JP2020148579A - Single-shot earth fault detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場等で使用されている高圧電力ケーブルでは、自然劣化等による絶縁破壊で故障が発生しても、一度に完全地絡故障にならず、単発性の商用周波数の4分の1程度の波形の地絡にとどまることが、一部に知られており、この地絡(以下、単発地絡)を検出し、当該ケーブルが本格的な電気故障に発展する前に、それを事前に予知して表示する単発地絡検出装置に関するものである。 According to the present invention, in a high-voltage power cable used in a factory or the like, even if a failure occurs due to dielectric breakdown due to natural deterioration or the like, a complete ground fault does not occur at once, and one quarter of a single commercial frequency. It is known in part that it stays in a ground fault with a degree of waveform, and this ground fault (hereinafter referred to as a single ground fault) is detected and it is preliminarily detected before the cable develops into a full-scale electrical failure. It is related to a single-shot ground fault detection device that predicts and displays.
高圧電力ケーブルが使用されている電力系統は、その多くが非接地系、又は高抵抗接地系で配電されており、高圧電力ケーブルの劣化等により絶縁破壊が起きても、直ちに商用周波数の地絡電流が継続する故障には発展せず、商用周波数の4分の1程度の波形の単発地絡電流が流れる程度で、一時的に絶縁を回復し、その後、単発地絡を繰り返したあとで本格的な地絡故障に至ることが一部に知られている。 Most of the power systems in which high-voltage power cables are used are distributed in non-grounded systems or high-resistance grounded systems, and even if insulation breaks occur due to deterioration of the high-voltage power cables, ground faults at commercial frequencies are immediately generated. It does not develop into a failure in which the current continues, and the insulation is temporarily restored with a single ground fault current that has a waveform about one-fourth of the commercial frequency, and then the single ground fault is repeated before full-scale operation. It is known in part that it leads to a typical ground fault.
この現象が起こるのは、非接地系等の場合、地絡電流と電圧の間に位相差があり、地絡が継続し難いこと、また高圧電力ケーブルの主な材質が架橋ポリエチレンケーブル(CV又はCVTケーブル)で構成されており、すぐには炭化し難いこと、破壊孔の径が小さい場合は絶縁耐力が高いこと、水分などの異物が吹き飛ばされると絶縁が回復することなどが、理由である。 This phenomenon occurs in the case of non-grounded systems, etc., because there is a phase difference between the ground fault current and voltage, and it is difficult for the ground fault to continue, and the main material of the high-voltage power cable is a cross-linked polyethylene cable (CV or The reason is that it is composed of a CVT cable) and is difficult to carbonize immediately, the dielectric strength is high when the diameter of the break hole is small, and the insulation is restored when foreign matter such as moisture is blown off. ..
高圧電力ケーブル故障でも、絶縁物の切断などの機械的な応力による絶縁破壊では、一度に完全地絡に発展する。 Even if a high-voltage power cable fails, dielectric breakdown due to mechanical stress such as cutting of insulation will develop into a complete ground fault at once.
このため、この現象は、ケーブル故障でも絶縁劣化による破壊のような場合に主として起きる現象であって、ケーブル切断のような故障を含む故障全般に通用するものではない。 For this reason, this phenomenon is a phenomenon that occurs mainly in cases such as destruction due to insulation deterioration even in a cable failure, and does not apply to all failures including failures such as cable disconnection.
一方、これまでに、高圧電力ケーブル(主として6.6kVや3.3kVクラスのCV、CVTケーブル)では、その高圧電力ケーブルの劣化を事前に予知しようとする試みとして、部分放電の検出、絶縁抵抗測定等の高圧電力ケーブル劣化予知の各種の方法が、試みられてきた。しかしながら、微弱な信号を現場で検出することが困難であり、また多少の劣化では高圧電力ケーブルを取り替える判断とはならず、使用し続けることが通常であった。 On the other hand, in high-voltage power cables (mainly 6.6 kV and 3.3 kV class CVs and CVT cables), partial discharge detection and insulation resistance have been attempted to predict deterioration of the high-voltage power cables in advance. Various methods for predicting deterioration of high-voltage power cables such as measurement have been tried. However, it is difficult to detect a weak signal in the field, and even if it deteriorates to some extent, it is not a decision to replace the high-voltage power cable, and it is usual to continue using it.
