JPH0331231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可変電圧可変周波数電力系統の地
絡検出装置に関する。

この種の地絡検出装置の従来例を第１図に示
す。同図において、１は交流電源、２は可変電圧
可変周波数電源装置（以下、VVVF装置と略記
する）３は出力変圧器、４は系統の負荷である交
流電動機である。出力変圧器３は開放３次巻線３
１を有しその出力は地絡検出器（保護継電器）５
に入力される。６は出力変圧器３の接地回路の抵
抗器である。

この構成において、交流電動機４には、
VVVF装置２によつて電圧・周波数が所定の値
に変換された交流電源１の電力が出力変圧器３を
介して供給され、該交流電動機４は入力される系
統の周波数ｆに対応した速度で回転するが、低周
波運転時に生じる交流電動機４の過励磁による過
熱を防ぐ為に、VVVF装置２の出力は系統の電
圧Ｅと周波数ｆとが下記の関係を持つように制御
される。

Ｅ／ｆ＝Ko ……(1) 今、図のＦ点に１相地絡事故が発生したとする
と、出力変圧器３の３次巻線３１の開放端に零相
電圧Voが現われてこの零相電圧Voが地絡検出器
５に導かれ、その値が該地絡検出器５の動作値よ
り大であれば、これが作動して地絡の発生が検出
される。

しかし、この零相電圧Voは系統の電圧Ｅと同
じく系統の周波数ｆの影響を受けるので、交流電
動機４の低周波駆動時に１相地絡が発生した場合
には検出不能となる事態がおこる。

即ち、地絡検出器５は、周波数ｆが商用周波数
fo、電圧Ｅが常時運転電圧Esである時の１相完
全地絡時の零相電圧Voの値に基づき、不完全地
絡を考慮して20〜50％程度の検出感度に選定され
る。

従つて、商用周波数fo下で40％の不完全地絡を
検出するようにした場合には、地絡時周波数がfo
×30％の時に該地絡が完全地絡であつても零相電
圧はVo×30％である為、検出が難かしく、又、
fo×50％である場合に検出可能な不完全地絡は40
％／50％＝80％迄となり検出感度が大巾に変化す
る。

この発明は、この問題点に鑑みてなされたもの
で、整定値が異なる複数の周波数検出器と動作値
を異にする複数の零相過電圧検出器及びこれらの
出力を受け系統の周波数範囲を上記整定値に基づ
く複数周波数検出区分に区分してそれぞれに零相
過電圧検出器を対応させる地絡故障判定器を設け
該地絡故障判定器が地絡時周波数の属する周波数
検出区分に対応する零相過電圧検出器が出力した
時に地絡検出信号を送出する構成とすることによ
り、低周波運転時の１相地絡をも確実に検出する
ことができ、地絡時周波数の高低にかかわらず検
出感度を実用上ほぼ一定にすることができる可変
電圧可変周波数電力系統の地絡検出装置を提供す
ることを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第２図において、７はパイロツト発電機であつ
て、交流電動機４に軸結されており、その出力電
圧esは変換器８を通して周波数検出器（例えば継
電器や比較器）９Ａ，９Ｂに導かれる。周波数検
出器９Ａは入力が商用周波数（もしくは常時運転
周波数）foの70％相当値（整定値）以下である時
に動作してレベル１の信号を出力し、周波数検出
器９Ｂは商用周波数foの40％相当値（整定値）以
下である時に動作してレベル１の信号を出力す
る。１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは零相過電圧検出器
であつて出力変圧器３の開放３次巻線３１に接続
されてをり、商用周波数fo下における完全地絡時
の零相電圧Voの値を100とした場合、それぞれ25
％、17.5、10％以上の零相電圧で動作してレベル
１の信号を出力するよう動作値が設定されてい
る。１１は地絡故障判定器であつて、第３図に示
す如く、周波数検出器９Ａ，９Ｂ、零相過電圧検
出器１０Ａ〜１０Ｃの出力信号を受ける。同図に
おいて、１２ａ，１２ｂはNOT素子、１３ａ〜
１３ｄはAND素子、１４はOR素子である。
AND素子１３ａには零相過電圧検出器１０Ａの
出力とNOT素子１２ａで反転された周波数検出
器９Ａの出力が与えられる。AND素子１３ｂに
は零相過電圧検出器１０Ｂの出力とAND素子１
３ｄの出力が入力される。AND素子１３ｄは周
波数検出器９ＡとNOT素子１２ｂにより反転さ
れた周波数検出器９Ｂの出力が入力される。
AND素子１３ｃには零相過電圧検出器１０Ｃの
出力と周波数検出器９Ｂの出力が入力される。

