JPH0243412B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、発電機の保護装置、特に単位式発電
機電機子巻線を地絡事故から保護するようにした
発電機の保護装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来、単位式発電機の電機子巻線の地絡保護に
用いられる継電器として、地絡発生時に発電機中
性点に現れる基本波零相電圧を検出する地絡過電
圧継電器が用いられている。第１図はこの継電器
を適用した単位式発電機の系統図であり、発電機
１の中性点は接地変圧器２により接地され、又、
各給電端はサージアブソーバ４により接地される
と共に変圧器５に接続されている。接地変圧器２
の２次側には抵抗３が接続されており、更に、こ
の抵抗３の両端電圧を取入れるように地絡保護用
過電圧継電器６が接続されている。

〔背景技術の問題点〕 しかしこの継電器による地絡保護では保護性能
としては充分なものではない。即ち、地絡点が発
電機中性点に近づくにしたがつて地絡時の零相電
圧が小さくなり、発電機巻線の中性点より約10％
の範囲は感度不足となつて地絡を検出できず保護
の盲点となつてしまう。

そこで、この盲点での検出を行なうべく、発電
機中性点に常時生じている第３高調波を利用する
方式が近年提供された。これは発電機の構造上殆
んど全ての発電機の巻線に第３高調波電圧が発生
していることに着目したものである。第２図はこ
の第３高調波電圧７と基本波の各相電圧Ｒ，Ｓ，
Ｔとが同期であることを示している。そして、こ
の高調波電圧７は第３図に示すように、発電機
１、接地変圧器２、中性点及びサージアブソーバ
（又は漂遊容量）４からなる回路を循環している。
この状態において、発電機中性点付近に地絡が生
じると第４図に示すようにバイバス路が形成さ
れ、この結果中性点の第３高調波電圧は減少す
る。したがつて、不足電圧継電器８を用い、第３
高調波電圧が減少したことにより電機子巻線の地
絡と判定するようにすれば、発電機中性点付近の
電機子巻線の地絡を検出することができる。

しかしながら、発電機に発生する第３高調波電
圧は一般に第５図に示す如く発電機出力により変
化するから無負荷時の最小電圧を考えて不足電圧
検出値を設定すると定格負荷に近づくに伴い感度
が鈍くなり、充分な保護動作を行ない得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記問題点を解決することを目的と
してなされたものであり、発電機出力の大小に拘
らず確実に地絡検出可能な発電機の保護装置を提
供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では発電機出力に比例する発電機界磁電
気量と発電機の中性点に発生する第３高調波電圧
とで不足電圧継電器を動作させ、発電機の出力電
圧に影響されずに地絡保護を行なおうとするもの
である。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照しつつ実施例を説明する。第６
図は本発明による発電機の保護装置の一実施例構
成図である。

第６図において、図中の符号１ないし５は第１
図に対応している。８は変流器９を介して発電機
界磁回路電流が与えられることにより感度が変化
する不足電圧継電器である。１０は整流器であつ
て交流電源からの電流を発電機界磁巻線１１に供
給する。

この構成において、不足電圧継電器８は抵抗３
の両端に生じる電圧のうち発電機の第３高調波電
圧を検出する。又、不足電圧継電器８には、変流
器９を介して発電機出力に比例した信号も与えら
れ、これにより検出感度が変化する。

第７図は不足電圧継電器８の感度特性の整定例
を示したもので、横軸に発電機出力、あるいは発
電機界磁回路電流を縦軸に電圧をとつている。こ
の図において、７は発電機の第３高調波の変化特
性を、また１２は不足電圧継電器の検出特性を
夫々示したもので、これら両特性は発電機出力、
及び発電機界磁回路電流の増加に応じて直線的に
上昇する。したがつて発電機出力がいかなる値、
例えば定格値であつても第３高調波電圧の検出は
確実に行ない得る。

ここで発電機出力を用いずに発電機界磁回路電
気量を用いる理由は発電機出力を用いるには発電
機電圧及び発電機電流を導入する必要があり、電
圧変成器及び変流器が必要となり、又絶縁階級も
高いものが必要となる。これに対して、例えば発
電機出力に比例する発電機界磁回路電流を用いれ
ば変流器のみで済み、又絶縁階級も低いもので済
むという利点があるからである。