これまで、単発地絡現象が一般的に知られていなかったのは、使用中にCVケーブルが絶縁劣化により、また侵入サージなどをきっかけに、絶縁破壊しても、ピチッとした小さな音がする程度で、開閉器、遮断機も動作せず故障に至らなかったためである。それに対し、ケーブルの元の開閉器、遮断機が故障を検知し動作するには、一定時間の地絡電流が継続した場合か、又は短絡故障に移行した場合である。 Until now, the single-shot ground fault phenomenon was not generally known because the CV cable makes a small clicking sound even if the insulation breaks down due to insulation deterioration due to insulation deterioration or intrusion surge. This is because the switch and the circuit breaker did not work and did not cause a failure. On the other hand, in order for the original switch and circuit breaker of the cable to detect the failure and operate, it is when the ground fault current continues for a certain period of time or when the short circuit failure occurs.
高圧電力ケーブル(6.6kVや3.3kVクラスのCV、CVTケーブル)で、このような単発地絡故障が発生すると、一時的に絶縁が回復し使用できるが、その後、地絡箇所の拡大や、侵入サージなどをきっかけに、完全な地絡故障を引き起こす。この場合、送電停止、火災事故等を引き起こすことになる。また単発地絡が継続すると、非接地系統の特性上、健全相の電圧が跳ね上がり、短絡故障や他回線短絡故障等重大な故障に発展する恐れもある。 When such a single-shot ground fault occurs in a high-voltage power cable (6.6 kV or 3.3 kV class CV, CVT cable), the insulation is temporarily restored and it can be used, but after that, the ground fault location expands. , Causes a complete ground fault due to intrusion surge. In this case, power transmission may be stopped or a fire accident may occur. In addition, if a single ground fault continues, the voltage of the healthy phase jumps up due to the characteristics of the non-grounded system, which may lead to serious failures such as short-circuit failure and short-circuit failure of other lines.
一部で単発地絡現象が知られているのは、重大な故障を起こしたケーブルを解体した結果、単発地絡の痕跡がケーブル絶縁体に数多く残っていたことや、また故障前にケーブルから、ピチッとした小さな音が聞こえていた等の観察結果によるものである。 The single-shot ground fault phenomenon is known in some cases because as a result of disassembling the cable that caused a serious failure, many traces of the single-shot ground fault remained on the cable insulator, and also from the cable before the failure. This is due to the observation results such as the fact that a small snapping sound was heard.
特許文献1に、この単発地絡現象の理論的な解明結果に基づく、ケーブルの故障前の発見装置の発明がなされている。
この特許文献1の発明は、多岐な複数回線の高圧電力ケーブル線路について、前記各高圧電力ケーブル線路毎に、本線の変流器の出力を使って、流れる電流からパルス状の電流を検出し、多相や他回線とその極性を比較し、その結果でもって、単発地絡の発生したケーブルを遮断し他の回線に切り替えるものである。特許文献1には、このような高圧電力ケーブルの地絡予知方法が、記載されている。
The invention of
このような高圧電力ケーブルの地絡予知方法では、各高圧電力ケーブル線路毎にケーブル本体の変流器からの出力と、各回線のパルスの極性を比較するという、大掛かりな装置が、随所に必要となるばかりか、その設置やメンテナンスに相当の費用を要してしまい一般的な実用に至らなかった。 In such a high-voltage power cable ground fault prediction method, a large-scale device that compares the output from the current transformer of the cable body and the pulse polarity of each line for each high-voltage power cable line is required everywhere. Not only that, it required a considerable cost for its installation and maintenance, and it did not reach general practical use.
それに代わる装置として、高圧電力ケーブルの接地線で、このパルス状の電流を検出できないかということが考えられていた。しかしながら、高圧電力ケーブルの接地線は片端接地で、大きなアンテナ状態であるため、絶えずノイズを拾ってしまう。ノイズの中でも、電源を開閉するときに発生する開閉サージや外部からの雷サージは、単発地絡の波高値よりも高くなることが想定されることから、パルス状の単発地絡電流を弁別できず実用困難と考えられ、それ以上検討されていなかった。 As an alternative device, it was considered whether this pulsed current could be detected by the ground wire of the high-voltage power cable. However, since the ground wire of the high-voltage power cable is grounded at one end and has a large antenna state, it constantly picks up noise. Among the noise, the switching surge that occurs when opening and closing the power supply and the lightning surge from the outside are expected to be higher than the peak value of the single-shot ground fault, so the pulse-shaped single-shot ground fault current can be discriminated. It was considered difficult to put into practical use, and no further consideration was given.
