JP3652584B2 - 低圧接地電路の漏電検出保護方法と装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧接地電路における一線接地電路の漏電検出保護技術に関し、特に、複数変電室の変圧器の二次接地を共通接地とした場合の、他の変電室での過地絡事故時に不必要な動作を行わないようにした漏電検出保護方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高層ビルなどのように、多数の変電室（変電所）（例えば、各階に）が設けられ、各変電室の変圧器の二次接地を共通の接地線で接地する共通接地方式がとられている場合が多い。その際、他の変電室の変圧器の二次側で地絡事故が生じたとき、別の健全な変電室の漏電検出器が不必要な動作をする事例が多発している。
【０００３】
その原因は、共通接地のＢ種接地の接地抵抗に事故電流が流れ、Ｂ種接地の接地抵抗により電圧が発生し、その発生した電圧上昇分により充電々流が増加し、漏電リレーの設定値を超えて不必要な動作をするものである。
【０００４】
この現象を図１３および図１４によって詳細に説明する。図１３は高層ビルに複数の変電室が設置され、各変電室に設置されている変圧器の二次側の一線は共通接地線で接地した場合の模式図で、高層ビル１００内にＡ変電室〜Ｄ変電室の複数の変電室が設けられ、各変電室の変圧器の二次側の一線は共通接地線１０１でＢ種接地されている。ＥBはこのＢ種接地を示している。
【０００５】
図１４は図１３中のＣ変電室内の変圧器の二次側が△結線され、Ａ変電室内の変圧器の二次側が単相３線により配電され、△結線のｖ相と単相３線の中性点とを共通接地線１０１でＢ種接地した場合の例で、このように共通接地された場合においてＡ変電室の電路ｗのＦ点で過地絡事故が発生したとき、Ｃ変電室内の漏電リレーが不必要な動作をする場合がある。
【０００６】
その理由は、Ａ変電室の配電線の電路ｗで過地絡事故が発生すると、接地電流Ｉｇは、地絡点Ｆから点線で示すようにＢ種接地ＥB−共通接地線１０１−中性点Ｎ−電路ｗを通して流れる。
【０００７】
この地絡電流Ｉｇが大きいと（過地絡）、Ｂ種接地ＥBの接地抵抗ＲBにより高い電圧が発生する。例えば、接地抵抗１０Ωで地絡電流１０Ａの場合は、１００Ｖが発生する。この電圧はＣ変電室の接地点の電圧を上昇させ、その電圧上昇分により、対地静電容量Ｃｗ，Ｃｕに流れる電流が増加し、また事故が無い状態では流れていなかった接地相（ｖ相）の対地静電容量Ｃｖにも電流が流れ、零相変流器ＺＣＴはこれらを検出してＣ変電室内に設置されている漏電リレーの設定値を超えると当該漏電リレーは動作し、遮断器を遮断することになる。この動作はＣ変電室内が健全時の動作であるから不必要動作となる。
【０００８】
このような不必要動作は、共通接地方式であれば、同一変電室内に複数の変圧器が設置されていて他の変圧器の二次側で過地絡事故が発生した場合にも起こり得る。
【０００９】
従来、このような現象に対応した不必要動作を防止する手段は知られていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明者は、上記のような不必要動作を防止するために種々の手段を試みた。
【００１１】
Ｙ結線の中性点接地電路の場合も、充電々流が増加すると不必要動作を起こすおそれがあるが、Ｙ結線の場合は中性点と大地間の電圧Ｖｅと、事故時に流れる零相電流Ｉｏとの位相比較で負荷側事故か否かを比較的簡単に判別することができる。
【００１２】
即ち、他の電路の地絡事故の場合、自回路の（又は負荷側の）零相電流Ｉｏは充電々流であるから事故時の中性点と大地間の電圧Ｖｅに対して進み９０°位相となり、負荷側の事故の場合は、ＶｅとＩｏはほぼ１８０°逆位相となる。
【００１３】
従って、中性点と大地間の電圧を検出するようにしておき、この電圧と零相変流器に流れる電流とを位相を比較することで不必要動作を防止することができた。
【００１４】
しかし、△結線および単相の一線接地電路ではＹ結線のように中性点は無く、接地点はｕ、ｖ、ｗ相の何れかとなり、他の電路の過地絡時に接地点と大地間の電圧と零相電流を位相比較しても充電々流は進み９０°位相とはならず、他の電路の事故をおこした相により変化し不定となる。
【００１５】
また、何等かの方法で中性点を作りその中性点と大地間の電圧と零相電流とを位相比較する方法も考えられるが、他の電路の事故相によっては充電々流と事故電流が同相となる場合があり位相比較だけでは判別できないことが判明した。
【００１６】
図１５および図１６は、作り出した中性点と大地間の電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相比較により判別する場合の説明図で、図１５は三相三線△結線の２つの変圧器があって、△結線の一方がｖ相を一線接地した電路Ａと、他方がｗ相を一線接地した電路Ｂの各接地相を共通接地線１０１でＢ種接地した場合を示し、図１６はその位相比較のベクトル図を示す。
【００１７】
今、電路Ｂのｖ相のＦ点で過地絡事故が発生すると、図１６に示すように、事故時の大地電位が、事故無し時の大地電位イからｇ点に移動し、健全側電路Ａでは中性点と大地間の電圧Ｖｏａの９０°進みの充電々流Ｉｏａが流れる。この充電々流Ｉｏａは健全時の零相電流Ｉｏに比べて大きくなる。
【００１８】
このとき、事故側電路Ｂではｗ→ｕの方向の事故電流Ｉｇ（Ｉｏｂを含む）が流れ、Ｖｏｂの進み９０°位相に近い事故電流Ｉｇが流れる。従って、中性点と大地間の電圧Ｖｏとの位相比較で判断することはできない。
【００１９】
図１７，１８は、三相三線△結線のｖ相を一線接地した電路Ａと他の三相三線△結線の一線接地をｕ相で接地した電路Ｂの場合で、今、電路Ｂのｗ相で過地絡が生じたとき大地電位がｇ点に移動し、電路ＡではＶｏａの９０°進みの充電々流Ｉｏａが流れ、この電流はＶｅに対し１８０°進みに近い位相で現れかつ健全時のＩｏに比べ大きくなる。
【００２０】
この時、事故側電路Ｂではｕ→ｗの方向の事故電流Ｉｇ（Ｉｏｂを含む）が流れＶｅの進み１８０°位相に近いＩｇが流れる。従って、Ｖｅとの位相比較で判断することはできない。
【００２１】
また、接地線に挿入した零相変流器の信号を基準にした場合、この零相変流器に流れる電流の位相はＶｅと逆相となるだけで同様の信号であるから判別は不能となる。
【００２２】
また、電路の中性点と大地間の電圧をＶｏとして取り出し、この電圧Ｖｏと同相分の電流Ｉｏを算出して抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、この抵抗成分電流Ｉｇｒ分で漏電リレーを動作させることも試みたが、過地絡事故でないときは問題はないが、過地絡事故時においてはＢ種接地抵抗により接地相と大地間に電圧Ｖｅが発生するため、正確な値ではなくなる。
【００２３】
即ち、真の抵抗成分電流Ｉｇｒの値は、地絡した相と大地間とに発生した絶縁抵抗分による電流分であるから、地絡した相と大地間の電圧と同相の電流となり、過地絡事故時は、中性点と大地間の電圧Ｖｏとの同相分を求めてもそれは真の抵抗成分電流Ｉｇｒの値ではなく、実際のＩｇｒ分より小さくなり、検出できない場合がある。
【００２４】
以上の点に鑑み本発明は、△結線および単相の一線接地電路の共通接地でも不必要動作の無い漏電検出保護装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は過地絡事故時の地絡電流は、過地絡時に地絡事故相と大地間とに発生する電圧により絶縁抵抗分として流れる電流であることに着目してなされたものである。
【００２６】
即ち、低圧電路における一線接地電路の漏電検出方法において、地絡事故時の電路の中性点と大地間の電圧および充電相と大地間の電圧を求め、そのときの零相電流を、前記中性点と大地間の電圧Ｖｏの９０°進み成分の充電々流と地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と同相分の抵抗成分電流に分割し、該抵抗成分電流があらかじめ設定した設定レベルを超えたとき所定の保護動作をするようにするものである。
【００２７】
