JPH0246128A - 地絡過電圧継電器 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、地絡過電圧継電器に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、計器用変成器の２次回路から相電圧を取込み
、その相電圧より導出された零ｌ′ｇ電圧から地絡を検
出する地絡過電圧継電器において、線間電圧の少なくと
も２相が所定値以下にあるとき、又は最小の線間電圧と
最小の相電圧の比が所定値以上にあるときに計器用変成
器の異常と判定して′０．電器出力をロックすることに
より、高感度の地絡検出にしながら変成器異常による誤
動作、誤不動作を防止できるようにしたものである。

Ｃ３従来の技術 電力系統を保護する保護継電器には種々のものがあるが
、抵抗接地系統における地絡事故の検出には地絡過電圧
継電器が多く採用されている。この地絡過電圧継電器は
、系統事故時に発生する零相電圧から系統地絡を検出す
る。

従来の地絡過電圧４１！電器は、第８図に示すように、
２通りの方式のものが知られている。同図において、３
相電力系統線路Ｉに対して計器用変成器２を接続し、こ
の変成器２の２次回路出力から地絡検出する地絡過電圧
継電器３、又は変成器２の３次回路出力から検出する地
絡過電圧継電器４を設ける。

地絡過電圧継電器３は、変成器２の２次回路（スター結
線）の中性点電位ｖ４に対する電圧Ｖ、、Ｖ３．Ｖ３を
夫々入カドランス３．，３．，３３で取出し、これら各
トランス３．，３．．３．の出力を合成回路３４で合成
することで零相電圧Ｖ。を検出し、この零相電圧Ｖ。が
整定値に以上にあるか否かを判定回路３５で判定するこ
とによって地絡検出とその保護出力を得る。

地絡過電圧継電器４は、変成器２の３次回路（デルタ結
線）の零相出力電圧ＶｓＶｅを入カドランス４１に取込
み、このトランス４．の出力になる零相電圧Ｖ。を判定
回路４２で判定して保護出力を得る。

Ｄ９発明が解決しようとする課題 従来の地絡過電圧継電器４は、変成器２の３次回路に断
線や短絡が発生すると、判定回路４．の入力零相電圧■
。がほぼ零状態になる。この状態は系統線路！の地絡事
故時に該線路側に発生する零相電圧に拘わらず系統正常
の判定出力になり、継電器４の誤不動作となる問題があ
った。

この点について、地絡過電圧継電器３は、変成器２の２
次回路の断線、短絡、地絡発生にも見かけ上の零相電圧
Ｖ。が発生するため、この電圧から２次回路の異常も検
出し、実系統事故時の不動作を防止しようとするもので
ある。

ここで、変成器２の２次回路の異常による見かけ上の零
相電圧Ｖ。は以下に説明するようになる。

（ａ）２次回路に線間負荷がない場合、２次回路のｌ相
（例えばａ相）が断線しｅ＝０になるときの見かけ上の
零相電圧■。は、 Ｖ　ｏ　　”　　ｅ　ａ　＋　ｅ　ｂ　＋　ｅ　ｃ　　
＝　ｅとなり、２次回路の定格電圧ｅ（一般にｌｌ０Ｖ
／ｒｒ）になる。

（ｂ）２次回路に線間負荷がある場合、ａ相が断線して
ｅａ＝ｅｘとなるときの電圧Ｖ。は、Ｖｏ　　　＝　　
　ｅａ＋ｅゎ＋ｅｃ＝ｅ　＋αここで、αは線間負荷と
ａ相の負荷とのインピーダンス比によって決まる下記範
囲になる。

０〈α＜　６３　、５　Ｘ　（ｆｆ　−１）上述のよう
な零相電圧Ｖ。に対して、地絡過電圧継電器３の感度（
整定値Ｋ）は系統１線完全地絡時に発生する零相電圧の
３０〜４０％に選ばれる。そして、１線完全地絡時に２
次回路から継電器３に人力する電圧は、２次回路定格電
圧の３倍（ｅ×３＝１９０Ｖ）に設計される。従って、
継電器３の整定値には５７〜７６Ｖ程度に設定される。

