JP2817253B2 - 地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス回路 - Google Patents

地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス回路

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【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス回路
に関する。
B.発明の概要 この発明は地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス回路
において、 交流3相3線式の高圧配電線または引込線の線路中に
設けられた地絡トリップ付負荷開閉器を挟んでバイパス
回路を形成した際に、その負荷開閉器とバイパス回路と
による循環回路に流れる循環零相電流を抑制する零相抑
制インピーダンスをバイパス回路に設けたことにより、 循環零相電流により地絡トリップ付負荷開閉器が不必
要動作しないようにしたものである。
C.従来の技術 無停電負荷群に高圧配電線から電力を供給していると
き、高圧配電線の電源側を工事等のため停電させる必要
が生じることがある。このようなとき、高圧配電線と負
荷との間に介在されている負荷開閉器を挟んで、第2図
に示すような、例えば無停電送電形高圧移動電源車11
(図示一点鎖線んで囲んだ部分)を高圧配電線12に活線
状態にて並列接続並びに解列させるバイパス回路13(図
示点線で囲んだ部分)を設けることが行われる。移動電
源車11を高圧配電線12に活線接続するには通常、第2図
に示すように、移動電源車11に付属されている電源ケー
ブル14を高圧配電線12の負荷開閉器15の電源側に、また
負荷ケーブル16を負荷開閉器15の負荷側に相を合わせて
活線接続部17,18にてそれぞれ接続する。なお、移動電
源車11内の三相交流同期発電機19を負荷側に接続させる
ときは相順を合わせて行う。図中、20は原動機、52Cは
常用バイパス側遮断器、52Gは発電機側遮断器である。
次に第2図の動作について説明する。第2図のように
電源ケーブル14と負荷ケーブル16を図示のように接続し
た後、移動電源車11の常用バイパス側遮断器52Cを投入
し、バイパス回路13を形成する。バイパス回路13の形成
後、負荷開閉器15を開放して、バイパス回路13に全ての
無停電負荷群の電気量をバイパスさせて給電させること
になる。これら電気量を計測することにより、これから
発電機に切り替えて送電可能かどうかの確認もできる。
確認後、三相交流同期発電機19を始動させ、バイパス回
路13に対して発電機側遮断器52Gを同期投入する。その
後、発電機19に負荷移行したのち、常用バイパス側遮断
器52Cを開放させる。これにより、無停電負荷群は発電
機側遮断器52Gを介して発電機19の出力によってのみ給
電されたことになる。これによって常用電源側は停電工
事が可能となるとともに、無停電負荷群側は発電機29に
より無停電給電される。常用電源側の停電工事が終了す
ると、常用電源側は復電される。復電後、常用バイパス
側遮断器52Cを負荷運転中の発電機19に対して同期投入
する。投入後、発電機負荷をバイパス回路13に移行させ
て発電機側遮断器52Gを開放させ、発電機19の運転を停
止させる。次に負荷開閉器15を投入し、しかる後、常用
バイパス側遮断器52Cを開放させてから、電源ケーブル1
4、負荷ケーブル16を配電線12から外すことによって一
連の作業が終了する。
なお、第2図において、安全確認、確保のために必要
な断路器回路や計測回路は省略して説明した。
D.発明が解決しようとする課題 上述した第2図に示す構成において、負荷開閉器15に
第3図に示すような例えば荷電流ロック蓄勢トリップ形
地絡トリップ付負荷開閉器(以下SOG形負荷開閉器と称
す)30を使用した場合には以下に述べるような問題が発
生する。なお、SOG形負荷開閉器30は地絡事故時には自
動的に電路を開放し、地絡、過電流事故同時発生または
過電流事故時には電力会社配電用変電所の遮断器が作動
し、無電圧になったことを条件に負荷開閉器が自動的に
開放するもので、地絡継電器および過電流ロック蓄勢制
