JP2012016255A - 高圧受電用過電流継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧受電用過電流継電器において、上位配電変電所過電流継電器・下位過電流継電器の双方との保護協調が困難となる場合があった。また、保護協調のための他の手段は出されているが、従来から一般的に用いている静止形過電流継電器と比べ、ハード構成や取扱い性で必ずしも満足できるものでない。そこで、従来から一般的に用いている静止形過電流継電器と同等のハード構成で、保護協調が容易に実現できる特性を有した、静止形過電流継電器を提供することを目的とする。
【解決手段】 従来は反限時特性と瞬時特性との限時特性であったため、負荷設備容量が大きくなるにつれ、上位・下位双方の過電流継電器との保護協調が困難となった。これを、反限時特性と２段定限時を有した瞬時特性との限時特性とすることにより、ハード構成や取り扱い方法は従来と同等レベルのもので、保護協調が実現出来る静止形過電流継電器を実現した。
【選択図】図４

Description

本発明は、主として高圧受配電設備に用い、短絡及び過負荷電流を検出してトリップ出力を行う過電流継電器の保護特性技術に関するものである。特に、自家用電気設備における高圧受電設備の過電流保護協調は、電力会社の配電変電所の過電流継電器との動作協調、および、自家用電気設備の配電系統に設置された他の過電流継電器との保護協調が必要であり、この保護協調を好適なものとする保護特性技術に関するものである。

図１に高圧受電設備の配電図例を示す。１は配電用変電所の遮断器（ＣＢ１）、２は遮断器１の負荷側に設置された変流器、３は変流器２に接続された過電流継電器（ＯＣＲ１）である。４は高圧需要家の受電側の遮断器（ＣＢ２）、５は遮断器４の負荷側に設置された変流器、６は変流器５に接続された過電流継電器（ＯＣＲ２）である。７は高圧を低圧に変換する変圧器（Ｔｒ）、８は低圧側の過電流を検出する低圧遮断器（ＭＣＣＢ）である。

図１において、３の配電変電所ＯＣＲ１と６の高圧需要家設備のＯＣＲ２および８のＭＣＣＢ間で保護協調が図られている。特に、６の高圧需要家設備のＯＣＲ２は、上位系統の３の配電変電所ＯＣＲ１で定められる保護特性と下位側低圧負荷設備に基づく８のＭＣＣＢの保護特性との間で、上位・下位双方との保護協調が容易に実現出来ることが６の高圧需要家設備のＯＣＲ２の特性として要求されている。

高圧受電設備の過電流継電器の基本特性を定める規格として、ＪＩＳ規格「ＪＩＳ Ｃ ４６０２ 高圧受電用過継電器」があり、高圧受電用キュービクルに用いる過電流継電器はこの規格に準拠したものが一般的に用いられている。この規格において過電流継電器の保護特性としては、過負荷時の反限時要素と、短絡時の定限時・瞬時要素の組合せによる２要素の特性を規定している．ここで、配電変電所の過電流継電器との協調を容易とし、かつ、需要家側変圧器の励磁突入電流による不要動作防止のため、限時要素の動作特性は、小電流では動作時間が長く、大電流では短くなるような特性、すなわち傾きが大きくなる特性として、超反限時時間特性が規定されている。（ＪＩＳ Ｃ ４６０２ 高圧受電用過電流継電器 解説図６ を参照）
但し、ここにおいて、需要家設備の契約電力（負荷設備容量）が大きくなった場合、変圧器の励磁突入電流等による不要動作が懸念される。この概要を図２に示す。

図２において、９は配電用変電所の過電流継電器の動作特性、１０．１は高圧需要家設備の過電流継電器の反限時要素の動作特性、１０．２は高圧需要家設備の過

の設定値、１１，１２は低圧側配線用遮断器の過電流保護動作特性を示す。１１と１２の相違は、負荷設備電流容量の相違によるものであり、１１の方が１２に比べ負荷設備電流容量が大きい例を示すものである。１１．１、１２．１は、各々１１，１２の設備における変圧器の励磁突入電流を示す。１１．１の励磁突入電流は１０．２の瞬時要素特性と交差しており、電源投入時に高圧需要家設備の過電流継電器の不要動作が懸念される。
先行特許文献 特開平６−２２４３８では、段落００２３で課題として反限時特性と、短絡時の定限時・瞬時特性の組合せによる２要素では協調がとれない場合を課題として記しており、段落００２６〜段落００２８で問題の解決手段（特許請求内容）を記載している。問題の解決手段（特許請求内容）は具体的な特性曲線、特性構成を提示するものでなく、任意の動作特性曲線の入力・記憶手段を具備する高機能な保護継電器装置に係るものであり、一般高圧需要家が従来から用いている過電流継電器に比べ、ハードコストのアップや取扱い時の高度な知識が必要となる欠点がある。

