JPH0159821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はネツトワーク配電設備の事故区間を検
出し、迅速に故障区間の切離しを可能にする地絡
保護装置に関するものである。

最近、配電設備における給電の信頼性を高める
ため、低圧ネツトワーク配電設備が多く用いられ
ている。このネツトワーク配電設備は、給電母線
から分岐させた複数のフイーダをそれぞれネツト
ワーク変圧器と各ネツトワーク変圧器の２次側に
設けられたプロテクタしや断器とを経て、ネツト
ワーク母線をグリツド状に張りめぐらして相互に
連系させたネツトワーク配電網に接続するように
したものである。このネツトワーク配電設備で
は、配電網の１点で地絡事故が生じると地絡電流
はネツトワーク配電網を構成する全てのネツトワ
ーク母線を通して流れることになる。この地絡事
故電流は、一般的には、地絡インピーダンスが大
きいため、短絡電流のようには大きな値となら
ず、配電網の事故点に近い位置に流れる地絡電流
と、事故点から遠い位置に流れる地絡電流との差
は大きな値とはならない。そのため、事故点に近
い位置と事故点から遠い位置とを事故電流の大き
さで判別して事故点を迅速に切離すことはできな
かつた。そこで従来は、配電網の要所に短絡保護
用のリミツタヒユーズを設けてこのリミツタヒユ
ーズで事故点を切離すようにし、一方では配電網
を構成するケーブルを金属製のコンジツトパイプ
中に布設したり、ケーブルとしてその外被が接地
金属で覆われたコンセントリツクニユートラルケ
ーブルを用いたりして地絡事故電流をある程度大
きくすることにより、前記リミツタヒユーズによ
る地絡事故点の切離しを確実に行なえるよう対策
を講じていた。したがつて従来のこの種の配電設
備ではケーブル工事費が大幅に高くなる上に、事
故電流を故意に大きくしているため、危険性が高
くなるという問題もあつた。尚ネツトワーク配電
設備の地絡保護装置として、ネツトワーク変圧器
の接地線の電流を検出することにより地絡電流を
検出する地絡事故検出継電器を各ネツトワーク変
圧器毎に設けて、該継電器の動作によりプロテク
タしや断器の引外しと事故区間の判別とを行なう
ようにした地絡保護装置（特開昭56−112825号）
が提案されている。この地絡保護装置によれば、
ネツトワーク変圧器とプロテクタしや断器との間
の線路に地絡事故が生じたときに健全回線を確保
して負荷への電力の供給を継続することができる
が、ネツトワーク母線で事故が生じた場合にはす
べてのプロテクタしや断器が引外されるため負荷
への電力の供給が停止されるという問題があつ
た。そのため、ネツトワーク変圧器とプロテクタ
しや断器との間よりもむしろネツトワーク配電網
での事故確率が高いネツトワーク配電方式には適
用することができなかつた。また上記地絡保護装
置では、複数のフイーダのプロテクタしや断器の
引外しと再投入とを順次行ないながら地絡事故区
間の判別を行なうためフイーダの数が多い場合に
判別に要する時間が長くなるのを避けられなかつ
た。

本発明の目的は、ネツトワーク配電網で地絡事
故が生じた場合でも負荷への電力の供給を停止さ
せることなく直ちに事故区間の切離しを行なうこ
とができ、またネツトワーク配電網のケーブル工
事費を大幅に引下げることができるようにしたネ
ツトワーク配電設備の地絡保護装置を提供するこ
とにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、ネツト
ワーク変圧器の接地線を流れる地絡電流を検出し
て所定値の地絡電流を検出してから第１の時限が
経過したときにプロテクタしや断器を開路させる
地絡事故検出継電器を各ネツトワーク変圧器毎に
設けるとともに、ネツトワーク配電網を流れる地
絡電流を検出して該地絡電流の大きさが設定値に
達してから第２の時限が経過したときにネツトワ
ーク配電網に挿入した区分しや断器を開路させる
地絡過電流継電器を各区分しや断器毎に設け、所
定値の地絡電流が検出されると同時にネツトワー
ク配電網を流れる地絡電流が設定値に達したとき
にはプロテクタしや断器よりも先に区分しや断器
を開路させるように第１及び第２の時限を設定し
たものである。

上記のように構成すれば、地絡事故発生時には
全ての区分しや断器が一斉に開路した後に地絡電
流が流れている特定のプロテクタしや断器が開路
して事故区間を除去するので、地絡事故を初期の
段階で検出して、健全区間の負荷を停電させるこ
となく迅速に地絡事故点の切離しを行なうことが
でき、事故の拡大波及を防止することができる。
またネツトワーク母線を構成するケーブルを金属
製コンジツトパイプ中に布設したり、接地金属で
被われたケーブルを用いたりする必要がないの
で、ケーブル布設費の引下げを図ることができ
る。