御などの制御箱31が付属しているものである。また、第
3図において、制御箱31の地絡継電器はZCTに接続さ
れ、32,33は活線接続器、34,35は断路器、36は計器用変
圧器PT、37は計器用変流器CTである。
第3図のように構成されたバイパス回路13をSOG形負
荷開閉器30を挟んで接続し、常用バイパス側遮断器52C
を投入すると、 の電流′+″、S相の電流
″、T相の電流′+″は図示のよ
うに分流する。
従って1/3・()=0、すなわち電
源側及び負荷側電流に零相電流が含まれていなくても各
相の分流回路に着目すると、活線接続器32,33、断路器3
4,35等の接触抵抗や各種CTドロップ分の有無や違い、そ
の他各配線ドロップ分や接続条件等の違いにもとずく各
相各枝路インピーダンスの違いにより、′と
″、′と″、′と″との分担比は
一般にはそれぞれ異なり、 なる循環零相電流が流れることになる。この循環零相電
流はSOG形負荷開閉器30に流れるため、負荷開閉器30内
のZCTがこの循環零相電流を検出して制御箱31の地絡継
電器が不必要動作するおそれがある。また、バイパス回
路13側から負荷側に給電している状態のとき、SOG形負
荷開閉器30を投入した場合も、SOG形負荷開閉器30内のZ
CTが前記と同様に循環零相電流を検出して上記地絡継電
器が不必要動作すると、SOG形負荷開閉器30はトリップ
し、無停電源切り替えができなくなってしまう。
そこで、従来は常用回路のSOG形負荷開閉器30を挟ん
でバイパス回路13を形成また解列する場合は前述の循環
零相電流による地絡継電器の不必要動作をさけるため、
例えばSOG形負荷開閉器30とバイパス回路13が同時に投
入される期間中は、地絡継電器の制御電源を開放して地
絡継電器が動作しないようにする等の対策が必要であっ
た。しかし、第2図に示した移動電源車11は普通、電力
会社の所有物であり、かつ電力会社側配電線路の改修の
ための工事であるにもかかわらず、SOG形負荷開閉器30
は自家用需要家の構内第1柱に設けられている場合が多
い。この場合はSOG形負荷開閉器30は需要家の財産(あ
るいは負担金範囲)であるため、負荷開閉器の地絡動作
ロック等の操作に関しては自家用需要家の許可が必要と
なり、その連絡、調整に時間がかかったり緊急の場合に
は連絡が間に合わない等の不都合があった。
E.課題を解決するための手段 この発明は、原動機、発電機を有する移動電源車を備
え、交流3相3線式の高圧配電線または引込線の線路中
に設けられた地絡トリップ付負荷開閉器を挟んでバイパ
ス回路を形成し、前記高圧配電線と移動電源車相互間の
電力供給切替時に、無停電で前記負荷開閉器側からバイ
パス回路側へ、あるいはバイパス回路側から負荷開閉器
側へ電路を切り替えるように構成したバイパス回路にお
いて、 切り替え途中で前記負荷開閉器側とバイパス回路側か
らなる循環回路ができたときに、この循環回路のバイパ
ス回路側の線路の各相に計器用変流器を設け、この変流
器の中性点残留回路に零相抑制インピーダンスを接続す
ることを特徴とするものである。
F.作用 バイパス回路側に零相抑制インピーダンスを設けて、
この抑制インピーダンスにより循環零相電流を抑制す
る。この抑制作用によって常用回路から常用バイパス回
路側への無停電切替、または常用バイパス回路から常用
回路側への無停電切替時、循環零相電流による地絡トリ
ップ付負荷開閉器の不必要動作を防止する。
G.実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する
に、第2図及び第3図と同一部分は同一符号を付して示
す。
第1図において、バイパス回路13の線路の3相分各相
に設けた計器用変流器37の2次側中性点残留回路(C−
l間)に零相抑制インピーダンス2とスイッチ3を接続
する。なお本回路は通常の計測回路用と兼用できるが、
説明の都合上計測回路を省略して示す。ここでSOG形負
荷開閉器30,常用バイパス側遮断器52Cとも閉,すなわち
SOG形負荷開閉器30を挟んで常用バイパス側遮断器で閉
ループが構成されている状態を考える。この場合、配電
系統は3相3線式であるから、常用電源側の各相電流は
通常正相分及び逆相分からのみ構成されるが、図のよう
なバイパス回路13に分流した場合は、前述した通り閉ル