他方、高圧電力ケーブルに架橋ポリエチレンをケーブル材質とするCVやCVTケーブルが一般に広く使用されてから、数十年の相当の時間が経過しており、劣化による故障も数多く発生している。従来はCVケーブルの劣化診断という形で行われていたが、そのためには設備の停止が必要であり、運転状態では、通常の空中電波のノイズよりも、小さな部分放電等の劣化検出は実用的でなく、また絶縁抵抗が低下した程度の劣化では、ケーブルの取り替え判断にはならなかった。本発明のようなケーブルがすでに使用不可の状態にあることを判定する装置である本格的な故障を予知する装置が望まれている。 On the other hand, it has been several decades since CVs and CVT cables made of cross-linked polyethylene as a cable material for high-voltage power cables have been widely used, and many failures due to deterioration have occurred. In the past, it was performed in the form of deterioration diagnosis of CV cables, but for that purpose it is necessary to stop the equipment, and in the operating state, deterioration detection such as partial discharge that is smaller than the noise of normal aerial radio waves is practical. However, the deterioration to the extent that the insulation resistance decreased did not make a decision to replace the cable. A device for predicting a full-scale failure, which is a device for determining that a cable as in the present invention is already in an unusable state, is desired.
図4に、ここでいう単発地絡波形と完全地絡波形の実測波形を示す。 FIG. 4 shows the measured waveforms of the single-shot ground fault waveform and the complete ground fault waveform referred to here.
本発明が解決しようとする課題は、高圧電力ケーブル線路の本線の変流器から単発地絡を検出するのではなく、それぞれの高圧電力ケーブルのシースの接地線に単独のセンサである変流器を取り付け、単発地絡電流を検出できれば、前期特許文献1のような大掛かりな設備がなくとも予知できる装置や方法を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is not to detect a single ground fault from the current transformer of the main line of the high-voltage power cable line, but to detect the current transformer which is a single sensor in the ground wire of the sheath of each high-voltage power cable. If a single ground fault current can be detected, a device or method that can be predicted without a large-scale facility as in
しかしながら、従来技術では、高圧電力ケーブルシースに繋がる接地線には単発地絡電流よりも大きなノイズがあるため、単発地絡とノイズとの識別が困難であった。そのノイズとは、遮断器等の開閉に伴う開閉サージであり、またいろいろな経路で流れ込む雷サージであり、波高値はいずれも単発地絡電流の波高値よりも高くなるため、弁別できないと考えられていた。そこで、この課題を解決することが必要であった。 However, in the prior art, it is difficult to distinguish between the single-shot ground fault and the noise because the ground wire connected to the high-voltage power cable sheath has noise larger than the single-shot ground fault current. The noise is an opening / closing surge that accompanies the opening / closing of a circuit breaker, etc., and a lightning surge that flows through various routes. Since the peak value is higher than the peak value of the single-shot ground fault current, it is considered that discrimination is not possible. Was being done. Therefore, it was necessary to solve this problem.
これまで、接地線で検出する単発地絡とノイズは波高値ではノイズと弁別できず、特開平5−34397号のように極性でしか弁別できないものと考えられていたが、前記課題を解決するための手段として、単発地絡やノイズの電流値の波高値ではなく、その電流のもつエネルギーである電荷量に着目して、弁別することとし、本発明を完成させた。 Until now, it was thought that single-shot ground faults and noise detected by the ground wire could not be discriminated from noise at the peak value, and could only be discriminated by polarity as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-343397. However, this problem is solved. As a means for this purpose, the present invention was completed by focusing on the amount of electric charge, which is the energy of the current, rather than the peak value of the current value of a single ground fault or noise.
実際の単発地絡電流の観測結果などからは、図5に示すように単発地絡は単極性で、商用周波数の4分の1程度の波形の電流が流れるため、その継続時間はミリセカンド単位であるのに対し、開閉サージや雷サージはマイクロセカンド単位と継続時間が短い上、開閉サージは繰り返し波形であるため電荷量は相殺され小さくなる。 From the observation results of the actual single-shot ground fault current, as shown in Fig. 5, the single-shot ground fault is unipolar, and a current with a waveform about one-fourth of the commercial frequency flows, so its duration is in milliseconds. On the other hand, the opening / closing surge and the lightning surge have a short duration of the microsecond unit, and since the opening / closing surge has a repetitive waveform, the amount of electric charge is offset and becomes small.
また単発地絡電流の理論的な計算結果、単発地洛した相の静電容量による電流が流れ込むだけでなく、他の地絡していない相の静電容量を介して、交流電源分の電流が流れ込むため、さらに継続して電流が流れ込み、結果として単発地絡電流の電荷量はノイズの電荷量に比べ、格段に大きなものとなることが判った。 In addition, as a result of theoretical calculation of the single-shot ground fault current, not only the current due to the capacitance of the single-shot ground fault phase flows in, but also the current for the AC power supply passes through the capacitance of the other non-ground fault phase. As a result, it was found that the current flows in continuously, and as a result, the charge amount of the single ground fault current is much larger than the charge amount of the noise.
