JP4919592B2 - 零相電圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、送配電線路における地絡などの故障発生時の零相電圧を検出する零相電圧検出装置に関するものである。

従来、送配電線路に発生した地絡などの故障発生時の零相電圧を検出する装置として、例えば、下記の特許文献１に開示されたものがある。

特開２０００−７７２４７号公報

特許文献１に開示された零相電圧検出装置は、電力機器等の配電線引き込み箇所に位置し、配電線に接続された内部導体の外周に電界集中防止用のシールド板を同心円状に設け、前記シールド板に外部接続端子を接続した各相のブッシングと、検出コンデンサの一端を前記各相のブッシングの外部接続端子に接続し、前記検出コンデンサの他端を接地し、前記各相のブッシングの内部導体、シールド板間の静電容量と前記検出コンデンサとが形成するコンデンサ形変成器により配電系統の零相電圧を分圧し、前記検出コンデンサの端子間電圧から前記零相電圧を検出する検出部とにより形成したものである。
すなわち、この特許文献１に開示された発明は、配電引き込み箇所の各相のブッシングをコンデンサ形変成器の分圧用コンデンサの１つとして利用し、検出コンデンサの両端から零相電圧を取り出すものである。

しかしながら、前記特許文献１に開示されている装置においては、各相のブッシングを利用して形成するコンデンサの容量のばらつきがある場合、地絡事故が発生していないときの正常状態では、零相電圧が「０」または最小になるように各相ブッシング部のコンデンサの容量を適切な値に調整するなどしなければならず、その作業時間が非常に長くなり作業コストが増大するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、専用のＧＰＴを用いることなく又、専用のＺＰＤ或いは前記特許文献１に開示された各相ブッシング部のコンデンサを利用する何れの方式でも、零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器を使用する場合の、地絡事故が発生していないときの正常状態で零相電圧が「０」または最小にするための調整時間を大幅に短縮し、作業コストの低減を図ることができ、さらには地絡事故が発生した場合にでも、零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器を使用した場合のように各相の電圧値に大幅に狂いを生じることなく、各相電圧を計測することができる零相電圧検出装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、送配電線路の各相の電圧を所定電圧に降圧する各相の変成器と、各相の変成器の２次側出力電圧を分圧する一端が共通接続されることによって星形結線された低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器と、一端が共通接続され、他端が前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器の出力が印加される星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子とを有し、
前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器の共通接続点と前記星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子の共通接続点とが零相電圧検出端子に接続され、前記出力回路を形成する各相のインピーダンス素子の共通接続点の他端が、各相の相電圧検出端子に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、送配電線路の各相の電圧を所定電圧に降圧し、その降圧した電圧を各相の可変抵抗器によって各相の相電圧検出端子から出力される各相電圧が適切な電圧になるように調整する。すると、各相の相電圧が平衡状態になることから、低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器および星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子に流れる各相電流の総和はゼロになり、零相電圧出力もゼロになる。
すなわち、可変抵抗器によって各相の相電圧検出端子から出力される各相電圧が適切な電圧になるように調整するのみで、地絡事故が発生していない正常状態における零相電圧検出出力をゼロに調整することが可能になり、専用のＧＰＴや零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器を不要にし、かつ地絡事故が発生していないときの正常状態で零相電圧が「０」または最小にするための調整時間を大幅に短縮し、作業コストの低減を図ることができる。
地絡事故が発生し、送配電線路の各相の対地間電圧が不平衡になった場合、低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器および星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子に流れる各相電流に不平衡状態に応じた電流が流れ、前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器の共通接続点と前記星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子の共通接続点との間で零相電圧が検出出力される。
また、地絡が発生した場合、地絡抵抗値によって定まる各相の相電圧検出出力を得ることができる。
また、送配電線路の各相の電圧を所定電圧に降圧する各相の変成器以降の回路は、低圧回路部品を用いることができるため、装置の小型化とコストダウンを促進することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る零相電圧検出装置の実施の形態を示す回路図である。
本実施の形態に係る零相電圧検出装置は、送配電線路におけるＵ，Ｖ、Ｗの各相の電圧を所定電圧に降圧する各相の変成器１，２，３と、各相の変成器１，２，３の２次側出力電圧を分圧する一端が共通接続されることによって星形結線された低圧３相電源回路７を形成する各相の可変抵抗器４，５，６（各相のコンデンサ２２，２３，２４、８，９，１０がそれぞれ並列接続）と、一端が共通接続され他端が前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器４，５，６の出力が印加される星形結線構成の出力回路１１を形成する各相のコンデンサ１２，１３，１４とを備え、前記低圧３相電源回路７で形成する共通接続点と前記星形結線構成の出力回路１１を形成する各相のコンデンサ１２，１３，１４の共通接続点との間で零相電圧Ｖ_０を検出して検出端子Ｖ_０（ｏｕｔ）から出力するように構成され、出力回路１１を形成する各相のコンデンサ１２，１３，１４の共通接続点の他端は各相の相電圧検出端子Ｖ_Ｕ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｖ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｗ（ｏｕｔ）に接続されている。
なお、変成器１，２，３の１次側巻線には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に接続されたコンデンサ１６，１７，１８と変成器１，２，３の１次巻線に並列接続されたコンデンサ１９，２０，２１との容量比で分圧された低圧の各相の相電圧が入力されるようになっている。