ープを構成する各相,各枝路のインピーダンスのアンバ
ランスにより、閉ループ内を循環する零相電流が生じ
る。この場合第1図の計器用変流器37の1次側,2次側各
相に流れる正相,逆相,零相電流の関係を第4図に示
す。ただし第4図ではスイッチ3は閉じている場合を示
し、又説明を判り易くするため変流器の変流比は1:1と
仮定する。第4図において各相正相分電流をR1′,
S1′,T1′,逆相分電流をR2′,S2′,T2′,
零相分電流をIO′とする。第4図において正相分及び逆
相分電流は、それぞれ3相分の和が零になるため計器用
変流器37の中性点残留回路には流れずスイッチ3の開閉
に無関係になる。
一方、零相分はスイッチ3を閉じていれば3′と
して中性点残留回路を流れるが、スイッチ3を開放する
と零相抑制インピーダンス2によって限流される。この
零相抑制インピーダンス2による限流効果を説明するた
めに、閉ループ内の零相分にのみに着目した等価回路を
第5図(a),(b)に示す。
なお、第5図(a)はスイッチ3が閉成されている場
合、第5図(b)はスイッチ3が開放されている場合を
示す。
第5図(a),(b)において、は閉ループ内に
生じた零相起電力、また、a,b,を閉ループ各相
インピーダンス(ただし、計器用変流器37による等価イ
ンピーダンス分は除く)とすると、等価零相インピーダ
ンスは =1/3・()となる。
ここで第5図(a)図においては、零相分電流に対し
ても計器用変流器2次側が短絡されているため、理想変
流器と仮定すればこの場合計器用変流器37は閉ループ内
の等価零相インピーダンスとして寄与せず1相あたり なる零相電流が流れる。
また、第5図(b)においては、計器用変流器37の中
性点残留回路に零相抑制インピーダンス2が挿入される
ため、電流器2次側の零相電流は″(″<
′)抑制され零相抑制インピーダンス抵抗2の抵抗
値をR(Ω)とすると、抑制インピーダンスの両端に3
″×R(V)なる電圧降下を生じる。ただし、正相
分,逆相分は中性点残留回路に無関係に流れ得る。従っ
て、変流器1次側からみると、これは等価零相インピー
ダンスとして作用し、正相及び逆相インピーダンスとし
ては作用しない(ただし、変流器2次側に接続した計器
等による負担を無視した場合)ことになる。よって、第
5図(b)の場合、閉ループ内の等価零相インピーダン
スはより増加するため、変流器の1次側の零相電流
は第5図(a)の′より減少する。(なお第
5図(b)の場合は変流比が1:1であっも変流器の1次,
2次零相分電流は″となる。これは1次零
相電流の一部が、変流器2次側中性点残留電圧
IO″×R(V)にみあう励磁入力として費やされ、残り
分が2次電流にみあったATの打消しに費やされる)従っ
てIOがSOG形負荷開閉器30内のZCTを貫流するため、
このIOをSOG形負荷開閉器の地絡電流検出感度以下
になるように、計器用電流器37と零相抑制インピーダン
ス2の組み合わせを決定すれば良い。なお零相抑制イン
ピーダンス2を無限大すなわち零相抑制インピーダンス
2を外した状態で、変流器1次側に零相電流が流れた場
合は、変流器2次側中性点残留回路電圧(c−l間電
圧)も最も大きくなるが、1次側零相電流は全てこの電
圧にみあう変流器励磁電流として作用するため、等価零
相インピーダンスとしては最も大きくなり、循環零相電
流の抑制効果が著しくなる。従って無限大を含めて零相
インピーダンス値をいくらにするかは、本抑制装置が無
いときの閉ループ内の想定される循環零相電流を、SOG
形負荷開閉器の地絡電流検出感度以下に抑制するととも
に、抑制時、計器用変流器37の2次負担が規定値以内に
入るように選定すればよい。またスイッチ3は閉ループ
回路形成中はスイッチ開とし、常用バイパス回路13のみ
による単独送電時は、必要な場合スイッチ閉とし抑制を
解除出来るようにしたもので、使用条件如何によっては
設けなくてもよい。なお、第4図にてスイッチ3が閉の
とき図に示す通り変流器2次側には正相、逆相、零相電
流とも流れ得るが、スイッチ3を開にすると、零相分は
抑制されると共に変流器1次側励磁入力が増えるため、
零相分に関しては変流器2次電流は変流比より減少す
る。(零相抑制インピーダンス2を外した場合は、変流
器1次電流は全て変流器励磁入力として費やされ変流器
2次電流は零となる)従って、スイッチ3開の状態で
