JP2004239863A - Grounding method for transformer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高低圧混触事故対策を考慮しつつ、活線での絶縁や絶縁状態を計測可能とし、不要な低圧地絡事故電流を制限して電気設備の低圧地絡による障害の軽減をはかることで、無停電保全の支援とエネルギー損失の防止をはかるための配電用接地方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、低圧の配電方式は高圧又は特別高圧の電路が絶縁破壊などで変圧器内や架空線等で混触し低圧電路に進入して低圧機器破損や感電死傷事故等、甚大な事故を引き起こすことを防止するため、変圧器低圧側電路の中性点又は一端を規定電圧より上昇しないよう計算した抵抗値以下の接地抵抗で大地に接地することが行われている。
【0003】
この時の接地抵抗値は、電子・通信・情報などの弱電機器の増加により、雑音防止などの障害対策として電路の接地以外の電気設備の鉄箱はじめ建造物全体を一つの同電位体とする統合接地などが要求され、接地極間の抵抗はゼロに近づき、低圧電路の1線完全地絡電流は時によると電力変圧器の相間短絡にも近い障害を引き起こす恐れが懸念されている。
【0004】
変圧器の一次側捲き線と二次側捲き線の間を電気的に遮蔽する混触防止板付きの変圧器を使用することが望ましいがコストが高く、低コストがもてはやされる昨今の業界事情では採用されることが少ない。
【0005】
又、電路や電気設備の対地絶縁管理は、電路が接地されているためそのままでは測定することが出来ず、当該電路を停電して大地から切り離し、系統内の全ての電路を絶縁抵抗計により計測し、絶縁の悪い僅かな個所を特定選別するという低効率な絶縁抵抗計法による停電点検法により保全が行われているがこの方法では使用中に発生する絶縁劣化事故を予測あるいは防止することは出来ない。
接地線に低インピーダンスの変圧器を挿入しこれにより電路と大地間に絶縁監視用の交流電圧を加える方式の活線絶縁状態監視装置があるが、変圧器が使用できる交流周波数範囲に限定されるため電路の損失や半導体電力素子の発する雑音周波数等の影響を受け不必要に見かけ絶縁劣化の表示をするなどの問題がある。
直流絶縁抵抗に近い計測をするには絶縁検出用の交流周波数を低くする必要があるが計測用信号電圧の重畳印加は抵抗器によらざるを得ない。しかし混触事故時と低圧地絡時の電流を考慮すると数十kWの巨大な抵抗器となり実用化は困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
情報処理や通信、生活上のシーケンス機器など停電が困難な電力負荷が増加した現在、停電して絶縁抵抗計で計測することは極めて困難な課題となっており、実質上重要な電路や負荷機器は停電が困難なことから不本意ながら永年にわたり計測機会を失していることが多い。
本発明は、実用的な少容量の絶縁監視電圧重畳用抵抗を提供することで、活線絶縁監視装置や活線絶縁状態監視装置の使用を可能にし、停電せずに、電路の絶縁もしくは絶縁状態をより正確に計測するための安全な方法を提供する。これによると絶縁又は絶縁状態の悪い個所の選別を、絶縁劣化に帰因する電流を計測器で電路の下流に向かってたどることで必然的に絶縁不良機器のところに行き着くというかたちで合理化されることから電気保安効率の著しい向上に役立つ。
【0007】
又、一次二次間混触による二次低圧配電系の対地電圧上昇を抑制するための接地を行うと低圧地絡電流が大きくなり非接地方式に比べ漏電火災や地絡障害が大きくなると言う難点があった。
本発明では低圧地絡時の大電流を検知して高圧一次混触と分別して低圧地絡事故を識別し自動的に電流制限抵抗を挿入して事故電流を制限するから低圧地絡事故による障害や損失を低減する効果が大きい。
【0008】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の説明図である。 活線で低圧電路の絶縁や絶縁状態を計測するための計測用電圧を加える低抵抗21を変圧器の低圧捲き線2の中性点もしくは一端子を接地する接地線回路3に挿入する。
この抵抗値は、高圧もしくは特別高圧の電路が変圧器の絶縁などを破壊して混触した場合、これによる低圧側対地電圧上昇が、接地工事4の接地抵抗値を含めても障害とならない程度に小さく、且つ低圧電路の絶縁もしくは絶縁状態を計測する信号電圧を重畳印加するに十分な抵抗値とする。
【0009】
この抵抗21に接続される電路には通過電流を計測し低圧地絡分別電流値を超えたとき回路を遮断する低圧地絡分別遮断器22を設ける。
低圧地絡分別遮断装置としては、熱動や電磁方式の過電流遮断器やヒューズ、半導体開閉器なども使用出来る。
この遮断が行われた時に状態を外部に警報として送出するための電気接点25を設ける。 これは他の通信手段によることも出来る。
【0010】
低圧地絡電流制限用の抵抗29を抵抗21と並列に設ける。 この抵抗29は低圧地絡分別遮断器22が動作し、抵抗21が遮断された場合に低圧地絡電流を制限し低圧地絡事故による障害を低減すると共に漏電計などで事故発生個所を探査するために効率的な地絡電流を提供する。
