JP2007060871A - 配電線のループ運用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号の伝送経路を設けたり、零相電流抑制装置を大容量としたりする必要がなく、一方のフィーダに地絡事故が生じた際に連系を解除することができる配電線のループ運用方法を提供する。
【解決手段】フィーダ２、３間を正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置６を介して接続し、配電線をループ運用する配電線のループ運用方法であって、零相電流抑制装置６と直列に開閉器７を接続してフィーダ２、３間の接続を解除可能とするとともに零相電流抑制装置６には接続されるフィーダ２又は３の地絡事故を検出する地絡事故検出手段８を付設し、該地絡事故検出手段８が地絡事故を検出したときに開閉器７を開路する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧配電系統の複数のフィーダを連系してループ運用する配電線のループ運用方法に関するものである。

高圧配電系統においては、負荷の変動や分散型電源からの潮流変動があった場合にも各フィーダの電流や電圧を安定させるために、配電系統の複数のフィーダを連系してループ運用することが考えられている。ところが、ループ接続したフィーダのいずれかで地絡事故が発生した場合には、健全なフィーダからも地絡電流が事故点に供給されて地絡事故の生じたフィーダと健全なフィーダの識別をすることができず、健全なフィーダの遮断器の不必要な動作を招くことから単純に連系することができないという問題があった。こうした問題点を解決し、地絡事故を生じたフィーダのみを選択遮断することができるようにしたものとして特許文献１のようなものが開示されている。

この特許文献１に示されているのは、配電線路すなわちフィーダ相互間を正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して接続する配電線路の接続方法である。この方法では、零相電流抑制装置の零相インピーダンスがループ点から電源までのフィーダの零相インピーダンスより十分に高い値であれば、健全なフィーダから事故点に向けて流れる地絡電流を無視することができ、従来の地絡方向継電器による保護方式でも地絡事故の生じたフィーダを選択遮断することができるので配電系統をループ系統や網目系統に構成することが可能になる。

ところが、地絡事故を生じたフィーダが識別されて当該フィーダの遮断器が動作した後も地絡事故が継続していると、これに接続されている健全なフィーダから地絡電流が供給され、健全なフィーダの遮断器も動作することとなる。健全なフィーダの遮断器も動作することは停電範囲が広がることになって好ましくなく、これを回避する方法としては、健全なフィーダの遮断器が動作する前にループ接続を解除するか、零相電流抑制装置により健全なフィーダから供給される地絡電流を遮断器が動作しないような値に抑制することが考えられる。

健全なフィーダの遮断器が動作する前にループ接続を解除する方法を実施する場合には、零相電流抑制装置と直列に開閉器を設けておき、何れかのフィーダで地絡事故が発生したときにその開閉器を開放することが必要となる。この地絡事故は通常変電所で検出されるが、フィーダの適当な箇所に零相電圧変成器を設置して零相電圧を監視することによっても検出することができる。変電所での検出では、変電所から零相電流抑制装置まで地絡事故の検出信号を送るための伝送経路が必要となり、零相電流抑制装置が設置される連系点が変電所から遠く離れた地点にあるため、伝送経路の構築には非常に大きな費用を要するという問題がある。また、零相電圧の監視による検出ではループ接続していない他のフィーダの地絡事故も検出してしまうという不都合がある。

また、零相電流抑制装置により健全なフィーダから供給される地絡電流を遮断器が動作しないような値に抑制する方法を実施する場合には、零相電流抑制装置の零相インピーダンスを極めて高くする必要があり、零相電流抑制装置が大容量、大形となって製作が困難になるとともにコストが嵩むという問題があり、さらに零相電流抑制装置を大容量のものとすると正相及び逆相のインピーダンスも高くなって連系の効果を損ねるという問題がある。このようにいずれの方法にも実施する上で問題があり、高圧配電系統のループ運用が進まない要因となっていた。
特開２００４−３４３８５４号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、信号の伝送経路を設けたり、零相電流抑制装置を大容量としたりする必要がなく、一方のフィーダに地絡事故が生じた際に連系を解除することができる配電線のループ運用方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、フィーダ相互間を正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して接続し、配電線をループ運用する配電線のループ運用方法であって、零相電流抑制装置と直列に開閉器を接続してフィーダ相互間の接続を解除可能とするとともに零相電流抑制装置には接続されるフィーダの地絡事故を検出する地絡事故検出手段を付設し、該地絡事故検出手段が地絡事故を検出したときに開閉器を開路することを特徴とするものである。

