JP5323112B2 - 機器の切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、機器の切替方法に関する。

電力系統には、遮断器を制御する保護継電器が設けられている。図９は、電力系統に設けられた遮断器３００と、遮断器３００を制御する保護継電器３１０との接続関係の一例を示す図である。遮断器３００が設けられた送電線の赤相〜青相には、変流器３２０が設けられている。そして、保護継電器３１０は、例えば送電線の赤相〜青相に短絡または地絡事故が発生し、変流器３２０からの電流Ｉａ〜Ｉｃの何れかが所定値より大きくなると、遮断器３００が遮断されるようトリップ信号を出力する。

ところで、保護継電器３１０が老朽化すると、保護継電器３１０は適切に遮断器３００を制御できなくなることがある。このため、古くなった保護継電器３１０は、新しい保護継電器に切り替えられる必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２５６８７６号公報

図９で図示した保護継電器３１０を新しい保護継電器に切り替える際には、保護継電器３１０から、例えば電流Ｉａ〜Ｉｃが流れるケーブル３５０を取り外す必要がある。ケーブル３５０が取り外されると、変流器３２０の２次側は開放状態となるため、このような状態で変流器３２０の一次側に電流が流れると、変流器３２０が壊れてしまうことがある。

また、新しい保護継電器を例えば変流器３２０に接続した場合には、正しい接続がされているかの試験（いわゆる、ＣＴ（Current Transformer：変流器）一次試験）を行う必要がある。ＣＴ一次試験は、一般に電力系統に配設された電線に所定の電流を流し、新しい保護継電器に適切な電流が流れるか否かを確認する試験である。このため、ＣＴ一次試験を行う際には、電力系統に配設された電線に試験電流を流すため電力系統を停電する必要がある。また、新しい保護継電器からの遮断信号が遮断器３００に正しく出力されるかを確認する際にも、前述の場合と同様に、電力系統を停電する必要がある。

このように、老朽化した保護継電器３１０を新しい保護継電器に切り替える際には、電力系統を長時間停電させなければならないという問題があった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、電力系統に設けられた機器（例えば、保護継電器）を切り替える際に、停電時間を短くすることが可能な端子盤、機器の切替方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る機器の切替方法は、電力系統に設置された変流器と、前記変流器からの電流が供給される第１機器と、前記変流器からの電流が供給される第２機器と、の間において、前記変流器と前記第１機器とが接続されている状態から、前記変流器と前記第２機器とが接続される状態へ切り替える機器の切替方法であって、前記変流器からの２本のケーブルのそれぞれが接続される第１及び第２端子と、前記第１機器に電流を供給するための２本のケーブルのそれぞれが接続される第３及び第４端子と、前記変流器からの電流が前記第１機器に供給されるよう、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを導通させるか、前記変流器からの電流が前記第１機器に供給されないよう、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを絶縁させつつ、前記第１及び第２端子の間を導通させるかを切り替える切替装置と、を備える端子盤に対し、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを絶縁させつつ、前記第１及び第２端子の間を導通させる第１のステップと、前記第１機器に電流を供給するための前記２本のケーブルのそれぞれを前記第３及び第４端子から取り外す第２のステップと、前記第２機器に電流を供給するための２本のケーブルのそれぞれを前記第３及び第４端子に接続する第３のステップと、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを導通させる第４のステップと、を含む。