このような構成において、前述の（ａ）項の線間負荷が
ない場合には、 整装置Ｋ＞２次回路異常による零相電圧■。

〉２次回路異常の検出レベル の関係が維持され、２次回路異常の検出と、系統実事故
の検出とを区別した継電器を実現できる。

しかしながら、前述の（ｂ）項での線間負荷がある場合
は、２次回路異常で発生する見かけ上の零相電圧は第９
図にａ相異常の場合を示すようにｖｏは、 Ｖｏｌ　＝　ｌ　２．＋ｅ、＋５．Ｉ　＝、／′ｒ＊　
５＝１１０Ｖ にらなる。この電圧にも継電器３を誤動作させないよう
にするためには、整定値ＫをｌｌｏＶ以上に設定する必
要がある。このとき、整定値には、系統１線間完全地絡
時に発生する零相電圧■。の約６０％（−＋９０Ｖ／ｌ
　ｌ０Ｖ）にもなり、本来目標とする感度３０〜４０％
よりも極めて高くなってしまい、系統事故状況によって
は検出できなくなる恐れがある。

６１課題を解決するための手段 本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたもので、計器
用変成器の２次回路出力を合成して零相電圧を検出し、
この零相電圧と整定値との比較によって電力系統の地絡
を検出する地絡過電圧継電器ｊこおいて、線間電圧の少
なくと６２相が所定値以下にあることを検出する第１の
判定部と、最小の線間電圧と最小の相電圧の比が所定値
以下にあることを検出する第２の判定部と、両判定部の
少なくとも一方に検出出力があるときに地絡過電圧検出
出力をロックするロック手段とを備える。

Ｆ３作用 第５図は変成器２の２次回路に地絡過電圧継電器３がそ
の入力インピーダンスにＺａ、　Ｚｂ、　Ｚｃを存して
接続され、これに並列にインピーダンスＺ　ａｌｌｓ　
ＺｂＣｓ　’ＺｒＣａのΔ負荷５が接続された場合を示
す。この構成において、変父器２に一次回路の断線（例
えばイ点）又は二次回路の断線（例えば四点）が発生し
たとき、ａ電器３の入力電圧ベクトルＶ、、Ｖ、、Ｖ、
、のうち、断線相ａの電圧ベクトルＶ、は第６図に示す
円０＋、Ｏｔ、Ｏｓの内部に限られる。円０１は・・・
ＡＢを直径とし、Ｚ　ｃａ、　Ｚ　ｂｃ＝　ｏ。

Ｚ６ゎ　−抵抗成分 ２、　−リアクタンス成分 から決まる。また、円Ｏ２では Ｚ　ａ１１＋　　Ｚｂｃ”” Ｚ　Ｃ１ｌ　　−リアクタンス成分 ２、　　＝抵抗成分 から決まり、円０３では Ｚａ　−■ Ｚ　ｃａ　　＝リアクタンス成分（又は抵抗成分）Ｚａ
ｂ　　−抵抗成分（又はりアクタンス成分）から決まる
。

上述の範囲に限られる電圧Ｖａに対して、変成器２が正
常状態での継電器３への入力電圧ベクトルは、電力系統
線路！の正常時には第７図（Ａ）に示し、λ相ｌ線地絡
時には第７図（Ｂ）　、ａ　ｂ相２線地絡時にはアーク
抵抗を無視できるときを第７図（Ｃ）に、アーク抵抗が
あるときを第７図（Ｄ）に示すようになる。この第７図
（Ａ）（Ｂ）に示すように、線路ｌの正常時又は１線地
地絡には電圧ベクトル※６、※。、※０は正三角形ＤＥ
Ｆの頂点に来る。従って、系統の正常時又は１線地絡時
には線間電圧※ａｂ％※ａＣ％※０．は必ず定格電圧を
維持する。次に、第７図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、
２線地絡時に線間電圧※ａｂ、　Ｖｂｃ、Ｖ　ｅａのう
ち少なくとも２相（図示ではＶ＋、ｃ、　Ｖｃａ）はあ
る程度の電圧を維持する。