ＪＩＳ Ｃ ４６０２ 高圧受電用過電流継電器

特開平６−２２４３８ 保護継電装置

本発明の解決課題は、高圧受電用過電流継電器において、上位・下位双方の過電流継電器との保護協調が容易に実現出来る保護特性を提供することであり、かつ、従来から一般的に用いている静止形過電流継電器と同様に、電流変成器の二次電流信号を用いて制御用電源を構成し、また、保護特性は反限時要素の電流整定タップ、動作時間整定タイムレバー、瞬時要素の電流整定タップの設定程度で、保護協調が容易に実現可能な静止形過電流継電器を提供することにある。

上記課題を解決するため、 主として高圧受配電設備に用いて短絡及び過負荷保護を目的とする継電器であって、過電流保護要素として反限時要素と定限時要素、および、それぞれの保護要素の動作電流値整定機能を有する過電流継電器において、定限時要素は整定した動作電流整定値に基づく定限時特性を有するとともに、整定した動作電流整定値を基準として異なる動作電流値、および動作時間を有する定限時特性を自動的に有し、２段定限時特性となることを特徴とする高圧受電用過電流継電器である。

本発明に係る過電流継電器は、瞬時要素の電流整定タップの設定で、その電流動作値に基づく瞬時特性を有するとともに、整定した電流動作値を基準とした異なる電流動作値、および動作時間の２段目の定限時特性を自動的に有することにより、特に上位の配電変電所の過電流継電器との保護協調も容易となり、かつ、取扱いも従来品と同様な設定項目で使用可能となる。

２段定限時特性が、定限時要素の動作電流整定値が瞬時要素保護特性の電流動作値であるとともに、その電流値より小さな電流動作値に異なる動作時間の２段の定限時要素の保護特性を有することを特徴とする請求項１記載の高圧受電用過電流継電器である。

本発明は、過電流継電器の２段定限時特性に関し、上位の配電変電所との協調を得るための特性を提供するものである。

一個の過電流継電器において、定限時要素は特性選択機能を有し、２段定限時特性を有効とする場合と、または、整定した電流動作値に基づく瞬時要素のみを有した１段定限時特性のみとする場合とを選択可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の高圧受電用過電流継電器である。

したがって、本発明は従来から用いている反限時と瞬時特性で問題なく適用可能な中・小容量の高圧受配電設備にあっては、新設・リニューアル等において、あえて従来保護特性を変更する必要はない。また、ユーザにおいては実績ある保護特性の踏襲を希望する場合もある。この点より、従来方式の保護特性も同一品で容易に選択可能とするものである。

受配電主回路に設置した電流変成器の二次電流信号を用いて静止形継電器の制御用電源を構成するとともに、反限時要素の電流整定タップおよび動作時間整定タイムレバー、瞬時要素の電流整定タップを有する高圧受配電設備に用いる静止形電流継電器において、請求項１、請求項２乃至請求項３記載する保護特性を有する高圧受電用過電流継電器で、本発明は上述の保護特性を具備する過電流継電器のハード構成を特化するものである。

本発明によれば、瞬時要素の電流整定タップの設定で、自動的に二段定限時特性が得られることより、上位の配電変電所の過電流継電器との保護協調は容易に実現でき、併せて、下位変圧器の励磁突入電流等に対しても不要動作防止のためのマージンを大きくとることが可能となる。また、二段定限時特性を有する瞬時要素の電流整定タップ設定のみで上位の配電変電所の過電流継電器との保護協調が容易に取れることより、反限時要索の電流整定タップ、動作時間整定タイムレバーは下位の負荷電流特性の協調のみを踏まえた設定となるため、反限時要素の整定値の設定も容易となる。

また、電流整定タップ、動作時間整定タイムレバーは従来から用いられているＪＩＳ規格「ＪＩＳ Ｃ ４６０２ 高圧受電用過継電器」に準じたものとなることより、取り扱いは同等であり、また、ハード構成も従来品に比べほとんどコストアップ要因がなく実現可能である等の効果がある。

高圧配電設備〜高圧受電設備〜低圧配電の配電系統図例を示す。 負荷電流と保護特性曲線による現状の課題 本発明の実施例のハード構成ブロック図 本発明の実施例の２段定限時特性による保護協調図