上記の中性点と大地間の電圧を、地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と接地相と大地間の電圧から線間電圧を求め、単相の一線接地電路では線間電圧Ｖｕの１／２の点を、△結線の一線接地電路では各充電相の中間位相で１／√３の点を電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間の電圧により求めることができる。
【００２８】
また、装置としては、
低圧電路における一線接地電路の漏電検出保護装置において、単相一線接地電路の充電相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出するための零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して自回路の事故か否かを判別する漏電リレーを備えた構成とする。
【００２９】
そして、上記の漏電リレーは、地絡事故時の充電相−大地間検出手段で検出した電圧をＶｕｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した零相電流をＩｏとして、ＶｕｏとＶｅから線間電圧Ｖｕを求め、該線間電圧Ｖｕの１／２の点を地絡事故時の電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間電圧をＶｏとし、零相電流ＩｏをＶｏに対し９０°進み位相の充電々流分Ｉｃｏと、Ｖｕｏと同相成分の抵抗成分電流Ｉｇｒに分割し、抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した検出レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。上記の中性点と大地間の電圧は、中性点−大地間電圧検出手段を設けて検出することもできる。
【００３０】
三相三線の△結線、若しくは単相電路の一線接地電路の場合は、中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各検出信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備えた構成とする。
【００３１】
そして、上記の漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した電流をＩｏ、Ｖｅが零のときの中性点と大地間の電圧をＶｎ、零相電流検出手段で検出される電流で対地静電容量に流れる充電々流をＩｎとしたとき、地絡事故が発生していない時点のＩｎを求めてこれを記憶しておき、地絡事故が発生したときのＶｏとＶｅからＶｎを、ＶｏとＶｎの比率から地絡時の充電々流分Ｉｃｏを求め、零相電流ＩｏからこのＩｃｏを差し引いて抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。
【００３２】
また、他の手段として、三相三線の一線接地電路の中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、充電相の各相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備えた構成とする。
【００３３】
この場合の漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、各充電相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｕｏ，Ｖｗｏ、そのときの零相電流検出手段で検出した零相電流Ｉｏとし、この零相電流Ｉｏを零相電流Ｉｏの充電々流分ＩｃｏをＶｏに対し９０°進み位相としてとり、Ｖｕｏ，Ｖｗｏの各同相成分として流れる事故電流に分割して抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態で、単相変圧器Ｔｒの二次側の一線ｖを接地した場合である。この第１の実施の形態は、充電相ｕと大地間の電圧Ｖｕを取り出す充電相−大地間電圧検出手段１０と、接地相ｖと大地間の電圧Ｖｅを取り出す接地相−大地間電圧検出手段２０と、電路の零相電流Ｉｏを検出する零相電流検出手段３０と、これら各検出手段で検出した検出信号を入力して演算処理し、絶縁劣化に伴って流れる地絡電流を算出して保護動作を行う漏電リレー４０により構成されている。
【００３６】
充電相−大地間電圧検出手段１０は、充電相ｕとアース（大地）Ｅ間にコンデンサ１０Ｃ1，１０Ｃ2を接続してコンテンサ分圧により充電相ｕと大地間の電圧（以下、充電相・大地間電圧と称す）Ｖｕを取り出す。この充電相・大地間電圧Ｖｕ（地絡電流によりＶｕｏに変化する）の検出はコンデンサ分圧に限らずトランス又は抵抗を使用しても良い。
【００３７】
接地相−大地間電圧検出手段２０も同様に接地相ｖとアースＥ間の電圧（以下、接地相・大地間電圧と称す）Ｖｅをコンデンサ２０Ｃ1，２０Ｃ2により分圧して取り出す。
【００３８】
零相電流検出手段３０は、零相変流器を使用して零相電流Ｉｏを取り出す。そして、これらの各検出手段により検出した検出信号は、漏電リレー４０に取り込まれ後述する演算手段４２により地絡電流の抵抗成分電流Ｉｇｒを算出（演算）して求める。
【００３９】
漏電リレー４０には、零相電流を取り込む端子Ｚ１，Ｚ２と、接地相・大地間電圧Ｖｅを取り込む端子Ｌｅと、充電相・大地間電圧Ｖｕを取り込む端子Ｌｕと、接地端子Ｅとを有する。
【００４０】
図２は漏電リレー４０の概念図で、端子Ｚ１，Ｚ２から入力した零相電流Ｉｏを増巾器３１で増巾してＡ／Ｄ変換部４１に入力する。同様に端子ＬｅとＥから入力した接地相・大地間電圧Ｖｅ、端子ＬｕとＥから入力した充電相・大地間電圧Ｖｕ（地絡事故時にはＶｕｏに変化）を夫々の増巾器２１および３１で増巾し、これをＡ／Ｄ変換部４１に入力する。該Ａ／Ｄ変換部４１に入力された各検出信号は、ここでＡ／Ｄ変換され演算手段４２に入力される。
【００４１】
演算手段４２では、Ａ／Ｄ変換されたＩｏ，Ｖｅ，Ｖｕの各信号はディジタルフィルタ４２ａを介して夫々の絶対値と位相を検出して演算処理部４２ｂに入力される。演算処理部４２ｂでは、図３に示すベクトル演算処理を図４に示すフローチャートに従って行い、抵抗成分電流Ｉｇｒを求める。
【００４２】
なお、漏電リレー４０には動作感度・時限設定部４３と動作出力リレー４４を有している。
【００４３】
地絡事故が無い状態の充電相ｕと大地間電圧をＶｕとし、過地絡によりＢ種接地ＥBの接地抵抗ＲBに電流が流れて生ずる電圧が大地電位に対して上昇するが、このときＶｅの上昇により変化した充電相・大地間電圧をＶｕｏとし、このとき零相変流器により検出した零相電流をＩｏとすると、図１のＦ点で過地絡事故が発生した場合、地絡電流がＢ種接地ＥBの接地抵抗ＲBに流れ、この電流により、接地点の電位が上昇しＶｕｏとなる。このとき、接地相ｖの対地静電容量Ｃｖにも充電電流Ｉｃｏが流れる。この充電電流Ｉｃｏは、図３に示すように変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏの進み９０゜位相の電流Ｉｕｃｏと、接地相ｕと大地間電圧Ｖｅの進み９０゜位相で流れる電流Ｉｅｃｏのベクトル合成となる。
【００４４】
一方、絶縁劣化により流れる抵抗成分電流Ｉｇｒとは、充電相ｕとアースＥに対しての絶縁劣化により流れる電流であることから、変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏと同相となる。よって、零相電流検出手段３０で検出した零相電流Ｉｏから充電電流Ｉｃｏを差し引いた電流が抵抗成分電流Ｉｇｒとなる。すなわち、充電々流Ｉｃｏは中性点Ｎと大地間電圧Ｖｏに対し９０゜進み位相にあるから、零相電流Ｉｏを充電電流Ｉｃｏの位相成分と変化した充電相電圧Ｖｕｏと同相成分の電流に分けることで抵抗成分電流Ｉｇｒが求められる。
【００４５】
この抵抗成分電流Ｉｇｒが動作感度・時限設定部４３で設定された設定レベルを超えたとき、設定時間後に動作出力リレー４４を動作させ、遮断器を遮断したり、また警報を発する等の手段により必要な保護動作を行わせる。
【００４６】