以下図面を参照して本発明の地絡保護装置を詳
細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示した単線結線図
で、同図において１は変電所につながる給電母線
である。給電母線１には複数（図示の例では３
本）のフイーダ２ａ，２ｂ及び２ｃの一端がフイ
ーダしや断器３ａ，３ｂ及び３ｃを介して接続さ
れている。フイーダ２ａ〜２ｃの他端は変圧器１
次開閉器４ａ〜４ｃを介してネツトワーク変圧器
５ａ〜５ｃの１次側に接続され、ネツトワーク変
圧器５ａ〜５ｃの２次側が地絡により開路したと
きは再閉路を防止する機構を備えたプロテクタし
や断器６０１とプロテクタヒユーズ６０２とを備
えたネツトワークプロテクタ６ａ〜６ｃを介して
ネツトワーク配電網７に接続されている。ネツト
ワーク配電網７は複数（図示の例では３本）のネ
ツトワーク母線l₁〜l₃を相互に連系させたもので、
ネツトワーク母線l₁〜l₃の要所にはそれぞれ区分
しや断器８₁〜８₃が挿入されている。ネツトワー
ク母線l₁〜l₃のそれぞれの両端はリミツタヒユー
ズ９を介して隣接のネツトワーク母線に接続さ
れ、これらのネツトワーク母線の接続点１０ａ〜
１０ｃにそれぞれネツトワークプロテクタ６ａ〜
６ｃから出た線路が接続されて給電されている。
ネツトワーク母線l₁〜l₃には複数の負荷設備１１，
１１，…が適宜に接続されている。

ネツトワーク変圧器５ａ〜５ｃの２次側中性点
を接地する接地線５０１ａ〜５０１ｃにはそれぞ
れ変流器CTa〜CTcが設けられ、これらの変流
器の出力が地絡過電流継電器１２ａ〜１２ｃに入
力されている。地絡過電流継電器１２ａ〜１２ｃ
はそれぞれタイマ１３ａ〜１３ｃを備えており、
これらの継電器１２ａ〜１２ｃは変流器CTa〜
CTcが所定値の地絡電流を検出してから第１の時
限T₁が経過した時点でネツトワークプロテクタ
６ａ〜６ｃのプロテクタしや断器６０１を開路さ
せるようになつている。

各プロテクタしや断器６０１の両端には、極間
電圧を検出する極間電圧変成器６０３が接続さ
れ、また各プロテクタしや断器のネツトワーク変
圧器の２次側につながる線路には変流器６０４が
設けられている。更に各プロテクタしや断器６０
１のプロテクタヒユーズ６０２側の電極につなが
る線路には、変成器６０５の１次側が接続され、
変成器６０３、変流器６０４及び変成器６０５の
出力がネツトワーク継電器６０６に入力されてい
る。プロテクタしや断器６０１、プロテクタヒユ
ーズ６０２、極間電圧変成器６０３、変流器６０
４、変成器６０５及びネツトワーク継電器６０６
により、各ネツトワークプロテクタが構成されて
いる。

区分しや断器８₁〜８₃のそれぞれは、ネツトワ
ーク母線l₁〜l₃に挿入されたしや断器８０１と、
ネツトワーク母線を流れる地絡電流を検出する変
流器８０２と、該変流器８０２の出力を入力とす
る地絡過電流継電器８０３としや断器８０１が開
路したときにその極間に現われる極間電圧を検出
する変成器８０４と、この変成器８０４の出力を
入力とする電圧継電器８０５とを備えている。各
地絡過電流継電器８０３はタイマ８０６を備えて
おり、各区分しや断器の地絡過電流継電器８０３
は、ネツトワーク母線を流れる地絡電流の大きさ
が設定値に達した後第２の時限T₂が経過した時
点でその区分しや断器内のしや断器８０１を開路
させるようになつている。また各電圧継電器８０
５は、タイマ８０７を備えており、各区分しや断
器の電圧継電器８０５は、その区分しや断器内の
しや断器８０１の極間電圧を検出してから第３の
時限T₃が経過した時点で該しや断器８０１を再
閉路させる。こゝで、第１乃至第３の時限T₁乃
至T₃は、T₁＞T₂及びT₁−T₂＜T₃なる関係が同
時に満足されるように設定されている。また本実
施例ではネツトワークプロテクタ６ａ〜６ｃのプ
ロテクタしや断器６０１が地絡により開路したと
きには、同時にフイーダしや断器３ａ〜３ｃが開
き、次いで変圧器１次側開閉器４ａ〜４ｃが開く
ようになつている。