図２は、以上の構成に係る零相電圧検出装置の等価回路図である。
以上の構成において、零相電圧Ｖ_０が最小（理想的にはゼロ）になるように調整するに際しては、まず、各相の可変抵抗器４，５，６によって各相の相電圧検出端子Ｖ_Ｕ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｖ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｗ（ｏｕｔ）から出力される各相電圧Ｖ_Ｕ、Ｖ_Ｖ、Ｖ_Ｗが適切な電圧になるように調整する。例えば、Ｖ_Ｕ、Ｖ_Ｖ、Ｖ_Ｗがそれぞれ500mＶになるように調整する。すると、低圧３相電源回路７が出力する相電圧が平衡状態になることから、低圧３相電源回路７および星形結線構成の出力回路１１を形成する各相のコンデンサ１２，１３，１４に流れる各相電流の総和はゼロになり、低圧３相電源回路７および星形結線構成の出力回路１１のそれぞれの共通接続点間に発生する零相電圧出力はゼロになる。
これにより、可変抵抗器４，５，６によって各相の相電圧検出端子Ｖ_Ｕ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｖ（ｏｕｔ）、Ｖ_Ｗ（ｏｕｔ）から出力される各相電圧Ｖ_Ｕ、Ｖ_Ｖ、Ｖ_Ｗが適切な電圧になるように調整するのみで、地絡事故が発生していない正常状態における零相電圧検出出力Ｖ_０をゼロに調整することができる。

地絡事故が発生し、送配電線路の各相の対地間電圧が不平衡になった場合、低圧３相電源回路７も不平衡になる。すると、低圧３相電源回路７および星形結線構成の出力回路１１を形成する各相のコンデンサ１１，１２，１３に流れる各相電流は、不平衡状態に応じた電流が流れ、低圧３相電源回路７および星形結線構成の出力回路１１の共通接続点間に零相電圧Ｖ_０が検出出力される。
送配電線路の各相の電圧が不平衡になった場合に、低圧３相電源回路７および星形結線構成の出力回路１１のそれぞれの共通接続点間に出力される零相電圧検出出力Ｖ_０は、ミルマンの定理により、次の計算式で表される。
Ｖ_０＝（Ｙ_Ｕ・Ｖ_Ｕ＋Ｙ_Ｖ・Ｖ_Ｖ＋Ｙ_Ｗ・Ｖ_Ｗ）／（Ｙ_Ｕ＋Ｙ_Ｖ＋Ｙ_Ｗ）
但し、Ｙ_Ｕ、Ｙ_Ｖ、Ｙ_Ｗは出力回路１１を構成する各コンデンサ１２，１３，１４のインピーダンスの逆数である。

以上のように本実施形態によれば、可変抵抗器４，５、６によって各相の相電圧検出端子から出力される各相電圧が適切な電圧になるように調整するのみで、地絡事故が発生していない正常状態における零相電圧検出出力Ｖ_０をゼロに調整することが可能になり、零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器を不要とし、かつ地絡事故が発生していないときの正常状態で零相電圧が「０」または最小にするための調整時間を大幅に短縮し、作業コストの低減を図ることができる。
また、地絡が発生した場合、地絡抵抗値によって定まる各相の相電圧検出出力を得ることができる。
すなわち、変成器１，２，３の１次側に専用のＺＰＤ或いは前述の特許文献１に開示された各相ブッシング部のコンデンサを利用し零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器で零相電圧を検出するようにした場合、地絡事故が発生すると、ＺＰＤ等コンデンサを経由し零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器に流れる電流によって変成器１，２，３の２次側出力電圧が変動し、各相電圧の正確な値を計測できなくなるが、変成器１，２，３の１次側に零相電圧検出用接地側のコンデンサ及び変成器が構成されていないため、各相の相電圧を正しく計測することができる。
また、送配電線路の各相の電圧を所定電圧に降圧する各相の変成器以降の回路は、低圧回路部品を用いることができるため、装置の小型化とコストダウンを促進することができる。

なお、上記の実施形態において、出力回路１１を構成するコンデンサ１２〜１４は、抵抗器などの他のインピーダンス素子に置き換えて構成することができる。また、コンデンサ１５についても抵抗器などの他のインピーダンス素子に置き換えて構成することができる。
また、変成器１，２，３の１次側及び２次側に並列接続されたコンデンサ２２、２３，２４、８，９，１０は、１次側及び２次側電圧を安定化させるものであって、適宜に削除した構成にすることができる。同じくコンデンサ１５は、そのインピーダンスを適宜選択することにより、零相出力電圧値の最適化・各相の相電圧計測値の確度向上も図れるものであって、適宜削除した構成にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る零相電圧検出装置の構成を示すブロック図である。 図１の等価回路図である。

符号の説明

１、２，３ 各相の変成器
４，５，６ 各相の可変抵抗器
７ 低圧３相電源回路
８，９，１０ コンデンサ
１１ 出力回路
１２，１３，１４ コンデンサ
１５ コンデンサ
１６，１７，１８ ZPD等のコンデンサ形変成器用分圧コンデンサ
１９，２０，２１ コンデンサ
２２，２３，２４ コンデンサ

Claims (1)

1. 送配電線路の各相の電圧を所定電圧に降圧する各相の変成器と、各相の変成器の２次側出力電圧を分圧する一端が共通接続されることによって星形結線された低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器と、一端が共通接続され、他端が前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器の出力が印加される星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子を有し、かつ前記低圧３相電源回路を形成する各相の可変抵抗器の共通接続点が零相電圧検出端子に接続され、さらにこの零相電圧検出端子と前記星形結線構成の出力回路を形成する各相のインピーダンス素子の共通接続点との間に接続された零相出力インピーダンス素子とを有し、前記出力回路を形成する各相のインピーダンス素子の共通接続点の他端が、各相の相電圧検出端子に接続されていることを特徴とする零相電圧検出装置。

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