上述までのことから、本発明では線間電圧の少なくと６
２相が所定値以下になることを検出する第１の判定部と
、最小の線間電圧と相電圧の比が所定値以下になること
を検出する第２の判定部との少なくとも一方に検出出力
があることで変成器の異常を判定し、この判定によって
継電器３の出力をロックさせる。これにより、継電器３
には系統保護上必要とされる感度（３０〜４０％）を設
定しながら変成器２の異常による誤った保護出力の防止
、さらに変成器の異常検出による誤不動作を防止する。

Ｇ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、変成器
の異常検出部分のみを示す。第１の判定部ＩＩは、線間
電圧ベクトルＶ　ａｂ＋　Ｖ　ｂｃ、　Ｖ　ｅｌｌにつ
いて、夫々線間電圧Ｖ　ａｂ　＋　Ｖ　ｂｃ　、Ｖ　ｃ
ａのうちの最大値（絶対値） ｒｎａｘ　（Ｖａｂ　　　　Ｖｂｃ　　　　Ｖｃａ　　
）に係数α（〈ｌ）を掛けた値と、定数に、とのうちの
最大値 ｍａｘ　（Ｋ＋、　ｍａＸ　（Ｖａｂ　　　Ｖｂｃ　　
　　Ｖｃａ×α） より以下にあるか否かを判定回路ＩＩ、、ＩＩ、。

１１３で判定する。そして、各判定回路１１．，１１、
．１１．の各出力はゲート１１．〜１１．によって、線
間電圧Ｖ　ａ　ｂ＋　Ｖ　ｂ　ｃ　ｌ　Ｖ　Ｃａの少な
くとも２相がある値以下にあることを判定し、この判定
°出力が変成器２の異常判定出力にされる。例えば、変
成器２のａ相異常には、第６図に示すＯＩ、０３．０３
の範囲に限られる電圧Ｖ、になり、このときの線間電圧
Ｖａｂ％Ｖ　ｃａは線間電圧Ｖ１．ｃよれも小さくなる
。これに対して、系統線路ｌの正常時、１線地絡及び２
線地絡にも少なくと６２相の線間電圧Ｖ　ｂｃ）　Ｖ　
ｃ５が線間電圧Ｖｂｃに近い値に維持される。

従って、線間電圧Ｖａｂ％ｖｂｃ１Ｖｃｌｌに係数αを
掛けた値は、変成器２の正常時の最小値に相当し、この
値よりも少なくと６２相が小さいときには変成器の異常
として判定できる。このときの係数αは、！線地絡では
誤動作せず、また２線地絡では誤ロツク領域が少なくな
り、しかし変成器の異常には可能な限り検出領域を広く
するように定められ、例えばα−０，７５にされる。こ
のαの設定による変成器異常の検出領域はα＝０．７５
では第２図に示す領域になる。

なお、定数に、は変成器２の２線断線を検出するための
固定値である。

次に、第２の判定部１２は、線間電圧Ｖ　ａ　ｂ　。

Ｖ　ｂｃ、　Ｖ　ｃａのうちの最小値（絶対値）ｍ　ｉ
　ｎ　（Ｖａｂ　　　　Ｖｂｃ　　　　Ｖｃａ　　）と
、相電圧※６．※５．※。のうちの最小値（絶対値） との比が所定値β（〉■）より小さいこと、すなわち を判定回路１２１で判定し、相電圧ｖ、、Ｖｂ、Ｖｃの
うちの最小値（絶対値）が定数に、よりも大きいこと、
すなわち ｍ１ｎ（Ｖａ　　　　Ｖｂ　　　　Ｖｃ　　）≧Ｋ。