次に上記ネツトワーク配電設備の地絡保護装置
の動作を説明する。

今、上記ネツトワーク配電設備に地絡事故がな
い場合には、フイーダしや断器３ａ〜３ｃ、変圧
器１次側開閉器４ａ〜４ｃ、ネツトワークプロテ
クタ６ａ〜６ｃのプロテクタしや断器６０１、及
び区分しや断器８₁〜８₃のしや断器８０１が閉路
されている。したがつて給電母線１からフイーダ
２ａ〜２ｃ、ネツトワーク変圧器５ａ〜５ｃ、ネ
ツトワークプロテクタ６ａ〜６ｃのしや断器６０
１とプロテクタヒユーズ６０２、リミツトヒユー
ズ９及び区分しや断器８₁〜８₃のしや断器８０１
を通してネツトワーク配電網７のネツトワーク母
線に給電され、各負荷設備１１，１１，…に正常
に電力が供給される。

こゝで、第２図に示すように、ネツトワーク配
電網７のネツトワーク母線l₃のＡ点で地絡事故が
生じたとする。このときネツトワーク配電網全体
からＡ点に向つて図に矢印で示した如く地絡電流
I₀が流れ、すべての区分しや断器の地絡過電流継
電器８０３が設定値以上の地絡電流を検出する。
またこのとき地絡事故検出継電器１２ａ〜１２ｃ
も所定値の地絡電流を検出しているが、前述のよ
うに、地絡過電流継電器８０３のタイマ８０６の
時限T₂は地絡事故検出継電器１２ａ〜１２ｃの
タイマの時限T₁よりも短く設定されているため、
ネツトワークプロテクタ６ａ〜６ｃのプロテクタ
しや断器６０１が開路する前にすべての区分しや
断器８₁〜８₃のしや断器８０１が開路する。その
結果第３図に示すように、地絡電流I₀は、事故点
との間に区分しや断器が介在していない１台のネ
ツトワーク変圧器５ａの接地線５０１ａを通して
のみ流れるようになり、他のネツトワーク変圧器
５ｂ，５ｃの接地線には地絡電流が流れなくな
る。したがつて地絡電流が検出されてから時限
T₁が経過した時点でネツトワークプロテクタ６
ａのプロテクタしや断器が開き、第４図に示すよ
うに事故点が存在するネツトワーク母線l₃が健全
なネツトワーク母線l₁，l₂から切り離される。こ
の場合ネツトワーク母線l₁及びl₂の健全な区間に
は無停電で給電される。また区分しや断器８₁及
び８₃のしや断器は、ネツトワーク母線l₃が無電
圧のため、再閉路されず、開路状態を保持する
が、区分しや断器８₂のしや断器は、ネツトワー
ク母線l₁，l₂がともに給電されているので、電圧
継電器８０４が極間電圧を検出してから時限T₃
が経過した時点で再閉路され、第５図に示すよう
に地絡事故点Ａにつながる区間のみが切り離され
た状態になる。尚この状態では、ネツトワークプ
ロテクタ６ａのネツトワーク変圧器側の電圧が存
在し、負荷側の電圧が存在しないので、ネツトワ
ーク継電器６０６が備えている無電圧投入特性に
よつてこのネツトワークプロテクタ６ａのしや断
器６０１に再投入指令が与えられるが、上記実施
例では、地絡事故検出継電器１２ａの動作を条件
にしてネツトワークプロテクタ６ａのしや断器６
０１の再閉路動作を阻止するようになつているの
で、事故区間l₃は電源から切離された状態を保持
できる。

次に第６図に示すように、ネツトワーク変圧器
５ａとネツトワークプロテクタ６ａとの間のＢ点
で地絡事故が生じた場合を考える。この場合も、
前記Ａ点での地絡事故の場合と同様にすべての区
分しや断器が開路し、次いでネツトワークプロテ
クタ６ａのプロテクタしや断器が開路するが、事
故点がネツトワークプロテクタよりも電源側であ
るためネツトワークプロテクタ６ａのしや断器を
開路させただけでは事故電流を遮断し得ず、地絡
電流は依然として流れ続ける。しかし本実施例で
は前述のようにプロテクタしや断器の開路と同時
にフイーダしや断器３ａが開き、次いで変圧器１
次側開閉器４ａが開くので、事故点が存在する線
路は電源から確実に切離され、事故点が存在しな
い線路には給電が継続される。

