショナ4を冷却する送風機や、盤内を照明する照明器具等の補機を必要とすることは,例えば特許文献2に示されている。
A facility having a configuration similar to that of the grid-connected photovoltaic power generation facility shown in FIG. 2 is disclosed in
図2に示した従来の太陽光発電設備では、連系変圧器10とは別に、補機変圧器26を負荷開閉器27及び配線用遮断器28と共にケース29内に収納して構成した補機電源盤25を設けていたため、発電設備に設ける盤の数が多くなり、太陽光発電設備の構成が複雑になるという問題があった。また補機電源盤25内には、事故発生時に補機変圧器26を系統から解列するために負荷開閉器27を設けると共に、補機変圧器の二次側回路を流れる過電流を遮断するための配線用遮断器28を設けていたため、部品点数が多くなり、コストが高くなるのを避けられなかった。
In the conventional photovoltaic power generation facility shown in FIG. 2, in addition to the interconnection transformer 10, an
本発明の目的は、従来必要とした補機電源盤を省略して発電設備を構成する盤の数を少なくするとともに、昇圧変圧器を系統から解列する遮断器を補機変圧器を系統から解列する開閉器として共用し、またパワーコンディショナ盤内に設けられた配線遮断器を補機変圧器の過負荷電流を遮断する配線用遮断器として共用することにより、部品点数を削減して構成の簡素化とコストの低減とを図ることができるようにした系統連系用太陽光発電設備を提供することにある。 The purpose of the present invention is to reduce the number of panels constituting the power generation equipment by omitting the conventionally required auxiliary power supply panel, and to provide a circuit breaker for disconnecting the step-up transformer from the system. The number of parts can be reduced by sharing the circuit breaker for disconnecting and sharing the circuit breaker provided in the inverter cabinet as the circuit breaker for interrupting the overload current of the auxiliary transformer. An object of the present invention is to provide a grid-connected solar power generation facility that can simplify the configuration and reduce the cost.
本発明は、太陽電池アレイが出力する直流電圧を商用周波数の交流電圧に変換するインバータを備えたパワーコンディショナと、パワーコンディショナが出力する交流電圧を連系する配電系統の電圧まで昇圧する昇圧変圧器と、昇圧変圧器の二次側の電圧を変圧してパワーコンディショナを冷却する送風機を含む補機に与える電源電圧を出力する補機変圧器と、昇圧変圧器の二次側と配電系統の配電線との間に挿入される連系遮断器と、連系遮断器に流れ込む電流を検出する連系用電流検出器と、前記連系用電流検出器により検出される電流が設定値以上であるときに前記連系遮断器に遮断指令を与える連系用保護継電器と、前記補機変圧器の二次側に過負荷電流が流れたときに該過負荷電流を遮断する配線用遮断器とを備えた系統連系用太陽光発電設備を対象としたものである。 The present invention relates to a power conditioner including an inverter that converts a DC voltage output from a solar cell array into an AC voltage having a commercial frequency, and a booster that boosts the AC voltage output from the power conditioner to a voltage of a distribution system connected to the power conditioner. A transformer, an auxiliary transformer that outputs a power supply voltage to an auxiliary machine including a blower that transforms a voltage on the secondary side of the step-up transformer and cools the power conditioner, and a secondary side of the step-up transformer and the power distribution A connection breaker inserted between the distribution lines of the system, a connection current detector for detecting a current flowing into the connection breaker, and a current detected by the connection current detector are set values. A connection protection relay that gives a disconnection command to the connection breaker when it is above, and a wiring break that cuts off the overload current when an overload current flows to the secondary side of the auxiliary transformer For grid connection with It is intended for photovoltaic equipment.
本発明においては、前記の目的を達成するため、昇圧変圧器と補機変圧器とが共通のタンク内に収容されて補機電源機能付き連系変圧器が構成される。またパワーコンディショナと、補機と、配線用遮断器とが共通のケース内に収容されてパワーコンディショナ盤が構成され、昇圧変圧器の二次側から補機変圧器の一次側に流れ込む電流を検出する補機変圧器一次電流検出器と、補機変圧器一次電流検出器が設定値以上の電流を検出したときに連系遮断器に遮断指令を与える補機変圧器解列用保護継電器とが、連系遮断器と、連系用電流検出器と、連系用保護継電器とともに共通のケース内に収容されて高圧連系盤が構成される。本発明においては、連系遮断器が、補機変圧器に設定値以上の電流が流れ込んだときに補機変圧器を配電線から解列する開閉器を兼ねている。 In the present invention, in order to achieve the above object, the step-up transformer and the auxiliary transformer are accommodated in a common tank to constitute an interconnected transformer with an auxiliary power function. Also, the power conditioner, auxiliary equipment, and circuit breaker are housed in a common case to form a power conditioner panel, and the current that flows from the secondary side of the step-up transformer to the primary side of the auxiliary transformer Auxiliary transformer primary current detector, and a protective relay for disconnecting the auxiliary transformer that gives a disconnection command to the interconnection breaker when the auxiliary transformer primary current detector detects a current exceeding the set value Are housed in a common case together with the interconnection breaker, the interconnection current detector, and the interconnection protection relay to constitute a high voltage interconnection panel. In the present invention, the interconnection breaker also serves as a switch for disconnecting the auxiliary transformer from the distribution line when a current exceeding the set value flows into the auxiliary transformer.
