JP4334997B2 - 常開ループ配電の地絡保護方式 - Google Patents

Description

本発明は配電用変電所の地絡保護方式に関し、特に、常開ループ配電方式の地絡保護に関する。

高圧幹線のループ化は、配電用変電所の電力供給システムとして大規模ビルやインテリジェントビルを中心に採用されており、事故時の停電時間や停電範囲を極小化し、供給信頼性の向上を図っている。

高圧ループ幹線の系統構成には、ループ区分開閉器が常時閉路又は開路しているかで、常閉ループ配電方式と常開ループ配電方式の２方式がある。

常閉ループ配電方式は高圧系統間の負荷を融通し合い、電圧改善、利用率向上等の利点があるが、常時の循環電流による方向地絡継電器の誤動作、地絡検出感度の低下、また地絡事故時には両系統から地絡電流が地絡点に流れ込むため、両系統が遮断され健全な区間や配電所まで全停電となるなどの課題がある。

これに対し、常開ループ配電方式は、高圧ループ幹線の結合点を常時電気的に開路しておき、故障時にだけ健全回線側から故障回線の末端健全区間に自動的に逆送するようにし、常閉ループ配電方式の技術的な課題を解決することが出来る。

本発明は、この常開ループ配電方式における地絡保護に関する。

まず、従来の常開ループ配電方式における地絡保護方式を図３によって説明する。図３は常開ループ配電方式における地絡保護方式の従来例で、同図において１０は受電側変電所で、Ａ高圧幹線とＢ高圧幹線の２回線で複数の配電用変電所に電力を供給する。１１は変圧器、１２は受電側母線、ＺＰＤは零相電圧検出器を示し、この受電側母線１２にＡ高圧幹線およびＢ高圧幹線の給電所１０Ａおよび１０Ｂが接続される。

これら給電所１０Ａおよび１０Ｂは夫々送り出し遮断器１３ａおよび１３ｂ、零相変流器ＺＣＴに接続された地絡方向継電器１４ａ、および１４ｂを夫々備えている。地絡方向継電器１４ａ、１４ｂは通常使用されているもので零相変流器ＺＣＴおよび零相電圧検出器ＺＰＤで零相電流と零相電圧を検出して方向性を判断して動作するものである。

２０Ａ，３０Ａ、および４０Ａは、Ａ高圧幹線に接続された配電用変電所、２０Ｂおよび３０ＢはＢ高圧幹線に接続された配電用変電所を示し、各配電用変電所は夫々機器および同じ回路により構成されている。

配電用変電所２０Ａに例をとって説明すれば、配電用変電所２０Ａは、入力側（電源側）高圧幹線ＢＵｉと出力側（負荷側）高圧幹線ＢＵｏを有し、これら入力側と出力側の高圧幹線は夫々の高圧幹線に設けられた入力側開閉器２１ａおよび出力側開閉器２２ａを介して互いに接続され、その接続線から配電用変圧器２３ａ及び配電線２４ａを介して負荷に給電される。

配電用変電所２０Ａの入力側開閉器２１ａはＡ高圧側幹線の接続ケーブル１ａを介してＡ高圧幹線の給電所１０Ａに接続され、出力側開閉器２２ａは隣接の配電用変電所３０Ａの入力側開閉器３１ａと接続ケーブル２ａによって接続され、配電用変電所３０Ａの出力側開閉器３２ａは、接続ケーブル３ａにより配電用変電所４０Ａの入力側開閉器４１ａに、また、出力側開閉器４２ａは接続ケーブル４ａによりループ点区分開閉器ＬＬＳに接続されている。

配電用変電所２０Ｂ及び３０Ｂも同様に配電用変電所２０Ｂの入力側開閉器２２ｂはＢ線側の接続ケーブル１ｂを介してＢ高圧幹線側給電所１０Ｂに接続され、出力側開閉器２１ｂは、接続ケーブル２ｂを介して配電用変電所３０Ｂの入力側開閉器３２ｂに接続され、配電用変電所３０Ｂの出力側開閉器３１ｂは、接続ケーブル３ｂによりループ点区分開閉器ＬＬＳに接続されている。