尚、上記実施例のように、プロテクタしや断器
が地絡により開路した時にフイーダしや断器及び
変圧器１次側開閉器を自動的に開路させる代り
に、地絡事故検出継電器１２ａ〜１２ｃの動作時
に警報を発するようにして、この警報により人為
的にフイーダしや断器または変圧器１次側開閉器
を開路させるようにしてもよい。

尚上記の説明では、プロテクタしや断器の開路
後フイーダしや断器を開き、次いで変圧器１次側
開閉器を開くとしたが、この場合フイーダしや断
器のみを開くようにしてもよい。また変圧器１次
側開閉器４ａ〜４ｅが地絡電流をしや断する機能
を有している場合には、プロテクタしや断器が地
絡により開路した後変圧器１次側開閉器のみを開
路させるようにしてもよい。

上記の実施例では、ネツトワーク配電網を構成
するネツトワーク母線にリミツタヒユーズ９を挿
入しているが、区分しや断器のしや断器に過電流
引外し機構を設けることにより、リミツタヒユー
ズを省略することができる。

またネツトワーク変圧器とプロテクタしや断器
とを直結する構造とした場合のように、ネツトワ
ーク変圧器とプロテクタしや断器との間で地絡事
故が生じ得ない場合には、第７図に示したよう
に、ネツトワーク変圧器５ａ〜５ｃの２次側線路
に地絡事故検出継電器１２ａ〜１２ｃを設けても
上記実施例と同様の効果を得ることができる。

尚特異な形態のネツトワーク配電網では、短絡
事故時に短絡保護協調がとれないことがあるが、
この場合には、上記地絡過電流継電器及び地絡事
故検出継電器に代えて過電流継電器を用いれば、
短絡保護協調を確実にとり得る短絡保護装置を構
成できる。

以上のように、本発明によれば、地絡事故が発
生したときにネツトワーク配電網に挿入されたす
べての区分しや断器を先ず一斉に開路させた後、
事故点を除去するに適したプロテクタしや断器の
みを開路させて事故点を切離すため、事故点の除
去に際して健全区間の負荷への停電を全く生じな
いという効果が得られる。また地絡事故を直ちに
的確に検出して事故の初期段階で地絡事故点を健
全なネツトワーク母線から切離すことができるの
で、給電の信頼性と安全性とをより高めることが
でき、同時に地絡保護の協調を確実にとることが
できる利点がある。更に本発明によれば、地絡事
故の検出を高感度で行なうことができ、金属電線
管やコンセントリツクニユートラルケーブル等を
用いて地絡電流を増大させる必要がないので、ネ
ツトワーク配電網のケーブルの布設費の低減を図
ることができる上に、安全性をも高めることがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体的構成を示し
た接続図、第２図乃至第６図は本発明の動作を説
明するために種々の異なる状態の要部のみを示し
た接続図、第７図は本発明の変形例の要部を示す
接続図である。 １……給電母線、２ａ〜２ｃ……フイーダ、５
ａ〜５ｃ……ネツトワーク変圧器、６ａ〜６ｃ…
…ネツトワークプロテクタ、６０１……プロテク
タしや断器、７……ネツトワーク配電網、l₁〜l₃
……ネツトワーク母線、８₁〜８₃……区分しや断
器、８０１……しや断器、８０３……地絡過電流
継電器、１２ａ〜１２ｃ……地絡事故検出継電
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 給電母線から、複数台のネツトワーク変圧器
   と各ネツトワーク変圧器の２次側に設けられたプ
   ロテクタしや断器とを経て、複数の区分しや断器
   が挿入されたネツトワーク配電網に給電するネツ
   トワーク配電設備の地絡保護装置において、前記
   ネツトワーク変圧器の接地線を流れる所定値の地
   絡電流を検出してから第１の時限が経過したとき
   に前記プロテクタしや断器を開路させる地絡事故
   検出継電器を各ネツトワーク変圧器毎に設けると
   ともに、前記ネツトワーク配電網を流れる地絡電
   流の大きさが設定値に達してから第２の時限が経
   過したときに前記区分しや断器を開路させる地絡
   過電流継電器を各区分しや断器毎に設けてなり、
   前記接地線を流れる地絡電流が所定値に達すると
   同時に前記ネツトワーク配電網を流れる地絡電流
   の大きさが前記設定値に達したときに前記プロテ
   クタしや断器の開路動作に先行して前記区分しや
   断器を開路させるように前記第１及び第２の時限
   が設定されていることを特徴とするネツトワーク
   配電設備の地絡保護装置。