本発明によれば、パワーコンディショナが出力する交流電圧を連系する配電系統の電圧まで昇圧する昇圧変圧器と、パワーコンディショナ盤内の補機に電源電圧を供給する補機変圧器とを共通のタンク内に収容して、補機電源機能付き昇圧変圧器を構成したので、従来必要とした補機電源盤を省略して設備に設ける盤の数を少なくすることができる。 According to the present invention, the step-up transformer that boosts the AC voltage output from the power conditioner to the voltage of the power distribution system, and the auxiliary transformer that supplies the power supply voltage to the auxiliary machine in the power conditioner panel. Since the step-up transformer with auxiliary power supply function is configured in a common tank, it is possible to reduce the number of panels provided in the facility by omitting the auxiliary power supply panel that has been required conventionally.
また本発明によれば、昇圧変圧器を系統から解列する遮断器を補機変圧器を系統から解列する開閉器として共用し、またパワーコンディショナ盤内に設けられた配線遮断器を補機変圧器の過負荷電流を遮断する配線用遮断器として共用するようにしたので、部品点数を削減してコストの低減を図ることができる。 Further, according to the present invention, the circuit breaker for disconnecting the step-up transformer from the system is shared as a switch for disconnecting the auxiliary transformer from the system, and the circuit breaker provided in the power conditioner panel is supplemented. Since it is shared as a circuit breaker for cutting off the overload current of the machine transformer, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
図1は、本発明に係る系統連系用太陽光発電設備の構成例を示した単線結線図である。同図において、1は6,600Vの高圧配電線、2は太陽電池セルを縦横に並べて構成した太陽電池モジュールを更に複数個並べて構成した太陽電池アレイである。太陽電池アレイ2は、一般には複数台設けられて日照条件がよい場所に設置されている。
FIG. 1 is a single-line connection diagram showing a configuration example of a grid interconnection photovoltaic power generation facility according to the present invention. In the figure,
3は、パワーコンディショナ(PCS)4と、補機5と、補機5への通電回路に過電流及び事故電流が流れた時に補機5への通電を停止する配線用遮断器(MCCB)6とを接地電位に保たれる金属ケース7内に収容して構成したパワーコンディショナ盤である。パワーコンディショナ4は、太陽電池アレイ2が出力する直流電圧を昇圧するチョッパや、チョッパにより昇圧された直流電圧を商用周波数の三相交流電圧に変換するインバータや、インバータの出力から高調波を除去するフィルタ等を備えた公知のものである。パワーコンディショナ盤3内には、太陽電池アレイの出力電圧を最大出力を取り出すことができる電圧に保つようにパワーコンディショナ4を制御する制御装置等が更に収容されているがこれらの図示は省略されている。
3 is a power conditioner (PCS) 4, an
パワーコンディショナ盤3のケース7には、パワーコンディショナ4の入力端子に接続された正負の直流入力端子3aと、パワーコンディショナ4の交流出力端子に接続された三相の交流出力端子3bと、配線用遮断器6を通して補機5に接続される三相の交流入力端子3cとが取り付けられ、太陽電池アレイ2の直流出力が直流遮断器8と直流入力端子3aとを通してパワーコンディショナ4に入力されている。補機5は、パワーコンディショナ4を制御する制御装置や、パワーコンディショナ4を冷却する送風機や、盤内を照明する照明器具等を含む補助的な機器(パワーコンディショナ以外の機器)である。
The
図1において、30は補機電源機能付き連系変圧器で、パワーコンディショナ4が出力する100V又は200Vの低圧交流電圧を、連系する配電系統の高圧配電線1の電圧(6600V)まで昇圧する昇圧変圧器11と、昇圧変圧器11の二次側の電圧を変圧してパワーコンディショナ盤3内の補機に与える電源電圧(この例では100V)を出力する補機変圧器26とを共通のタンク31内に絶縁媒体とともの収容することにより構成される。補機電源機能付き連系変圧器30の設置面積を縮小するため、昇圧変圧器11と補機変圧器26とは、横に並べるのではなく、昇圧変圧器11の上に補機変圧器26を重ねて配置して、補機変圧器26の鉄心を昇圧変圧器11の鉄心に機械的に支持する構造にするのが好ましい。
In FIG. 1,
本実施形態において、発電設備内の交流回路は、殆ど三相回路であって、昇圧変圧器11及び補機変圧器26は共に三相変圧器であるため、タンク30には、昇圧変圧器11の三相の一次端子に接続された一次ブッシング端子30aと、昇圧変圧器11の三相の二次端子に接続された三相の二次ブッシング端子30bと、補機変圧器26の三相の一次端子に接続され三相の一次ブッシング端子30cと、補機変圧器26の三相の二次端子に接続された三相の二次ブッシング端子30dとの、合計12個のブッシング端子が取り付けられている。なおブッシング端子は、タンク30を貫通した状態で取り付けられた絶縁ブッシングと、該絶縁ブッシングの中心を貫通した貫通導体と、該貫通導体の一端及び他端にそれぞれ設けられた端子部とを有する公知のものである。