図４は演算処理部４２ｂにおける上記の図３のベクトル演算を行うフローチャートで、まず、ステップＳ１，Ｓ２で最初に電路の中性点Ｎを求める。この中性点Ｎは、地絡時に変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏと接地相・大地間電圧Ｖｅ（Ｂ種接地抵抗に生じる電圧）から線間電圧Ｖｕ（地絡事故が無いときの充電相・大地間電圧と等しい）を求め（ステップＳ１）、この線間電圧Ｖｕの１／２点を電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと接地相ｖ間の電圧Ｖｎ（Ｖｅが零のときの電圧）を求める（ステップＳ２）。次に、中性点Ｎと接地相Ｖ間電圧Ｖｎと接地相・大地間電圧Ｖｅから中性点・大地間電圧Ｖｏを求める（ステップＳ３）。次に、この中性点・大地間電圧Ｖｏの進み９０゜位相を求める（ステップＳ４）。次にステップＳ５で、零相電流Ｉｏを中性点・大地間電圧Ｖｏの進み９０゜と同相成分の電流Ｉｃｏと、充電相・大地間電圧Ｖｕｏと同成分の抵抗成分電流Ｉｇｒに分割する。
【００４７】
そして、この抵抗成分電流Ｉｇｒをあらかじめ設定した動作感度設定レベル（検出レベル）と比較し（ステップＳ６）、設定レベルを超えたときは、あらかじめ設定した時限タイムを超えたか否かを判定して（ステップＳ７）、超えたとき動作出力リレー４４をオンさせ（ステップＳ８）、必要な保護動作を行わせる。
【００４８】
ステップＳ６で設定レベルに達しないときはステップＳ９で時限タイマをプリセットする。これらの動作を所定時間繰り返し、監視する。
【００４９】
以上は中性点・大地間電圧Ｖｏを演算によって求めた場合であるが、これを計測によって求めることも出来る。
【００５０】
即ち、図５に示すように、充電相−大地間電圧検出手段１０に代え、中性点−大地間電圧検出手段５０（以下、Ｖｏ検出手段と略称する）を設ける。このＶｏ検出手段５０は、充電相ｕと接地相ｖを夫々に設けたコンデンサ５０Ｃ1，５０Ｃ2を介して接続して中性点Ｎを形成し、この中性点Ｎとアース（大地）Ｅ間に分圧コンデンサ５０Ｃ3を設けて、該コンデンサ５０Ｃ3の両端から中性点・大地間電圧Ｖｏを取り出す。そして、この取り出（計測）した中性点・大地間電圧Ｖｏを使用して図６のフローチャートに示す演算処理を行う。
【００５１】
この場合は、中性点・大地間電圧Ｖｏは計測ですでに求められているので、図４に示すステップ３までの演算が変わる。即ち、過地絡事故時の中性点・大地間電圧Ｖｏ、接地相・大地間電圧Ｖｅ、この接地相・大地間電圧Ｖｅが零の時の中性点・大地間電圧をＶｎ、事故なし時の充電相と大地間電圧Ｖｕ（線間電圧）としたとき、ステップＳ１でＶｏとＶｅからＶｎを求め（図３参照）、このＶｎを２倍してＶｕを求め（ステップＳ２）、このＶｕとＶｅから過地絡事故時の充電相・大地間電圧Ｖｕｏを求める。（ステップＳ３）。ステップＳ４以降は図４のステップＳ４以降と同じ演算処理となる。
【００５２】
上記は過地絡事故時の場合について説明したが、微地絡時にも接地相・大地間電圧Ｖｅが小さくなるだけで、Ｖｏ＝Ｖｎとなり上記の演算は成り立つ。
【００５３】
以上のように、絶縁抵抗の劣化により流れる電流を動作感度の設定値とすることができるので高感度に設定することができるとともに絶縁抵抗の劣化（事故）の無い電路では、抵抗成分電流は存在しないので不必要動作をすることはない。
【００５４】
図７は本発明の第２の実施の形態の説明図で三相三線の一線接地の場合である。接地相−大地間電圧検出手段２０と、中性点−大地間電圧検出器６０、零相電流検出手段３０および漏電リレー４０とからなる。なお、図１，図５と同じ機能を有する部分には、これと同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５５】
中性点−大地間電圧検出手段６０は、三相のｕ，ｖ，ｗ相の各相にコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの一方の電極を接続し、他方の電極を共通接続して中性点Ｎを形成し、該中性点Ｎとアース(大地）Ｅ間にコンデンサＣｏを挿入して、このコンデンサＣｏの両端から三相における中性点・大地間電圧Ｖｏを取り出す。これら各検出手段で検出された検出信号は漏電リレー４０に入力される。即ち、零相検出手段３０で検出した零相電流Ｉｏは、漏電リレー４０のＺ1，Ｚ2端子に、中性点・大地間電圧Ｖｏは、端子Ｎ−Ｅに、接地相・大地間電圧Ｖｅは端子Ｌｅ−Ｅに夫々入力され、図２と同様に漏電リレー４０の演算手段４２の演算処理部４２ｂで演算処理される。図８は演算するベクトル図、図９は演算処理のフローチャートを示す。
【００５６】
今、上記と同様に接地相・大地間電圧Ｖｅ、この電圧Ｖｅが零の時の中性点と大地間電圧Ｖｎ、中性点・大地間電圧をＶｏ、零相電流をＩｏとすると、一線接地電路では、接地事故が発生していない状態でも、図８に示すような充電電流Ｉｃｏが負荷側の対地静電容量を介して流れている。この充電電流ＩｃｏはＶｏに対し９０゜進みとなり、事故が発生していないことの判断が可能で、そのとき、接地相・大地間電圧Ｖｅが零であればＶｏ＝Ｖｎとなり、Ｖｅがあれば、そのときのＶｏからＶｎを求める（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２でＶｏとＶｎの比率Ｖｏ／Ｖｎを求める。
【００５７】
ステップＳ３でＩｏの９０゜進みか否かを判断し、９０゜進みのときはＩｏ÷（Ｖｏ／Ｖｎ）を求め、Ｖｅが零の場合（事故が無いとき）の充電電流Ｉｎを求めて記憶しておく（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００５８】
次にステップＳ６で、過地絡時のＩｏからＩｃｏを差し引き抵抗成分電流Ｉｇｒを求める。この抵抗成分電流Ｉｇｒは、事故の無い電路では零である。
【００５９】
算出した抵抗成分電流Ｉｇｒは図４と同様にステップＳ７で設定レベルと比較し、設定レベルを超えたとき、設定された時限後（ステップＳ８）動作出力リレーを動作させる（ステップＳ９）。
【００６０】
また、Ｉｇｒが設定レベルより小さいときは、時限タイマをリセットして（ステップ１１）処理を終了し、これを繰り返す。
【００６１】
次に、ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みでない場合は、地絡事故の発生がある場合で、ステップＳ１０ではＶｏおよびＶｅが変化したとき、そのときのＶｏとＶｅからＶｎを求め、過地絡時におけるＶｏ／Ｖｎの比率を、記憶しておいたＩｎに乗じて過地絡時の充電電流Ｉｃｏを求め、ステップＳ６に移行する。
【００６２】
共通接地方法で他の電路の充電電流の影響で接地相・大地間電圧Ｖｅが発生していても、自回路の負荷側で事故が無い限り、零相電流Ｉｏは中性点・大地間電圧Ｖｏに対して９０゜進みで現われるため、上記の演算は成り立つ。
【００６３】
図７は三相三線の一線接地の場合であるが、図５の単相の一線接地電路でも、同様の処理を行うことで実現できる。この実施の形態においても、第１の実施の形態同様に、絶縁抵抗の劣化により流れる電流を動作感度の設定値とすることができ、高感度に設定することができる。
【００６４】
図１０は本発明の第３の実施の形態の説明図で、基本的には、第１の実施の形態の方式と同じであるが、三相三線の一線接地の場合、充電相はＵ相とＶ相とがあり、どちらの相が地絡しているか、また従来の技術で述べたように、負荷側か他の電路の地絡かの判断ができない。
【００６５】
そこで、図７と同様の三相用の中性点−大地間電圧検出手段６０と、充電相のｕ相とｗ相の夫々に、充電相−大地間電圧検出手段１０ｕ，１０ｗおよび零相電圧検出手段３０を設け、これら各検出手段の検出信号を漏電リレー４０に入力してベクトル演算処理を行い、抵抗成分電流Ｉｇｒを求めるものである。
【００６６】
過地絡事故時の中性点と大地間の電圧をＶｏ、各充電相と大地間の電圧をＶｕｏとおよびＶｗｏ、その時、零相変流器で検出した零相電流をＩｏとすると、一線接地電路では、前記のように接地事故が発生していない状態でも、充電電流Ｉｃｏが負荷側の対地静電容量を介して流れている。この充電電流ＩｃｏはＶｏに対し９０゜進みとなり、上述の通り事故発生の判断とすることができる。
【００６７】