【0011】
変圧器中性点と大地間もしくは抵抗29の端子間電圧が、通常二次低圧回路には発生することのない高電圧に至ったことで変圧器一次混触を識別し、瞬時に低抵抗21の遮断器22を解除復旧する回路26、27、28を設ける。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は以上のように構成したので、平常時は抵抗21と抵抗29の並列部に直流又は交流の絶縁監視用電圧30を加えて負荷設備を含む低圧電路の活線絶縁測定や絶縁状態監視など測定診断が出来る。 又、変圧器絶縁破壊により一次二次間の混触事故が発生しても、抵抗21とその低圧地絡分別の電流値は、その変圧器一次配電系統の常数により定まる1線完全地絡電流を基準に整定するから十分に保安が確保できる。
低圧地絡電流が一次配電系の対地常数で決まる一次系1線完全地絡電流を超え、低圧地絡分別電流値に達すると低圧地絡分別監視装置23は低圧側の地絡と識別し、低抵抗21は遮断装置24、22により回路から切り離される。
【0013】
低抵抗21が遮断されたことで、低圧地絡電流制限用の抵抗29が有効となり地絡電流は完全地絡時でも設計した地絡個所探査に効率的な電流に制限される。
この抵抗は低圧の地絡電圧を消費するから絶縁劣化個所の接触電圧上昇も軽減され、漏電電力による火災や感電・電気的障害の低減の他、近年多発する低圧機器の漏電継電器などの貰い動作の低減にも有効である。
【0014】
低圧地絡時に、変圧器一次二次間の混触事故が併発しても低圧地絡点で接地されており対地電圧の上昇は小さい。
【0015】
低圧地絡個所が復旧し、低抵抗21の遮断器22が未復旧の状態で変圧器一次二次間混触事故が発生した場合、変圧器二次の中性点又は一端と大地間の電圧が一次混触分別監視回路26に整定した二次低圧電路では発生し得ない高い電圧に至った時点で瞬時に一次混触分別監視遮断装置27、28が作動し、低抵抗の遮断器22を復旧するので対地電圧上昇は設計値内に抑制できる。
【0016】
【実施例】
図1は本考案の実施の一例である。1は配電用変圧器の一次捲き線、2は同じく二次捲き線、3が変圧器の中性点の接地線で4は接地である。又、5は電気機械器具の鉄箱や建物などの接地極6と変圧器の中性点の接地極4の間の大地抵抗で、7、8,9は接地線用の端子台である。10は変圧器一次配電系の1線地絡電流を決定する配電常数としての対地静電容量を示す。11は変圧器一次二次間の絶縁破壊などによる混触抵抗でこれから進入した一次配電系の地絡電流は12中性点接地線3に流れるものと、低圧地絡抵抗16のある場合はこれに分流する成分13に分かれるがいずれも大地を通って変圧器一次配電系の対地常数10に還流14する。
【0017】
15は電気機械器具の鉄箱や建物の接地構造物で低圧地絡電流17は地絡抵抗16を経て大地を通り本発明の抵抗21と29に分流し変圧器中性点に還流する。
【0018】
30は本発明の絶縁検出電圧印加用抵抗に加える絶縁検出電圧の一例で直流を加えることも可能である。
【0019】
20の2点鎖線で囲った部分が本発明を構成する部分である。21は活線絶縁検出電圧印加用の低抵抗である。遮断器22は低圧地絡分別電流監視装置23とその出力継電器捲き線24により作動する遮断用接点、25はその動作を外部に伝える警報接点である。26は一次系の混触で発生する低圧側電圧上昇を監視する一次混触分別監視装置で27はその出力継電器捲き線、28は27により作動する遮断器22の復旧用接点である。
【0020】
平常時、遮断器22は閉であるから、変圧器の接地線3には抵抗21と29の並列合成抵抗が挿入される。変圧器の混触などの事故が発生し一次電圧が二次捲き線に加わるとこれによる電流12はこの合成抵抗に流れる。低抵抗21はあらかじめ一次配電系の対地常数を考慮した1線完全地絡電流において、接地抵抗4を加えても十分低い抵抗値となるように整定してあるから変圧器二次系の対地電圧上昇は規定設計値以下である。
【0021】
低圧側絶縁が破壊して対地絶縁抵抗16が極度に低下して零となり低圧1線完全地絡が発生すると、これによる低圧地絡電流17は、地絡抵抗16、接地構造物の接地極6と変圧器の接地極4の間の抵抗5及び本考案により挿入された21と29の合成抵抗、及び変圧器や配線のインピーダンスにより定まる電流が流れる。この電流は構造体等電位接地構造の場合などには数百Aに達する。抵抗21は短時間この電流に耐える電力容量を持つ構造になっている。尚、抵抗29は抵抗21の数十分の一の消費電力である。
【0022】
低圧地絡が発生すると、23、24、が連携動作し21と29の合成抵抗に生ずる降下電圧を検出して遮断装置22が開となり抵抗21が系統から切り離される。これに帰因して低圧地絡電流制限用抵抗29が有効となり低圧地絡電流を低圧地絡探査に効率的な設計電流値に制限する。このとき降下電圧は抵抗29単独となることから大きく上昇し動作を確実にする。
【0023】
これに連動し低圧地絡の警報接点25が閉となり重大地絡の発生を警報する。
【0024】
