JP2554217B2 - 地絡方向継電器 - Google Patents

地絡方向継電器

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JP2554217B2 JP3259165A JP25916591A JP2554217B2 JP 2554217 B2 JP2554217 B2 JP 2554217B2 JP 3259165 A JP3259165 A JP 3259165A JP 25916591 A JP25916591 A JP 25916591A JP 2554217 B2 JP2554217 B2 JP 2554217B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地絡方向継電器に関し、
一線完全接地時の地絡電流が大きく、零相電圧の発生が
しにくい配電系統の地絡検出に適した地絡方向継電器に
関する。
【0002】
【従来の技術】地絡方向継電器は、地絡事故時に発生す
る零相電圧と零相電流を検出して、両検出信号が設定レ
ベルを越えたときこれらの電圧分と電流分の信号の位相
比較を行いその事故が零相変流器を境にして電源側か負
荷側かの方向を判別して負荷側の地絡事故のときに保護
動作を行う継電器である。図3はかかる従来の地絡方向
継電器の回路構成図を示している。同図において、20
は零相電流要素で、該要素は図示省略した零相変流器で
検出した零相電流Ioの基本波成分を取り出すフィルタ
21と、該フィルタ21の出力を増幅器22で増幅し、
設定レベルを越えたとき出力信号を出すレベル検出回路
23と、フィルタ21の出力を矩形波に整形する波形整
形回路24と、この波形整形回路24の出力とレベル検
出回路23の出力のアンド条件が成立したときに零相電
流分の信号を出力するアンド回路25より成る。また、
30は零相電圧要素で、該要素は図示省略した零相電圧
検出器で検出した零相電圧Voの基本波成分を取り出す
フィルタ31と、これを増幅する増幅器32、増幅器の
出力が設定レベルを越えたときに出力信号を出すレベル
検出回路33、フィルタ31の出力を矩形波又はパルス
状に波形整形する波形整形回路34、該波形整形回路3
4とレベル検出回路33の出力信号のアンド条件をと
り、アンド条件が成立したときに零相電圧分の信号を出
力するアンド回路35とから成る。40は位相判別回路
で、零相電流分と零相電圧分の信号を入力し、両信号の
位相比較をし、地絡事故が零相変流器の電源側か、ある
いは負荷側かを判別し、負荷側のとき出力を時限回路5
0に送出する。時限回路50は、この出力を入力したと
きは所定時間経過後出力リレーXの接点を閉じ、しゃ断
器をしゃ断する等の所定の保護動作を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】地絡方向継電器は上述
のように零相電流と零相電圧の両方が設定レベル以上と
なったときにのみ動作するものであるが、しかし、非接
地系三相三線式配電線で、一線完全接地時の地絡電流が
大きい配電系統では、零相電圧が発生しにくく、高抵抗
検出ができない。即ち、一線完全地絡事故が発生したに
もかかわらず、零相電圧が設定レベルに達しないため地
絡方向継電器は動作しない。
【0004】非接地系三相三線式配電線で一線地絡事故
が発生したときの地絡電圧に対する地絡電流の位相は配
電線の対地静電容量の比率により同相から90度進相の
範囲で変化する。従って地絡方向継電器は、地絡電圧に
対する地絡電流の位相が同相から90度進相の範囲で変
化しても、その位相変化により感度変化を生じない特性
が要求される。
【0005】図4は非接地式6KV配電線路に例をとっ
た地絡現象の分析グラフで、横軸にオープンデルタ零相
電圧v△(V)(完全地絡時190V)と、零相電圧百
分率%(v△/190V×100%)をとり、左縦軸に
検出地絡電流Ig(A)、右縦軸に検出地絡抵抗値Rg
(KΩ)をとり、一線完全地絡電流Igo(A)との関
係を示したもので、例えば、8Aバンク(Igo=8
A)で、絶縁不良が進行するとき、指示点は放射状直線
の8A線上を0から右方向に進行し、9KΩまで低下す
ると(Rg=9KΩ)v△は10V(5.3%)発生
し、地絡電流Ig=0.42A流れることを示してい
る。
【0006】一般に電力会社の変電所では、地絡抵抗値
Rgを6KΩ検出を目標としている。今、一線完全地絡
事故時に一線完全地絡電流Igoが30A流れる配電線
で、6KΩ地絡事故が発生すると、地絡電流Igは約
0.63A流れることになる。
【0007】従来の地絡方向継電器では、上述したよう
