JPH0740224Y2 - 交流重畳直流電圧印加装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この考案は、高圧ケーブル活線下劣化診断のため巡回し
て諸所の変電所で直流電圧を交流に重畳して印加する直
流信号電源装置を有する交流重畳直流電圧印加装置に関
し、特に地絡事故発生時の地絡電流を数十アンペア以上
に設定している低抵抗接地高圧系統において好適に使用
される。

（ロ）従来技術及びこの考案が解決しょうとする問題点 従来、例えば地絡電流が100A、その継続時間が30秒と設
定されているような抵抗接地高圧系統において使用され
る前記直流信号電源装置はその重量は160kgにも達し、
その大部分を占めるのは接地用機器と大地との間に挿入
するいわゆるNGR（中性点接地抵抗）直列抵抗である。
このような重量物を測定の都度変電所内まで持ち込むの
は多数の人手を要しかつ危険な作業であり、ケーブル巡
回測定の頻繁な実施に際し大きな障害となるものであ
る。

第２図は従来の交流電圧印加装置の構成を示す図であ
る。第２図において一点鎖線で囲んで示す部分は変電所
内を示し、変電所内高圧母線１には系統接地用機器とし
ての接地用変圧器（GTR）２が接続されている。接地用
変圧器２の中性点には中性点接地抵抗（NGR）３の一端
が接続され、その他端（または中性点）と大地との間に
は接地端子箱25が挿入されている。この接地端子箱25は
必ずしも容器を形成している必要はなく、その実質的内
容はいわゆる電流変成器試験用端子（CTT）であり26は
その短絡片である。

前記変電所内には直流信号電源装置22が外部から搬入さ
れており、該装置と接地端子箱25との間はケーブル27で
接続されている。このケーブル27の長さは通常は5m程
度、長くて10m程度である。直流信号電源装置22の重要
部分としては接続端子箱25内の短絡片26を外した時に連
絡ケーブル27経由で地絡電流の通路を構成する直列の抵
抗12′及び13′である。この直列抵抗の両端は電磁接触
子５′の常時閉接点により測定時以外は短絡されてい
る。ここで接地側に存在する抵抗13′の役目は安定化電
源18′から電磁接触子17′を経由して直流電流を流した
時、ケーブル活線下劣化診断の目的を達成するため高圧
母線１に送り込むべき測定用信号電圧としての直流電圧
を自身の電圧降下として発生させることである。例え
ば、直流50Vを所要の測定用信号電圧とし、抵抗13′の
値を５Ωとすると、安定化直流電源18′からは10Aの直
流電流を送り出すものである。抵抗12′の役目は抵抗1
3′の両端に生じた測定用信号電圧を電源として高圧母
線１に送り出された直流微少電流により電圧降下を生じ
させ、これを増幅器23′によって増幅して系統絶縁計2
4′において電流値の逆数としての高圧系統全体の対地
絶縁抵抗を指示させるものである。通常の測定状態で抵
抗12′を通過する電流はミリアンペアからマイクロアン
ペアの値、抵抗13′では数アンペアの値であるが高圧系
統で完全地絡事故の発生時には数十アンペアから数百ア
ンペアの大電流が通過する。なお、第２図中、符号19′
は18′と同様に交流入力を得て動作する制御用安定化電
源であり、電磁接触子５′、17′を制御する（図中では
制御関係の配線の表示は省略されている）。ところで、
直流信号電源装置の重量及び容積の大部分を占めるのは
いわゆるNGR直列抵抗としての抵抗12′と13′であり、
予想される系統最大地絡電流値及びその継続時間に熱的
に耐えるものを準備することが、該直流信号電源装置の
重量及び寸法の増大を来した原因であった。

本考案の目的は頻繁なケーブル巡回測定を危険な重量物
運搬作業という障害なしに容易に高圧ケーブル活線下劣
化診断を実施できる、交流重畳直流電圧印加装置を提供
することである。