低圧地絡が消滅すると抵抗29の降下電圧も減少し、低圧地絡分別回路23,24の復旧電圧整定値以下となると遮断装置22は再び閉となり平常時の状態に戻る。
【0025】
尚、8は接地端子台に設けた短絡片で本発明を使用しない時接続して従来通りの直接接地とするためのもの、この場合二次1線完全地絡電流は数千Aに達することがある。30は本発明の絶縁監視電圧重畳用抵抗に絶縁監視用交流電圧を加える接続の例で抵抗21は周波数の影響を受けないから直流から交流までのいかなる周波数の絶縁や絶縁状態の計測方式にも対応できる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明を適用した接地方法に於いては、比較的電流の少ない変圧器一次二次混触事故の電流は低い抵抗21に、明らかに低圧地絡とわかる大電流を検出した場合は電流制限抵抗29にそれぞれ区分して流すように構成したから実用可能な少容量の抵抗器で安価に設備を製作することが出来る。
又、本重畳用抵抗を利用することで直流や超低周波による絶縁検出方法が実用化できるので活線絶縁監視や診断が身近なものとして生かすことが可能となった。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の説明図である。
【符号の説明】
1 変圧器の一次高圧捲き線
2 変圧器の二次低圧捲き線
3 低圧捲き線の中性点と接地極4を接続する接地線
4 変圧器中性点に接続する一次二次混触事故保護用の接地極
5 接地極4と接地極6の極間抵抗
6 電気機械器具の鉄箱や電気設備・建物等の接地極
7 本発明を接続するための端子
8 本発明を使用しない時に端子を短絡する短絡片
9 電気機械器具の鉄箱や建家接地構造物の接地端子台
10 変圧器一次配電系の等価対地静電容量
11 変圧器一次二次間の混触抵抗
12 一次二次混触事故時の二次捲き線中性点から本発明を経て大地に至る一次地絡電流
13 低圧地絡と混触事故が併発した時に低圧地絡事故点に流入する一次配電系の地絡電流の分流値
14 一次系地絡電流12と13の合成値
15 電気機械器具の鉄箱や建家接地構造物
16 低圧配電系に発生した地絡抵抗
17 低圧捲き線2により生ずる低圧地絡電流
20 二点鎖線囲いは本発明構成部
21 活線絶縁検出用の信号電圧を加える低抵抗
22 21を遮断する遮断器
23 21に流入する電流を監視する低圧地絡分別監視装置
24 23の出力用継電器捲き線
25 22の作動を知らせる警報用接点
26 変圧器二次中性点と大地間の電圧を監視する一次混触分別監視装置
27 26の出力用継電器捲き線
28 22の遮断器を復旧させる接点
29 低圧地絡電流制限用抵抗器
30 本発明に接続した絶縁検出用信号電圧発生器の一例[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention makes it possible to measure insulation and insulation status in live wires while taking measures against high-low pressure contact accidents, limit unnecessary low-voltage ground fault currents, and reduce failures due to low-voltage ground faults in electrical equipment. In this regard, the present invention relates to a power distribution grounding method for supporting uninterruptible power maintenance and preventing energy loss.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, low-voltage power distribution systems have the potential to cause severe accidents such as breakage of low-voltage equipment and electric shocks resulting from breakage of high-voltage or extra-high-voltage electric circuits in transformers or overhead wires due to dielectric breakdown, etc. In order to prevent this, the neutral point or one end of the transformer low-voltage side electric circuit is grounded to the ground with a ground resistance equal to or less than a resistance value calculated so as not to rise above a specified voltage.