このようにＡ高圧幹線とＢ高圧幹線とはループ点区分開閉器ＬＬＳを介してループ状に接続されているが、このループ点区分開閉器ＬＬＳは常時開路され、一方の電圧が無くなった時一定時間後投入される。なお、図中Ｃ１乃至Ｃ５は零相電流を確実に検出するために、各配電用変電所に設けられた接地コンデンサを示している。

Ａ高圧幹線及びＢ高圧幹線に接続されている各配電用変電所は、互いに相手側から給電される場合があるので、夫々Ａ高圧幹線側からの給電と、Ｂ高圧幹線側からの給電に対応した地絡方向継電器を備えている。配電用変電所２０Ａに例をとって説明すると、２６ａ、２７ａはＡ高圧幹線側からの給電の地絡に対し負荷側に流れる地絡電流を検出して動作する地絡方向継電器、６６ｂ、６７ｂはＢ高圧幹線側からの給電時の地絡に対し負荷側事故点に対し流れる地絡電流を検出して動作する地絡方向継電器で、各地絡方向継電器は、夫々の零相変流器ＺＣＴに接続され、且つ零相電圧検出器ＺＰＤに接続されている。

尚、地絡方向継電器６６ｂ、６７ｂは、Ａ高圧幹線側からの給電の地絡に対して電源側事故点から流れる充電電流を検出して動作することもある。同様に、地絡方向継電器２６ａ、２７ａはＢ高圧幹線側からの給電の地絡に対し電源側事故点から流れる充電電流を検出して動作する場合もある。

そして、変電所内に地絡事故が起きたとき、事故点に流れる地絡電流を検出して動作する地絡方向継電器２６ａと、事故点から流れる充電電流を検出して動作する地絡方向継電器６６ｂの両方が同時に動作したとき（アンド条件成立時）に、入力側と出力側の開閉器２１ａと２２ａが同時に遮断される。

また、地絡方向継電器６７ｂ、２７ａ、５７ｂ、３７ａ、４７ｂ、４７ａ、５６ａ、３６ｂ、６６ａ、２６ｂは配電用変電所をつなぐ接続ケーブルの地絡事故に対応した地絡方向継電器なので、以下説明を省略する。

以上は配電用変電所２０Ａについて説明したが、他の配電用変電所３０Ａ、４０Ａ及び２０Ｂ、３０Ｂも同様に構成されており、配電用変電所２０と同じ部分には、配電用変電所の番号の１の桁の数字を同じくし、説明を省略する。

通常はループ点区分開閉器ＬＬＳは開路されているので、Ａ高圧幹線側の配電用変電所２０Ａ、３０Ａ及び４０Ａの地絡保護は、夫々の地絡保護継電器２６ａ、３６ａ、４６ａ、及び４６ｂ、５６ｂ、６６ｂによって行われている。

今、配電用変電所３０ＡのＦ１点で地絡事故が発生すると、地絡電流（零相電流）Ｉｇがながれる。このとき地絡方向継電器２６ａと３６ａの零相変流器が夫々（Ｉｇ−Ｉｃ１−Ｉｃ２−Ｉｃ３）、（Ｉｇ−Ｉｃ２−Ｉｃ３）の零相電流を検出して動作する。

また、電源側事故点から流れる充電電流を検出し、地絡方向継電器５６ｂ（Ｉｃ３），２７ｂ（Ｉｃ４）は夫々（ ）内の零相電流を検出して感度整定値以上であれば動作する。

地絡方向継電器４６ｂと３７ｂはループ点区分開閉器ＬＬＳは開路していて接続ケーブルがもつ対地静電容量だけとなり動作しない場合が考えられる。その他の地絡方向継電器は電流位相が動作位相と逆なので動作しない。

