JPH02307077A - 直流並列給電方式における地絡検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直流並列給電方式において、並列接続した整
流器毎の交流入力の非接地式電路の系統別に地絡を検出
する地絡検出方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、非接地式の交流入力を整流して直流電力を負
荷に供給する直流給電回路において、交流側電路の地絡
事故を検出する手段としては、一般的に漏電遮断器が用
いられている。第２図は、その地絡検出方法の従来例を
示す回路図である。

１は交流の給電系、３は給電系ｌからの交流入力を整流
する整流器、５は整流器３から直流電力の供給を受ける
負荷である。従来例では、このような直流給電回路の整
流器１の交流側電路に漏ＩＸ遮断器６を設け、かつ漏電
遮断器６の受電側の各線路をコンデンサ７Ｒ，７１１，
７Ｔを介して接地することにより、交流側電路における
地絡事故の際にコンデンサ７□、　７ｓ、　　７７のい
ずれかを介して地絡電流を流し、漏電遮断器６を動作さ
せて地絡を検出し、交流入力を遮断していた。

一方、負荷への直流電力の供給方式として、従来より、
第３図に示すように、２系統の非接地式の交流の給電系
１．２からの交流入力をそれぞれ整流器３および整流器
４を用いて鑓別に整流し、そのそれぞれの整流器３，４
の直流出力をＰ点。

Ｑ点で並列に接続して負荷（ＺＬ）５へ直流電力を供給
する直流並列給電方式が知られている。この直流並列給
電方式を用いれば、一方の給電系を事故のため遮断して
も、他方の給電系により負荷に直流型ツノを供給できる
ので、給電系の信頼性を高くできるという利点がある。

［発明が解決しようとするＲ題〕 しかし・ながら、上記従来の技術における第３図の直流
並列給電方式では、給電系１の交流側電路のＸ点と給電
系２の交流側電路のｙ点で地絡事故が発生した場合、接
地点であるＸ点、ｙ点間（以下地絡回路と記す）を介し
てループ回路が形成され、給電系ｌと給電系２の位相差
および地格回路のインピーダンス（以下地絡インピーダ
ンス）Ｚｏにより、負荷５に過電圧か印加されるモード
が存在する問題点がある。この過電圧から負ｖ１５を保
護するために、第２図の従来例の地絡検出方法の適用を
考えると、各給電系１．２の交流側電路に漏電遮断器を
設けることになるが、この場合には後記するように、一
方の例えば給電系ｌだけで地絡事故が発生した場合でも
、地絡事故の発生していない健全な給電系２からの給電
も停止され、負荷５への直流電力の供給が断たれること
があるという問題点がある。

まず、第３図により給電系ｌのＸ点と給電系２のｙ点で
地絡事故が発生した場合において、負荷５に過電圧が印
加されるモードの一例を説明する。

（１）地絡発生時の条件を以下の（イ）、Ｃ口）の通り
とする。

（イ）給電系ｌ側の線間電圧を基準として、給電系２側
の線間電圧が１２０°遅れているとする。

これにより、給電系ｌ側の各線間電圧を６＋＋ｓ＋＋６
８Ｔ＋、　ｅ　ｔｗｉ＋、給電系２の各線間電圧をｅｒ
＊ｔ＋ｅ　ｍ＋ｌ＋　　ａ　（ｔｌとすると、ｅ　ｎ５
１＝　Ｅｓｓ　ｉ　ｎθ ｅｓｖ＋＝Ｅｓｓ　　ｉ　　ｎ　　（θ−＋２０°　）
ｅｒｎ＋＝Ｅ＊ｓ　　ｉ　ｎ　　（θ−２４０°　）ｅ
　ｒ＋＋ｔ＝　Ｅ　＊！ｉｆ　　ｉ　ｎ　　（θ−１２
０°　）ｅ　＊＋ｔ＝　Ｅ＋＋＋ｓ　　ｉ　ｎ　　（θ
−２４０°　）ｅ　Ｉｒｔ＝　Ｅｍｓ　　ｉ　　ｎ。