第８図は不足電圧継電器８の回路構成を示した
もので、抵抗３の両端から取出した発電機の中性
点電圧V₀が補助変圧器１３の１次側に、又変流
器９の２次側から取出した発電機界磁回路電流I_E
が補助変流器１４の１次側に夫々与えられること
により第３高調波電圧の検出を行なう。即ち、補
助変圧器１３の２次側電圧はフイルタ１６に与え
られて第３高調波電圧V₀′が取出されて加算器１
８に与えられ、又補助変流器１４の２次側電流は
抵抗１５に与えられて電圧信号に変換された上で
整流平滑回路１７に与えられ、直流電圧信号V_E
に変換されて加算器１８に与えられる。加算器１
８では第３高調波電圧V₀′から直流電圧信号V_Eが
減算され、第３高調波電圧V₀′のピークのみを残
した電圧信号VΣが形成される。この電圧信号VΣ
はレベル検出器１９に与えられて矩形波信号V_D
に変換され、連続化回路２０に与えられる。連続
化回路２０はレベル検出器１９の出力V_Dの時間
引延しを行ない連続信号V_Tとされ、否定回路２
１に与えられる。否定回路２１は連続信号V_Tの
ある間は信号を生ぜず、連続信号V_Tの消失後に
出力V_putを生じる。

第９図は第８図の回路における各部信号の波形
を示したものであり、第３高調波電圧V₀′から発
電機界磁回路電流I_Eの直流電圧化信号V_Eを減算す
ることにより第３高調波電圧のピーク部分に相当
する電圧VΣ₊が得られ、これがレベル検出器１９
で矩形波信号V_Dに変換された上で時間引延しさ
れて連続信号V_Tとなり、これが更に反転されて
出力信号V_putとなる。

第１０図は本発明の他の実施例である。図中の
符号１ないし５，８，１０，１１は第６図に対応
している。本実施例の場合、第６図における変流
器９に代えて電力／電流変換器２２を用いた点の
みが相違し、この変換器２２による信号の取扱い
は第６図の場合と同様である。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、発電機の中性点付近の
電機子巻線の地絡を検出するための第３高調波不
足電圧継電器の感度特性を発電機出力に比例する
発電機界磁回路電気量の大、小に応じて変化させ
るようにしたため、発電機出力に応じて変化する
発電機の第３高調波電圧が地絡発生により変化し
たとき常に確実に検出することができる。又、発
電機界磁回路電気量を用いているので変成器の数
が少なくでき、又絶縁階級も低いもので済むので
低価格な保護装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発電機巻線の地絡保護装置の系
統適用図、第２図は発電機の中性点における第３
高調波電圧の説明図、第３図は同第３高調波電圧
による電流の流れる経路を示す説明図、第４図は
地絡発生時における同第３高調波電流の流れる経
路を示す説明図、第５図は同第３高調波電流の発
電機出力に応じた変化特性を示す図、第６図は本
発明の一実施例の系統適用図、第７図は同実施例
に用いる不足電圧継電器の感度特性を示す図、第
８図は同不足電圧継電器の構成例を示すブロツク
線図、第９図は第８図の構成における各部波形を
示すタイムチヤート、第１０図は本発明の他の実
施例を示す系統適用図である。 １……発電機、２……接地変圧器、３，１５…
…抵抗、４……サージアブソーバ、５……変圧
器、６……地絡保護用過電圧継電器、７……第３
高調波電圧、８……不足電圧継電器、９……変流
器、１０……整流器、１１……発電機界磁巻線、
１２……不足電圧特性、１３……補助変圧器、１
４……補助変流器、１６……フイルタ、１７……
整流平滑回路、１８……加算器、１９……レベル
検出器、２０……連続化回路、２１……否定回
路、２２……電力／電流変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電機中性点の第３高調波電圧の不足を検出
   することにより発電機中性点及び発電機中性点付
   近の地絡を検出する発電機の保護装置において、 発電機界磁回路電気量の値に応じ変化された第
   ３高調波電気量を入力とし不足電圧継電器の動作
   判定を行なうことを特徴とする発電機の保護装
   置。