JP2023136559A - 環状配電線の配線方法、及び環状配電線 - Google Patents

Abstract

【課題】環状配電線に発生する循環電流を抑制する。【解決手段】異なる複数の相の電線から構成され各電線が整列してなる環状の配電線の配線方法であって、環状の配電線の第１の線路部分における、複数の相の電線の整列順と、第１の線路部分と対向する側の第２の線路部分における、複数の相の電線の整列順とを逆にする、ことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、環状配電線の配線方法、及び環状配電線に関する。

変電所に設けられる母線（例えば、三相３線の配電線）の構成には、様々な種類のものが提案されている。このうち環状母線は、地絡事故等のリスクに対する対応力に優れ信頼性の高い母線の構成として知られている。

変電所の環状母線では、変圧器から流入した電流が当該環状母線を流れて送電線へと送電されるが、この環状母線を流れる電流の経路は、環状母線の回路構成、変圧器又は送電線の構成、又は電流若しくは電圧の変化によって変わることになる。これに伴い、環状母線を流れる電流のうちで、変圧器から送電線へと流れずに環状母線を循環する電流（循環電流、又は零相循環電流）が生じることがある。循環電流が発生すると、循環母線内にある保護リレーが誤動作して遮断器のトリップに至る可能性がある。したがって、循環電流がなるべく生じないようにすることが変電所のオペレーションにおいて重要である。

循環電流は、電流が循環する回路において発生する可能性がある現象である。この点、開閉器における循環電流を抑制する方法については、例えば特許文献１に、補助ＣＴの２次側を交差接続した交差接続線が入力端子に接続され、かつ複数のＣＴの２次側を直列接続した横流補償線が出力端子に接続された横流検出補償器を備え、この横流検出補償器は、母線、配電線並びに開閉器内を還流する横流を検出すると、ＣＴの２次側に現れる前記横流に対応する電流成分を打ち消すように、補償電流を前記横流補償線へ供給する電力系統の横流補償制御システムが記載されている。

特開２００３－１８９４７６号公報

しかしながら、変電所の循環母線において発生する循環電流に対しては有効な手段がないのが現状であった。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、環状配電線に発生する循環電流を抑制することが可能な環状配電線の配線方法、及び環状配電線を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の一つは、異なる複数の相の電線から構成され各前記電線が整列してなる環状の配電線の配線方法であって、前記環状の配電線の第１の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順と、前記第１の線路部分と対向する側の第２の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順とを逆にする、ことを特徴とする。

本発明者らは、循環母線の線路部分における各相の電線の整列順と、上記線路部分と対向する側の線路部分における各相の電線の整列順とを逆にすることで、循環母線に発生する循環電流を抑制することができることを発見した。このように、本発明の環状の配電線の配線方法によれば、環状配電線に発生する循環電流を抑制することができる。

また、前述の目的を達成するための本発明の一つは、環状の配電線の配線方法であって、前記環状の配電線に対して電流が流入する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順と、前記環状の配電線を流れた電流が流出する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順とを逆にする、ことを特徴とする。

このように、環状配電線に対して電流が流入する側の線路部分における各相の電線の整列順と、環状配電線を流れた電流が流出する側の線路部分における各相の電線の整列順とを逆にすることで、循環母線に発生する循環電流をより確実に抑制することができる。

また、前述の目的を達成するための本発明の一つは、異なる複数の相の電線から構成され各前記電線が整列してなる環状の配電線であって、前記環状の配電線の第１の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順と、前記第１の線路部分と対向する側の第２の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順とが逆である、ことを特徴とする。

また、前述の目的を達成するための本発明の一つは、環状の配電線であって、前記環状の配電線に対して電流が流入する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順と、前記環状の配電線を流れた電流が流出する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順とが逆である、ことを特徴とする。

本発明によれば、環状配電線に発生する循環電流を抑制することができる。

本実施形態における環状配電線である循環母線の構成の一例を示す図である。 本実施形態の循環母線の配線構成の一例を示した図である。 図２に示した循環母線を側方（第１線路部の側）から見た図である。 本実施例においてＸＴＡＰに対して設定した循環母線の回路図である。 従来ケース及び発明ケースにおける、各開閉器における電流の実効値及び位相の値を示した図である。 従来ケース及び発明ケースのそれぞれにおいて開閉器に発生した循環電流（零相電流）の値を示した図である。 従来ケース及び発明ケースのそれぞれにおいて開閉器に発生した循環電流（零相電流）の値を示した図である。 従来の循環母線の配線構成の一例を示した図である。