この構成においては、地絡が発生すると、 (1) ｆ＞fo×70％の周波数検出区分時 周波数検出器９Ａ，９Ｂの出力は共に０レベ
ルであり、零相過電圧検出器１０Ａが動作した
場合にOR素子１４がレベル１の信号を出力す
る。

(2) 40％×fo≦ｆ≦70％×foの周波数検出区分時 周波数検出器９Ａの出力はレベル１、周波数
検出器９Ｂの出力は０レベルであり、零相過電
圧検出器１０Ｂが動作した場合にOR素子１４
が１レベルの信号を出力する。

(3) ｆ＜fo×40％の周波数検出区分時 周波数検出器９Ａの出力は１レベル、周波数
検出器９Ｂの出力は１レベルであり、零相過電
圧検出器１０Ｃが動作した場合OR素子１４が
１レベルの信号を出力する。

従つて、OR素子１４が出力するレベル１の信
号を地絡検出信号Ｓとして用いれば、零相過電圧
検出器１０Ｃの動作値に対応する低周波運転時で
も１相地絡を検出することができる。

又、例えば、50％×foの周波数運転時には17.5
％／50％＝35％の不完全地絡まで検出できる。従
来の方式の場合には、零相過電圧検出器１０Ａだ
けであるので、25％／50％＝50％の不完全地絡ま
でである。30％×foの周波数運転時には、10％／
30％＝33.3％までの不完全地絡まで検出できる。
従来では、25％／30％＝83.3％までである。従つ
て、周波数ｆによる検出感度の変動巾が小さくな
る。

上記実施例では、２個の周波数検出器と３個の
零相過電圧検出器を用いているが、Ｎ個の周波数
検出器とＮ＋１個の零相過電圧検出器を用いて、
Ｎ＋１個の周波数検出区分のそれぞれに零相過電
圧検出器を対応させれば、更に検出不能領域を少
なくすることができる。

又、零相電圧を出力変圧器３の開放３次巻線３
１を通して取出しているが、例えば、中性点抵抗
器６を介して取出すようにしても良く、実施例に
限定されない。

この実施例では、パイロツト発電機を用いて系
統の周波数を取出すようにしているが、中性点非
接地もしくは高抵抗接地の場合には１相地絡時に
も系統の相間電圧は殆ど変動せず又この電圧は周
波数ｆに比例するので、第４図に示す如く、電圧
検出器１５を設け、これに電圧変成器１６を介し
て相間電圧を導き電圧検出器１５の出力を周波数
検出器９Ａ，９Ｂに与えるようにしても良い。

以上のごとく、この発明によれば、整定値が順
次異なる複数の周波数検出器と動作値が順次異な
る零相過電圧検出器及びこれらの出力を受ける地
絡故障判定器とを設け、上記整定値により区分さ
れる周波数検出区分のそれぞれに対して一の零相
過電圧検出器を対応させ、地絡時系統周波数の属
する周波数検出区分に対応する零相過電圧検出器
が動作した時に地絡故障判定器が出力する構成と
したことにより、上記整定値と動作値の最低値を
下げれば低周波数時の１相地絡をも確実に検出す
ることができる上、地絡時周波数が高くても低く
ても実用上同じような検出感度で１相地絡を検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変電圧可変周波数電力系統の従来の
地絡検出装置の回路図、第２図はこの発明による
地絡検出装置の実施例の回路図、第３図は上記実
施例における地絡故障判定器の回路図、第４図は
この発明の他の実施例の回路図である。 図において、２……可変電圧可変周波数電源装
置、３……出力変圧器、７……パイロツト発電
機、９Ａ，９Ｂ……周波数検出器、１０Ａ〜１０
Ｃ……零相過電圧検出器、１１……地絡故障判定
器、１２ａ，１２ｂ……NOT素子、１３ａ〜１
３ｄ……AND素子、１４……OR素子、１５……
電圧検出器、１６……電圧変成器、なお、図中、
同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 系統の零相電圧が導かれ順次動作値を異にす
   るＮ＋１個の零相過電圧検出器、系統の周波数が
   導かれ順次整定値を異にするＮ個の周波数検出器
   及びこれらの出力を受け上記周波数の範囲を上記
   整定値に基づくＮ＋１個の周波数検出区分に区分
   して各区分に上記零相過電圧検出器の１を対応さ
   せる地絡故障判定器を有し、該地絡故障判定器が
   地絡時周波数の属する上記周波数検出区分に対応
   する零相過電圧検出器の出力時に地絡検出信号を
   送出することを特徴とする可変電圧可変周波数電
   力系統の地絡検出装置。