図１１は、この第３の実施の形態における演算処理のフローチャートを示す。同図において、ステップＳ１でＶｏの進み９０゜位相を求め、次にＶｏ／Ｖｎを求める（ステップＳ２）。ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みか否かを判断し、９０゜進みの場合は事故が無い状態であるから、この事故がないときの充電電流ＩｎをＩｎ＝Ｉｏ÷（Ｖｏ／Ｖｎ）で求め、これをステップＳ５で記憶しておく。次に、ステップＳ６でＩｏからＩｃｏを差し引いてＩｇｒを求め、設定した検出レベルと比較する。以下の処理は図４と同様に行う。
【００６８】
ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みでないときは、ステップＳ５で先に事故が無いときの充電電流Ｉｎが記憶されているか否かを判断し、記憶されているときは、図９と同様に充電電流ＩｃｏをＩｃｏ＝Ｉｎ×（Ｖｏ／Ｖｎ）で求める（ステップＳ１２）。ステップＳ６〜ステップＳ１０までは、図９と同じ処理となる。ステップＳ１１でＩｎが記憶されていないときは、ステップＳ１３〜Ｓ１５で処理される。即ち、過地絡事故があったとき、事故電流は事故相のＶｕｏ又はＶｗｏと同相であり、零相電流Ｉｏの充電電流分ＩｃｏをＶｏに対し９０゜進み位相にとり、ＶｕｏとＶｗｏの各同相成分に分割してＩｇｒを求める。
【００６９】
ステップＳ１３で図１２（ａ）のベクトル演算を行い、ＶｕｏのＩｇｒを求める。即ち、ＩｏをＶｏの進み９０゜と同相成分（Ｉｃｏ）と、Ｖｕｏとの同相成分（Ｉｇｒ）に分割する。
【００７０】
次にステップＳ１４で、図１２（ｂ）のベクトル演算を行いＶｗｏのＩｇｒを求める。即ち、ＩｏをＶｏの進み９０゜と同相成分（Ｉｃｏ）と、Ｖｕｏとの同相成分（Ｉｇｒ）に分割する。
【００７１】
次のステップＳ１５で各々のＩｇｒの絶対値の平均を求め、この平均値とＩｇｒの設定レベルと比較し（ステップＳ７）、設定レベルより大きい場合に設定時限後、動作リレーをオンする。
【００７２】
上記の場合、過地絡時には、動作設定感度よりはるかに大きい電流が流れるため、各相の平均値を取らずにＩｇｒのうち大きい方の値で動作させるようにしてもよい。
【００７３】
過地絡に至らない通常の絶縁劣化事故で、他の電路の充電電流の影響により接地相・大地電圧がＶｅが発生していた場合、Ｖｕｏ，Ｖｗｏの各相分のＩｇｒの値は異なり充電電流分Ｉｃｏが不明の時、どちらの相で絶縁劣化しているか判断できない。よって次のように考え対処する。事故無し状態の充電電流Ｉｎが第２の実施の形態の検出方法で求められているときは、ＩｏからＩｃｏを差引き求められた電流と等しいか、近い値のＩｇｒを用いる。絶縁の悪い負荷が投入され、上記の検出方法ではＩｎが求められていない場合およびどちらとも判断できないときは、各Ｉｇｒの平均値を求めこれをＩｇｒ値として用いる。平均値で求めたＩｇｒの誤差は差ほど大きくなく実使用上問題ない程度で漏電継電器の許容範囲で納まる。
【００７４】
また、Ｖｅが小さい場合はＶｏ≒Ｖｎとなり、各Ｉｇｒも等しくなり誤差は小さくなる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は以上のように地絡時の抵抗成分電流を演算して求め、この抵抗成分電流により、自回路の地絡事故か否かを判断するようにしたので、次の効果を奏する。
（１）△結線および単相の一線接地電路の共通接地でも不要動作の無い漏電継電器を供給できる。
（２）対地静電容量が大きい電路では、充電電流の影響により低抵抗にならないと漏洩電流が増加しない問題があるが抵抗分電流で検出するため絶縁劣化が初期の段階で検出でき高感度の設定が可能である。
（３）別の検出信号を重畳させる必要が無く、電路に影響を及ぼす事が無く、かつ重畳信号発生器も必要なく安価で経済てきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図。
【図２】本発明の概念図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のベクトル図。
【図４】図２の演算手段のフローチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態の説明図。
【図６】第２の実施の形態のフローチャート
【図７】本発明の第３の実施の形態の説明図。
【図８】第３の実施の形態のベクトル図。
【図９】第３の実施の形態のフローチャート
【図１０】本発明の第４の実施の形態の説明図。
【図１１】第４の実施の形態のフローチャート。
【図１２】第４に実施の形態のベクトル図。
【図１３】高層ビルにおける共通接地方式の説明図。
【図１４】共通接地方式の説明図。
【図１５】三相三線△結線時の共通接地方式の説明図。
【図１６】図１５のベクトル説明図。
【図１７】三相三線△結線時の共通接地方式の他の例における説明図。
【図１８】図１７のベクトル説明図。
【符号の説明】
１０…充電相−大地間電圧検出手段
２０…接地相−大地間電圧検出手段
３０…零相電流検出手段
４０…漏電リレー
４１…Ａ／Ｄ変換部
４２…演算手段
４３…動作感度・時限設定部
４４…動作出力リレー
５０・６０…中性点・大地間電圧検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧接地電路における一線接地電路の漏電検出保護技術に関し、特に、複数変電室の変圧器の二次接地を共通接地とした場合の、他の変電室での過地絡事故時に不必要な動作を行わないようにした漏電検出保護方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高層ビルなどのように、多数の変電室（変電所）（例えば、各階に）が設けられ、各変電室の変圧器の二次接地を共通の接地線で接地する共通接地方式がとられている場合が多い。その際、他の変電室の変圧器の二次側で地絡事故が生じたとき、別の健全な変電室の漏電検出器が不必要な動作をする事例が多発している。
【０００３】
その原因は、共通接地のＢ種接地の接地抵抗に事故電流が流れ、Ｂ種接地の接地抵抗により電圧が発生し、その発生した電圧上昇分により充電々流が増加し、漏電リレーの設定値を超えて不必要な動作をするものである。
【０００４】
この現象を図１３および図１４によって詳細に説明する。図１３は高層ビルに複数の変電室が設置され、各変電室に設置されている変圧器の二次側の一線は共通接地線で接地した場合の模式図で、高層ビル１００内にＡ変電室〜Ｄ変電室の複数の変電室が設けられ、各変電室の変圧器の二次側の一線は共通接地線１０１でＢ種接地されている。ＥBはこのＢ種接地を示している。
【０００５】
図１４は図１３中のＣ変電室内の変圧器の二次側が△結線され、Ａ変電室内の変圧器の二次側が単相３線により配電され、△結線のｖ相と単相３線の中性点とを共通接地線１０１でＢ種接地した場合の例で、このように共通接地された場合においてＡ変電室の電路ｗのＦ点で過地絡事故が発生したとき、Ｃ変電室内の漏電リレーが不必要な動作をする場合がある。
【０００６】
その理由は、Ａ変電室の配電線の電路ｗで過地絡事故が発生すると、接地電流Ｉｇは、地絡点Ｆから点線で示すようにＢ種接地ＥB−共通接地線１０１−中性点Ｎ−電路ｗを通して流れる。
【０００７】
この地絡電流Ｉｇが大きいと（過地絡）、Ｂ種接地ＥBの接地抵抗ＲBにより高い電圧が発生する。例えば、接地抵抗１０Ωで地絡電流１０Ａの場合は、１００Ｖが発生する。この電圧はＣ変電室の接地点の電圧を上昇させ、その電圧上昇分により、対地静電容量Ｃｗ，Ｃｕに流れる電流が増加し、また事故が無い状態では流れていなかった接地相（ｖ相）の対地静電容量Ｃｖにも電流が流れ、零相変流器ＺＣＴはこれらを検出してＣ変電室内に設置されている漏電リレーの設定値を超えると当該漏電リレーは動作し、遮断器を遮断することになる。この動作はＣ変電室内が健全時の動作であるから不必要動作となる。
【０００８】
このような不必要動作は、共通接地方式であれば、同一変電室内に複数の変圧器が設置されていて他の変圧器の二次側で過地絡事故が発生した場合にも起こり得る。
【０００９】
従来、このような現象に対応した不必要動作を防止する手段は知られていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明者は、上記のような不必要動作を防止するために種々の手段を試みた。