本発明によれば、電力系統に設けられた機器を切り替える際に、停電時間を短くすることが可能な端子盤、機器の切替方法を提供することができる。

遮断器制御システム１０の構成を示す図である。 本発明の一実施形態である中継端子盤３５の端子間の電気的な接続状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態である中継端子盤３５の端子間の電気的な接続状態を説明するための図である。 保護継電器３０を取り外す際の遮断器制御システム１０の概要を示す図である。 保護継電器３６、試験装置９０、及び模擬遮断器９１が中継端子盤３５に取り付けられた際の遮断器制御システム１０の概要を示す図である。 保護継電器３６の取り付けが完了した際の遮断器制御システム１０の概要を示す図である。 保護継電器を切り替える際に作業者が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 保護継電器を切り替える際に作業者が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 電力系統に設けられた遮断器３００及び保護継電器３１０の接続関係の一例を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
図１は、遮断器制御システム１０の構成を示す図である。遮断器制御システム１０は、三相交流の送電線の第一相（以下赤相という），第二相（以下白相という），第三相（以下青相という）に地絡事故等が発生し、送電線の何れかの相に流れる電流が所定値以上になると、遮断器２０（機器）を遮断するためのシステムである。

遮断器制御システム１０は、遮断器２０、変流器２１ａ〜２１ｃ、保護継電器３０、テレコン装置３１、及び中継端子盤３５を含んで構成される。なお、遮断器制御システム１０において、遮断器２０、変流器２１ａ〜２１ｃは、屋外に設置され、保護継電器３０、テレコン装置３１、及び中継端子盤３５は屋内に設置されている。

遮断器２０は、送電線の赤相〜青相を遮断できるように送電線の赤相〜青相に設けられている。変流器２１ａ〜２１ｃは、送電線の赤相〜青相のそれぞれに流れる電流の電流値に応じた電流Ｉａ〜Ｉｃを出力する。

保護継電器３０は、遮断器２０の遮断を制御するリレーである。保護継電器３０は、電流測定装置４０、トリップ信号生成装置４１、及びインターフェース装置（ＩＦ：Interface装置）４２を含んで構成される。

電流測定装置４０は、端子５０ｂ及び端子５０ｅの間に流れる電流Ｉ１と、端子５０ｃ及び端子５０ｅの間に流れる電流Ｉ２と、端子５０ｄ及び端子５０ｅの間に流れる電流Ｉ３とを測定する。

トリップ信号生成装置４１は、電流Ｉ１〜Ｉ３の何れかの電流値が所定以上であると、遮断器２０を遮断するためのトリップ信号（遮断信号）を出力する。

ＩＦ装置４２は、例えば、事故の様相が短絡か地絡か等を示すデータをテレコン装置３１に出力する。

テレコン装置３１は、保護継電器３０からのデータを制御所（不図示）へ送信する。また、テレコン装置３１は、制御所から遮断器２０を遮断すべく指示が入力されると、トリップ信号を出力させるためのデータを遮断器２０に送信する。

中継端子盤３５（端子盤）は、遮断器２０及び保護継電器３０の間に設けられており、端子５０ａ〜５０ｅ、端子５１ａ〜５１ｆ、ロックスイッチ５２、及びテストターミナル５３を含んで構成される。図２及び図３は、中継端子盤３５の端子間の電気的な接続状態を説明するための図である。なお、図２では、テストターミナル５３にテストプラグ５５が挿入されていない場合の端子間の電気的な接続状態が示されており、図３では、テストターミナル５３にテストプラグ５５が挿入されている場合の端子間の電気的な接続状態が示されている。

ロックスイッチ５２（第２切替装置）は、端子５０ａ，５１ａの間の導通状態を切り替えるための装置であり、スタッド端子６０，６１、及びショートバー６２を含んで構成される。

スタッド端子６０（第７端子）は、端子５０ａ（第５端子）に接続され、スタッド端子６１（第８端子）は、端子５１ａ（第６端子）に接続される。

ショートバー６２（取付部材）は、スタッド端子６０，６１に取り付け可能な金属製（導体）の部材である。例えば、図２に示すように、ショートバー６２がスタッド端子６０，６１に取り付けられると、端子５０ａ，５１ａの間は電気的に短絡される。一方、図３に示すように、ショートバー６２がスタッド端子６０，６１から取り外されると、端子５０ａ，５１ａの間は絶縁される。