In the present embodiment, the AC circuit in the power generation facility is almost a three-phase circuit, and both the step-up transformer 11 and the
補機電源機能付き連系変圧器30の昇圧変圧器11の一次側につながる一次ブッシング端子30aは接続導体C1を通してパワーコンディショナ盤3の出力端子3bに接続され、補機電源機能付き連系変圧器30の補機変圧器26の二次側につながる二次ブッシング端子30dは接続導体C2を通してパワーコンディショナ盤3の入力端子3cに接続されている。
The primary bushing terminal 30a connected to the primary side of the step-up transformer 11 of the
図1において、40は高圧連系盤である。この高圧連系盤は、昇圧変圧器11の二次側と配電系統の配電線1との間に挿入される連系遮断器16と、連系遮断器16に流れ込む電流を検出する連系用電流検出器17と、連系用電流検出器17により検出される電流が設定値以上であるときに連系遮断器16に遮断指令を与える連系用保護継電器18と、昇圧変圧器11の二次側から補機変圧器26の一次側に流れ込む電流を検出する補機変圧器一次電流検出器41と、補機変圧器一次電流検出器41が設定値以上の電流を検出したときに連系遮断器16に遮断指令を与える補機変圧器解列用保護継電器42とを接地電位に保たれる共通の金属ケース43内に収容することにより構成される。
In FIG. 1, 40 is a high-pressure interconnection board. This high-voltage interconnection panel is for an interconnection breaker 16 that is inserted between the secondary side of the step-up transformer 11 and the
ケース43には、遮断器16の一端に接続導体44を通して接続された入力端子40aと、遮断器16の他端に接続された出力端子40bと、入力端子40aに接続導体45を通して接続された出力端子40cとが取り付けられている。入力端子40aは接続導体C3を通して連系変圧器30の出力端子30bに接続され、昇圧変圧器11が出力する交流電圧が、出力端子30bと接続導体C3と入力端子40aと接続導体44とを通して連系遮断器16の一端に入力されている。出力端子40cは、接続導体C4を通して連系変圧器30の一次ブッシング端子30cに接続され、昇圧変圧器11の二次側が、出力端子30bと接続導体C3と、入力端子40aと、接続導体45と、出力端子40cと、接続導体C4と、一次側ブッシング端子30cとを通して、補機変圧器26の一次側に接続されている。
The case 43 has an input terminal 40a connected to one end of the circuit breaker 16 through the connection conductor 44, an output terminal 40b connected to the other end of the circuit breaker 16, and an output connected to the input terminal 40a through the connection conductor 45. A terminal 40c is attached. The input terminal 40a is connected to the output terminal 30b of the
高圧連系盤40内の変流器17は、接続導体44を一次側貫通導体とするように設けられて、遮断器16がオン状態にあるときに遮断器16を通して流れる電流を検出する。連系遮断器16の他端が接続された出力端子40bは、接続導体C5を通して高圧配電線1の連系点に接続される。
The current transformer 17 in the high
本実施形態においても、遮断器16は真空開閉器(VCB)からなっている。遮断器16は、遮断器16とパワーコンディショナ盤3との間の回路に事故電流が流れて保護継電器18が遮断指令を発生したときに開いて昇圧変圧器11を配電線1から解列する。遮断器16はまた、接続導体45から補機変圧器26を経てパワーコンディショナ盤3内の補機5に至る回路で事故が発生して保護継電器42が遮断指令を発生したときに開いて補機変圧器26を配電線1から解列する。
Also in this embodiment, the circuit breaker 16 consists of a vacuum switch (VCB). The circuit breaker 16 opens when the fault current flows through the circuit between the circuit breaker 16 and the
上記のように、パワーコンディショナ4が出力する交流電圧を連系する配電系統の電圧まで昇圧する昇圧変圧器11と、パワーコンディショナ盤内の補機5に電源電圧を供給する補機変圧器とを共通のタンク31内に収容して、補機電源機能付き昇圧変圧器30を構成すると、図2に示した従来の発電設備で必要とした補機電源盤25を省略して設備に設ける盤の数を少なくすることができ、盤を設置するために必要な面積を縮小することができる。
As described above, the step-up transformer 11 that boosts the AC voltage output from the
また上記のように、昇圧変圧器11及びその一次側の回路を系統から解列する遮断器16を、補機変圧器26とその負荷側の回路とを系統から解列する開閉器として共用し、またパワーコンディショナ盤内に設けられた配線遮断器6を補機変圧器26の過負荷電流を遮断する配線用遮断器として共用するようにすると、部品点数を削減してコストの低減を図ることができる。
Further, as described above, the circuit breaker 16 that disconnects the step-up transformer 11 and its primary circuit from the system is shared as a switch that disconnects the
1 高圧配電線
2 太陽電池アレイ
3 パワーコンディショナ盤
4 パワーコンディショナ
5 パワーコンディショナの補機