また、この考案の別の目的は直流信号電源装置の機材の
価格を低下し、運搬その他の人手を節約して上記診断の
実施を容易にする、経済的な交流重畳直流電圧印加装置
を提供することである。

（ハ）課題を解決するための手段 この考案の交流重畳直流電圧印加装置は、各変電所毎に
設置されている、該変電所内の接地用機器と大地との間
に挿入された常時閉接点を有する電磁接触子を内蔵する
接地器と、変電所外の容易接近箇所まで測定の都度運搬
する直流信号電源装置と、前記変電所内まで測定の都度
搬入する測定兼制御器と、前記接地器と直流信号電源装
置と測定兼制御器とを相互に連絡するケーブルと、を備
え、前記直流信号電源装置は直流電圧印加中に高圧系統
に地絡事故が発生したときに流入する地絡電流の半波整
流波により動作するフユーズ或は回路保護リレーの付属
接点の動作により前記接地器内の電磁接触子接点を閉成
する保護装置を含んで構成されている。

（ニ）作用 直流信号電源装置は変電所外の容易接近箇所まで測定の
都度運搬すれば良く、測定は該変電所内に測定の都度搬
入する測定兼制御器によりおこなわれる。

加えて、直流信号電源装置が前記構成の保護装置を含む
ことにより容量および大きさが小さくなり、機材価格の
低下効果が有る。

（ホ）実施例 第１図はこの考案の一実施例を示し、符号１、２、３は
第２図と同様であり、また第２図のダッシュを付した符
号は第１図のダッシュを付していない同一符号の部分と
対応している。第１図において、中性点接地抵抗３の他
端（または系統接地用機器２の中性点）と大地の間には
接地器４が挿入されている。この接地器４は必ずしも容
器を形成している必要は無く、その実質的内容は電磁接
触子５であり、その常時閉接点により測定時以外は接地
器４の入出力端子は短絡されている。さらに常時閉接点
の両側からは地絡電流通路が連絡ケーブル７を経由して
変電所外へ導出されている。なお、第１図において接地
器４内の開閉器６を経由してAC入力が連絡ケーブル７に
複合されて導出されるように示されているが、これは連
絡ケーブル７を強電複合ケーブルとして一体化するため
の便宜的手段であり、AC入力の導出方法は別の手段を採
用しても構わない。連絡ケーブル７の長さは通常は50m
程度、長くて100m程度である。

直流信号電源装置11は測定の都度、変電所外で車両によ
り容易に接近できる箇所まで運搬してくるもので、連絡
ケーブル７と連結されれば車両から降ろす必要は無い。
この直流信号電源装置11は常時閉接点５を開放した時
に、連絡ケーブル７経由で地絡電流の通路を構成する抵
抗12と13からなる直列回路を備えている。ここで接地側
に存在する抵抗13の役割は、安定化直流電源18から電磁
接触子17及び16に示すダイオード（図では18の出力電圧
極性がプラスとして示している）を順極性に経由し、さ
らにフユーズ或は回路保護リレー14を経由して直流電流
を流した時、ケーブル活線下劣化診断の目的を達成する
ために高圧母線１に送り込む測定用信号電圧としての直
流電圧を、自身の電圧降下として発生させることであ
る。例えば、直流50Vを所要の測定用信号電圧とし、抵
抗13の値を５Ωとすると安定化直流電源18からは10Aの
直流電流を送り出すものである。また、抵抗12の役割は
抵抗13の両端に生じた測定用信号電圧を電源として高圧
母線１に送り出される直流微少電流により電圧降下を生
じさせ、電流値の逆数としての高圧系統全体の対地絶縁
抵抗を読むためのものである。通常、直流信号電源装置
11の傍らには観測員ないし監視員はいないのでここでは
その値は読まずに、抵抗12の両端に生じた電圧は連絡ケ
ーブル８を経由して変電所内に搬入された測定兼制御器
９に導入している。連絡ケーブル８は直流信号電源装置
11と測定兼制御器９との間を接続する、制御関係ケーブ
ルとして構成されたもので、その長さは連絡ケーブル７
とほぼ同じである。