本発明は、単発地絡とノイズとを区別して、単発地絡電流のみを検出し、単発地絡発生の段階で、劣化箇所やサージ侵入箇所を見つけて、ケーブル故障を起こす蓋然性の高い箇所を予知して表示・警報する単発地絡検出装置を、提供することを目的とする。 The present invention distinguishes between single-shot ground faults and noise, detects only single-shot ground fault currents, finds deterioration points and surge intrusion points at the stage of single-shot ground fault occurrence, and determines locations with a high probability of causing cable failure. It is an object of the present invention to provide a single-shot ground fault detection device that predicts, displays and warns.
前記の目的を達成するためになされた本発明の単発地絡検出装置は、高圧電力ケーブル線路毎のシースの接地線に流れる電流を測定する変流器と、その電流を積分し電荷量に変換するための積分回路と、前記電荷量の所定量以上のみを判別する判別回路と、その結果の表示器及び/又は警報器とを有する単発地絡検出装置であって、前記高圧電力ケーブル中のパルス状放電を有する単発地絡とその他のノイズである開閉サージ又は雷サージとを弁別し前記単発地絡のみを検出して表示及び/又は警報することにより、完全地絡電流によるケーブル故障に至る前に前記ケーブル故障を予知するものであることを特徴とするものである。 The single-engine ground fault detector of the present invention made to achieve the above object is a current converter that measures the current flowing through the ground wire of the sheath for each high-voltage power cable line, and integrates the current and converts it into a charge amount. A single-engine ground fault detection device having an integrating circuit for discriminating only a predetermined amount or more of the charge amount, and a display and / or alarm for the result, in the high-voltage power cable. By discriminating between a single ground fault having a pulsed discharge and other noises such as open / close surge or lightning surge, and detecting and displaying / or alarming only the single ground fault, a cable failure due to a complete ground fault current is reached. It is characterized in that it predicts the cable failure in advance.
この単発地絡検出装置は、電力ケーブル線路毎のシースの接地線に変流器を取り付け、それら電流を積分する積分回路を通して電荷量に変換することにより、他のノイズと大きな差をつけ弁別でき、単発地絡のみを検出し、判別した結果を表示する表示器あるいは警報器などにより、地絡によるケーブル故障を予知して表示するというものである。 This single-engine ground fault detector can be discriminated from other noises by attaching a current transformer to the ground wire of the sheath of each power cable line and converting it into an electric charge through an integrating circuit that integrates the currents. , Only a single ground fault is detected, and a display or alarm that displays the discriminated result is used to predict and display a cable failure due to the ground fault.
この単発地絡検出装置は、前記積分回路は数字的にいえば、商用周波数の4分の1程度の波形(約5ミリ秒)の前記単発地絡を積分すれば良い。これにより、前記単発地絡電流と、前記ノイズ電流とを完全に識別することができ、接地線に取り付けた変流器と積分回路と判別回路で検出でき、その結果を表示する表示回路や警報回路で表示できるというものである。 In this single-shot ground fault detection device, the integrating circuit may, numerically speaking, integrate the single-shot ground fault having a waveform (about 5 milliseconds) of about one-fourth of the commercial frequency. As a result, the single-shot ground fault current can be completely distinguished from the noise current, which can be detected by a current transformer attached to the ground wire, an integrating circuit, and a discrimination circuit, and a display circuit or alarm that displays the result. It can be displayed on a circuit.
この単発地絡検出装置は、高圧電力ケーブル線路毎のシースを接地している接地線に流れる電流を測定するための、周波数特性の低い変流器(通常のフェライトコアでは高周波成分しか測定できない)と、この測定した電流波形を積分して、電荷に換算するための積分器とその電荷の大きさを比較判別する回路とそのレベルが一定レベルを超えた時に表示または警報する表示器からなる。 This single-engine ground fault detector is a current transformer with low frequency characteristics for measuring the current flowing through the ground wire that grounds the sheath of each high-voltage power cable line (only high-frequency components can be measured with a normal ferrite core). It consists of an integrator for integrating the measured current waveform and converting it into an electric charge, a circuit for comparing and discriminating the magnitude of the electric charge, and an indicator for displaying or alarming when the level exceeds a certain level.