図３に本発明の実施例のハード構成ブロック図を示す。尚、本ブロック図は従来よりの静止形過電流継電器と同等のハード構成となっている。
２０，２１は主回路Ｒ相、Ｔ相のＣＴ２次電流を入力し、規定の変流比で２次出力を行うＲ相、Ｔ相の電流検出用ＣＴであり、このＣＴの２次信号を増幅回路２３，２４で増幅し、ＣＰＵ・３７に内蔵したＡＤ変換・２５に入力し交流アナログ信号をデジタル信号に変換する。２２は上記と同様に主回路Ｒ相、Ｔ相のＣＴ２次電流を入力し、このＣＴの２次出力で本器の動作電源を得るための電源用ＣＴであり、整流回路２６、定電圧回路２７を介して本器に必要な制御用直流電源を作る。２８〜３０は反限時要素の電流整定タップ、動作時間整定タイムレバーおよび瞬時要素の電流整定タップ用の設定スイッチであり、ＣＰＵ３７はその設定値を読み取り、その設定に応じた保護特性演算を行う。３１は３３の数値表示（７−ｓｅｇＬＥＤ）の表示切替選択スイッチであり、２８〜３０の整定値や運転状態を３１で選択切替えし３３で表示確認を可能としている。３２も機能設定スイッチであり、例えば、請求項３に記載した「二段定限時特性を有効とする場合と、または、整定した電流動作値に基づく瞬時要素のみを有した一段定限時特性のみとする場合」との選択設定スイッチ等として用いるものである。３４は運転状態表示等のＬＥＤ、３５，３６はトリップ出力や警報出力用の出力リレーである。

図４は本発明による保護特性曲線、及び上位・下位の過電流継電器保護特性に係わる保護協調を示す。尚、図２と同一番号は同一機能内容を示す。図２との相違点は図２の１０．２の瞬時特性が、図４では１３の定限時動作特性と組

の電流整定レバーの電流値は大きく出来るとともに、２段定限時特性により２段目の動作時間も長くなることより、変圧器の励磁突入電流に対する不要動作防止のための、電流値および動作時間双方のマージンを大きくすることが出来る。

尚、２段の定限時特性の実現方法は、従来の１段の定限時特性（瞬時特性）のソフトアルゴリズムを用い、動作電流値と動作時間の異なる２通りの定限時特性演算を備え、そのＯＲ動作により２段定限時特性が得られるものであり、ＣＰＵのソフト演算処理で技術的には問題無く実現できるものである。

１，４：高圧遮断器
２、５：変流器
３、６：過電流継電器
７：変圧器
８：ＮＣＣＢ
９：配電用変電所の過電流継電器の動作特性
１０．１：高圧需要家設備の過電流継電器の反限時動作特性
１０．２：高圧需要家設備の過電流継電器の瞬時時動作特性（従来）
１１，１２：ＭＣＣＢの過電流特性例
１１．１、１２．１：変圧器の励磁突入電流の例
１３：高圧需要家設備の過電流継電器の定限時動作特性（本発明の実施例）
２０，２１：電流検出用ＣＴ
２２：電源供給用ＣＴ
２３、２４：増幅回路
２５：ＡＤ変換（ＣＰＵ内臓）
２６：整流回路
２７：定電圧回路
２８：反限時要素の電流整定タップ
２９：反限時要素の動作時間整定タイムレバー
３０：瞬時要素の電流整定タップ
３１：表示切替選択スイッチ
３２：機能設定スイッチ
３３：数値表示器
３４：ＬＥＤ表示灯
３５，３６：トリップ、警報用の出力リレー
３７：ＣＰＵ（ワンチップマイクロコンピュータ）

Claims (4)

1. 主として高圧受配電設備に用いて短絡及び過負荷保護を目的とする継電器であって、過電流保護要素として反限時要素と定限時要素、および、それぞれの保護要素の動作電流値整定機能を有する過電流継電器において、定限時要素は整定した動作電流整定値に基づく定限時特性を有するとともに、整定した動作電流整定値を基準として異なる動作電流値、および動作時間を有する定限時特性を自動的に有し、２段定限時特性となることを特徴とする高圧受電用過電流継電器。
2. ２段定限時特性が、定限時要素の動作電流整定値が１段目は瞬時要素保護特性の電流動作値であるとともに、その電流値より小さな電流動作値に異なる動作時間の２段目の定限時要素の保護特性を有することを特徴とする請求項１記載の高圧受電用過電流継電器。
3. 過電流継電器において、定限時要素は特性選択機能を有し、２段定限時特性を有効とする場合と、または、整定した電流動作値に基づく瞬時要素のみを有した１段定限時特性のみとする場合とを選択可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の高圧受電用過電流継電器。
4. 受配電主回路に設置した電流変成器の二次電流信号を用いて静止形継電器の制御用電源を構成するとともに、反限時要素の電流整定タップおよび動作時間整定タイムレバー、瞬時要素の電流整定タップを有する高圧受配電設備に用いる静止形電流継電器において、請求項１、請求項２乃至請求項３記載の保護特性を有する高圧受電用過電流継電器。

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