測定兼制御器９は測定の都度変電所内へ測定員により持
ち込まれるもので、それにふさわしい携帯ケースに収納
したものであることが望ましい。この測定兼制御器９は
増幅器23、系統絶縁計24、その他図示されていない制御
スイッチ、補助リレー等を備え、直流信号電源装置11お
よび接地器４内の電磁接触子、リレー類を制御する。こ
の動作電源は連絡ケーブル８を経由して直流信号電源装
置11から供給される。従って連絡ケーブル８はその役目
を果たすため多芯の制御関係弱電ケーブルである。ま
た、測定兼制御器９と接地器４は比較的短い連絡ケーブ
ル10で連絡され、電磁接触子５の開閉が制御される。な
お、第１図中に連絡ケーブルの両端に示した丸印は連結
される各装置側の丸印と結合するコネクタを示してい
る。これらの連絡ケーブル７、８、10は常時布設されて
待機状態にあっても良く、測定の都度布設されても良
い。

電磁接触子５は測定兼制御器９からの指令により開放さ
れ、地絡電流路は連絡ケーブル７経由で抵抗12と抵抗13
の直列回路に移る。ここで問題になるのが高圧系統での
地絡事故の発生である。その時重要な役目をするのがダ
イオード15であり、その一端は接地側に、他端はダイオ
ード16とフユーズ或は回路保護リレー14の連接点に向け
て順方向に接続されている。このダイオード15および16
の図示の如き極性の配置接続により安定化直流電源18か
らのプラス極性の直流電流の送出には何等の支障も生じ
ない。地絡事故発生時において、地絡電流半波の極性が
ダイオード15、16に対して逆極性の場合は地絡電流は全
部抵抗13を通り、順極性の半波ではダイオード15も通
る。この時、電磁接触子17が閉成され直流電流が安定化
直流電源18から出力されていれば、地絡電流の一部はダ
イオード16も通る。そして、上記のダイオード15と16を
通る電流の合計がフユーズ或は回路保護リレー14を通る
ことになる。フユーズ或は回路保護リレー14を通る地絡
電流は原波形の半波分の内抵抗13を通じる電流を除いた
ものであるものの、一般にダイオード15の順極性内部抵
抗と、フユーズ或は回路保護リレー14の抵抗の和は抵抗
13の値に比べてはるかに小さいので地絡電流の半波はほ
とんどがフユーズ或は回路保護リレー14を通ると考えて
良い。その実効値は半波整流波形であるので原波形の約
0.7倍となる。ここで、抵抗12および抵抗13の短時間大
電流通過時の許容熱容量に対して、フユーズ或は回路保
護リレー14の動作前通過熱容量を小さく設定しておけ
ば、抵抗12、13が熱的に危険な状態になる前にフユーズ
或は回路保護リレー14を動作することができる。フユー
ズ或は回路保護リレー14はその動作時に作動する付属接
点を持っており、常時閉接点21として図示されている
（図示のように直接方式ではなく間に補助リレーが入る
場合もある）。

直流信号電源装置11内には安定化直流電源18の他に制御
用安定化電源19が備えられ、いずれもAC入力を連絡ケー
ブル７経由で得ている。制御用安定化電源19は接地器４
内の電磁接触子５の動作電源（直接また間接に）および
測定兼制御器９の動作電源を供給し、前者の出力は電磁
接触子20および常時閉接点21経由で送り出される。