この場合、配電用変電所３０Ａだけが、地絡方向継電器３６ａと５６ｂが動作しアンド条件が成立しているので、入出力側の遮断器３１ａと３２ａが同時に遮断される。

この遮断器３１ａと３２ａが遮断されると、ループ点区分開閉器ＬＬＳの一方の電圧が無くなるので、一定時間後に当該ループ点区分開閉器ＬＬＳは投入され配電用変電所４０ＡにはＢ高圧幹線側から電力が供給される。

この地絡保護方式は、地絡事故を発生した配電用変電所が自変電所内でそれを検出して切り離すので、停電箇所を最小限とする事が出来る。しかし、一つの配電用変電所で多数の零相変流器を含む地絡方向継電器が必要となる。

また、これらの地絡方向継電器を確実に動作させるために接地コンデンサＣ１乃至Ｃ５を設置する必要がある。即ち、図３のループ点区分開閉器ＬＬＳが開路していて対地静電容量がないので動作しない地絡方向継電器４６ｂと同様に、地絡方向継電器５６ｂの零相電流は、対地静電容量に流れるＩｃ３だけなので、Ｉｃ３が感度整定値以上でないと継電器が動作しないことになり正常な判断が出来なくなる。これを避けるために、接地コンデンサを設けて強制的に対地静電容量を増やし、感度整定値以上の零相電流を流し、地絡方向継電器の動作を確実なものとする必要がある。特に、常開ループ配電方式においては、ループ点区分開閉器をどの箇所に設置するかは特定されていないし、一度地絡事故が起きた後は、開閉器を開放し給電方向を変えるため、各開離点毎に感度整定値以上の零相電流を流すことのできる静電容量の接地コンデンサを必ず必要となる。

以上の点に鑑み、本願の出願人は、一つの配電用変電所に一つの地絡保護手段を設ければ足りるようにすると共に、接地コンデンサの必要のない配電用変電所の保護装置を開発して既に特許出願している（特許文献１）
特願２０００−２１３３９号）。
特願２０００−２１３３９号。

この先願の発明は、この種の配電用変電所においては、入力側高圧幹線から流入する負荷電流及び零相電流は通常そのまま出力側高圧幹線から流出すること、しかも、自己の配電用変電所内での地絡事故の場合は、流入側と流出側ではアンバランスとなること、及び、この現象は、常開ループ配電方式のように出力側高圧幹線から入力側高圧幹線に電流の流れ方向が変った場合でも変らないこと、負荷電流に比べ零相電流は小さい（３０Ａ程度）ことに着目してなされたものである。

図４は図３に示す常開ループ配電方式の複数の配電用変電所の中のＡ高圧幹線に接続されている二つを取出しして１Ａ、２Ａとしたものである。尚、配電用変電所（以下、変電所と略称する）１Ａと２Ａは同じ構成となっているが、変電所１Ａに分岐電路３ｂによって新たな負荷設備５を布設した場合を示している。

図４において、変電所の入力側高圧幹線１と出力側高圧幹線２を、夫々の高圧幹線に設けた入力側開閉器１ａ及び出力側開閉器２ａを介して接続し、該接続線３ａから分岐線により負荷３に電力を供給するようにすると共に、入力側高圧幹線１と出力側幹線２と電流の流れ方向が互いに逆向きとなるように零相変流器ＺＣＴ１の鉄心窓を貫通し、該零相変流器ＺＣＴ１により保護範囲外の地絡事故では零相電流が打ち消し合い、保護範囲内の地絡事故による零相電流はこれを検出して、該零相電流があらかじめ設定した設定値以上となったとき動作する地絡検出手段４を設け、この地絡検出手段４の動作により入力側と出力側の開閉器１ａ及び２ａを遮断するようにしたことを特徴としている。