テストターミナル５３は、端子５０ｂ〜５０ｅと、端子５１ｂ〜５１eとの間の導通状態を切り替えるための器具であり、端子６３ａ〜６３ｄ，６４ａ〜６４ｄ、開口１００を含んで構成される。端子６３ａ〜６３ｄは、端子５０ｂ〜５０ｅのそれぞれに接続され、端子６４ａ〜６４ｄは、端子５１ｂ〜５１ｅのそれぞれに接続される。そして、端子６３ａ〜６３ｄ及び６４ａ〜６４ｄの間に設けられた開口１００には、テストプラグ５５が挿入される。

テストターミナル５３は、開口１００にテストプラグ５５が挿入されていない場合には、図２に示すように、端子６３ａ〜６３ｄと、端子６４ａ〜６４ｄとのそれぞれの間を短絡させる。一方、テストターミナル５３は、開口１００にテストプラグ５５が挿入される場合には、図３に示すように、端子６３ａ〜６３ｄと、端子６４ａ〜６４ｄとのそれぞれの間を絶縁させる。テストプラグ５５は、開口１００に挿入された際に、端子６３ａ〜６３ｄのそれぞれに電気的に接続されるテスト端子７０ａ〜７０ｄと、端子６４ａ〜６４ｄのそれぞれに電気的に接続されるテスト端子７１ａ〜７１ｄとを含んでいる。このため、利用者は、例えば、前述したテスト端子に金属製のショートバー等を取り付けることにより、所望のテスト端子間を短絡させることができる。

また、端子５０ａは、トリップ信号生成装置４１からのトリップ信号が入力されるよう、トリップ信号生成装置４１に接続されている。端子５１ａは、トリップ信号に基づいて、遮断器２０を遮断できるよう遮断器２０に接続されている。

端子５０ｂ〜５０ｅは、前述のように電流Ｉ１〜Ｉ３が測定できるように電流測定装置４０に接続されている。また、端子５０ｂ〜５０ｅは、端子６３ａ〜６３ｄのそれぞれに接続されている。

端子５１ｂ〜５１ｄには、変流器２１ａ〜２１ｃのそれぞれの一端が接続され、端子５１ｅには、変流器２１ａ〜２１ｃのそれぞれの他端が接続される。また、端子５１ｅ及び端子５１ｆは、接地されている。さらに、端子５１ｂ〜５１ｅは、端子６４ａ〜６４ｄのそれぞれに接続されている。

このため、端子５０ｂ〜５０ｅ及び端子５１ｂ〜５１ｅの間が導通されている状態（図２に例示する状態）では、端子５０ｂ〜５０ｄのそれぞれから出力される電流Ｉａ〜Ｉｃは、電流Ｉ１〜Ｉ３として電流測定装置４０で測定されることになる。具体的には、変流器２１ａから出力される電流Ｉａは、端子５１ｂ（第１端子）→端子６４ａ→端子６３ａ→端子５０ｂ（第３端子）という経路を経て電流測定装置４０に入力され、電流測定装置４０で測定される。そして、電流測定装置４０で測定されたＩａは、端子５０ｅ（第４端子）→端子６３ｄ→端子６４ｄ→端子５１ｅ（第２端子）という経路を経て流れる。なお、電流Ｉｂ，Ｉｃも、電流Ｉａと同様である。したがって、保護継電器３０は、送電線の赤相〜青相の電流に応じた電流Ｉａ〜Ｉｃの電流値が所定値以上となると、トリップ信号を出力し遮断器２０を遮断する。

＝＝保護継電器３０の切り替え方法の一例＝＝
ここで、既設の保護継電器３０が例えば老朽化した場合において、保護継電器３０から新しい保護継電器へと切り替える（取り替える）方法の一例を図４〜７を参照しつつ説明する。なお、図４は、保護継電器３０（既設）を中継端子盤３５から取り外す際の遮断器制御システム１０の概要を示す図であり、図５は、新設した保護継電器３６を中継端子盤３５に取り付けた後に各種試験を実施する際の遮断器制御システム１０の概要を示す図である。また、図６は、保護継電器３６（新設）の切り替えが完了した後の遮断器制御システム１０の概要を示す図であり、図７及び図８は、保護継電器を切り替える際に作業者が実施する処理の一例を示すフローチャートである。

