JP2005269870A

JP2005269870A - 比率差動保護装置

Info

Publication number: JP2005269870A
Application number: JP2004083099A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Matsumoto; 匡史松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】計器用変流器の接続時の人為的なミスを防止し、電流タップ整定時の人為的なミス防止するとともに、設備費費用等を低減可能な比率差動保護装置を得る。
【解決手段】この発明に係る比率差動保護装置３は、発電機１の出力を変圧する変圧器２の二次側に設けられた第１の変流器４と、変圧器の一次側に設けられた第２の変流器５と、第１の変流器４および第２の変流器５が二次側で星形結線により接続され、変圧器２の定格容量と変圧比と角変位、第１の変流器の変流比、および第２の変流器の変流比のデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部７を有する比較差動保護継電器６とを備える。比較差動保護継電器６は、処理部７が計算した結果に基づいて電流タップを整定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、変圧器の故障を検出する比率差動保護装置に関するものである。

従来の比率差動保護装置には、発電機の電力を変圧する変圧器が設置された保護区間の二次側に設けられ計器用変流器と、保護区間の一次側に設けられた計器用変流器と、これらの計器用変流器の出力電流に基づいて変圧器の故障を検出する比率差動保護継電器とを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
ここで、変圧器の二次側巻線は星形結線、一次側巻線は三角結線となっているため、変圧器の一次側と二次側とで位相が異なることとなる。したがって、二次側の計器用変流器の二次巻線を三角結線として変圧器の一次側と二次側の位相を合わせた上で比率差動保護継電器へ電流を入力するとともに、この電流値に基づき、設計者が手動により比率差動保護継電器の電流タップの整定を行っていた。

特開平１０−３２９２２号公報（第２頁−第５頁、第３図）

しかし、上記比率差動保護装置によれば、変圧器の仕様および計器用変流器の変流比を基に比率差動保護継電器の電流タップを手動で計算する必要があり、さらに変圧器の角変位によって生じる電流位相のずれを補正するように計器用変流器の二次側を三角形接続する必要がある。
したがって、計器用変流器を三角形接続する際にベクトル合成を行う必要があり、接続時に人為的なミスが発生するという問題があった。
また、三角形接続された計器用変流器の２次電流は、星形接続された場合と比較して√３倍になり、この点を考慮して電流タップを整定するため人為的な整定ミスが発生するとともに、計器用変流器の負担や電線の負担が大きくなるため容量の大きい装置、電線が必要となり設備費用等が高くなるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、計器用変流器の接続時の人為的なミスを防止し、電流タップ整定時の人為的なミス防止するとともに、設備費費用等を低減可能な比率差動保護装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る比率差動保護装置は、発電機の出力を変圧する変圧器の二次側に設けられた第１の計器用変流器と、変圧器の一次側に設けられた第２の計器用変流器と、第１の計器用変流器および第２の計器用変流器が二次側で星形結線により接続され、変圧器の、定格容量、変圧比および角変位、第１の計器用変流器の変流比、並びに第２の計器用変流器の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部を有する比較差動保護継電器とを備え、比較差動保護継電器は、処理部が計算した結果に基づいて電流タップを整定することを特徴とする。

この発明に係る比率差動保護装置によれば、第１および第２の計器用変流器が二次側で星形結線により接続され、変圧器の、定格容量、変圧比および角変位、第１の計器用変流器の変流比、並びに第２の計器用変流器の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部を有する比較差動保護継電器とを備え、比較差動保護継電器は、処理部が計算した結果に基づいて電流タップを整定するので、第１および第２の計器用変流器の接続時の人為的なミスを防止し、電流タップ整定時の人為的なミス防止するとともに、設備費費用を低減させることができる効果がある。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。

図１に示すように、発電を行う発電機１には、この発電機１の出力を変圧する主変圧器である変圧器２が直列に接続されている。この変圧器２の二次側巻線は星形結線、一次側巻線は三角結線となっている。この変圧器２は、比率差動保護装置３の保護区間に設けられており、この比率差動保護装置３により変圧器２の故障が検出されるようになっている。
この発明の実施の形態１による比率差動保護装置３は、変圧器２の二次側に設けられているとともに、二次側の電流を電流Ｉ１に変流する第１の計器用変流器４と、変圧器２の一次側に発電機１を介して設けられているとともに、この変圧器２の一次側の電流を電流Ｉ２に変流する第２の計器用変流器５と、電流Ｉ１および電流Ｉ２が入力され、電流タップを整定する比較差動保護継電器６とを備えている。