[0003]
The grounding resistance value at this time, as the number of weak electrical equipment such as electronics, communication, information, etc. increases, as a countermeasure against obstacles such as noise prevention, the entire building including the iron box of the electric equipment other than the grounding of the electric circuit is made into one same potential body There is a concern that integrated grounding or the like is required, the resistance between the grounding poles approaches zero, and the one-wire complete ground fault current of the low-voltage piezoelectric path sometimes causes a failure near a short-circuit between phases of a power transformer.
[0004]
It is desirable to use a transformer with an anti-touch panel that electrically shields between the primary winding and the secondary winding of the transformer, but it is used in recent industry situations where the cost is high and the cost is low. Less likely to be.
[0005]
In addition, it is not possible to measure the insulation of electric lines and electrical equipment to ground because the electric lines are grounded, so it is impossible to measure them as they are.The electric line is cut off and disconnected from the ground, and all electric lines in the system are measured with an insulation resistance meter. However, maintenance is performed by a low-efficiency insulation resistance measurement method using a low-efficiency insulation resistance meter method, in which a small portion with poor insulation is specified and sorted.However, this method cannot predict or prevent insulation deterioration accidents that occur during use. Can not.
There is a live-line insulation monitoring system that inserts a low-impedance transformer into the ground wire and applies an AC voltage for monitoring the insulation between the electrical circuit and the ground, but the AC frequency range is limited to the range where the transformer can be used For this reason, there is a problem in that an influence of an electric circuit loss, a noise frequency generated by a semiconductor power element, or the like is displayed unnecessarily, and an indication of insulation deterioration appears.