【００１１】
Ｙ結線の中性点接地電路の場合も、充電々流が増加すると不必要動作を起こすおそれがあるが、Ｙ結線の場合は中性点と大地間の電圧Ｖｅと、事故時に流れる零相電流Ｉｏとの位相比較で負荷側事故か否かを比較的簡単に判別することができる。
【００１２】
即ち、他の電路の地絡事故の場合、自回路の（又は負荷側の）零相電流Ｉｏは充電々流であるから事故時の中性点と大地間の電圧Ｖｅに対して進み９０°位相となり、負荷側の事故の場合は、ＶｅとＩｏはほぼ１８０°逆位相となる。
【００１３】
従って、中性点と大地間の電圧を検出するようにしておき、この電圧と零相変流器に流れる電流とを位相を比較することで不必要動作を防止することができた。
【００１４】
しかし、△結線および単相の一線接地電路ではＹ結線のように中性点は無く、接地点はｕ、ｖ、ｗ相の何れかとなり、他の電路の過地絡時に接地点と大地間の電圧と零相電流を位相比較しても充電々流は進み９０°位相とはならず、他の電路の事故をおこした相により変化し不定となる。
【００１５】
また、何等かの方法で中性点を作りその中性点と大地間の電圧と零相電流とを位相比較する方法も考えられるが、他の電路の事故相によっては充電々流と事故電流が同相となる場合があり位相比較だけでは判別できないことが判明した。
【００１６】
図１５および図１６は、作り出した中性点と大地間の電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相比較により判別する場合の説明図で、図１５は三相三線△結線の２つの変圧器があって、△結線の一方がｖ相を一線接地した電路Ａと、他方がｗ相を一線接地した電路Ｂの各接地相を共通接地線１０１でＢ種接地した場合を示し、図１６はその位相比較のベクトル図を示す。
【００１７】
今、電路Ｂのｖ相のＦ点で過地絡事故が発生すると、図１６に示すように、事故時の大地電位が、事故無し時の大地電位イからｇ点に移動し、健全側電路Ａでは中性点と大地間の電圧Ｖｏａの９０°進みの充電々流Ｉｏａが流れる。この充電々流Ｉｏａは健全時の零相電流Ｉｏに比べて大きくなる。
【００１８】
このとき、事故側電路Ｂではｗ→ｕの方向の事故電流Ｉｇ（Ｉｏｂを含む）が流れ、Ｖｏｂの進み９０°位相に近い事故電流Ｉｇが流れる。従って、中性点と大地間の電圧Ｖｏとの位相比較で判断することはできない。
【００１９】
図１７，１８は、三相三線△結線のｖ相を一線接地した電路Ａと他の三相三線△結線の一線接地をｕ相で接地した電路Ｂの場合で、今、電路Ｂのｗ相で過地絡が生じたとき大地電位がｇ点に移動し、電路ＡではＶｏａの９０°進みの充電々流Ｉｏａが流れ、この電流はＶｅに対し１８０°進みに近い位相で現れかつ健全時のＩｏに比べ大きくなる。
【００２０】
この時、事故側電路Ｂではｕ→ｗの方向の事故電流Ｉｇ（Ｉｏｂを含む）が流れＶｅの進み１８０°位相に近いＩｇが流れる。従って、Ｖｅとの位相比較で判断することはできない。
【００２１】
また、接地線に挿入した零相変流器の信号を基準にした場合、この零相変流器に流れる電流の位相はＶｅと逆相となるだけで同様の信号であるから判別は不能となる。
【００２２】
また、電路の中性点と大地間の電圧をＶｏとして取り出し、この電圧Ｖｏと同相分の電流Ｉｏを算出して抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、この抵抗成分電流Ｉｇｒ分で漏電リレーを動作させることも試みたが、過地絡事故でないときは問題はないが、過地絡事故時においてはＢ種接地抵抗により接地相と大地間に電圧Ｖｅが発生するため、正確な値ではなくなる。
【００２３】
即ち、真の抵抗成分電流Ｉｇｒの値は、地絡した相と大地間とに発生した絶縁抵抗分による電流分であるから、地絡した相と大地間の電圧と同相の電流となり、過地絡事故時は、中性点と大地間の電圧Ｖｏとの同相分を求めてもそれは真の抵抗成分電流Ｉｇｒの値ではなく、実際のＩｇｒ分より小さくなり、検出できない場合がある。
【００２４】
以上の点に鑑み本発明は、△結線および単相の一線接地電路の共通接地でも不必要動作の無い漏電検出保護装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は過地絡事故時の地絡電流は、過地絡時に地絡事故相と大地間とに発生する電圧により絶縁抵抗分として流れる電流であることに着目してなされたものである。
【００２６】
即ち、低圧電路における一線接地電路の漏電検出方法において、地絡事故時の電路の中性点と大地間の電圧および充電相と大地間の電圧を求め、そのときの零相電流を、前記中性点と大地間の電圧Ｖｏの９０°進み成分の充電々流と地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と同相分の抵抗成分電流に分割し、該抵抗成分電流があらかじめ設定した設定レベルを超えたとき所定の保護動作をするようにするものである。
【００２７】
上記の中性点と大地間の電圧を、地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と接地相と大地間の電圧から線間電圧を求め、単相の一線接地電路では線間電圧Ｖｕの１／２の点を、△結線の一線接地電路では各充電相の中間位相で１／√３の点を電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間の電圧により求めることができる。
【００２８】
また、装置としては、
低圧電路における一線接地電路の漏電検出保護装置において、単相一線接地電路の充電相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出するための零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して自回路の事故か否かを判別する漏電リレーを備えた構成とする。
【００２９】
そして、上記の漏電リレーは、地絡事故時の充電相−大地間検出手段で検出した電圧をＶｕｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した零相電流をＩｏとして、ＶｕｏとＶｅから線間電圧Ｖｕを求め、該線間電圧Ｖｕの１／２の点を地絡事故時の電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間電圧をＶｏとし、零相電流ＩｏをＶｏに対し９０°進み位相の充電々流分Ｉｃｏと、Ｖｕｏと同相成分の抵抗成分電流Ｉｇｒに分割し、抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した検出レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。上記の中性点と大地間の電圧は、中性点−大地間電圧検出手段を設けて検出することもできる。
【００３０】
三相三線の△結線、若しくは単相電路の一線接地電路の場合は、中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各検出信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備えた構成とする。
【００３１】
そして、上記の漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した電流をＩｏ、Ｖｅが零のときの中性点と大地間の電圧をＶｎ、零相電流検出手段で検出される電流で対地静電容量に流れる充電々流をＩｎとしたとき、地絡事故が発生していない時点のＩｎを求めてこれを記憶しておき、地絡事故が発生したときのＶｏとＶｅからＶｎを、ＶｏとＶｎの比率から地絡時の充電々流分Ｉｃｏを求め、零相電流ＩｏからこのＩｃｏを差し引いて抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。
【００３２】
また、他の手段として、三相三線の一線接地電路の中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、充電相の各相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備えた構成とする。