先願の発明は、各変電所には一つの地絡検出手段４を備えるだけで地絡保護が出来、また、接地コンデンサを不必要とし、また、電力供給の信頼性向上や、変電所の設置面積の縮小が可能となる等の優れた効果を発揮する。

近年、これの実用化の段階で、次のような新たな要望、課題が発生した。即ち、超高層ビルや大規模ビルでは変電所を分散設置するが、設置当初は負荷設備の配置に応じて適所に設置するため、先願の発明にかかる常開ループ配電方式を採用できる。しかし、ビルのライフサイクルを考えた場合、後になって当初の負荷設備の配置や容量の変更に伴い、別の変電所を増設することが多々ある。この場合、新たな変電所を既設変電所から離れた場所に配置する場合、新規変電所の位置関係などからループ高圧幹線の本線に接続しないで、ループ内の既設の変電所から高圧幹線を分岐した方が容易に対応でき、また本線に比較して通電容量の小さい電線で、且つ片道配線で済むため工事費用も少なくなり、最寄の変更しやすい既設の変電所から、高圧幹線を分岐する方が得策であること、ならびにこの変電所から分岐した場合、新たな課題として他の変電所での地絡事故のときに、健全な変電所で不要動作（誤動作）を引き起こすことがあることが判明した。

その原因を究明した結果、変電所から分岐すると変電所内及び分岐電路の等価対地静電容量が増加し、この対地静電容量に流れ込む充電電流に起因するものであることが判明した。これを図４によって説明する。

図４は、変電所１Ａの接続線３ａから分岐電路３ｂにより負荷設備５を分岐した場合を示し、Ｃ１１は変電所１ＡのＺＣＴ１より電源側の等価対地静電容量で、対地静電容量Ｃ１１に流れる充電電流をＩｏＣ１１とする。以下、同様に、Ｃ２１は、変電所１Ａ内の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ２１、
Ｃ３１は、変電所１Ａからの分岐電路の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ３１、Ｃ４１は、変電所１Ａと変電所２Ａを接続するループ本線Ｌの等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ４１、Ｃ５１は、変電所２Ａ内の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ５１、Ｃ７１は、変電所２ＡのＺＣＴ２より負荷側の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ７１、とする。

今、変電所２ＡのＦ２点で地絡事故が発生した場合、電圧供給側の接地変圧器の中性点抵抗や、配電線路の絶縁抵抗の抵抗分に流れる地絡電流は、対地静電容量に流れる地絡電流に比べて小さいので無視すれば、変電所２Ａの地絡点Ｆ２に流れる地絡電流Ｉｇ２１は、
Ｉｇ２１＝ＩｏＣ１１＋ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１＋ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１………（１）
変電所２Ａの電源側幹線１に流れる地絡電流ＩｏＧは、
ＩｏＧ＝Ｉｇ２１−（ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１）………（２）
変電所２Ａの負荷側幹線２に流れる地絡電流ＩｏＨは、
ＩｏＨ＝−（ＩｏＣ７１）………（３）
入力側高圧幹線１と出力側高圧幹線２を流れる方向が互いに逆向きとなり打ち消し合うように一括して零相変流器ＺＣＴ２を貫通しているので、変電所２ＡのＺＣＴ２が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ２は、
Ｉｏｚｃｔ２＝ＩｏＧ−ＩｏＨ＝（Ｉｇ２１−ＩｏＣ５１−ＩｏＣ７１）−（−ＩｏＣ７１）………（４）
Ｉｏｚｃｔ２＝（Ｉｇ２１−ＩｏＣ５１）………（５）
この式に（1）式を代入して、
Ｉｏｚｃｔ２＝ＩｏＣ１１＋ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１＋ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ７１………（６）
となる。