この請求項１の発明において、零相電流抑制装置の接続点における各フィーダの電圧を監視する電圧監視手段を設け、開閉器の開路時において零相電流抑制装置の接続点における各フィーダの電圧がともに復帰したときに開閉器を閉路するようにしたのが請求項２の発明である。請求項１又は２の発明において零相電流抑制装置の零相インピーダンスは該零相電流抑制装置により相互に接続される点から電源までのフィーダの零相インピーダンスより十分に高い値とすることが好ましく、零相電流抑制装置は零相リアクトルとすることができる。また、零相電流抑制装置に直列型のアクティブフィルタを直列に接続し、このアクティブフィルタにより相互に接続されたフィーダ間に流れる正相電流と逆相電流を制御するようにすることができる。

請求項１の発明の配電線のループ運用方法によれば、零相電流抑制装置と直列に開閉器を接続してフィーダ相互間の接続を解除可能とし、零相電流抑制装置に接続されるフィーダの地絡事故を検出する地絡事故検出手段を付設して該地絡事故検出手段が地絡事故を検出したときに開閉器を開路するようにしたので、ループ接続したいずれかのフィーダで地絡事故が発生すると地絡事故検出手段によりそれが検出され、開閉器が開路されてループ接続が解除されることになる。

これにより、その後地絡事故の発生したフィーダの遮断器が動作しても開閉器が開路しているので健全なフィーダから地絡電流が供給されることはなく、健全なフィーダの遮断器が動作することはない。このようにループ接続したいずれかのフィーダで地絡事故が発生するとループ接続が解除され、地絡事故の発生したフィーダの遮断器だけが動作するのであるが、当該フィーダの事故原因が取り除かれ遮断器が再度投入されたときには再びループ接続を復活することが好ましい。請求項２の発明によれば、零相電流抑制装置の接続点におけるフィーダの電圧を監視する電圧監視手段を設け、開閉器の開路時において零相電流抑制装置の接続点におけるフィーダの電圧がともに復帰したときに開閉器を閉路するようにしたので、遮断器が再度投入されて地絡事故のあったフィーダの電圧が復帰すればループ接続が自動的に復活することとなり、再度ループ接続を復活させるための手間を要しない利点がある。

いずれかのフィーダで地絡事故が発生したとき、地絡事故は零相電流抑制装置に付設される地絡事故検出手段により検出され、開閉器が開路されるが、地絡事故検出手段は零相電流抑制装置、開閉器とともに一体的に構成することができるので、開閉器を開路するための信号を送る伝送経路を設ける必要がない。また、フィーダの地絡事故が復旧して遮断器が再度投入されたとき、開閉器の閉路はフィーダの電圧の復帰を電圧監視手段により検出して行われるが、この電圧監視手段も零相電流抑制装置、開閉器とともに一体的に構成することができる。従って、ループ点に開閉器、地絡事故検出手段及び電圧監視手段を一体とした零相電流抑制装置を設置するだけで連系と地絡事故時のループ接続の解除及び地絡事故復旧時のループ接続の復活ができるという優れた利点を有するものである。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の配電線のループ運用方法が実施される配電系統の接続図であって、高圧母線１にフィーダ２、３がそれぞれ地絡方向継電器等の保護装置とともに変電所に設けられた遮断器４、５を介して接続されている。フィーダ２とフィーダ３の間には零相電流抑制装置６が開閉器７を介して接続されており、フィーダ２、３に対する零相電流抑制装置６の接続点より上流及び下流には図示しない負荷が適宜分散して接続されている。