なお、図４及び図５に示すように、テストプラグ５５のテスト端子７１ａ〜７１ｄには、金属製のショートバー７２（導通部材）が取り付けられている。このため、テストプラグ５５がテストターミナル５３に挿入されると、テスト端子７１ａ〜７１ｄのそれぞれは短絡接地されることになる。

また、ここでは、保護継電器が切り替えられる際に、遮断器２０や変流器２１が接続される中継端子盤３５と、保護継電器との間の接続について主に説明し、中継端子盤３５に接続されていないテレコン３１と、保護継電器との接続については省略する。なお、テストターミナル５３、テストプラグ５５、及びショートバー７２は、第２切替装置に相当する。

まず作業者は、ショートバー７２が取り付けられたテストプラグ５５をテストターミナル５３に挿入するとともに、ロックスイッチ５２のショートバー６２をスタッド端子６０，６１の間から取り外す（Ｓ１００）。この結果、図４に示すように、端子５０ａ及び端子５１ａの間と、端子５０ｂ〜５０ｅ及び端子５１ｂ〜５１ｅの間は絶縁される。また、前述のようにテスト端子７１ａ〜７１ｄは、ショートバー７２によって短絡接地されている。このため、変流器２１ａからの電流Ｉａは、端子５１ｂ→端子６４ａ→テスト端子７１ａ→ショートバー７２→テスト端子７１ｄ→端子６４ｄ→端子５１ｅとの経路を経て流れることになる。このように、ショートバー７２が取り付けられたテストプラグ５５が挿入されることにより、変流器２１ａ〜２１ｃの２次側が開放されることはない。また、テストプラグ５５が挿入されると、電流Ｉｂ，Ｉｃも電流Ｉａと同様に流れる。

図４の状態では、遮断器２０及び変流器２１と、保護継電器３０との間は電気的に絶縁されているため、作業者は、保護継電器３０と、保護継電器３０及び中継端子盤３５の間のケーブル８０を取り外す（Ｓ１０１）。

そして、作業者は、図５に示すように、新しい４本のケーブル８１を介して、保護継電器３６の電流測定装置４５と中継端子盤３５の端子５０ｂ〜５０ｅとを接続する（Ｓ１０２）。なお、保護継電器３６は、老朽化した保護継電器３０と同様に、電流測定装置４５、トリップ信号生成装置４６、及びＩＦ装置４７を含んで構成され、電流測定装置４５等は、電流測定装置４０等と同様である。また、図５では、便宜上、試験装置９０や模擬遮断器９１を中継端子盤３５に接続した状態で描いているが、試験装置９０や模擬遮断器９１は、図７及び図８の処理に沿って順次中継端子盤３５に取り付けられる。このため、例えば、処理Ｓ１０２が実行される段階では、試験装置９０や模擬遮断器９１は、中継端子盤３５に接続されていない。

処理Ｓ１０２が実行されると、作業者は、電流測定装置４５が中継端子盤３５に正しく接続されたか否かを試験すべく、試験装置９０をテスト端子７０ａ〜７０ｄに接続する（Ｓ１０３）。なお、試験装置９０は、端子７０ａ及び端子７０ｄの間に電流Ｉ１を流し、端子７０ｂ及び端子７０ｄの間に電流Ｉ２を流し、端子７０ｃ及び端子７０ｄの間に電流Ｉ３を流す装置である。

作業者は、試験装置９０を動作させ、試験を実施する（Ｓ１０４）。具体的には、作業者は、試験装置９０に電流Ｉ１〜Ｉ３を出力させる。また、作業者は、電流測定装置４５で測定される電流の電流値及び方向が所望であるか否かに基づいて、電流測定装置４５が中継端子盤３５に正しく接続されたか否かを判定する（Ｓ１０５）。