に、零相電圧と零相電流の両方が設定レベル値に達した
ときに動作するので、例えば地絡方向継電器の動作設定
値を零相電流Ioが0.2A、零相電圧(百分率)5%
に設定したとすると、地絡電流Igが0.2A流れたと
き、零相電圧は約0.75%(図4参照)しか発生せず
地絡方向継電器は動作できない。動作するには、零相電
圧v△は5%に設定してあるので、この5%零相電圧を
発生するための零相電流Igは1.5A必要となる。即
ち、零相電流Igが1.5A流れなければ動作しないの
で、上記の完全地絡事故時の0.63Aでは動作しない
ことになる。
【0008】このように一線完全接地時の地絡電流が大
きい配電系統では、地絡電流感度を高めても意味がな
く、電力会社の地絡方向継電器が先に動作し、不必要な
停電事故を惹起させることになる。
【0009】以上の点に鑑み、本発明は一線完全接地時
の地絡電流が大きい配電系統での地絡事故で零相電圧の
発生が僅少でも確実に動作する機能を備えた地絡方向継
電器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明における上記の課
題を解決するための手段は、零相電圧と零相電流が設定
レベルに達したとき、波形整形した零相電圧分と零相電
流分との信号を位相判別回路で位相比較して地絡事故を
検出する地絡方向継電器において、前記零相電圧が設定
レベルに達しないときでも零相電流が設定レベルを越え
たときは地絡検出信号を出力し、且つ零相電圧が設定レ
ベルに達したときには地絡検出信号の出力を停止する
相電流動作回路を付設する。
【0011】
【作用】零相電流動作回路は、零相電圧が設定レベル値
以下の場合でも、零相電流が設定レベル値以上になれば
地絡検出信号を出して保護動作を行わせる。従って、一
線完全接地時の地絡電流が大きい配電系統で、零相電圧
の発生が小さく設定レベル以下の場合でも動作し、電力
会社との保護協調が完全に保つことができる。
【0012】また、零相電圧が設定レベル値に達する
と、零相電流動作回路はロックされて地絡検出信号を停
止するので、零相電流要素と零相電圧要素の出力を位相
判別回路で位相判別し、本来の地絡方向継電器の動作を
行う。即ち付設した零相電流動作回路は、本来の地絡方
向継電器の機能には何等の影響も与えることがない。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の一実施例の構成図で、図3
の従来例と同一名称又は同機能を有する部分には、図3
と同一符号を付して説明を省略する。
【0015】しかして、本発明は本来の地絡方向継電器
の機能に加え、零相電圧が設定値以下でも零相電流が設
定値以上となったときに地絡検出信号を出力する零相電
流動作回路10を付設したことを特徴を有する。この
相電流動作回路10は、アンド回路11を設け、このア
ンド回路11の一方の入力側に零相電流要素側のレベル
検出回路23の出力を入力し、他方の入力側に零相電圧
要素側のレベル検出回路33からインバータ回路12を
介して入力する。そして、アンド回路11の出力信号は
直接又はオア回路ORを介して時限回路50に入力す
る。インバータ回路12は、零相電圧要素側のレベル検
出回路33の出力信号が0のとき、即ち、零相電圧が設
定レベル以下のときは、アンド回路11に出力信号を出
し、レベル検出回路33の出力信号が有るときはアンド
回路11への出力を停止する。
【0016】本発明はこのように構成しているので、零
相電圧要素30側の検出値が動作設定値(感度値)以下
のときでも、零相電流要素20側の検出値が動作設定値
以上になると、この両条件でアンド回路11は地絡検出
信号を出し、時限回路50を介して所定の時限経過後に
出力リレーXを動作させる。
【0017】そして、零相電圧要素30側の検出値が動
作設定値以上になると、零相電流動作回路10は出力信
号を出さないようにロックされる。従って、地絡方向継
電器の本来の動作を妨げることはない。
【0018】零相電圧発生前に、零相電流だけで動作さ
せることは、その間、無方向性の継電器となり、電源側
又は他回線の地絡事故でも動作する恐れがあるが、しか
し、電源側又は他回線の地絡時に零相変流器内を流れる
零相電流は、負荷側の対地静電容量を通して逆方向に流
れ、その零相電流値は負荷側の対地静電容量の大きさに
よって決まる。従って、負荷側に所定の対地静電容量が
なければ、零相電流要素の設定動作値に達することはな
この対地静電容量の大きさは、配電線ケーブルの太
さと長さによって決まる、例えば、図2に示すように、
零相変流器ZCTの電源側で地絡事故が発生したことを