を判定回路１２．で判定し、両判定回路＋２．と１２、
の出力の同時成立をゲート１２３で判断して変成器２の
異常判定出力を得る。例えば、変成器２のａ相異常には
第６図に示す範囲の電圧■１になり、この電圧ｖａも含
む電圧Ｖｂ、ＶＣに対する線間電圧Ｖａｂ、Ｖ　ｂｅ）
　Ｖ　ｃａの最小値の比は１を境にした値を取り得るが
、系統線路の正常時及び異常時には第７図（Ａ）〜（Ｄ
）から明かなように、相電圧ｖａ、Ｖｂ、ＶＣの最小値
と線間電圧Ｖａｂ、？ｂｃ、？。５の最小値の比がＥ「
以上になる。

従って、上述の比がある値β（例えばβ＝　１．３）以
下であれば変成器異常として判定できる。この判定には
、相電圧Ｖ６、ＶｂｌＶ。の最小値が定数に２以上ある
ことを判定回路１２．で判定して変成器異常の判定条件
とし、判定回路１２．での誤判定を防止する。なお、係
数βは、前述のαと同様に、１線地絡での誤動作防止と
、２線地絡での誤ロツク領域低減と、変成器異常には可
能な限り検出領域を広くする値として定められる。この
βの設定による変成器異常の検出領域は、β＝１．３で
は第３図に示す領域になる。

次に、判定部１１と１２の判定出力は、オア回路１３に
よって論理和が取られ、両判定部の判定出力の少なくと
も一方の成立で地絡過電圧継電器の出力ロック指令とす
ると共に変成器異常の警報出力とする。これにより、変
成器異常による誤った系統保護動作を防止し、また変成
器異常の早期除去によって系統保護の誤不動作を無くす
。なお、変成器異常の判定領域は第２図と第３図の領域
を合わせた第４図に示す領域になる。

Ｈ６発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、変成器異常を少なくと
も２相の線間電圧の低下と、最小の相電圧と線間電圧の
比から判定して地絡過電圧継電器の出力をロックするよ
うにしたため、ｕ電器の感度を低下させることなく変成
器異常による誤動作をほぼ確実に防止できる効果がある
。

【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図は第１
図における判定部１１の検出領域例を示すベクトル図、
第３図は第１図における判定部１２の検出領域例を示す
ベクトル図、第４図は第１図における出力領域例を示す
ベクトル図、第５図は変成器と地絡過電圧継電器の接続
回路図、第６図は第５図における変成器の断線による電
圧Ｖａの変化領域を示すベクトル図、第７図（Ａ）は系
統正常時のベクトル図、第７図（Ｂ）は１線地絡時のベ
クトル図、第７図（Ｃ）及び第７図（Ｄ）は２線地絡時
のベクトル図、第８図は従来の継電器回路図、第９図は
１線完全地絡時の零相電圧ベクトル図である。 １１・・・判定部、Ｉｔ、、１１．．１１３・・・判定
回路、１２・・・判定部、１２□　Ｉ２２．・・・判定
回路。 第１図 第２図 判定Ｂ町１のセ友出傾慨へ′クトルロ 第５図 第３図 ￥’にｔ３μｍ２の積出ゴしへへ′クトル回寅麿伊Ｊの
出力ｆｆｆｉへ゛′フトｌし２第６図 尖イｌ：雪む慨■“フトルに 第７図（Ａ） 爪絖正慈的へバクトル２ 第７図（Ｃ） ２線楚終門■クトル旧 第７図（Ｂ） １ボＩシ各呵へ°クトル図 り 第７図（Ｄ） ２列団シ各ＦＰｔ’ｖクトル圓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統に接続された計器用変成器の２次回路か
   ら相電圧を取込み、各相電圧の合成による零相電圧の大
   小によって地絡を検出する地絡過電圧継電器において、
   前記各相電圧から求める線間電圧の少なくとも２相が所
   定値以下にあることを検出する第１の判定部と、前記線
   間電圧の最小値と前記相電圧の最小値との比が所定値以
   下にあることを検出する第２の判定部と、前記第１又は
   第２の判定部に検出出力があるときに地絡検出出力をロ
   ックするロック手段とを備えたことを特徴とする地絡過
   電圧継電器。