この単発地絡検出装置は、前記変流器からの電流波形をすべてデジタル変換し、それぞれの波形の特徴から、単発地絡波形を弁別し、上記表示及び/又は警報を発生する、前記単発地絡の電流を検出することを特徴とするものであってもよい。 This single-shot ground fault detector digitally converts all the current waveforms from the current transformer, discriminates the single-shot ground fault waveform from the characteristics of each waveform, and generates the above display and / or alarm. It may be characterized by detecting the current of the waveform.
この単発地絡検出装置は、前記単発地絡の識別回数をカウントするサージカウンター及び/又はそれの表示器を有していてもよい。 The single-shot ground fault detection device may have a surge counter and / or an indicator thereof for counting the number of times the single-shot ground fault is identified.
この単発地絡検出装置は、前記単発地絡の識別結果を警報する警報器に接続されていてもよい。 The single-shot ground fault detection device may be connected to an alarm device that warns of the identification result of the single-shot ground fault.
前記の目的を達成するためになされた本発明の単発地絡検出方法は、高圧電力ケーブル線路毎のシースから繋がる接地線に流れる電流を測定しつつ、パルス状放電を有する単発地絡電流とノイズ電流である開閉サージ電流又は雷サージ電流とを、捉える工程、それらの電流を積分回路で積分し、電荷量に変換する工程、前記積分した電荷量に応じてノイズと単発地絡とを、識別する工程、それによって前記単発地絡を識別したときにその結果を表示器に表示させ及び/又は警報器を駆動させる工程、を有することにより、完全地絡電流によるケーブル故障に至る前に前記ケーブル故障を予知することを特徴とするものである。 The single-shot ground fault detection method of the present invention made to achieve the above object measures the single-shot ground fault current and noise having a pulsed discharge while measuring the current flowing through the ground line connected from the sheath of each high-voltage power cable line. The process of capturing the open / close surge current or lightning surge current, which is the current, the process of integrating those currents with an integrating circuit and converting them into a charge amount, and distinguishing between noise and a single ground fault according to the integrated charge amount. By having the step of displaying the result on the display and / or driving the alarm when the single ground fault is identified, the cable is before the cable failure due to the complete ground fault current. It is characterized by predicting a failure.
この単発地絡検出方法は、具体的には、電力ケーブル線路毎のシースに繋がる接地線に流れる電流を測定し、ケーブルシースに流れ込む電流を捉える工程、それら電流を積分し、電荷量として捉える工程、又このレベルの大きさを比較し、前記パルス状の単発地絡波形のみを識別する工程、それによって前記単発地絡を識別判別したときにその結果を表示器に表示させ及び/又は警報器を駆動させる工程、を有することにより、前記完全地絡電流によるケーブル故障を予知して表示及び/又は警告するというものである。 Specifically, this single-shot ground fault detection method is a process of measuring the current flowing through the ground wire connected to the sheath of each power cable line, capturing the current flowing into the cable sheath, and integrating those currents and capturing them as the amount of charge. Also, the step of comparing the magnitudes of this level and identifying only the pulsed single-shot ground fault waveform, thereby displaying the result on the display and / or the alarm when the single-shot ground fault is identified and discriminated. By having a step of driving the cable, a cable failure due to the complete ground fault current is predicted, displayed and / or warned.
本発明の単発地絡検出装置によれば、高圧電力ケーブルの初期の絶縁破壊といえる単発地絡の段階で、その現象を検知することができ、その段階でケーブル取り替え等の対策を実施すれば、火災などを伴う大きな故障に発展するのを防ぐことができる。 According to the single-shot ground fault detection device of the present invention, the phenomenon can be detected at the stage of single-shot ground fault, which can be said to be the initial dielectric breakdown of the high-voltage power cable, and if measures such as cable replacement are taken at that stage. , It is possible to prevent the development of a major failure accompanied by a fire or the like.
前記のように6.6kVや3.3kVクラスのCV、CVT高圧電力ケーブルは、一般的に非接地系統で使用されている。非接地系統では、3相のうち、1相が地絡すると健全相の電圧が跳ね上がる特性があり、この単発地絡故障を引き金に短絡故障や線路をまたぐ他回線との短絡故障など重大な故障を引き起こす可能性がある。これらの大きな電気故障を発生する前に、この本発明により事前に予知でき、対策を立てることができる。 As described above, 6.6 kV and 3.3 kV class CV and CVT high voltage power cables are generally used in ungrounded systems. In the non-grounded system, when one of the three phases has a ground fault, the voltage of the healthy phase jumps up, and this single-shot ground fault causes a short-circuit failure or a short-circuit failure with another line that straddles the line. May cause. According to the present invention, it is possible to predict in advance and take countermeasures before these major electrical failures occur.