は、変流器2次側各相に電流計を挿入し電流計測した場
合一次側電流と特に零相分が異なる結果(変流比は1:1
と仮定する)となるが、本電流計は通常常用側回路にバ
イパス中のバイパス回路13の各相分担電流を計測するの
が目的でなく、常用側SOG形負荷開閉器30を開にした状
態で(閉ループを開放)無停電負荷群に常用バイパス側
より単独送電中の各相電流を計測するのが目的でありこ
のときは通常零相分は存在しないから、たとえスイッチ
3が開のままでも問題ない。なお、この発明はSOG形負
荷開閉器のみならずその他の全ての地絡トリップ機構付
開閉器に適用可能であるとともに、回路電圧も高圧用以
外の電圧であってもよく、回路電圧如何に拘わらず適用
可能である。
H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、地絡トリップ
付負荷開閉器を挟んでバイパス回路を形成するとき、あ
るいはバイパス回路から地絡トリップ付負荷開閉器側へ
無停電で回路を切り替えるとき、循環零相電流による地
絡トリップ付負荷開閉器の不必要動作を抑制することが
できる。また、この発明は上記のように抑制することが
できるため、地絡トリップ付負荷開閉器の制御電源ロッ
ク等の操作を必要としない。
さらに、高圧配電線の工事に際して、バイパス回路を
構成する必要がある負荷開閉器が地絡トリップ付か、地
絡トリップ機構が無い負荷開閉器かどうか事前調査を要
しない利点がある。
さらにまた、この発明では零相インピーダンスを循環
零相電流の値に応じて容易に決定できる。ZCTでは1次
側が貫通導体のため零相インピーダンスは鉄心の断面積
を大きくするしかない。このためZCTは極めて大形の特
殊品となる。これに比し3CTを用いるこの発明ではイン
ピーダンスは(CT1次側巻回数)×(鉄心の断面積)
に比例するため、CT1次側巻回数と鉄心の両方で自由に
決定できる。また、通常の汎用CTでも1次側巻回数は3
〜5巻はあるため、汎用CTで所要の零相インピーダンス
が得られる。ZCTでは1次側巻線回数が1であるため、
鉄心断面積は上記汎用CTの32〜52倍、すなわち10倍以上
のものが必要となり特殊のZCTが必要となる。従って、
この発明による地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス回
路のみならず、平行2回線配電線の零相循環電流対策と
しても使用し得ることができる。
この他、回路構成上、変流器は計測回路用と兼用とす
ることができるため、例えばZCT、その他の主回路機器
を特別に用意する必要がない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は従
来例を示す回路図、第3図は発明が解決しようとする課
題を説明する回路図、第4図は計器用変流器の各相に流
れる電流関係の説明図、第5図(a),(b)は零相抑
制インピーダンスによる限流効果説明用の閉ループ内の
零相分にのみに着目した等価回路図である。 2……零相抑制インピーダンス、3……スイッチ、11…
…無停電送電形高圧移動電源車、12……高圧配電車、13
……バイパス回路、30……SOG形負荷開閉器、31……制
御箱、37……計器用変流器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原動機、発電機を有する移動電源車を備
    え、交流3相3線式の高圧配電線または引込線の線路中
    に設けられた地絡トリップ付負荷開閉器を挟んでバイパ
    ス回路を形成し、前記高圧配電線と移動電源車相互間の
    電力供給切替時に、無停電で前記負荷開閉器側からバイ
    パス回路側へ、あるいはバイパス回路側から負荷開閉器
    側へ電路を切り替えるように構成したバイパス回路にお
    いて、 切り替え途中で前記負荷開閉器側とバイパス回路側から
    なる循環回路ができたときに、この循環回路のバイパス
    回路側の線路の各相に計器用変流器を設け、この変流器
    の中性点残留回路に零相抑制インピーダンスを接続する
    ことを特徴とする地絡トリップ付負荷開閉器のバイパス
    回路。
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