又、変電所１ＡのＺＣＴ１が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ１は電源側と負荷側に流れる零相電流をＩｏＥ及びＩｏＦとすると、
ＩｏＥ＝Ｉｇ２１−（ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１＋ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１）………（７）
ＩｏＦ＝Ｉｇ２１−（ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１）………（８）
Ｉｏｚｃｔ１＝ＩｏＥ−ＩｏＦ＝（Ｉｇ２１−（ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１＋ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１））−（Ｉｇ２１−（ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１））………（９）
Ｉｏｚｃｔ１＝Ｉｇ２１−（ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１＋ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１）−Ｉｇ２１＋（ＩｏＣ４１＋ＩｏＣ５１＋ＩｏＣ７１）………（１０）
Ｉｏｚｃｔ１＝−（ＩｏＣ２１＋ＩｏＣ３１）………（１１）
となり、Ｉｏｚｃｔ１は負の符号となり、Ｉｏｚｃｔ２とは逆位相の関係となる。

変電所２ＡのＺＣＴ２が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ２は、ほぼ地絡電流Ｉｇ２１と等しく設定値を超えた場合、これを保護範囲内の地絡事故と判断して地絡保護手段が働き入力側と出力側の開閉器１ａと２ａを遮断する。

一方、変電所１ＡのＺＣＴ１が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ１は、ＩｏＣ２１とＩｏＣ３１を加えた値である。

先願の発明においては、変電所１Ａから分岐する電路は考慮していないので、ＩｏＣ３１は零、そして、変電所内だけの高圧配線なので、ＩｏＣ２１小さく、検出した零相電流Ｉｏｚｃｔ１の絶対値は設定値を超えないので動作しない。

しかし、分岐するなどして、Ｃ２１やＣ３１などの対地静電容量が大きくなると、検出した零相電流Ｉｏｚｃｔ１の絶対値はＩｏＣ２１とＩｏＣ３１を加えた値となるため設定値を超え、変電所２Ａの地絡事故であるにもかかわらず動作（不要動作）をすることになる。

尚、図４のＩｏＣ１１からＩｏＣ７１とＩｇ２１の矢印は、地絡電流の流れる方向を示しているが、ＩｏＥ〜ＩｏＨの矢印は地絡電流の流れる方向を理解し易いように概念的に示してある。

このように、変電所内の設備を増加したり、負荷設備を分岐した場合、変電所内や分岐電路の対地静電容量が大きくなり不要動作（誤動作）をすることがある。健全な変電所が不要動作をすると変電所内の遮断器が遮断され，復電するまでの間負荷に電力を供給できなくなる。従って、常開ループ配電方式における健全幹線側からの逆送電による速やかな給電のメリットがなくなり、電力供給の信頼性が失われる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。

本発明において上記の課題を解決するための手段は、誤動作の原因が、増設した負荷設備による対地静電容量の増加によるものであることを究明したので、この対地静容量を介して流れ込む逆位相の零相電流を検出したときは、地絡保護手段を不動作とすることで誤動作を防止するようにしたものである。その具体的手段の第一の実施の形態は、受電変電所からＡ高圧幹線とＢ高圧幹線の２回路で複数の配電用変電所に電力を供給するようになし、各配電用変電所は、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線を、夫々の高圧幹線に設けた入力側開閉器および出力側開閉器を介して接続し、この接続線から分岐線により負荷に電力を供給するように形成し、これら各配電用変電所をループ状に接続し、Ａ高圧幹線とＢ高圧幹線の末端側をループ点区分開閉器を介して接続するとともに、該ループ点区分開閉器は、常時開路し、他の高圧幹線側の事故時に事故点が切り離されたとき閉路して給電するようにした常開ループ配電の地絡保護方式において、前記各配電用変電所は、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線とを電流の流れ方向が互いに逆向きとなるように零相変流器の鉄心窓を貫通し、該零相変流器により零相電流を検出するとともに、高圧幹線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段を設け、これら検出した零相電流および零相電圧の信号を、地絡検出保護手段に入力して零相電圧信号は位相比較に利用するとともに、該地絡検出保護手段は、保護範囲内の地絡電流を検出し、該地絡電流の電流値があらかじめ設定した設定値を超えたとき動作して前記入力側開閉器、出力側開閉器を遮断し、且つ、位相比較により負荷設備の分岐電路、配電用変電所内の対地静電容量を介して流れ込む逆位相の零相電流を検出したときは不動作とすることで誤動作を防止するようにしたことを特徴とする。