高圧電力ケーブルの絶縁破壊に至る劣化を予知する方法として、これまでは高圧電力ケーブルの部分放電を検知する方法や絶縁抵抗の測定など劣化診断法が行われているが、いずれも高圧電力ケーブルを停電して行うことが必要であり、また劣化の進行状況を判定することは困難であった。 As a method of predicting deterioration leading to dielectric breakdown of high-voltage power cables, deterioration diagnosis methods such as detecting partial discharge of high-voltage power cables and measuring insulation resistance have been performed, but all of them use high-voltage power cables. It was necessary to carry out with a power outage, and it was difficult to judge the progress of deterioration.
高圧電力ケーブルの劣化をケーブルの使用中に検出する方法として、ケーブルシースの接地線で部分放電等を検出する試みも行われているが、電力ケーブルのシースは片端接地で数百mのアンテナとなっており、大きなノイズの中で遙かに微少な部分放電の電流を検出することは不可能に近い。また部分放電を検出したとしても、高圧電力ケーブルがこの先いつまで使えるのかの目安にはなれない。 As a method of detecting deterioration of a high-voltage power cable during use of the cable, attempts have been made to detect partial discharge, etc. with the ground wire of the cable sheath, but the sheath of the power cable is grounded at one end and has an antenna of several hundred meters. It is almost impossible to detect a much minute partial discharge current in a large noise. Even if a partial discharge is detected, it cannot be used as a guide for how long the high-voltage power cable can be used.
しかし、この単発地絡検出装置及びそれを用いた故障予知方法は、電流の極性およびその大きさを他の高圧電力ケーブル線路との間で比較する面倒な操作や回路が必要でなく、検出しているケーブル線路の検出のみで対応できる。 However, this single-shot ground fault detector and the failure prediction method using it do not require troublesome operations or circuits to compare the polarity and magnitude of the current with other high-voltage power cable lines, and detect it. It can be dealt with only by detecting the cable line.
しかも、この単発地絡検出装置及びそれを用いた故障予知方法によれば、高圧電力ケーブル線路毎のケーブルのシースからの接地線に取り付けるだけで済み、電力ケーブルの本格的な故障の予知ができる。表示器の代わりに警報器などで、知らせることもできる。従って、既存設備を大幅に変更する必要がなく、また設置にあたっては、停電などの必要もない。 Moreover, according to this single-engine ground fault detection device and the failure prediction method using the device, it is only necessary to attach it to the ground wire from the sheath of the cable for each high-voltage power cable line, and it is possible to predict a full-scale failure of the power cable. .. It is also possible to notify by an alarm instead of the display. Therefore, it is not necessary to drastically change the existing equipment, and there is no need for a power outage for installation.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
本発明の単発地絡検出装置及びそれを用いた単発地絡検出方法の実施の一態様について、図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the single-shot ground fault detection device of the present invention and the implementation of the single-shot ground fault detection method using the same will be described with reference to the drawings.
単発地絡検出装置1は、概要図として図1に示す通り、高圧電力ケーブル線路20に接続された電力ケーブル21のシース23に設けられたそれの接地線24に、設置されたものである。接地線24は、繋がって接地されている。
As shown in FIG. 1 as a schematic diagram, the single-shot ground
この単発地絡検出装置1は、基本構成として、図1に示す通り、変流器(CT)11、積分回路12、判別回路13、及び表示器14を有している。
As shown in FIG. 1, the single-shot ground
本発明は接地線に取り付けた接地線に流れ込む電流波形を取り込む変流器(CT)11と、その電流波形を積分して、電荷量に変換する積分回路12と、変換後、他のノイズと大きなレベル差を有した単発地絡電流を識別し、判別する判別回路13と、その結果を表示する表示部21とを有することにより、単発地絡を検出するものである。
The present invention includes a current transformer (CT) 11 that captures the current waveform that flows into the ground wire attached to the ground wire, an integrating
積分回路12は、別電源を必要としないタイプの積分回路(図2(a)参照)を使用した形態でもよく、別電源が得られれば、たとえば別なタイプの積分回路(図2(b)参照)を使用した形態でもよい。
The
変流器(CT)11のコアは、本発明ではクランプ式の後付け可能な型のコアを図3(b)に示しているが、リング式であってもよい。ただし通常のフェライトコアのような高周波専用のコアは使用できない。本発明では低周波領域まで検出できるコアを用いている。 The core of the current transformer (CT) 11 may be a ring type, although the core of the clamp type that can be retrofitted is shown in FIG. 3 (b) in the present invention. However, a core dedicated to high frequencies such as a normal ferrite core cannot be used. In the present invention, a core capable of detecting even a low frequency region is used.