6 配線用遮断器
7 ケース
11 昇圧変圧器
16 連系遮断器
17 連系用電流検出器
18 連系用保護継電器
26 補機変圧器
30 補機電源機能付き連系変圧器
31 タンク
40 高圧連系盤
41 補機変圧器一次電流検出器
42 補機変圧器解列用保護継電器
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記昇圧変圧器と補機変圧器とが共通のタンク内に収容されて補機電源機能付き連系変圧器が構成され、
前記パワーコンディショナと、前記補機と、前記配線用遮断器とが共通のケース内に収容されてパワーコンディショナ盤が構成され、
前記昇圧変圧器の二次側から前記補機変圧器の一次側に流れ込む電流を検出する補機変圧器一次電流検出器と、前記補機変圧器一次電流検出器が設定値以上の電流を検出したときに前記連系遮断器に遮断指令を与える補機変圧器解列用保護継電器とが、前記連系遮断器と、前記連系用電流検出器と、前記連系用保護継電器とともに共通のケース内に収容されて高圧連系盤が構成され、
前記連系遮断器は、前記補機変圧器に設定値以上の電流が流れ込んだときに前記補機変圧器とその二次側の回路を配電線から解列する開閉器を兼ねていることを特徴とする太陽光発電設備。 A power conditioner including an inverter that converts a DC voltage output from the solar cell array into an AC voltage of commercial frequency, and a step-up transformer that boosts the AC voltage output from the power conditioner to a voltage of a distribution system connected to the power conditioner; An auxiliary transformer that outputs a power supply voltage to be supplied to an auxiliary machine including a blower that transforms a voltage on the secondary side of the step-up transformer to cool the power conditioner, a secondary side of the step-up transformer, and the An interconnection breaker inserted between the distribution lines of the distribution system, an interconnection current detector for detecting a current flowing into the interconnection breaker, and a current detected by the interconnection current detector A protective relay for interconnection that gives an interruption command to the interconnection breaker when a set value is exceeded, and wiring that cuts off the overload current when an overload current flows to the secondary side of the auxiliary transformer With circuit breaker for In the photovoltaic power generation facilities for system interconnection,
The step-up transformer and the auxiliary transformer are housed in a common tank to form an interconnected transformer with an auxiliary power function,
The power conditioner panel is configured by accommodating the power conditioner, the auxiliary machine, and the wiring breaker in a common case,
Auxiliary transformer primary current detector for detecting current flowing from the secondary side of the step-up transformer to the primary side of the auxiliary transformer, and the auxiliary transformer primary current detector detects a current greater than a set value. The auxiliary transformer disconnection protection relay that gives a disconnection command to the interconnection breaker when the interconnection breaker, the interconnection current detector, and the interconnection protection relay are common Housed in a case to form a high-pressure interconnection panel,
The interconnection breaker also serves as a switch that disconnects the auxiliary transformer and its secondary circuit from the distribution line when a current greater than a set value flows into the auxiliary transformer. A featured solar power generation facility.
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