零相電流抑制装置６には地絡事故検出手段８が付設されており、この地絡事故検出手段８は例えば零相電流抑制装置６に流れる零相電流を検出し、これが所定の値以上になったときに地絡事故と判定して開閉器７を開路するような構成とすることができる。図中９は各フィーダ２及びフィーダ３の零相電流抑制装置６及び開閉器７の直列回路が接続されている点の電圧を監視する電圧監視手段であり、開閉器７が開路状態でフィーダ２及びフィーダ３の電圧がともに復帰すると開閉器７を閉路するように構成されている。なお、１０は二次側に高圧母線１が接続される主変圧器であり変電所に設置されるものである。

零相電流抑制装置６は例えば図２に示すような、共通のコア１１上に３個のコイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃを巻回して構成される単一コア型の零相リアクトルとすることができ、あるいは、図３に示すような、それぞれ一次コイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び二次コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃが巻回された３個の単相変圧器１５ａ、１５ｂ、１５ｃからなり、二次コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃが並列接続された変圧器型の零相リアクトルとすることができる。このように構成した零相リアクトルの各コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃあるいは単相変圧器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各一次コイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃはそれぞれ開閉器７を介してフィーダ２とフィーダ３の同相の各線間に接続される。

地絡事故検出手段８は、例えば単一コア型の零相リアクトルの場合、コア１１上にコイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃとは別に二次コイル１６を巻回して該二次コイル１６を図示しない電圧検出器に接続することにより構成することができる。また、変圧器型の零相リアクトルの場合には、並列接続した二次コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃを図示しない電圧検出器に接続することにより構成することができる。コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃあるいは一次コイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃに正相及び逆相の電流が流れた場合には、二次コイル１６あるいは並列接続される二次コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃに誘起される電圧が打ち消されて電圧を生じないが、零相電流が流れると二次コイル１６あるいは並列接続される二次コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの両端には電圧が生じる。これを図示しない電圧検出器により検出することによって地絡事故により零相リアクトルに流れる零相電流を検出することができ、地絡事故を検出することができる。

零相電流抑制装置６には図４に示すようにアクティブフィルタ１７を直列に接続し、このアクティブフィルタ１７により相互に接続されたフィーダ２、３間に流れる正相電流と逆相電流を制御することができる。アクティブフィルタ１７自体は高調波を除去するためのフィルタとして知られているものと同じであり、一方のフィーダ３に接続されて交流電力を直流に変換するコンバータ１８、コンバータ１８の直流電力を交流電力に変換するインバータ１９、インバータ１９の波形を整えるフィルタ２０、フィーダ間に電流を加える変圧器２１、インバータ１９の直流入力側に接続されるコンデンサ２２から構成されている。

ここでコンバータ１８はインバータ１９の電源を生成するためのものであり、フィーダ３に接続しているが、これをフィーダ２に接続してもよいことは言うまでもない。さらに、図示していないがフィーダ２、３には電流、電圧のセンサーを、アクティブフィルタ１７には電流、電圧のセンサーと演算装置を設け、フィーダ２、３への接続点におけるフィーダ２からフィーダ２の下流への供給電流とフィーダ３からフィーダ３の下流への供給電流を最適にするための補正電流を演算し、その演算結果に基づいてアクティブフィルタ１７を制御するような構成とすることが好ましい。

前記のような構成において、開閉器７を閉路し、零相電流抑制装置６によりフィーダ２、３間を接続すれば、零相電流抑制装置６を介してフィーダ２、３の間に正相及び逆相電流が流れ、各フィーダ２、３に流れる正相及び逆相の電流は平均化される方向に変化する。また、接続点におけるフィーダ２及び３の電圧も平均化されることになる。接続点より下流の負荷から電源側を見ると、相互に接続されているフィーダ２、３が並列に接続されていることになり、フィーダ２、３における損失が低減されることになる。

零相電流抑制装置６を介してフィーダ２、３間が接続された状態で、フィーダ３に地絡事故が発生すると事故点にはフィーダ３から地絡電流が流れるが、フィーダ２からも零相電流抑制装置６を通して地絡電流が流れることになる。零相電流抑制装置６を通して地絡電流が流れると、その地絡電流は地絡事故検出手段８により検出されて開閉器７が開路される。ここで遮断器５が動作し、フィーダ３への電力供給が断たれても、開閉器７が開路されていることにより零相電流抑制装置６を通してフィーダ２からフィーダ３に電力が供給されることはなく、地絡電流も供給されないので遮断器４が動作することはない。従って健全なフィーダ２及びフィーダ２に接続されている負荷への電力供給が断たれることはない。