となる。

（ロ）Ｘ点、ｙ点において完全地絡が発生したものとし
、地絡インピーダンスＺ０を０Ωとする。

（２）地格回路が形成される萌の給電系■側および給電
系２例のオンしている各整流器３．４の整流素子３Ａ〜
３Ｆ、４ａ〜４ｆの関係は第１表の通りであり、これよ
り双方のオンしている整流素子３Ａ〜３Ｆ、４ａ〜４ｆ
の組合せは、電気角６０°間隔で６通りである。

第３図は（０〜６０°）の期間の場合を示しており、地
格回路が形成される前は整流素子３Ｃ２３Ｅと４ｂ、４
ｄがオンとなっている。

（３）地絡回路か形成される前にオンしていた整流素子
のなかで、地絡回路が形成された後オフする整流素子が
ある。例えば、第３図に示す（θ〜６０゛）の期間にお
いて、整流素子３Ｃ１４ｄがオフになる。これは地絡回
路を介してループ回路が形成されることにより逆バイア
スされるためである。整流素子３Ｃがオフすることにつ
いて、（０〜６０゛）の期間において、以下に説明する
。Ｑ点を基準とする整流素子３Ｃのカソードの電位ｅｐ
ｇ、およびアノードの電位８丁。は、整流素子の順方向
電圧降下を無視すると、それぞれの次のようになる。

ｅ　ＰＱ：＋：ｅ　ＩＩｔ＋＋　（ｅ　ｒａｔ）＝ｒ”
ｊ；　Ｅ、ｓ　ｉ　ｎ　（θ＋３０°　）ｅ　ＴＯ＝　
ｅ　丁、、＝＝　（ｅ　ｓ丁＋）＝−Ｅｍｓｉｎ（θ−
１２０”＞’ ｅ　ＰＱｓ　　ａ　Ｔｏを第４図（ａ）に示す。゛これ
より、（０〜６０１）の期間において８　ｐｏ＞　ａ　
ＴＯとなり整流素子３Ｃのアノードよりカソードの電位
の方が高−くなり整流素子３Ｃはオフすることになる。

（４）第１表に示す交流入力の一周期の６０°間隔７６
期間について負荷５の端子電圧ｅ　ＰＱ　（以下、負荷
電圧という）を求めると以下の（イ）〜（へ）のように
なる。

（イ）（０〜６０°） ｅ　　ＰＱ＝　　６　Ｒ＄１　＋　　（−ｅ　　ｒａｔ
　）＝Ｆ了ＥｍＳ　ｉ　ｎ　（θ＋３０°　）（ロ）（
６０’″〜１２０′″） ｅ　ＰＱ＝　６　Ｒ５Ｉ　＋　ｅ　ｔｒｙ＝　２　Ｅｍ
ｓ　ｒ　ｎθ （ハ）（＋２０°〜１８０°） Ｑ　ｐｏ＝　　ｅ　ＴＲＩ　＋　ｅ　ｔｒｔ＝ＦＩＥ、
５ｉｎ（θ−３０°　） （ニ）（１８０°〜２４０°） ｅ　ｐａ”　　ｅ　Ｒ８Ｉ　＋　ａ　ｒ＠ｔ＝４３Ｅ、
ｓ　ｉ　ｎ　（θ−［５０＠）（ホ）（２４０°〜３０
０°） ｅ　ｐｑ＝ｅ　Ｒ８Ｉ”　（ｅ　ｔｒｆ）＝２Ｅｓｓ　
　ｔ　　ｎ　　（θ−１８０°　）（へ）（３００”〜
３６０”） ｅ　ｐａ”　ｅ　ｒｌＩｌ＋　　（ｅ　ｔｒｙ）＝（Ｎ
Ｅ＊５ｉｎ（θ−２１０’） 以上の結果を示した負荷電圧ｅｐｏのグラフが第４図（
ｂ）であり、比較のために正常時の負荷電圧ｅｐｃ１ｇ
も示しである。従来の直流並列給電方式においては、地
絡回路が形成されることにより負荷５に瞬時、正常電圧
の最大２倍の電圧が印加される。なお、第４図（ｃ）は
、給電系１側を基準とした給電系２例の位相差と地絡回
路形成時における負荷電圧の最大値ｖｙ＋ｖＡｘを正常
時における負荷電圧の最大値■８．８の比で示したもの
である。