想定すると、負荷側の対地静電容量CLに流れる電流を
Igとすと、このIgが零相変流器ZCTを貫流す
る。
【0019】今、電源側で完全地絡が発生したときにC
Lに流れる電流Igを4Aとすると、そのときの零相
電圧v△と零相電流Igとの関係は、図4の最下位の放
射線の通りとなり、電源側で零相電圧5%の地絡事故が
発生すると、このときCLには0.2Aの電流が流れる
ことになる。従って、本発明の地絡方向継電器の感度設
定をIo=0.2A、Vo=5%とした場合において
は、Vo5%以下の地絡事故に対して貰い動作(自保護
範囲外の地絡事故での動作)をしないためには、負荷側
の対地静電容量CLに流れる電流L <4Aである必
要がある。このときのCLの範囲は
【0020】CL<4/2π×50×11400=1.
1μFとなる。
【0021】これは、38mmのケーブル(0.33
μF/km)の場合、長さLは、L<3.3kmとな
る。
【0022】従って、検出零相電流Io=0.2A、検
出零相電圧Vo=5%に設定した場合、38mmケー
ブルを3.3kmの長さまでの負荷において、電源側で
零相電圧5%までの地絡事故に対し、貰い動作をせず、
方向性の機能を持つ必要がない自家用変電設備のよう
に、一旦受電変電所で受電した後、地中ケーブルで複数
のサブ変電所に電力を供給し、サブ変電所から負荷に電
力を供給する場合等は、需要家の規模にもよるが、ケー
ブルの長さは1km程度がほとんどで、3.3km以下
であるので、貰い動作をすることはない
【0023】なお、高感度回路10の出力は2点鎖線で
示すように、別個の時限回路50′を設けて警報リレー
Y等を動作させるようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述したように、零相電圧が設
定値以下であっても零相電流が設定値以上発生した場合
には零相電流動作回路により地絡検出信号を出して出力
リレーを動作させるようにしたので、一線完全接地時の
地絡電流が大きい配電系統で零相電圧の発生がしにくい
場合でも高抵抗検出ができ、確実に動作して電力会社と
の完全な保護協調が可能となり、不必要な停電を防止す
ることができる等優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】地絡電流説明図。
【図3】従来例の構成図。
【図4】地絡現象の分析グラフ。
【符号の説明】
10…零相電流動作回路、11…アンド回路、12…イ
ンバータ回路、20…零相電流要素、30…零相電圧要
素、21,31…フィルタ、22,32…増幅器、2
3,33…レベル検出回路、24,34…波形整形回
路、25,35…アンド回路、40…位相判別回路、5
0…時限回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 零相電流がレベル検出回路の設定レベル
    に達したときに波形整形した零相電流信号を出す零相電
    流要素と、零相電圧がレベル検出回路の設定レベルに達
    したときに波形整形した零相電圧信号を出す零相電圧要
    素と、これら零相電流信号と零相電圧信号を入力して位
    相比較し、地絡方向を判別する位相判別回路を備え、地
    絡事故が負荷側のとき出力信号を出力する地絡方向継電
    器において前記零相電流要素側のレベル検出回路の出力信号と、零
    相電圧要素側のレベル検出回路の出力信号を入力し、前
    記零相電圧が設定値以下であっても 、零相電流が設定レ
    ベルを越えたときは地絡検出信号を出力し、且つ零相電
    圧が設定レベルに達したときには地絡検出信号の出力を
    停止する零相電流動作回路を付設したことを特徴とする
    地絡方向継電器。
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JP2011249042A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Lifetechnos Co Ltd 貰いロック付漏電検出装置

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JPS5128334A (ja) * 1974-09-03 1976-03-10 Nippon Concrete Ind Co Ltd Chukukonkuriitochutai no ashibakanagutoritsukehoho oyobi ashibakanagu

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