又、第二の実施の形態は、第一の実施の形態の零相変流器による零相電流の検出を、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線の夫々に零相変流器を設け、この両変流器の２次側の出力が逆になるように並列接続して該出力をアナログ合成して得るようにしたことを特徴とするものである。

以上のように、常開ループ配電方式の変電所では、図３に示すようにＡ高圧幹線からＢ高圧幹線（又はその反対）に高圧幹線の切換が行われる場合があるので、各変電所にはＡ及びＢの高圧幹線側からの給電に対応した地絡方向継電器や、この地絡方向継電器を確実に動作させるための接地コンデンサを必要としていたが、本発明では１台の地絡検出保護手段で両高圧幹線側からの給電に対する地絡保護ができ、又、接地コンデンサを必要としない。

更に、この変電所から高圧幹線を分岐して負荷設備を増設し、分岐電路や変電所内の対地静電容量が増加した場合でも不要動作（誤動作）をおこすことがない。従って、負荷設備の配置や負荷容量の変更に伴って別に変電所を設けたり、既設の変電所から離れた場所に設置する場合でも、対地静電容量の増加を気にすることなく、既設の変電所内の高圧幹線から分岐して容易に対応できる。この変電所内からの分岐は、ループ高圧幹線の本線に接続する場合に比較して通電容量の小さい電線で、且つ片道配線で済むので工事費も極めて少なくて済む等の優れた効果を奏する。

以下本発明の実施の形態を図面によって説明する。図1は本発明の第一の実施の形態の説明図で、図４と同様に図３に示す複数の配電用変電所の中の二つの配電用変電所（以下、変電所と略称する）を示している。尚、図４と共通する部分が多いので、図４と同一又は相当部分には、これと同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図1に於いて、５０は地絡検出保護手段、５１は高圧幹線の零相電圧を検出する為の零相電圧検出手段を示す。尚、変電所１Ａと２Ａは同じ構成なので変電所１Ａについて説明すると、零相変流器ＺＣＴ３は、入力側高圧幹線１と出力側高圧幹線２とを１次導体として電流の流れ方向が逆向きとなるように一括して鉄心窓を貫通し、２次巻線の誘起電圧を地絡検出保護手段５０に入力する。

正常時においては、零相変流器ＺＣＴ３は入力側高圧幹線１と出力側高圧幹線２に流れる零相電流は同じであるから、互いに打ち消しあって出力信号は出ない。しかし、自変電所内（保護範囲内）で地絡事故が発生すると地絡電流とほぼ同じ値の電流が検出され、地絡検出保護手段５０に入力される。

地絡検出保護手段５０は、例えば、零相変流器ＺＣＴ３で検出された検出信号を増幅器５０ａで増幅し、これをレベル検出手段５０ｂでレベルを検出し、設定レベル（設定値）を超えたときアンド回路５０ｃに出力するようにすると共に、検出信号の位相を判別するために、増幅器５０ａの出力信号を位相比較手段５０ｄに入力し、該位相比較手段５０ｄは、零相電圧検出手段５１で検出し、増幅器５１ａで増幅した零相電圧信号を入力し、両信号の位相を比較する。そして、逆位相を検出したとき反転回路５０ｅに出力信号を入力する。反転回路５０ｅは入力信号が無い時はアンド回路５０ｃに信号を出し、入力信号が入ったとき停止する。従って、アンド回路５０ｃはレベル検出手段５０ｂの設定値以上の信号が入力されたとき、開閉器１ａ、２ａを遮断する動作信号を出すが、しかし、設定値以上の信号が入力されても、位相比較手段５０ｄが逆位相を検出したときは、反転回路５０ｅの出力が０となってアンド回路５０ｃの出力信号は停止される。