【００３３】
この場合の漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、各充電相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｕｏ，Ｖｗｏ、そのときの零相電流検出手段で検出した零相電流Ｉｏとし、この零相電流Ｉｏを零相電流Ｉｏの充電々流分ＩｃｏをＶｏに対し９０°進み位相としてとり、Ｖｕｏ，Ｖｗｏの各同相成分として流れる事故電流に分割して抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき動作するようにすることが望ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態で、単相変圧器Ｔｒの二次側の一線ｖを接地した場合である。この第１の実施の形態は、充電相ｕと大地間の電圧Ｖｕを取り出す充電相−大地間電圧検出手段１０と、接地相ｖと大地間の電圧Ｖｅを取り出す接地相−大地間電圧検出手段２０と、電路の零相電流Ｉｏを検出する零相電流検出手段３０と、これら各検出手段で検出した検出信号を入力して演算処理し、絶縁劣化に伴って流れる地絡電流を算出して保護動作を行う漏電リレー４０により構成されている。
【００３６】
充電相−大地間電圧検出手段１０は、充電相ｕとアース（大地）Ｅ間にコンデンサ１０Ｃ1，１０Ｃ2を接続してコンテンサ分圧により充電相ｕと大地間の電圧（以下、充電相・大地間電圧と称す）Ｖｕを取り出す。この充電相・大地間電圧Ｖｕ（地絡電流によりＶｕｏに変化する）の検出はコンデンサ分圧に限らずトランス又は抵抗を使用しても良い。
【００３７】
接地相−大地間電圧検出手段２０も同様に接地相ｖとアースＥ間の電圧（以下、接地相・大地間電圧と称す）Ｖｅをコンデンサ２０Ｃ1，２０Ｃ2により分圧して取り出す。
【００３８】
零相電流検出手段３０は、零相変流器を使用して零相電流Ｉｏを取り出す。そして、これらの各検出手段により検出した検出信号は、漏電リレー４０に取り込まれ後述する演算手段４２により地絡電流の抵抗成分電流Ｉｇｒを算出（演算）して求める。
【００３９】
漏電リレー４０には、零相電流を取り込む端子Ｚ１，Ｚ２と、接地相・大地間電圧Ｖｅを取り込む端子Ｌｅと、充電相・大地間電圧Ｖｕを取り込む端子Ｌｕと、接地端子Ｅとを有する。
【００４０】
図２は漏電リレー４０の概念図で、端子Ｚ１，Ｚ２から入力した零相電流Ｉｏを増巾器３１で増巾してＡ／Ｄ変換部４１に入力する。同様に端子ＬｅとＥから入力した接地相・大地間電圧Ｖｅ、端子ＬｕとＥから入力した充電相・大地間電圧Ｖｕ（地絡事故時にはＶｕｏに変化）を夫々の増巾器２１および３１で増巾し、これをＡ／Ｄ変換部４１に入力する。該Ａ／Ｄ変換部４１に入力された各検出信号は、ここでＡ／Ｄ変換され演算手段４２に入力される。
【００４１】
演算手段４２では、Ａ／Ｄ変換されたＩｏ，Ｖｅ，Ｖｕの各信号はディジタルフィルタ４２ａを介して夫々の絶対値と位相を検出して演算処理部４２ｂに入力される。演算処理部４２ｂでは、図３に示すベクトル演算処理を図４に示すフローチャートに従って行い、抵抗成分電流Ｉｇｒを求める。
【００４２】
なお、漏電リレー４０には動作感度・時限設定部４３と動作出力リレー４４を有している。
【００４３】
地絡事故が無い状態の充電相ｕと大地間電圧をＶｕとし、過地絡によりＢ種接地ＥBの接地抵抗ＲBに電流が流れて生ずる電圧が大地電位に対して上昇するが、このときＶｅの上昇により変化した充電相・大地間電圧をＶｕｏとし、このとき零相変流器により検出した零相電流をＩｏとすると、図１のＦ点で過地絡事故が発生した場合、地絡電流がＢ種接地ＥBの接地抵抗ＲBに流れ、この電流により、接地点の電位が上昇しＶｕｏとなる。このとき、接地相ｖの対地静電容量Ｃｖにも充電電流Ｉｃｏが流れる。この充電電流Ｉｃｏは、図３に示すように変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏの進み９０゜位相の電流Ｉｕｃｏと、接地相ｕと大地間電圧Ｖｅの進み９０゜位相で流れる電流Ｉｅｃｏのベクトル合成となる。
【００４４】
一方、絶縁劣化により流れる抵抗成分電流Ｉｇｒとは、充電相ｕとアースＥに対しての絶縁劣化により流れる電流であることから、変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏと同相となる。よって、零相電流検出手段３０で検出した零相電流Ｉｏから充電電流Ｉｃｏを差し引いた電流が抵抗成分電流Ｉｇｒとなる。すなわち、充電々流Ｉｃｏは中性点Ｎと大地間電圧Ｖｏに対し９０゜進み位相にあるから、零相電流Ｉｏを充電電流Ｉｃｏの位相成分と変化した充電相電圧Ｖｕｏと同相成分の電流に分けることで抵抗成分電流Ｉｇｒが求められる。
【００４５】
この抵抗成分電流Ｉｇｒが動作感度・時限設定部４３で設定された設定レベルを超えたとき、設定時間後に動作出力リレー４４を動作させ、遮断器を遮断したり、また警報を発する等の手段により必要な保護動作を行わせる。
【００４６】
図４は演算処理部４２ｂにおける上記の図３のベクトル演算を行うフローチャートで、まず、ステップＳ１，Ｓ２で最初に電路の中性点Ｎを求める。この中性点Ｎは、地絡時に変化した充電相・大地間電圧Ｖｕｏと接地相・大地間電圧Ｖｅ（Ｂ種接地抵抗に生じる電圧）から線間電圧Ｖｕ（地絡事故が無いときの充電相・大地間電圧と等しい）を求め（ステップＳ１）、この線間電圧Ｖｕの１／２点を電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと接地相ｖ間の電圧Ｖｎ（Ｖｅが零のときの電圧）を求める（ステップＳ２）。次に、中性点Ｎと接地相Ｖ間電圧Ｖｎと接地相・大地間電圧Ｖｅから中性点・大地間電圧Ｖｏを求める（ステップＳ３）。次に、この中性点・大地間電圧Ｖｏの進み９０゜位相を求める（ステップＳ４）。次にステップＳ５で、零相電流Ｉｏを中性点・大地間電圧Ｖｏの進み９０゜と同相成分の電流Ｉｃｏと、充電相・大地間電圧Ｖｕｏと同成分の抵抗成分電流Ｉｇｒに分割する。
【００４７】
そして、この抵抗成分電流Ｉｇｒをあらかじめ設定した動作感度設定レベル（検出レベル）と比較し（ステップＳ６）、設定レベルを超えたときは、あらかじめ設定した時限タイムを超えたか否かを判定して（ステップＳ７）、超えたとき動作出力リレー４４をオンさせ（ステップＳ８）、必要な保護動作を行わせる。
【００４８】
ステップＳ６で設定レベルに達しないときはステップＳ９で時限タイマをプリセットする。これらの動作を所定時間繰り返し、監視する。
【００４９】
以上は中性点・大地間電圧Ｖｏを演算によって求めた場合であるが、これを計測によって求めることも出来る。
【００５０】
即ち、図５に示すように、充電相−大地間電圧検出手段１０に代え、中性点−大地間電圧検出手段５０（以下、Ｖｏ検出手段と略称する）を設ける。このＶｏ検出手段５０は、充電相ｕと接地相ｖを夫々に設けたコンデンサ５０Ｃ1，５０Ｃ2を介して接続して中性点Ｎを形成し、この中性点Ｎとアース（大地）Ｅ間に分圧コンデンサ５０Ｃ3を設けて、該コンデンサ５０Ｃ3の両端から中性点・大地間電圧Ｖｏを取り出す。そして、この取り出（計測）した中性点・大地間電圧Ｖｏを使用して図６のフローチャートに示す演算処理を行う。
【００５１】
この場合は、中性点・大地間電圧Ｖｏは計測ですでに求められているので、図４に示すステップ３までの演算が変わる。即ち、過地絡事故時の中性点・大地間電圧Ｖｏ、接地相・大地間電圧Ｖｅ、この接地相・大地間電圧Ｖｅが零の時の中性点・大地間電圧をＶｎ、事故なし時の充電相と大地間電圧Ｖｕ（線間電圧）としたとき、ステップＳ１でＶｏとＶｅからＶｎを求め（図３参照）、このＶｎを２倍してＶｕを求め（ステップＳ２）、このＶｕとＶｅから過地絡事故時の充電相・大地間電圧Ｖｕｏを求める。（ステップＳ３）。ステップＳ４以降は図４のステップＳ４以降と同じ演算処理となる。
【００５２】
上記は過地絡事故時の場合について説明したが、微地絡時にも接地相・大地間電圧Ｖｅが小さくなるだけで、Ｖｏ＝Ｖｎとなり上記の演算は成り立つ。
【００５３】