In order to perform measurement close to DC insulation resistance, it is necessary to lower the AC frequency for insulation detection, but superposition application of the measurement signal voltage must be performed by a resistor. However, considering the current at the time of a touch accident and at the time of a low-voltage ground fault, the resistor becomes a huge resistor of several tens of kW, and its practical use has been difficult.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the increase in power loads, such as information processing, communication, and sequence equipment in daily life, where power outages are difficult, it has become extremely difficult to measure with an insulation resistance meter after a power outage. Because of the difficulty of power outages, many people have reluctantly lost measurement opportunities for many years.
The present invention provides a practical small-capacity insulation monitoring voltage superimposing resistor that enables the use of a hot-line insulation monitoring device or a hot-line insulation condition monitoring device, and enables insulation or insulation of an electric circuit without a power failure. Provide a safe way to measure state more accurately. According to this, the selection of insulation or poor insulation conditions can be rationalized by tracing the current attributable to insulation deterioration to the downstream of the electrical circuit with a measuring instrument and inevitably reaching the equipment with poor insulation. This will help to significantly improve electrical security efficiency.
[0007]
In addition, if grounding is performed to suppress the rise of the ground voltage of the secondary low-voltage distribution system due to contact between the primary and secondary, the low-voltage ground-fault current will increase and the leakage fire and ground fault will increase compared to the non-grounding method. there were.
In the present invention, a large current at the time of a low-voltage ground fault is detected, and a low-voltage ground fault is distinguished from a high-voltage primary contact, and a low-voltage ground fault is automatically inserted to limit a fault current. The effect of reducing the loss is great.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention. A
This resistance value is such that if the high-voltage or extra-high-voltage circuit breaks the insulation of the transformer, etc., and touches, the rise in the low-voltage side to ground voltage will not be an obstacle even if the ground resistance value of the
[0009]
The electric circuit connected to the
As a low-voltage ground fault separation / breaking device, a thermal or electromagnetic overcurrent breaker, a fuse, a semiconductor switch, or the like can be used.
An
[0010]
A low-voltage ground-fault current limiting
[0011]
When the voltage between the neutral point of the transformer and the ground or between the terminals of the
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Since the present invention is configured as described above, in a normal state, a DC or AC
When the low-voltage ground fault current exceeds the primary system one-line complete ground fault current determined by the constant to ground of the primary power distribution system and reaches the low-voltage ground fault separated current value, the low-voltage ground fault
[0013]
Since the low-
Since this resistor consumes low-voltage ground fault voltage, the rise of contact voltage at insulation degradation is also reduced, and in addition to the reduction of fires, electric shocks and electrical disturbances due to leakage power, the operation of receiving the leakage relay of low-voltage equipment that frequently occurs in recent years It is also effective in reducing the amount of water.
[0014]
Even at the time of low-voltage ground fault, even if there is a touch accident between the primary and secondary transformers, grounding is performed at the low-voltage ground fault point, and the rise in ground voltage is small.
[0015]
If the low-voltage ground fault is restored and the low-
[0016]
【Example】
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. 1 is a primary winding of a distribution transformer, 2 is a secondary winding, 3 is a neutral grounding line of the transformer, and 4 is grounding.
[0017]
[0018]
[0019]
The part surrounded by the two-
[0020]
Since the
[0021]
When the low voltage side insulation breaks down and the
[0022]
When a low-voltage ground fault occurs, 23 and 24 operate in cooperation with each other to detect a voltage drop generated in the combined resistance of 21 and 29, open the
[0023]
In conjunction with this, the low-voltage ground
[0024]
When the low-voltage ground fault disappears, the voltage drop of the
[0025]
Reference numeral 8 denotes a short-circuiting piece provided on the grounding terminal block, which is connected when the present invention is not used to establish a direct grounding as in the past. In this case, the secondary grounding complete ground fault current reaches several thousand amps. There is.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, in the grounding method to which the present invention is applied, in the case where the current of the primary-secondary contact fault of the transformer with relatively small current is detected in the
In addition, the use of this superimposed resistor allows the practical application of an insulation detection method using direct current or ultra-low frequency, so that monitoring and diagnosis of live-line insulation can be utilized as familiar items.
[0027]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary high voltage winding of
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