JPH0767239B2 - スポツトネツトワーク受電装置の保護継電方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビル用受電設備等に好適なスポツトネツトワ
ーク受電装置において、配電線毎のプロテクタ遮断器の
動作をそれぞれのネツトワーク継電器により自動制御す
る保護継電方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、大都市のビル等における受電設備として、供給信
頼性と安全性が極めて高いスポツトネツトワーク受電方
式が広く採用されるようになつている。

この受電方式は、第３図の高圧スポツトネツトワーク受
電設備に示すように、電力会社等の変電所Ａから引き出
された２〜４回線（図では２回線）程度の複数の配電線
Ｌにそれぞれ１次断路器１を介してネツトワーク変圧器
２の１次側を接続し、該各変圧器２の２次側をプロテク
タ遮断器３を通してネツトワーク母線４に並列接続し、
この母線４から分岐した複数のテイクオフ装置５を経て
各負荷に電力を供給する方式である。

この受電方式によれば、各変圧器２が常時２次側で並列
接続されているため、いずれの配電線Ｌの作業停電，事
故停電が発生しても、また、いずれの変圧器２の事故等
が発生しても、これらの停電や事故等に無関係な残りの
健全な配電線Ｌから受電して各負荷への給電を続けるこ
とが可能である。

ところで、各遮断器３は、通常、自動制御器具番号（以
下「 」で表記する）67の逆電力遮断用継電器６と「7
8」の差電圧投入用継電器７とからなる配電線毎のネツ
トワーク継電器によりそれぞれ自動制御される。

すなわち、継電器６は、短絡，地絡等の事故停電や点検
等の計画停電により変電所Ａのいずれかの配電線遮断器
Ａ′が遮断開放し、配電線Ｌに母線４からの逆電力が供
給されるようになると、計器用変流器８により検出され
た遮断器３の電流と，変圧器側計器用変圧器（以下計器
用変圧器を「PT」という）９により検出された変圧器２
の２次側電圧とにより逆電力の発生を検出して遮断器３
を自動遮断する。

また、継電器７は、配電線Ｌの事故復旧（故障解除）や
点検完了後に配電線遮断器Ａ′が投入されて再送電され
始めた場合等に、変圧器側PT9により検出された変圧器
２の２次側電圧と母線側PT10により検出された母線４の
電圧との差電圧の検出に基づき、変圧器２から遮断器３
を介して母線４に電流が流れることを条件に、遮断器３
を自動投入する。

そして、ネツトワーク継電器を含む各遮断器３の制御回
路は第４図に示すように構成される。

同図は１回線の遮断器３の制御回路構成を示し、つぎ
に、同図を参照して従来の保護継電動作を説明する。

まず、継電器６は「67−１」の大電流領域エレメント
と，「67−２」の小電流領域エレメントとで構成され、
母線４からの逆電力を電流の大，小の別に検出して動作
する。

そして、いずれかの配電線Ｌに短絡事故または地絡事故
が発生してその配電線Ｌの配電線遮断器Ａ′が遮断開放
すると、母線４から故障回線に大電流が逆流する。

このとき、継電器６の大電流領域エレメント「67−１」
の常開接点11が閉成し、「86−１」の大電流投入ロツク
用継電器12を介して「52」のプロテクタ遮断器用操作回
路13の引外回路が通電され、遮断器３が自動遮断する。

また、継電器12をセツト用の継電器とする常閉の大電流
側投入ロツク接点14が操作回路13の投入回路の通電路に
設けられ、継電器12が通電されると、この継電器12はそ
の励磁動作によつて投入ロツク接点14を開放し、遮断器
３の投入操作を禁止する。

そして、投入ロツク接点14は遮断器３の遮断動作が完了
して継電器12の通電励磁が停止しても機械的に開放状態
に保持され、遮断器３を投入操作禁止の投入ロツクに保
つ。

この後、配電線Ｌの復旧（故障除去）を確認して、「4
3」の自動−手動切換スイツチを手動側に切換えるとと
もに、「３−52」の操作スイツチを切操作すると、切換
スイツチ「48」は自動側接点21,25が開放して手動側接
点15,19が閉成し、操作スイツチ「３−52」は入側接点1
8が開放して切側接点16,26が閉成し、切換スイツチ「4
3」の手動側接点15及び操作スイツチ「３−52」の切換
接点16を介して投入ロツク接点14のリセツト用の継電器
としての大電流側の解除用継電器12′が通電励磁され、
投入ロツク接点14が閉波状態に復帰し、遮断器３の投入
ロツクが解除される。

すなわち、事故停電等に基づく大電流の逆電力遮断が生
じたときに、この遮断が系統の事故（故障）に起因する
ため、人為的にロツク解除されるまで投入操作が禁止さ
れる。

そして、切換スイツチ「43」が自動側に切換えて自動側
接点21,25をオンすれば、復旧した配電線Ｌの再送電が
始まったときに、継電器７が差電圧を検出してその常開
接点20を閉成するため、投入ロツク接点14,常閉の小電
流側投入ロツク接点17,常開接点20および切換スイツチ
「43」の自動側接点21の直列回路が閉成して操作回路13
の投入回路が通電起動され、遮断器３が自動投入され
る。

なお、切換スイツチ「43」を手動側に保持して操作スイ
ツチ「３−52」を入操作すると、投入ロツク接点14,17,
操作スイツチ「３−52」の入側接点18および切換スイツ
チ「43」の手動側接点19の直列回路が閉成して操作回路
13の投入回路が通電され、遮断器３が手動投入される。