電流測定装置４５で測定される電流の電流値及び方向が所望でない場合、つまり、電流測定装置４５が中継端子盤３５に正しく接続されていない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、作業者は、電流測定装置４５等の接続を見直すべく、再び処理Ｓ１０２を実行する。一方、電流測定装置４５で測定される電流の電流値及び方向が所望である場合、つまり、電流測定装置４５が中継端子盤３５に正しく接続された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、作業者は、ケーブル８２を介してトリップ信号生成装置４６を中継端子盤３５の端子５０ａに接続する（Ｓ１０６）。

そして、作業者は、実際の遮断器と同様に動作する模擬遮断器９１をスタッド端子６０に接続する（Ｓ１０７）。模擬遮断器９１がスタッド端子６０に接続されると、作業者は、例えば、試験装置９０に大きな電流Ｉ１を出力させ、トリップ信号生成装置４６にトリップ信号を発生させる（Ｓ１０８）。そして、作業者は、トリップ信号が発生した際に、模擬遮断器９１が正常に動作するか否かを判定する（Ｓ１０９）。模擬遮断器９１がトリップ信号により遮断されず、模擬遮断器９２が正常に動作しない場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、作業者は、再び処理Ｓ１０６を繰り返す。一方、模擬遮断器９１がトリップ信号により遮断されると、つまり、模擬遮断器９２が正常に動作すると（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、作業者は、保護継電器３６が中継端子盤３５に正常に接続されていると判定し、試験装置９０及び模擬遮断器９１を取り外す（Ｓ１１０）。

その後、作業者は、テストプラグ５５を引き抜くとともに、ショートバー６２をスタッド端子６０，６１に取り付ける（Ｓ１１１）。この結果、図６に示すように、老朽化した保護継電器３０から新しい保護継電器３６に切り替えられることとなる。なお、新しい保護継電器３６に切り替えられた後において、保護継電器３６が確実に遮断器２０を遮断できるか否かを確認すべく、遮断器２０の遮断試験等が実施される。実際に遮断器２０の遮断試験を実施する際には、電力系統が停電されることになるが、図７及び図８で示した処理が実施される間は電力系統を停電させることは無い。

以上、遮断器制御システム１０における保護継電器の切り替えについて説明した。変流器２１ａ〜２１ｃからの電流Ｉａ〜Ｉｃは、テストターミナル５３を介して保護継電器３０の電流測定装置４０に入力される。このため、例えば中継端子盤３５から保護継電器３６の間の回路が故障した場合でも，電力系統を停電させることなく修復することができる。

また、電流測定装置４０のみでなく、保護継電器３０を切り替える際にも停電時間を短くすることができる。保護継電器３０を切り替えた際であっても、本実施形態では、変流器２１から中継端子盤３５の間のケーブルを張り替えていないため，いわゆるＣＴ１次試験を実施する必要が無い。このため、切り替えの際の停電時間のみならず、作業者の手間を大幅に緩和することができる。さらに、本実施形態では、停電時間を短縮できるため、例えば、電力消費量が多い時期であっても、保護継電器の切り替え作業を実行することができる。

また、中継端子盤３５には、遮断器２０及び保護継電器３０の間の絶縁状態を切り替えることが可能なロックスイッチ５２が設けられている。保護継電器３０を切り替える際には、保護継電器３０が直接遮断器２０に接続されている場合と比較すると、保護継電器３６と中継端子盤３５の間の接続確認は模擬遮断器９１を使用して実施し，遮断器２０を使用して行う試験は最小限とすることができるため、停電時間を短くすることができる。