以下、本発明の一実施形態に係る環状配電線の配線方法、及び環状配電線について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における環状配電線である循環母線の構成の一例を示す図である。この循環母線１０は、環状の配電線であり、例えば変電所に設けられる。循環母線１０には、複数の変圧器２０からの電線２１（高圧側）及び複数の送電線３０（低圧側）が接続している。なお、送電線３０は、不図示の需要家等に接続される。

循環母線１０は、変圧器２０側の甲母線１１と、送電線３０側の乙母線１２と、甲母線１１の一端側と乙母線１２の一端側との間を接続する第１線路部１３と、甲母線１１の他端側と乙母線１２の他端側との間を接続する第２線路部１４とによって構成されている。なお、以下では、循環母線１０における第１線路部１３の側を第１の側、第２線路部１４の側を第２の側という。

本実施形態では、甲母線１１及び乙母線１２はそれぞれ、循環母線１０における長軸方向の線路を構成し、互いに対向する位置に配置される。また、第１線路部１３及び第２線路部１４はそれぞれ、循環母線１０における短軸方向の線路を構成し、互いに対向する位置に配置される。

高圧側の各変圧器２０からの電線２１は、甲母線１１上の所定位置と乙母線１２上の所定位置との間を架橋している架橋電線１５上に接続している。この架橋電線１５の接続部より甲母線１１側の架橋電線１５上の所定位置、及び、架橋電線１５の接続部より乙母線１２側の架橋電線１５上の所定位置にはそれぞれ断路器１６が設けられている。

低圧側の各送電線３０は、甲母線１１上の所定位置と乙母線１２上の所定位置との間を架橋している架橋電線１７上の接続部に接続している。この架橋電線１７の接続部より甲母線１１側の架橋電線１７上の所定位置、及び、架橋電線１７の接続部より乙母線１２側の架橋電線１７上の所定位置にはそれぞれ断路器１８が設けられている。

さらに、甲母線１１上の所定位置、乙母線１２上の所定位置、第１線路部１３上の所定位置、及び第２線路部１４上の所定位置にはそれぞれ遮断器１９が設けられている。

以上の構成において、循環母線１０の甲母線１１には変圧器２０からの電気が流入し、流入した電流は循環母線１０のいずれかの線路を流れ、その後、乙母線１２から送電線３０側に流出する。

ここで、例えば作業員が、循環母線１０に循環電流が発生して異常が生じたことを確認した場合、その異常発生部に近い遮断器１９を操作して当該異常発生部付近の電流を遮断し、また、架橋電線１５、１７における断路器１６、１８の切り替え作業を行うことで、当該異常発生部付近の線路を用いずに、変圧器２０から循環母線１０を経て送電線３０へと送電される電流の経路を確保することができる。しかしながら、このような作業は非常に煩雑であり、循環電流がなるべく起きないようにすることが望まれる。

次に、図２は、本実施形態の循環母線１０の配線構成の一例を示した図である。この循環母線１０は、互いに略平行に整列して配置された三相３線の電線からなる。具体的には、循環母線１０は、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の３線からなる。

ここで、従来であれば、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の並び方向は甲母線１１と乙母線１２とで同じである。例えば、図８に示すように、循環母線１０の甲母線１１及び乙母線１２の双方の場合について、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）はこの順に高圧側（変圧器２０側）から低圧側（送電線３０側）の方向に向かって整列される。

また、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の並び方向も、第１線路部１３及び第２線路部１４で同じである。例えば、図８に示すように、循環母線１０の第１線路部１３及び第２線路部１４の双方の場合について、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）はこの順に第１の側から第２の側に向かって整列される。

しかし、本実施形態の循環母線１０では、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の並び方向を、甲母線１１と乙母線１２とで逆にするものとする。

すなわち、例えば、図２に示すように、循環母線１０の甲母線１１における３線は、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の順に、高圧側（変圧器２０側）から低圧側（送電線３０側）の方向に向かって整列されるが、循環母線１０の乙母線１２における３線は、第三相の電線５３（青）、第二相の電線５２（白）、及び第一相の電線５１（赤）の順に、高圧側（変圧器２０側）から低圧側（送電線３０側）の方向に向かって整列される。すなわち、各電線の整列順を、甲母線１１と乙母線１２とで逆にする。

なお、上記では、赤－白－青の並びと、青－白－赤の並びにする場合を述べたが、その他の色のパターンであってもよい（例えば、青－白－赤の並びと、赤－白－青の並びとする）。

さらに、本実施形態の循環母線１０では、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の並び方向を、第１線路部１３と第２線路部１４と逆にするものとする。

例えば、図２に示したように、循環母線１０の第１線路部１３における３線は、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の順に、第１の側から第２の側に向かって整列されるが、循環母線１０の第２線路部１４における３線は、第三相の電線５３（青）、第二相の電線５２（白）、及び第一相の電線５１（赤）の順に、第１の側から第２の側に向かって整列される。すなわち、各電線の整列順を、第１線路部１３と第２線路部１４とで逆にする。