地絡事故には樹木の接触や一般需要家構内での事故のように短時間で取り除かれるものもある。一方変電所の遮断器は地絡事故が一定の時間継続したときに保護動作するものであり、遮断器が保護動作しないような短時間の地絡事故の際にもその都度開閉器を開路してループ接続を解除するのは得策ではない。これに対し、前記地絡事故検出手段８に時限要素を持たせ、所定の値以上の地絡電流が遮断器４、５の動作時間より短く、短時間事故の継続時間より長い時間継続して流れると開閉器７を開路させるものとすれば、必要最小限の保護動作とすることができる。

上記のようにフィーダ３への電力供給が断たれ、フィーダ２への電力供給が継続している状態になった後、フィーダ３側の故障が修復されて遮断器５が投入されると、電圧監視手段９が監視している各フィーダ２及びフィーダ３の電圧はともに復帰することになり、電圧監視手段９はそれを検出して開閉器７を閉路する。これにより故障の修復後遮断器５が投入されれば、零相電流抑制装置６を介してフィーダ２、３間が接続された状態に復旧し、ループ接続が復活することになる。

以上の説明ではフィーダ３側で地絡事故が生じたものとしているが、フィーダ２側で地絡事故が生じた場合には同様に遮断器４だけが動作し、フィーダ３側には継続して電力が供給される。故障の修復後遮断器４を投入すれば、零相電流抑制装置６を介してフィーダ２、３間が接続された状態に復旧することになる。また、フィーダ２、３の２回路を零相電流抑制装置６により接続するものとしているが、３回路以上のフィーダを対象とすることもできる。３回路以上のフィーダを対象とする場合、零相電流抑制装置を第１のフィーダと第２のフィーダ、第２のフィーダと第３のフィーダのようにフィーダ各２回路の間にそれぞれ接続すればよいことは言うまでもない。

本発明の実施の形態を示す結線図である。 零相電流抑制装置の例を示す構成図である。 零相電流抑制装置の別の例を示す構成図である。 アクティブフィルタを接続した例を示す結線図である。

符号の説明

１ 高圧母線
２、３ フィーダ
４、５ 遮断器
６ 零相電流抑制装置
７ 開閉器
８ 地絡事故検出手段
９ 電圧監視手段
１０ 主変圧器
１１ コア
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ コイル
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 一次コイル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 二次コイル
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 単相変圧器
１６ 二次コイル
１７ アクティブフィルタ
１８ コンバータ
１９ インバータ
２０ フィルタ
２１ 変圧器
２２ コンデンサ

Claims (5)

1. フィーダ相互間を正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して接続し、配電線をループ運用する配電線のループ運用方法であって、零相電流抑制装置と直列に開閉器を接続してフィーダ相互間の接続を解除可能とするとともに零相電流抑制装置には接続されるフィーダの地絡事故を検出する地絡事故検出手段を付設し、該地絡事故検出手段が地絡事故を検出したときに開閉器を開路することを特徴とする配電線のループ運用方法。
2. 零相電流抑制装置の接続点における各フィーダの電圧を監視する電圧監視手段を設け、開閉器の開路時において零相電流抑制装置の接続点における各フィーダの電圧がともに復帰したときに開閉器を閉路することを特徴とする請求項１に記載の配電線のループ運用方法。
3. 零相電流抑制装置の零相インピーダンスを、該零相電流抑制装置により相互に接続される点から電源までのフィーダの零相インピーダンスより十分に高い値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の配電線のループ運用方法。
4. 零相電流抑制装置が零相リアクトルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配電線のループ運用方法。
5. 零相電流抑制装置に直列型のアクティブフィルタを直列に接続し、このアクティブフィルタにより相互に接続されたフィーダ間に流れる正相電流と逆相電流を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配電線のループ運用方法。

Images