以上のように、絶縁抵抗の劣化により流れる電流を動作感度の設定値とすることができるので高感度に設定することができるとともに絶縁抵抗の劣化（事故）の無い電路では、抵抗成分電流は存在しないので不必要動作をすることはない。
【００５４】
図７は本発明の第２の実施の形態の説明図で三相三線の一線接地の場合である。接地相−大地間電圧検出手段２０と、中性点−大地間電圧検出器６０、零相電流検出手段３０および漏電リレー４０とからなる。なお、図１，図５と同じ機能を有する部分には、これと同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５５】
中性点−大地間電圧検出手段６０は、三相のｕ，ｖ，ｗ相の各相にコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの一方の電極を接続し、他方の電極を共通接続して中性点Ｎを形成し、該中性点Ｎとアース(大地）Ｅ間にコンデンサＣｏを挿入して、このコンデンサＣｏの両端から三相における中性点・大地間電圧Ｖｏを取り出す。これら各検出手段で検出された検出信号は漏電リレー４０に入力される。即ち、零相検出手段３０で検出した零相電流Ｉｏは、漏電リレー４０のＺ1，Ｚ2端子に、中性点・大地間電圧Ｖｏは、端子Ｎ−Ｅに、接地相・大地間電圧Ｖｅは端子Ｌｅ−Ｅに夫々入力され、図２と同様に漏電リレー４０の演算手段４２の演算処理部４２ｂで演算処理される。図８は演算するベクトル図、図９は演算処理のフローチャートを示す。
【００５６】
今、上記と同様に接地相・大地間電圧Ｖｅ、この電圧Ｖｅが零の時の中性点と大地間電圧Ｖｎ、中性点・大地間電圧をＶｏ、零相電流をＩｏとすると、一線接地電路では、接地事故が発生していない状態でも、図８に示すような充電電流Ｉｃｏが負荷側の対地静電容量を介して流れている。この充電電流ＩｃｏはＶｏに対し９０゜進みとなり、事故が発生していないことの判断が可能で、そのとき、接地相・大地間電圧Ｖｅが零であればＶｏ＝Ｖｎとなり、Ｖｅがあれば、そのときのＶｏからＶｎを求める（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２でＶｏとＶｎの比率Ｖｏ／Ｖｎを求める。
【００５７】
ステップＳ３でＩｏの９０゜進みか否かを判断し、９０゜進みのときはＩｏ÷（Ｖｏ／Ｖｎ）を求め、Ｖｅが零の場合（事故が無いとき）の充電電流Ｉｎを求めて記憶しておく（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００５８】
次にステップＳ６で、過地絡時のＩｏからＩｃｏを差し引き抵抗成分電流Ｉｇｒを求める。この抵抗成分電流Ｉｇｒは、事故の無い電路では零である。
【００５９】
算出した抵抗成分電流Ｉｇｒは図４と同様にステップＳ７で設定レベルと比較し、設定レベルを超えたとき、設定された時限後（ステップＳ８）動作出力リレーを動作させる（ステップＳ９）。
【００６０】
また、Ｉｇｒが設定レベルより小さいときは、時限タイマをリセットして（ステップ１１）処理を終了し、これを繰り返す。
【００６１】
次に、ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みでない場合は、地絡事故の発生がある場合で、ステップＳ１０ではＶｏおよびＶｅが変化したとき、そのときのＶｏとＶｅからＶｎを求め、過地絡時におけるＶｏ／Ｖｎの比率を、記憶しておいたＩｎに乗じて過地絡時の充電電流Ｉｃｏを求め、ステップＳ６に移行する。
【００６２】
共通接地方法で他の電路の充電電流の影響で接地相・大地間電圧Ｖｅが発生していても、自回路の負荷側で事故が無い限り、零相電流Ｉｏは中性点・大地間電圧Ｖｏに対して９０゜進みで現われるため、上記の演算は成り立つ。
【００６３】
図７は三相三線の一線接地の場合であるが、図５の単相の一線接地電路でも、同様の処理を行うことで実現できる。この実施の形態においても、第１の実施の形態同様に、絶縁抵抗の劣化により流れる電流を動作感度の設定値とすることができ、高感度に設定することができる。
【００６４】
図１０は本発明の第３の実施の形態の説明図で、基本的には、第１の実施の形態の方式と同じであるが、三相三線の一線接地の場合、充電相はＵ相とＶ相とがあり、どちらの相が地絡しているか、また従来の技術で述べたように、負荷側か他の電路の地絡かの判断ができない。
【００６５】
そこで、図７と同様の三相用の中性点−大地間電圧検出手段６０と、充電相のｕ相とｗ相の夫々に、充電相−大地間電圧検出手段１０ｕ，１０ｗおよび零相電圧検出手段３０を設け、これら各検出手段の検出信号を漏電リレー４０に入力してベクトル演算処理を行い、抵抗成分電流Ｉｇｒを求めるものである。
【００６６】
過地絡事故時の中性点と大地間の電圧をＶｏ、各充電相と大地間の電圧をＶｕｏとおよびＶｗｏ、その時、零相変流器で検出した零相電流をＩｏとすると、一線接地電路では、前記のように接地事故が発生していない状態でも、充電電流Ｉｃｏが負荷側の対地静電容量を介して流れている。この充電電流ＩｃｏはＶｏに対し９０゜進みとなり、上述の通り事故発生の判断とすることができる。
【００６７】
図１１は、この第３の実施の形態における演算処理のフローチャートを示す。同図において、ステップＳ１でＶｏの進み９０゜位相を求め、次にＶｏ／Ｖｎを求める（ステップＳ２）。ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みか否かを判断し、９０゜進みの場合は事故が無い状態であるから、この事故がないときの充電電流ＩｎをＩｎ＝Ｉｏ÷（Ｖｏ／Ｖｎ）で求め、これをステップＳ５で記憶しておく。次に、ステップＳ６でＩｏからＩｃｏを差し引いてＩｇｒを求め、設定した検出レベルと比較する。以下の処理は図４と同様に行う。
【００６８】
ステップＳ３でＩｏがＶｏの９０゜進みでないときは、ステップＳ５で先に事故が無いときの充電電流Ｉｎが記憶されているか否かを判断し、記憶されているときは、図９と同様に充電電流ＩｃｏをＩｃｏ＝Ｉｎ×（Ｖｏ／Ｖｎ）で求める（ステップＳ１２）。ステップＳ６〜ステップＳ１０までは、図９と同じ処理となる。ステップＳ１１でＩｎが記憶されていないときは、ステップＳ１３〜Ｓ１５で処理される。即ち、過地絡事故があったとき、事故電流は事故相のＶｕｏ又はＶｗｏと同相であり、零相電流Ｉｏの充電電流分ＩｃｏをＶｏに対し９０゜進み位相にとり、ＶｕｏとＶｗｏの各同相成分に分割してＩｇｒを求める。
【００６９】
ステップＳ１３で図１２（ａ）のベクトル演算を行い、ＶｕｏのＩｇｒを求める。即ち、ＩｏをＶｏの進み９０゜と同相成分（Ｉｃｏ）と、Ｖｕｏとの同相成分（Ｉｇｒ）に分割する。
【００７０】
次にステップＳ１４で、図１２（ｂ）のベクトル演算を行いＶｗｏのＩｇｒを求める。即ち、ＩｏをＶｏの進み９０゜と同相成分（Ｉｃｏ）と、Ｖｕｏとの同相成分（Ｉｇｒ）に分割する。
【００７１】
次のステップＳ１５で各々のＩｇｒの絶対値の平均を求め、この平均値とＩｇｒの設定レベルと比較し（ステップＳ７）、設定レベルより大きい場合に設定時限後、動作リレーをオンする。
【００７２】
上記の場合、過地絡時には、動作設定感度よりはるかに大きい電流が流れるため、各相の平均値を取らずにＩｇｒのうち大きい方の値で動作させるようにしてもよい。
【００７３】
過地絡に至らない通常の絶縁劣化事故で、他の電路の充電電流の影響により接地相・大地電圧がＶｅが発生していた場合、Ｖｕｏ，Ｖｗｏの各相分のＩｇｒの値は異なり充電電流分Ｉｃｏが不明の時、どちらの相で絶縁劣化しているか判断できない。よって次のように考え対処する。事故無し状態の充電電流Ｉｎが第２の実施の形態の検出方法で求められているときは、ＩｏからＩｃｏを差引き求められた電流と等しいか、近い値のＩｇｒを用いる。絶縁の悪い負荷が投入され、上記の検出方法ではＩｎが求められていない場合およびどちらとも判断できないときは、各Ｉｇｒの平均値を求めこれをＩｇｒ値として用いる。平均値で求めたＩｇｒの誤差は差ほど大きくなく実使用上問題ない程度で漏電継電器の許容範囲で納まる。
【００７４】
また、Ｖｅが小さい場合はＶｏ≒Ｖｎとなり、各Ｉｇｒも等しくなり誤差は小さくなる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は以上のように地絡時の抵抗成分電流を演算して求め、この抵抗成分電流により、自回路の地絡事故か否かを判断するようにしたので、次の効果を奏する。