今、変電所２Ａの高圧幹線の接続線３ａのＦ３点で地絡事故が発生した場合、地絡電流及び充電電流は次のように流れる。図に示すようにＣ１２は変電所１ＡのＺＣＴ３より電源側の等価対地静電容量、この対地静電容量Ｃ１２を流れる充電電流をＩｏＣ１２とし、同様に、Ｃ２２は変電所１Ａ内の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ２２、Ｃ３２は変電所１Ａから分岐する電路の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ３２、Ｃ４２は変電所１Ａと２Ａを接続するループ本線の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ４２、Ｃ５２は変電所２Ａ内の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ５２、Ｃ６２は変電所２Ａから分岐する電路の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ６２、Ｃ７２は変電所２ＡのＺＣＴ４より負荷側の等価対地静電容量、充電電流をＩｏＣ７２、とする。

変電所２Ａ地絡点Ｆ３に流れる地絡電流をＩｇ３２とすると、
Ｉｇ３２＝ＩｏＣ１２＋ＩｏＣ２２＋ＩｏＣ３２＋ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２………（１２）
となる。

変電所２Aの電源側幹線に流れる地絡電流ＩｏＬは、
ＩｏＬ＝Ｉｇ３２−（ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２）………（１３）
変電所２Ａの負荷側幹線に流れる地絡電流ＩｏＭは、
ＩｏＭ＝−（ＩｏＣ７２）………（１４）
変電所２ＡのＺＣＴ４が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ４は、
Ｉｏｚｃｔ４＝ＩｏＬ−ＩｏＭ＝（Ｉｇ３２−ＩｏＣ５２−ＩｏＣ６２−ＩｏＣ７２）−（−ＩｏＣ７２）………（１５）
Ｉｏｚｃｔ４＝（Ｉｇ３２−ＩｏＣ５２−ＩｏＣ６２）………（１６）
（１６）式に（１２）式のＩｇ３２を代入して、
Ｉｏｚｃｔ４＝ＩｏＣ１２＋ＩｏＣ２２＋ＩｏＣ３２＋ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ７２………（１７）
となる。従って、このＩｏｚｃｔ４の値がレベル検出手段５０ｂの設定値を超えたとき、地絡検出保護手段５０は動作信号を出力する。

又、変電所１ＡのＺＣＴ３が検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ３は電源側幹線と負荷側幹線に流れる地絡電流ＩｏＪ及びＩｏＫは、
ＩｏＪ＝Ｉｇ３２−（ＩｏＣ２２＋ＩｏＣ３２＋ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２）………（１８）
ＩｏＫ＝Ｉｇ３２−（ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２）………（１９）
Ｉｏｚｃｔ３＝ＩｏＪ−ＩｏＫ＝（Ｉｇ３２−（ＩｏＣ２２＋ＩｏＣ３２＋ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２））−（Ｉｇ３２−（ＩｏＣ４２＋ＩｏＣ５２＋ＩｏＣ６２＋ＩｏＣ７２））………（２０）
Ｉｏｚｃｔ３＝−（ＩｏＣ２２＋ＩｏＣ３２）………（２１）
となる。

この零相変流器ＺＣＴ３の検出する零相電流Ｉｏｚｃｔ３は負の値となり、地絡電流Ｉｇ３２とは、逆位相の関係となる。従って、変電所１Ａの地絡検出保護手段５０の位相比較手段５０ｄはこれを検出しアンド回路５０ｃからの動作信号を停止するようにする。

図2は第二の実施の形態の説明図で、第一の実施の形態に於いては、入力側と出力側の高圧幹線1と2の導体を一つ零相変流器鉄心窓を通すので、零相変流器が大型となる。そこで小型の零相変流器を使用できるようにしたのが第二の実施の形態である。