（５）一方、第３図において、Ｘ点だけに地絡事故が発
生した状態で給電を続けても過電圧は発生しない。しか
し、その事を発見できず、そのままの状態で並列給電し
ている時、ｙ点にも地絡事故が発生した場合、前述した
ように過電圧が印加されるモードがある。そのため、非
接地式電路であるどちらかの給電系１または２に地絡事
故が発生した時それを検出し、速やかにその系を遮断す
るなど、必要な処置を講する必要がある。

次に、上記地格事故を検出し必要な処置を講するために
、第２図の従来例の地絡検出方法を第３図の直流並列給
電方式に適用した場合の問題点を説明する。その適用例
を示した回路図が第５図である。この従来技術の適用例
は、第３図の給電系１．２のそれぞれの交流側電路にお
いて、１Ｅｉｌ電遮断器６．８と各電路と大地間にコン
デンサ７３．　　　・７８．７アおよびコンデンサ９．
．９１９．を設けたものである。上記において、第５図
の給電系１のＸ点で地絡事故が発生すると、地絡電流は
同図の点線で示すコンデンサ７Ｒ〜７丁を通して給電系
ｌの経路で流れると同時に、２点鎖線に示すようなコン
デンサ９ｒ〜９ｔを通して給電系２の経路でも流れる。

この場合、漏電遮断器６．８が共に地絡を検出して、給
電系直からの給電が停止すると同時に、地絡事故が発生
していない給電系２からの給電も停止し、負荷への電力
の供給が断たれることになり、直流並列給電方式の利点
が１ｎわれてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、直流並列給電方式において、非接地式の交流入力の
給電系の系統別に地絡を検出し、その給電系の系統別に
過電圧から負荷を保護するのに必要な処置を行えるよう
にして、給電系全体の信頼性を向上させる直流並列給電
方式における地絡検出方法を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の直流並列給電方式
の構成は、 ２系統以上の非接地式の交流側電路の交流入力を個別に
整流する整流器を備え、そのそれぞれの整流器の直流出
力を並列に接続した直流電路から直流電力を負荷に供給
する直流並列給電方式において、 上記直流電路のプラス側とマイナス側をそれぞれインピ
ーダンスで接地して、上記交流側電路が地絡した際に、
その交流側電路に対応する整流器別の直流電路における
往路電流と帰路電流に上記インピーダンスを流れる地絡
電流により電流差を生じさせ、 この電流差を検出して上記交流側電路の系統別に地絡の
発生を検出することを特徴とする。

〔作用］ 本発明は、非接地式の交流側電路の地絡電流を検出する
ために必要な、電路と大地間のインピーダンスの設定を
、各系統に共通に負荷への直流電路に設けることにより
、地絡電流が他の系統の交流側電路へ回り込む経路が形
成されないようにして、地絡の発生した系統の整流器の
出力電流の往路電流と帰路電流間にのみ電流差を生じさ
せる。

本発明は、この電流差を整流器の出力電流毎に検出する
ことにより、上記地絡を系統別に確実に検出する。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

本実施例は、２つの３柑交流入力の給電系統を有する直
流並列給電方式に適用した場合を例とする。

Ｉは１つの系統の交流入力の給電系、２は他の系統の交
流入力の給電系、３は給電系１の３棺交流入力を３相全
波整流する整流器、４は給電系２の３相交流入力を３相
全波整流する整流器、５は各整流器３，４から並列に直
流電力の供給を受ける負荷（２１，）である。本実施例
においては、各整流器３．４のそれぞれの直流出力は、
外部信号を受けて回路を遮断する機能を有する遮断”Ｉ
Ａ　Ｉ　＋　。

１２を介して、Ｐ点、Ｑ点において並列に接続し、負荷
５へ直流電力を０（給する。このように並列接続構成と
した直流電路のプラス側およびマイナス側は、それぞれ
抵抗１３．１４を介して接地する。

この抵抗１３．１４は各給電系１．２に共通な、地絡電
流を流すためのインピーダンスである。各遮断器１１．
１２と並列接続点Ｐ、Ｑとの間の各整流器３．４別の直
流電路には、その往路と帰路の対電にそれを流れる往路
電流と帰路電流の電流差を検出する変流器１５．１６を
設置する。変流器１５の検出信号はその電流差によって
作動する！１Ｘリレー１７に接続し、漏電リレー１７は
その作動によって遮断信号を発して遮断器１１を開放し
、整流器３からの直流出力を遮断する。同様に、変流器
＋６の検出信号は漏電リレーＩＢに接続し、漏電リレー
１８はその作動によって遮断器１２を開放して整流器４
からの直流出力を遮断する。これらの変流器１５．１６
の設置位置は、抵抗１３゜＋４と整流器３．４の間とす
る。