また、例えば、遮断器２０及び保護継電器３０の間は、断路スイッチ等を用いて絶縁状態にすることも可能である。しかしながら、ロックスイッチ５２では、ショートバー６２をスタッド端子６０，６１から取り外されると、遮断器２０及び保護継電器３０の間が確実に絶縁される。このため、断路スイッチ等を用いずに、ロックスイッチ５２を用いることにより、確実に遮断器２０及び保護継電器３０の間の絶縁状態にすることができるうえ、長期間、導通状態を維持することが可能となる。

また、中継端子盤３５の端子５０ｂ〜５０ｅと、端子５１ｂ〜５１ｅとの間の状態は、テストターミナル５３にテストプラグ５５を挿入することより、絶縁状態とすることができる。また、テストプラグ５５には、ショートバー７２が取り付けられているため、テストプラグ５５が挿入されると、変流器２１ａ〜２１ｃの２次側が開放されることを確実に防ぐことができる。

また、中継端子盤３５は、屋内に設置されていること、屋外の機器（例えば，変流器，遮断器）でのケーブルの接続変更がないこと，ＣＴ一次試験が必要ないことなどにより、屋外の影響（例えば、雨の影響）をうけることなく、保護継電器の切り替えや、保護継電器３０と中継端子盤３５との間のケーブル８０の取り替えを実施することができる。

また、例えば電流測定装置４０が故障した場合には、電力系統を停電させることなく新しい電流測定装置に切り替えることができる。

前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本実施形態では、保護継電器を切り替える際に、保護継電器と中継端子盤３５との間のケーブル８０も合わせて取り替えることとしたが、ケーブル８０はそのままで、保護継電器のみ切り替えても良い。また、例えば、図９において、ケーブルを取り替える際と比較すると、本実施形態においては、ケーブルの取り替え範囲が少なくなる。このため、ケーブル資材費を安くすることができる。

また、本実施形態では、保護継電器を切り替える際について説明したが、中継端子盤３５を用いることにより、遮断器２０を切り替える際にも、ケーブルの取り替え範囲を減少させる等、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

１０ 遮断器制御システム
２０ 遮断器
２１ 変流器
３０，３６ 保護継電器
３１ テレコン装置
３５ 中継端子盤
４０，４５ 電流測定装置
４１，４６ トリップ信号生成装置
４２，４７ ＩＦ装置
５０ａ〜５０ｅ，５１ａ〜５１ｆ，６３ａ〜６３ｄ，６４ａ〜６４ｄ 端子
５２ ロックスイッチ
５３ テストターミナル
５５ テストプラグ
６０，６１ スタッド端子
６２，７２ ショートバー
７０ａ〜７０ｄ，７１ａ〜７１ｄ テスト端子
９０ 試験装置
９１ 模擬遮断器
１００ 開口

Claims (1)

1. 電力系統に設置された変流器と、
   前記変流器からの電流が供給される第１機器と、
   前記変流器からの電流が供給される第２機器と、の間において、
   前記変流器と前記第１機器とが接続されている状態から、前記変流器と前記第２機器とが接続される状態へ切り替える機器の切替方法であって、
   前記変流器からの２本のケーブルのそれぞれが接続される第１及び第２端子と、
   前記第１機器に電流を供給するための２本のケーブルのそれぞれが接続される第３及び第４端子と、
   前記変流器からの電流が前記第１機器に供給されるよう、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを導通させるか、前記変流器からの電流が前記第１機器に供給されないよう、前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを絶縁させつつ、前記第１及び第２端子の間を導通させるかを切り替える切替装置と、
   を備える端子盤に対し、
   前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを絶縁させつつ、前記第１及び第２端子の間を導通させる第１のステップと、
   前記第１機器に電流を供給するための前記２本のケーブルのそれぞれを前記第３及び第４端子から取り外す第２のステップと、
   前記第２機器に電流を供給するための２本のケーブルのそれぞれを前記第３及び第４端子に接続する第３のステップと、
   前記第１及び第３端子の間と前記第２及び第４端子の間とを導通させる第４のステップと、
   を含むことを特徴とする機器の切替方法。

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