工場等で高圧電力ケーブル線路20の配電電圧階級が、6.6kV、3.3kV、2.2kV等のクラスの非接地系統で使用されているCVケーブルでは、ケーブルの絶縁劣化により絶縁破壊してもその多くは、当初は図4に示す単発地絡となり、その後単発地絡を繰り返すなかで、完全地絡波形に移行することが、一部の技術者に知られている。
CV cables used in non-grounded systems where the distribution voltage class of the high-voltage
一方、このパルス状の単発地絡電流を、接地線24で検出しようとしても、高圧電力ケーブル線路では図5の開閉サージや他にも雷サージなどのノイズが電力ケーブルの静電容量を介してシース23に流れ込み、その波高値は単発地絡電流よりも大きいことがあるため、図5(a)の単発地絡電流のみを検出することは困難であると考えられていた。
On the other hand, even if an attempt is made to detect this pulsed single-shot ground fault current with the
電源のオンオフ切替え時に発生する開閉サージのようなノイズ電流は、波高値では単発地絡電流をこえる値であるが、これを積分して電荷量に変えると、図5(b−2)のように振動波形であること、高周波であることの理由のため、積分して電荷量に変えると極端に小さな値となる。 The noise current such as switching surge that occurs when the power is turned on and off is a value that exceeds the single ground fault current at the peak value, but when this is integrated and converted into the amount of charge, it is as shown in Fig. 5 (b-2). Because of the vibration waveform and the high frequency, it becomes an extremely small value when integrated and converted into an electric charge amount.
他方、単発地絡波形の特徴は、実測波形として図5(a)に見られる商用周波成分が含まれる。その理論的な計算においては、地洛相の静電容量分を放電した尖頭波形のあと、交流電源と他の健全相の静電容量を直列回路として商用周波成分が流れる。この電流を積分して電荷に置き換えると、開閉サージ等の積分波形電荷量と大きな優位差ができる。 On the other hand, the characteristic of the single-shot ground fault waveform includes the commercial frequency component seen in FIG. 5A as the measured waveform. In the theoretical calculation, after the peak waveform that discharges the capacitance of the geological phase, the commercial frequency component flows with the capacitance of the AC power supply and other healthy phases as a series circuit. If this current is integrated and replaced with an electric charge, a large difference can be made with the integrated waveform charge amount such as an opening / closing surge.
他の雷サージ波形等も元々高周波成分であるだけでなく、本線22とケーブルシース23間の静電容量を介してシース側に流れ込むため、さらに高周波成分になりやすい。
Other lightning surge waveforms and the like are not only high-frequency components originally, but also flow into the sheath side through the capacitance between the
本発明はこの特徴を使い、シースに流れる電流を積分し電荷量に変換しることで、これまで考えられなかったノイズの大きいシースで単発地絡電流を検出することを、可能にしたものである。 The present invention uses this feature to integrate the current flowing through the sheath and convert it into an amount of electric charge, making it possible to detect a single-shot ground fault current in a sheath with a large amount of noise, which was previously unthinkable. is there.
図1(又は図3)に示す実施例の故障予知表示器14は、無電源で長時間放置しても、使用可能な点検時に故障発見するための装置である。
The
しかしながら高圧電力ケーブルのシース取り付け口は通常、分電盤(キュービクル)近くにあり、変流器11と積分回路12判別回路13や表示部21は分離することがあってもよい。
However, the sheath attachment port of the high-voltage power cable is usually located near the distribution board (cubicle), and the
高圧電力ケーブルのシース取り付け口は通常、分電盤(キュービクル)近くにあり、電源が近くにある場合、装置は無理なく制作でき、また全体をまとめて警報して、ここの単発地絡の発生したケーブルの表示と別にしてもよい。 The sheath attachment port of the high-voltage power cable is usually near the distribution board (cubicle), and if the power supply is near, the device can be made reasonably, and the whole is alerted at once, and a single-shot ground fault occurs here. It may be different from the display of the cable.