比較差動保護継電器６は、第１の変流器４および第２の変流器５が二次側で星形結線により接続され、変圧器２の、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、並びに第２の変流器５の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部７を有する。

次に、図１に示した比率差動保護装置３の動作について説明する。
処理部７は、外部から入力された変圧器２の仕様である、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、並びに第２の変流器５の変流比のそれぞれのデータに基づいて、変圧器２の角変位を判別するとともに、電流Ｉ１および電流Ｉ２の位相と量とを計算して電流タップを算出する。
比較差動保護継電器６は、この処理部７が計算した結果に基づいて電流タップを整定する。
例えば、変圧器２に故障が発生した場合は、変圧器２から出力される電流値が変化するが発電機１側の電流は現状を維持する。したがって、第１の計器用変流器４により出力される電流Ｉ１と第２の計器用変流器５により出力される電流Ｉ２の比率が変化することとなる。比較差動保護継電器６は、入力されるこの電流Ｉ１と電流Ｉ２との比率と、整定した電流タップの比率とを比較することにより、変圧器２の故障を検出する。

以上のように、この実施の形態１の比率差動保護装置３によれば、比較差動保護継電器６が、第１の計器用変流器４および第２の計器用変流器５が二次側で星形結線により接続されており、変圧器２の、定格容量、変圧比および角変位、第１の計器用変流器４の変流比、並びに第２の計器用変流器５の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部７を有し、この処理部７が計算した結果に基づいて電流タップを整定するので、第１および第２の計器用変流器４、５の接続時の人為的なミスを防止し、電流タップ整定時の人為的なミス防止するとともに、設備費費用を低減させることができる効果がある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による比率差動保護装置の構成は、変流電流の入力が３系統まで対応するようになっている点が実施の形態１と異なるものである。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図２は、この発明の実施の形態２による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。図２に示すように、比率差動保護装置３ａは、比較差動保護継電器６ａと二次側で星形結線により接続された第３の計器用変流器９をさらに備えている。
第１の計器用変流器４と第３の計器用変流器９との間には、発電所の所内変圧器である変流器８が設けられており、第３の変流器９は、この変圧器８の一次側の電流を電流Ｉ３に変流するようになっている。
比較差動保護継電器６ａの処理部７ａは、変圧器２、８の、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、第２の変流器５の変流比、並びに第３の変流器９の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算するようになっている。

次に、図２に示した比率差動保護装置３ａの動作について説明する。
処理部７ｂは、外部から入力された変圧器２、８の仕様である、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、第２の変流器５の変流比、並びに第３の変流器９の変流比のそれぞれのデータに基づいて、変圧器２、８の角変位を判別するとともに、電流Ｉ１、電流Ｉ２および電流Ｉ３の位相と量とを計算して電流タップを算出する。
比較差動保護継電器６ａは、処理部７ａが計算した結果に基づいて電流タップを整定する。比較差動保護継電器６ａは、入力される電流Ｉ１、電流Ｉ２および電流Ｉ３の比率と、整定した電流タップの比率とを比較することにより、変圧器２および変圧器８の故障を検出する。

以上のように、この発明の実施の形態２によるに比率差動保護装置３ａよれば、比較差動保護継電器６ａと二次側で星形結線により接続された第３の計器用変流器９をさらに備え、処理部７ａは、変圧器２、８の、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、第２の変流器５の変流比、並びに第３の変流器９の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算し３系統に対応できるので、一般的な発電所で使用される主変圧器、所内変圧器の系統に保護範囲を広げることができる。

なお、実施の形態２においては、２巻線の２台の変圧器２、８を保護する場合について説明したが、１台の３巻線の変圧器を保護する場合についても同様に適用可能である。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による比率差動保護装置の構成は、２台の発電機が設置された電力系統に対応するようになっている点が実施の形態２と異なるものである。その他の構成については、実施の形態２と同様である。

図３は、この発明の実施の形態３による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。
図３に示すように、２台の発電機１および発電機１ａにより、合計出力を上げるようになっており、発電機１の回路と発電機１ａの回路とは同一電圧になっている。
この発明の実施の形態３による比率差動保護装置３ｂは、この発電機１ａを介して変圧器２の一次側に設けられ、比較差動保護継電器６ｂと二次側で星形結線により接続された第４の計器用変流器１０をさらに備えている。