なお、上記では、赤－白－青の並びと、青－白－赤の並びにする場合を述べたが、その他の色のパターンであってもよい（例えば、青－白－赤の並びと、赤－白－青の並びとする）。

なお、図３は、図２に示した循環母線１０を側方（第１線路部１３の側）から見た図である。循環母線１０は、変電所の敷地３に立設された支持部材３２によって支持されることで、循環母線１０から所定高さに固定される。循環母線１０のなす面は、敷地３の面と略平行に設定される。

具体的には、循環母線１０の甲母線１１は、第一相の電線５１（赤）、第二相の電線５２（白）、及び第三相の電線５３（青）の順に、高圧側（変圧器２０の側）から低圧側（送電線３０の側）に向かって、敷地３１の面と略平行に整列される。また、循環母線１０の乙母線１２は、第三相の電線５３（青）、第二相の電線５２（白）、及び第一相の電線５１（赤）の順に、高圧側（変圧器２０の側）から低圧側（送電線３０の側）に向かって、敷地３１の面と略平行に整列される。

このように、循環母線１０の第１の線路部分（甲母線１１、第１線路部１３）における各相の電線の整列順と、上記線路部分と対向する側の第２の線路部分（乙母線１２、第２線路部１４）における各相の電線の整列順とを逆にすることで、循環母線に発生する循環電流を抑制することができる。これにより、作業員が循環電流の発生に起因して遮断器１９や断路器１６、１８の操作をするといった煩雑な対応作業をする頻度を減少させることができる。

＜実施例＞
次に、本発明者らは、以上の配線構成を採用した循環母線を用いることで循環電流を抑制できることを、以下のようなシミュレーションモデルを構築及び実行することにより明らかにした。

本発明者らが使用したシミュレーションモデルは、瞬時値解析プログラムであるＸＴＡＰ（登録商標）（財団法人電力中央研究所）である。ＸＴＡＰに搭載されているインピーダンス計算プログラムであるＸＴＬＣに対して電線配置を入力して回路の各素子のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスをＸＴＡＰに入力することで、循環母線に生じる循環電流を求めた。

図４は、本実施例においてＸＴＡＰに対して設定した循環母線の回路図である。この循環母線３００は、第１の電流源３０１及び第２の電流源３０２（それぞれ変圧器を想定）からの電線が接続するとともに、第３の電流源３０３及び第４の電流源３０４への電線（需要家への送電線を想定）が接続する甲母線３１０と、第５の電流源３０５への電線（需要家への送電線を想定）が接続する乙母線３１５と、甲母線３１０の一方側と乙母線３１５の一方側とを接続する第１架橋線３２０と、甲母線３１０の他方側と乙母線３１５の他方側とを接続する第２架橋線３２５とからなる。また、甲母線３１０上の所定位置と乙母線３１５上の所定位置とを接続する接続線３２６は、第６の電流源３０６への電線（需要家への送電線を想定）と接続する。これらの電流源により、循環母線３００に流入し又は循環母線３００から流出する電流が模擬される。

また、甲母線３１０上には開閉器３６０が設けられ、乙母線３１５上には開閉器３７０が設けられ、第１架橋線３２０上には開閉器３５０が設けられ、第２架橋線３２５上には開閉器３４０が設けられる。

また、第１の電流源３０１からの電線３６１上には、開閉器３３２が設けられる。第２の電流源３０２からの電線３６２上には、開閉器３３１が設けられる。第３の電流源３０３への電線３６３上には、開閉器３４４が設けられる。第４の電流源３０４への電線３６４上には、開閉器３４２が設けられる。第５の電流源３０５への電線３６５上には、開閉器３４３が設けられる。第６の電流源３０６への電線３６６上には、開閉器３４１が設けられる。

以上の回路構成に基づき、三相３線の配電線である循環母線３００を従来のように配線した場合（以下、従来ケースという）と、本実施形態に係る配線を採用した場合（以下、発明ケースという）とをそれぞれ設定した。そして、従来ケース及び発明ケースのそれぞれについて、各電流源から電流を流し、流した電流が循環母線３００をどのように流れるかをシミュレーションした。

具体的には、従来ケースでは、まず、循環母線３００の甲母線３１０及び乙母線３１５のそれぞれにおける第一相の電線（赤）、第二相の電線（白）、及び第三相の電線（青）をこの順に、第１の電流源３０１等の側（変電所側を想定）の側から第５の電流源３０５等の側（送電線側を想定）に向かって整列するように設定した。また、循環母線３００の第１架橋線３２０及び第２架橋線３２５のそれぞれにおける第一相の電線（赤）、第二相の電線（白）、及び第三相の電線（青）をこの順に、第１架橋線３２０の側（第１の側を想定）から第２架橋線３２５の側（第２の側を想定）に向かって整列するように設定した。