なお、図２に於いて、図１と同一又は相当部分にはこれと同じ符号を付して説明を省略する。

第二の実施の形態では、入力側高圧幹線１と出力側高圧幹線２の夫々に個別の零相変流器ＺＣＴ５とＺＣＴ６を設け、この両変流器の出力が互いに逆になるように並列接続してアナログ合成し、地絡検出保護手段５０に入力する。

尚、両零相変流器は、特性（出力が等しく、位相ずれを起こさないもの）が同じものを使用することが望ましい。

地絡検出保護手段５０は、この合成された信号を図１と同様に、レベル検出手段５０ｂと位相比較手段５０ｄに入力する。地絡検出保護手段５０の作用は図１の場合と同じである。

尚、変電所１Ａについて説明したが、変電所２Ａも同じ構成をなす。

以上は、入力側高圧幹線の方から出力側高圧幹線に電力を供給する場合について説明したが、反対に出力側高圧幹線の方から入力側高圧幹線側に供給方向が変っても、何ら影響されることはない。従って、常開ループ配電方式には最適の地絡保護方式を提供できる。

尚、既設の変電所に負荷設備を増設する場合は、その増設する変電所にのみ本発明の地絡検出保護手段を適用してもよい。

本発明の第一の実施の形態の説明図。 本発明の第二の実施の形態の説明図。 従来の常開ループ配電の地絡保護方式の説明図。 常開ループ配電方式の配電用変電所の説明図。

符号の説明

１…入力側高圧幹線
２…出力側高圧幹線
１ａ…入力側開閉器
２ａ…出力側開閉器
３…負荷
３ａ…接続線
３ｂ…分岐電路
５…負荷設備
５０…地絡検出保護手段
５０ａ…増幅器
５０ｂ…レベル検出手段
５０ｃ…アンド回路
５０ｄ…位相比較手段
５１…零相電圧検出手段
５１ａ…増幅器

Claims (2)

1. 受電変電所からＡ高圧幹線とＢ高圧幹線の２回路で複数の配電用変電所に電力を供給するようになし、各配電用変電所は、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線を、夫々の高圧幹線に設けた入力側開閉器および出力側開閉器を介して接続し、この接続線から分岐線により負荷に電力を供給するように形成し、これら各配電用変電所をループ状に接続し、Ａ高圧幹線とＢ高圧幹線の末端側をループ点区分開閉器を介して接続するとともに、該ループ点区分開閉器は、常時開路し、他の高圧幹線側の事故時に事故点が切り離されたとき閉路して健全回線側から故障回線側の末端健全区間に電力を供給するようになし、前記各配電用変電所は、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線とを電流の流れ方向が互いに逆向となるように零相変流器の鉄心窓を貫通し、該零相変流器により零相電流を検出し、保護範囲外の地絡事故では零相電流を打ち消し合い、保護範囲内の地絡事故による零相電流はこれを検出して、該零相電流が予め設定した設定値以上となったとき動作する地絡検出手段を設け、この地絡検出手段の動作により前記入力側開閉器、出力側開閉器を遮断するようにした常開ループ配電の地絡保護方式において、新たな負荷設備を増設する場合、前記ループ内の既設の配電用変電所内の高圧幹線から分岐電路により新たな負荷設備を増設し、この増設した配電用変電所の地絡検出保護手段は、保護範囲内の地絡事故による零相電流を検出し、該零相電流の電流値があらかじめ設定した設定値を超えたとき動作して前記入力側開閉器、出力側開閉器を遮断し、且つ、零相電流が設定値を超えても増設した配電用変電所内の対地静電容量を介して流れ込む逆位相の零相電流を検出したときは不動作とすることで誤動作を防止するようにしたことを特徴とする常開ループ配電の地絡保護方式。
2. 請求項１の零相変流器による零相電流の検出は、入力側高圧幹線と出力側高圧幹線の夫々に零相変流器を設け、この両変流器の２次側の出力が逆になるように並列接続して該出力をアナログ合成して得るようにしたことを特徴とする常開ループ配電の地絡保護方式。

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