比較差動保護継電器６ｂは、第２の計器用変流器５により変流された電流が入力されるとともに、第４の計器用変流器１０により変流された電流が入力される電流合成部１１を有する。この電流合成部１１は、第２の計器用変流器５および第４の計器用変流器１０により変流されたこれらの電流を各々入力し、演算処理により電流Ｉ４に合成するようになっている。
比較差動保護継電器６ｂの処理部７ｂは、外部から入力された変圧器２、８の、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、第２の変流器５の変流比、第３の変流器９の変流比、並びに第４の変流器１０の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算するようになっている。

次に、図３に示した比率差動保護装置３の動作について説明する。
処理部７ｂは、外部から入力された変圧器２、８の、定格容量、変圧比および角変位、第１の変流器４の変流比、第２の変流器５の変流比、第３の変流器９の変流比、並びに第４の変流器１０の変流比のそれぞれのデータに基づいて、変圧器２、８の角変位を判別するとともに、電流Ｉ１、電流Ｉ３および電流Ｉ４の位相と量とを計算して電流タップを算出する。
比較差動保護継電器６ｂは、この処理部７ｂが計算した結果に基づいて電流タップを整定する。比較差動保護継電器６ｂは、入力される電流Ｉ１、電流Ｉ２および電流Ｉ４の比率と、整定した電流タップの比率とを比較することにより、変圧器２および変圧器８の故障を検出する。

以上のように、この発明の実施の形態３による比率差動保護装置によれば、比較差動保護継電器６ｂは、第２の計器用変流器５の電流と第４の計器用変流器の電流を電流Ｉ４に合成する電流合成部１１を有するので、外部での結線合成を不要とし、結線ミス等の人為的なミスを低減することができる。

なお、この実施の形態３では、同一電圧の２台の発電機１、１ａが設置されている場合について説明したが、二次電圧の等しい変圧器が２台設置されている場合についても、変圧器の２次側それぞれに設けられる計器用変流器の変流電流を電流合成部で合成することにより、同様に適用することができるのは勿論である。

この発明の実施の形態１による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。この発明の実施の形態２による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。この発明の実施の形態３による比率差動保護装置を用いた電力系統図である。

符号の説明

１、１ａ発電機、２変圧器、３、３ａ、３ｂ比率差動保護装置、４第１の変流器、５第２の変流器、６、６ａ、６ｂ処理部、７、７ａ、７ｂ比較差動保護継電器、８変圧器、９第３の変流器、１０第４の変流器、１１電流合成部。

Claims

発電機の出力を変圧する変圧器の二次側に設けられた第１の計器用変流器と、
前記変圧器の一次側に設けられた第２の計器用変流器と、
前記第１の計器用変流器および前記第２の計器用変流器が二次側で星形結線により接続され、前記変圧器の、定格容量、変圧比および角変位、前記第１の計器用変流器の変流比、並びに前記第２の計器用変流器の変流比のそれぞれのデータに基づいて電流タップを自動計算する処理部を有する比較差動保護継電器とを備え、
前記比較差動保護継電器は、前記処理部が計算した結果に基づいて前記電流タップを整定することを特徴とする比率差動保護装置。
前記比較差動保護継電器と二次側で星形結線により接続された第３の計器用変流器をさらに備え、
前記処理部は、それぞれの前記データ、前記第１の計器用変流器と前記第３の計器用変流器との間に設けられた変圧器の、定格容量、変圧比および角変位、並びに前記第３の計器用変流器の変流比のそれぞれのデータに基づいて前記電流タップを自動計算することを特徴とする請求項１に記載の比率差動保護装置。
前記第２の計器用変流器は、前記発電機を介して前記変圧器の一次側に設けられ、
前記発電機と同一電圧の他の発電機を介して前記変圧器の一次側に設けられ、前記比較差動保護継電器と二次側で星形結線により接続された第４の計器用変流器をさらに備え、
前記比較差動保護継電器は、前記第２の計器用変流器の電流と前記第４の計器用変流器の電流とを合成する電流合成部を有し、
前記処理部は、それぞれの前記データ、および前記第４の計器用変流器の変流比のデータに基づいて前記電流タップを自動計算することを特徴とする請求項１に記載の比率差動保護装置。