この単発地絡検出装置1は、単発地絡を識別したときにその識別結果及び識別回数を表示器14に表示または、警報器15で警報することにより、非接地系電圧システムの高圧電力ケーブル線路20の管理者は、ケーブル故障を起こす蓋然性の高い箇所であることを予知して表示する警告、及び/又は警報として、認識することができる。そのため近い将来、停電を伴う故障を発生するであろう高圧電力ケーブル線路20のCVケーブルを特定して、早々に交換したり修理したりすることにより、完全な地絡故障や短絡故障のような本格的なケーブル故障を回避することができる。
When the single-occurrence ground fault is identified, the single-engine ground
このように、この単発地絡検出装置1及びそれを用いた単発地絡検出方法は、高圧電力ケーブル線路20に、開閉サージのようなノイズ電流と、単発地絡電流のような微地絡と、侵入サージ電流とを、それらの電荷量と積算電流とだけで、識別でき、他のケーブルでの極性との比較など面倒な操作を必要としない。
As described above, the single-engine ground
このようにして、この単発地絡検出装置1及びそれを用いた単発地絡検出方法によれば、完全な地絡故障や短絡故障にまで至って、ケーブル故障を引き起こす蓋然性の高い危険な箇所であるかを表示して、それらの重大なケーブル故障が起こる前に管理者に認識させ、高圧電力ケーブル線路20を有する非接地系高電圧システムの保守管理に役立てることができる。
In this way, according to the single-engine ground
この単発地絡検出装置及び、それを用いた単発地絡検出方法は、工場等への送電や配電で使用されている6kVや3kVクラスの非接地系の高電圧ケーブルや高電圧機器に、単発性の微地絡(単発地絡)が発生したことを検知して、完全な地絡故障や短絡故障の重大なケーブル故障を事前に予知して表示でき、非接地系高電圧システムの安全確保のために、用いることができる。 This single-engine ground fault detection device and the single-engine ground fault detection method using it are applied to 6kV and 3kV class non-grounded high-voltage cables and high-voltage equipment used for power transmission and distribution to factories, etc. By detecting the occurrence of a small ground fault (single ground fault), it is possible to predict and display a serious cable failure such as a complete ground fault or short circuit failure in advance, ensuring the safety of ungrounded high-voltage systems. Can be used for.
1は単発地絡検出装置、11は変流器、12は積分回路、13は判別回路、14は表示器、15は警報器、20は非接地系高電圧システムの高圧電力ケーブル線路、21は高圧電力ケーブル(CVケーブル)、22は本線、23はシース、24は接地線である。 1 is a single-engine ground fault detector, 11 is a current transformer, 12 is an integrator circuit, 13 is a discrimination circuit, 14 is an indicator, 15 is an alarm, 20 is a high-voltage power cable line of a non-grounded high-voltage system, and 21 is. The high-voltage power cable (CV cable), 22 is the main line, 23 is the sheath, and 24 is the ground line.
Claims (3)
前記高圧電力ケーブル中のパルス状放電を有する単発地絡とその他のノイズである開閉サージ又は雷サージとを弁別し前記単発地絡のみを検出して表示及び/又は警報することにより、完全地絡電流によるケーブル故障に至る前に前記ケーブル故障を予知するものであることを特徴とする単発地絡検出装置。 A current transformer that measures the current flowing through the ground wire of the sheath for each high-voltage power cable line, an integrator circuit that integrates the current and converts it into an electric charge amount, and a discrimination circuit that discriminates only a predetermined amount or more of the electric charge amount. A single-shot ground fault detector having a display and / or an alarm for the result.
A complete ground fault is detected by discriminating between a single-shot ground fault having a pulsed discharge in the high-voltage power cable and another noise such as an open / close surge or a lightning surge, and detecting and displaying / or alarming only the single-shot ground fault. A single-engine ground fault detection device characterized in that the cable failure is predicted before the cable failure due to an electric current occurs.
それらの電流を積分回路で積分し、電荷量に変換する工程、
前記積分した電荷量に応じてノイズと単発地絡とを、識別する工程、
それによって前記単発地絡を識別したときにその結果を表示器に表示させ及び/又は警報器を駆動させる工程、
を有することにより、
完全地絡電流によるケーブル故障に至る前に前記ケーブル故障を予知することを特徴とする単発地絡検出方法。 A process of capturing the single-shot ground fault current with pulsed discharge and the switching surge current or lightning surge current, which are noise currents, while measuring the current flowing through the ground wire connected from the sheath of each high-voltage power cable line.
The process of integrating those currents with an integrator circuit and converting them into electric charges,
A step of distinguishing between noise and a single-shot ground fault according to the integrated charge amount,
A step of displaying the result on the display and / or driving the alarm when the single-shot ground fault is identified.
By having
A single-shot ground fault detection method characterized in that the cable failure is predicted before the cable failure due to a complete ground fault current occurs.
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