以上のように構成した実施例の動作および作用を第１図
を参照して述べる。変流器！５の入出力をみると、地絡
の発生らなく回路が健全な場合は、往路電流と帰路電流
による磁束が互いＩこ打ち消しあって変流器１５の二次
巻線には電圧が誘起しない。一方、−例として給電系１
のＸ点で地絡事故が発生した場合、同図の２点鎖線で示
すようにＸ点−抵抗１４（または抵抗１３）−直流電路
（変流器ｌ５）−整流器３−給電系１の交流側電路＝Ｘ
点の径路で地絡電流が流れるため、変流器１５が設置さ
れているところでの往路電流と帰路電流は等しくなくな
って電流差が生じ、変流？５１５の二次側に電圧が誘起
される。これを漏電リレー１７で検出し、遮断器１１に
遮断信号を送出して当該給電系１からの給電を停止させ
る。このとき、給電系２側の交流側電路が健全であれば
、給電系ｌ側の地絡電流が回り込んで流れる経路は形成
されず、引き続き給電系２からの給電はＵ続し、負荷５
に直流電力が供給される。給電系ｌ側が健全で給電系２
側の交流側電路で地絡事故が発生した場合は、上記と同
様にして変流４１６が地絡電流による整流器４の往路電
流と帰路電流の電流差を検出して漏電リレー１８を作動
させ、遮断器１２を開放して整流器４の直流出力を遮断
し、負荷５へは引き続き整流器３から直流電力を供給す
る。

このように、本実施例は、直流電路側で地絡電流を検出
することによって、非接地電路の地絡事故を給電系の系
統別に個別に確実に検出してその直流出力を選択遮断し
、健全な系統からは継続して給電することで、当該給電
系からの給電だけを停止させ、負荷へは他の健全な給電
系から電力を供給することにより、給電系全体の信頼性
を向上さ仕る。

なお、上記実施例において、直流電路の接地のためのイ
ンピーダンスは、抵抗を用いた場合を示したが、コンデ
ンサや複合素子を用いても同様の作用効果を得ることが
できる。また、本発明は３相または３相以外の交流入力
であって２以上の給電系を有する直流並列給電方式の場
合にも適用できることは当然である。このように、本発
明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施聾様
を取り得るものである。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明の直流並列給電方
式における地絡検出方法によれば、直流並列給電方式の
非接地式交流側電路の地絡事故を給電系の系統別に検出
できる利点があり、地絡事故のあった給電系だけを停止
させるなどの必要な処置を講じられるようにして、給電
系全体の信頼性を向上できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例の地絡検出方法を示す回路図、第３図は直流並列給電
方式を説明するための回路図、第４図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は直流並列給電方式の従来の問題点の説明図、第
５図は従来例の地絡検出方法の適用例を示す回路図であ
る。 １．２・・・給電系、３．４・・・整流器、５川負荷、
１１．１２・・・遮断器、１３．１４・・・抵抗、１５
゜１６・・・変流器、１７．１８・・・漏電リレー。 第３図 （ａ） （ｂ） 輪重系１＃Ｉを纂事ヒした給電糸２４４ｎ位相（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２系統以上の非接地式の交流側電路の交流入力を
   個別に整流する整流器を備え、そのそれぞれの整流器の
   直流出力を並列に接続した直流電路から直流電力を負荷
   に供給する直流並列給電方式において、 上記直流電路のプラス側とマイナス側をそれぞれインピ
   ーダンスで接地して、上記交流側電路が地絡した際に、
   その交流側電路に対応する整流器別の直流電路における
   往路電流と帰路電流に上記インピーダンスを流れる地絡
   電流により電流差を生じさせ、 この電流差を検出して上記交流側電路の系統別に地絡の
   発生を検出することを特徴とする直流並列給電方式にお
   ける地絡検出方法。