いま、電磁接触子20が変電所内の測定兼制御装置９の指
令により閉成され、その結果として電磁接触子５が開放
されて測定態勢に入っているとする。この時、地絡事故
が発生しフユーズ或は回路保護リレー14が動作したとす
ると、同時に常時閉接点21が開くので電磁接触子５が閉
成し、以後地絡電流はこの常時閉接点を通じて流れる。
この場合、常時閉接点５の接点容量は最大地絡電流がた
とえ連続して流れたとしても十分耐えるように準備する
ことは容易である。上述の構成により、いわゆるNGR直
列抵抗としての抵抗12と13の容量は最大地絡電流に最大
継続時間耐える容量を持たせる必要は無くなり、従来の
例えば地絡電流100A、継続時間30秒用の抵抗であるなら
ば、1.9秒以内に短絡するようにすればそのままで地絡
電流400Aにも耐えるようにすることができる。勿論、フ
ユーズ或は回路保護リレー14の電流−動作時間特性には
事前に十分検討を加え、安定化電源18からの直流出力電
流あるいはそれに加えて最大地絡電流の30％（系統地絡
事故発生を警報するレベルであり、遮断はしない）以下
の電流で、かつ抵抗12と13が耐え得る電流、時間内では
動作せず、どちらかが満足できない状況時には速やかに
動作し、付属接点が動作するようなフユーズ或は回路保
護リレー14を選ぶことが必要である。このような配慮は
連絡ケーブル７の導体サイズの決定にも適用される。

（ヘ）効果 この考案の装置によれば相当な重量物であることを避け
られない直流信号電源装置を測定の都度運搬車両から降
ろして変電所内まで移動する危険な運搬作業は不要とな
り、変電所外の接近容易な箇所まで車両で運搬して連絡
ケーブルに連結すれば良く、車両から降ろす作業を必要
としない。測定は観測員ないし監視員が直流信号電源装
置側に残る必要はなく、測定兼制御装置を変電所内に携
帯搬入して変電所内で行うことができる。よって、危険
な重量物運搬作業の排除、人員の節約が得られ、頻繁な
ケーブルの巡回活線下劣化診断の実施という最終目的を
達成するに資することが大きい。

加えて、直流信号電源装置は直流電圧印加中に高圧系統
に地絡事故が発生したときに流入する地絡電流の半波整
流波により動作するフユーズ或は回路保護リレーの付属
接点の動作により前記接地器内の電磁接触子接点を閉成
する保護装置を含んで構成されているので、小容量のNG
R直列抵抗および導体サイズの小さい連絡ケーブルの使
用が可能となり、機材価格の低減が期待できる。従来の
装置と同容量のNGR直列抵抗や同サイズの連絡ケーブル
を使用すれば、より大きい地絡電流定格を持つ抵抗接地
系で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す回路構成図、第２図
は従来の装置の回路構成図である。 １……高圧母線、２……接地用変圧器、４……接地器、
５、20……電磁接触子、７、８、10……連絡ケーブル、
11……直流信号電源装置、９……測定兼制御器、12、13
……抵抗、14……フユーズ或は回路保護リレー、18、19
……安定化直流電源、21……常時閉接点。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧ケーブル活線下劣化診断のための巡回
   して諸所の変電所で直流電圧を交流に重畳して印加する
   目的を達成させる交流重畳直流電圧印加装置であって、 各変電所毎に設置されている、該変電所内の接地用機器
   と大地との間に挿入された常時閉接点を有する電磁接触
   子を内蔵する接地器と、 変電所外の容易接近箇所まで測定の都度運搬する直流信
   号電源装置と、 前記変電所内まで測定の都度搬入する測定兼制御器と、 前記接地器と直流信号電源装置と測定兼制御器とを相互
   に連絡するケーブルと、を備え、 前記直流信号電源装置は直流電圧印加中に高圧系統に地
   絡事故が発生したときに流入する地絡電流の半波整流波
   により動作するフユーズ或は回路保護リレーの付属接点
   の動作により前記接地器内の電磁接触子接点を閉成する
   保護装置を含むことを特徴とする交流重畳直流電圧印加
   装置。