発明ケースでは、循環母線３００の甲母線３１０における第一相の電線（赤）、第二相の電線（白）、及び第三相の電線（青）をこの順に、第１の電流源３０１等の側（変電所側を想定）の側から第５の電流源３０５等の側（送電線側を想定）に向かって整列するように設定した。一方、循環母線３００の乙母線３１５においては、第三相の電線（青）、第二相の電線（白）、及び第一相の電線（赤）をこの順に、第１の電流源３０１等の側（変電所側を想定）の側から第５の電流源３０５等の側（送電線側を想定）に向かって整列するように設定した。

また、発明ケースでは、循環母線３００の第１架橋線３２０における第一相の電線（赤）、第二相の電線（白）、及び第三相の電線（青）をこの順に、第１架橋線３２０の側（第１の側を想定）から第２架橋線３２５の側（第２の側を想定）に向かって整列するように設定した。一方、循環母線３００の第２架橋線３２５においては、第三相の電線（青）、第二相の電線（白）、及び第一相の電線（赤）をこの順に、第１架橋線３２０の側（第１の側を想定）から第２架橋線３２５の側（第２の側を想定）に向かって整列するように設定した

図５に、従来ケース及び発明ケースにおける、各開閉器における電流の実効値及び位相の値を示す。図中で、「ｌｍ」は電流の実効値を示し（単位はＡ）、「Ｐｈ」は位相（単位はｄｅｇ）を示す。開閉器の数字は、上記で説明した開閉器に付した図面の符号に対応する。また、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」はそれぞれ、循環母線３００の第一相、第二相、及び第三相をそれぞれ示す。これらの設定により、循環母線３００に流入し又は循環母線３００から流出する電流を模擬した。

また、図６に、従来ケース及び発明ケースのそれぞれにおいて開閉器３６０に発生した循環電流（零相電流）の値を示した。同図に示すように、従来ケースでは２２６．３９ｍＡの循環電流が発生したのに比べて、発明ケースでは、半分以下の１０２．５９ｍＡの循環電流に抑えることができた。

このように、循環母線において、甲母線における３線（３相）の並びと乙母線における３線（３相）の並びとを逆にし、さらに、一方の架橋線における３線（３相）の並びと他方の架橋線における３線（３相）の並びとを逆にすることで、循環電流が顕著に減少することがわかった。

以上のように、本実施形態の環状配電線及び環状配電線の配線方法は、循環母線１０の線路部分（甲母線１１、第１線路部１３）における各相の電線の整列順と、上記線路部分と対向する側の線路部分（乙母線１２、第２線路部１４）における各相の電線の整列順とを逆にすることで、循環母線に発生する循環電流を抑制することができる。

特に本実施形態の環状配電線及び環状配電線の配線方法は、循環母線１０に対して電流が流入する側の甲母線１１における各相の電線の整列順と、循環母線１０を流れた電流が流出する側の線路部分である乙母線１２における各相の電線の整列順とを逆にすることで、循環母線に発生する循環電流をより確実に抑制することができる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。

例えば、本実施形態では変電所における循環母線の場合を説明したが、変電所以外の施設での環状の配電線であっても本発明は適用可能である。

また、本実施形態では循環母線は三相３線であるものとしたが、それ以外の方式、すなわち異なる複数の相の電線から構成され各電線が整列してなる配電線（例えば、三相４線式）であっても本発明は適用可能である。

１０ 循環母線
１１ 甲母線
１２ 乙母線
１３ 第１線路部
１４ 第２線路部
２０ 変圧器
３０ 送電線

Claims (4)

1. 異なる複数の相の電線から構成され各前記電線が整列してなる環状の配電線の配線方法であって、
   前記環状の配電線の第１の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順と、前記第１の線路部分と対向する側の第２の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順とを逆にする、
   ことを特徴とする、環状配電線の配線方法。
2. 前記環状の配電線に対して電流が流入する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順と、前記環状の配電線を流れた電流が流出する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順とを逆にする、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の環状配電線の配線方法。
3. 異なる複数の相の電線から構成され各前記電線が整列してなる環状の配電線であって、
   前記環状の配電線の第１の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順と、前記第１の線路部分と対向する側の第２の線路部分における、前記複数の相の電線の整列順とが逆である、
   ことを特徴とする、環状配電線。
4. 前記環状の配電線に対して電流が流入する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順と、前記環状の配電線を流れた電流が流出する側の、前記配電線の線路部分における前記複数の相の電線の整列順とが逆である、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の環状配電線。

Images