（１）△結線および単相の一線接地電路の共通接地でも不要動作の無い漏電継電器を供給できる。
（２）対地静電容量が大きい電路では、充電電流の影響により低抵抗にならないと漏洩電流が増加しない問題があるが抵抗分電流で検出するため絶縁劣化が初期の段階で検出でき高感度の設定が可能である。
（３）別の検出信号を重畳させる必要が無く、電路に影響を及ぼす事が無く、かつ重畳信号発生器も必要なく安価で経済てきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図。
【図２】本発明の概念図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のベクトル図。
【図４】図２の演算手段のフローチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態の説明図。
【図６】第２の実施の形態のフローチャート
【図７】本発明の第３の実施の形態の説明図。
【図８】第３の実施の形態のベクトル図。
【図９】第３の実施の形態のフローチャート
【図１０】本発明の第４の実施の形態の説明図。
【図１１】第４の実施の形態のフローチャート。
【図１２】第４に実施の形態のベクトル図。
【図１３】高層ビルにおける共通接地方式の説明図。
【図１４】共通接地方式の説明図。
【図１５】三相三線△結線時の共通接地方式の説明図。
【図１６】図１５のベクトル説明図。
【図１７】三相三線△結線時の共通接地方式の他の例における説明図。
【図１８】図１７のベクトル説明図。
【符号の説明】
１０…充電相−大地間電圧検出手段
２０…接地相−大地間電圧検出手段
３０…零相電流検出手段
４０…漏電リレー
４１…Ａ／Ｄ変換部
４２…演算手段
４３…動作感度・時限設定部
４４…動作出力リレー
５０・６０…中性点・大地間電圧検出手段
Claims (7)
- 低圧電路における一線接地電路の漏電検出方法において、地絡事故時の電路の中性点と大地間の電圧および充電相と大地間の電圧を求め、そのときの零相電流を、前記中性点と大地間の電圧の９０°進み成分の充電々流と地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と同相分の抵抗成分電流に分割し、該抵抗成分電流があらかじめ設定した設定レベルを超えたとき所定の保護動作をするようにしたことを特徴とする低圧接地電路の漏電検出保護方法。
- 上記の中性点と大地間の電圧を、地絡事故時に変化した充電相と大地間の電圧と、接地相と大地間の電圧から線間電圧を求め、単相の一線接地電路では線間電圧の１／２の点を、Δ結線の一線接地電路では各充電相の中間位相で１／√３の点を電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間の電圧により求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の低圧接地電路の漏電検出保護方法。
- 低圧電路における一線接地電路の漏電検出保護装置において、充電相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出するための零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して自回路の事故か否かを判別する漏電リレーを備え、該漏電リレーは、地絡事故時の充電相−大地間電圧と接地相−大地間電圧から電路の中性点−大地間電圧を求め、そのときの零相電流を、前記中性点と大地間の電圧の９０°進み成分の充電電流と地絡事故時に変化した充電相−大地間電圧と同相分の抵抗成分電流に分割し、該抵抗成分電流があらかじめ設定した設定レベルを超えたとき自回路の事故と判別して所定の保護動作をするようにしたことを特徴とする漏電検出保護装置。
- 請求項３記載の漏電リレーは、地絡事故時の充電相−大地間検出手段で検出した電圧をＶｕｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した零相電流をＩｏとして、ＶｕｏとＶｅから線間電圧Ｖｕを求め、該線間電圧Ｖｕの１／２の点を地絡事故時の電路の中性点Ｎとし、この中性点Ｎと大地間電圧をＶｏとし、零相電流ＩｏをＶｏに対し９０°進み位相の充電々流分Ｉｃｏと、Ｖｕｏと同相成分の抵抗成分電流Ｉｇｒに分割し、抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した検出レベルを超えたとき動作するようにしたことを特徴とする漏電検出保護装置。
- 低圧電路に於ける一線接地電路の漏電検出保護装置において、電路の中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生じる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出するための零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して自回路の事故か否かを判別する漏電リレーを備え、該漏電リレーは、中性点−大地間電圧検出手段で検出した地絡事故時の中性点−大地間電圧とそのときの零相電流を、前記中性点と大地間の電圧の９０°進み成分の充電電流と地絡事故時に変化した充電相−大地間電圧と同相分の抵抗成分電流に分割し、該抵抗成分電流があらかじめ設定した設定レベルを超えたとき自回路の事故と判別して所定の保護動作をするようにしたことを特徴とする漏電検出保護装置。
- 低圧電路における一線接地電路の漏電検出保護装置において、三相三線のΔ結線、若しくは単相電路の一線接地電路で、中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、Ｂ種接地の接地抵抗に生ずる電圧を検出する接地相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各検出信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備え、該漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、接地相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｅ、そのとき零相電流検出手段で検出した電流をＩｏ、Ｖｅが零のときの中性点と大地間の電圧をＶｎ、零相電流検出手段で検出される電流で対地静電容量に流れる充電々流をＩｎとしたとき、地絡事故が発生していない時点のＩｎを求めてこれを記憶しておき、地絡事故が発生したときのＶｏとＶｅからＶｎを、ＶｏとＶｎの比率から地絡時の充電々流分Ｉｃｏを求め、零相電流ＩｏからこのＩｃｏを差し引いて抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき事故の回路の事故と判別して所定の保護動作するようにしたことを特徴とする漏電検出保護装置。
- 低圧電路における一線接地電路の漏電検出保護装置において、三相三線の一線接地電路の中性点と大地間の電圧を検出する中性点−大地間電圧検出手段と、充電相の各相と大地間の電圧を検出する充電相−大地間電圧検出手段と、零相電流を検出する零相電流検出手段と、これら各検出手段の検出信号を入力して各信号から自回路の事故か否かを判別する漏電リレーとを備え、該漏電リレーは、地絡事故時に中性点−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｏ、各充電相−大地間電圧検出手段で検出した電圧をＶｕｏ，Ｖｗｏ、そのときの零相電流検出手段で検出した零相電流Ｉｏとし、この零相電流Ｉｏを零相電流Ｉｏの充電々流分ＩｃｏをＶｏに対し９０°進み位相としてとり、Ｖｕｏ，Ｖｗｏの各同相成分として流れる事故電流に分割して抵抗成分電流Ｉｇｒを求め、該抵抗成分電流Ｉｇｒがあらかじめ設定した設定レベルを超えたとき自回路の事故と判別して所定の保護動作するようにしたことを特徴とする漏電検出保護装置。
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