つぎに、計画停電等のためいずれかの配電線Ｌの配電線
遮断器Ａ′を操作によつて遮断開放すると、この場合
は、母線４からその配電線Ｌへの逆流が小電流になる。

このとき、継電器６の小電流領域エレメント「67−２」
の常開接点22が閉成し、「86−２」の小電流投入ロツク
用継電器23を介して操作回路13の引外回路が通電され、
遮断器３が自動遮断される。

また、継電器23が通電励磁されると、この継電器23をセ
ツト用の継電器とする投入ロツク接点17が開放し、遮断
器３の投入操作が禁止される。

そして、投入ロツク接点17も投入ロツク接点14と同様
に、リセツト用の継電器としての小電流側の解除用継電
器23′が通電励磁されるまで機械的に開放状態に保持さ
れて遮断器３を投入ロツクする。

一方、この投入ロツクが計画停電等に基づく小電流の逆
電力遮断によつて生じ、系統等の事故（故障）に起因し
ないため、この場合は、自動的に投入ロツクを解除して
遮断器３を自動的に投入操作できる。

すなわち、配電線Ｌ等の点検終了後、配電線遮断器Ａ′
が投入されて再送電が始まると、継電器７の常開接点24
が閉成し、この接点24,切換スイツチ「43」の自動側接
点25の直列回路を介して継電器23′が通電励磁され、投
入ロツク接点17が閉成状態に復帰するため、切換スイツ
チ「43」を手動側に切換えなくても、遮断器３の投入ロ
ツクが自動解除される。

このとき、投入ロツク接点14,17,常開接点20及び自動側
接点21の直列回路が閉成して操作回路13の投入回路が通
電起動され、遮断器３が自動投入される。

なお、図中の26,27はそれぞれ操作スイツチ「３−52」
の他の切側接点である。

そして、接点26は投入ロツク接点17を手動操作で閉成状
態に復帰させるためのものであり、切換スイツチ「43」
を手動側に切換えて切操作したときに、解除用継電器2
3′を通電励磁して投入ロツク接点17を閉成状態に戻
す。

また、接点27は遮断器３を手動遮断するためのものであ
り、切換スイツチ「43」の手動，自動の切換えによら
ず、切操作が行われると、操作回路13の引外回路を通電
起動して遮断器３を遮断する。

さらに、図中のP,Nは制御電源の正，負の端子である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第３図，第４図の従来のスポツトネツトワーク受電
装置の保護継電方法の場合、計画、停電等に基づく小電
流の逆電力遮断が行われないことがある。

すなわち、第５図に示すように２回線の配電線をL₁,L₂
とし、両配電線L₁,L₂から３個所の需要家X,Y,Zそれぞれ
に第３図，第４図の構成の受電装置を介して電力を供給
している場合、計画停電等のために一方の配電線L₁の配
電線遮断器A₁′が遮断操作されたときは、配電線L₁に接
続された各需要家X,Y,Zのプロテクタ遮断器3x₁,3y₁,3z₁
がすべて小電流の逆電力遮断により遮断されなければな
らないが、例えば需要家Ｚのネツトワーク母線4zの負荷
が極度に進み力率になると、母線4zの電圧が上昇してそ
のネツトワーク変圧器2z₁が過励磁され、逆電力遮断用
継電器６の動作しにくい位相角の逆電流が流れてその小
電流領域エレメント「67−２」が作動せず、需要家Ｚの
遮断器3z₁が逆電力遮断されない事態が生じる。

なお、母線4zにエレベータのような回生負荷を接続する
場合、回生電力の逆送によつて即座に遮断器3zが誤遮断
しないように10秒程度の減感度タイマを設定して継電器
６を動作させることがあるが、このような場合にも、遮
断器3zが逆電力遮断されない事態が生じる。

また、逆電力遮断用継電器６の不良によつて遮断器3zが
逆電力遮断しない場合もある。

そして、遮断器3z₁が逆電力遮断されないと、母線4zか
ら遮断器3z₁,変圧器2z₁を介して配電線L₁が逆充電さ
れ、この逆充電によつて配電線L₁の電圧が他方の配電線
L₂の電圧より高くなると、需要家X,Yの差電圧投入用継
電器７が誤動作して小電流側の解除用継電器23′が通電
起動され、その投入ロツク接点17が閉成状態に復帰して
遮断器3x₁,3y₁が差電圧投入される。

このとき、配電線L₁から給電されることなく、需要家X,
Yの母線4x,4yから配電線L₁を介して需要家Ｚに電流が流
れるようになるため、需要家X,Yの遮断器3x₁,3y₁は再び
逆電力遮断する。

以降同様の動作がくり返され、遮断器3x₁,3y₁は差電圧
投入と逆電力遮断とをくり返していわゆるポンピングを
発生し、この結果、ポンピングに至つた遮断器3x₁,3y₁
の破壊等を招来する問題点がある。

なお、事故停電等に基づく大電流の逆電力遮断が行われ
たときは、手動操作でなければプロテクサ遮断器の投入
ロツクが解除されないため、前記のポンピングが発生す
ることはない。

本発明は、前記の点に留意してなされたものであり、自
動操作の設定によりプロテクタ遮断器の投入，遮断を自
動制御する場合に、計画停電等に基づく小電流の逆電力
遮断後、差電圧投入と逆電力遮断の誤動作を交互にくり
返すポンピングを確実に防止することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するために、本発明のスポツトネツト
ワーク受電装置の保護継電方法においては、プロテクタ
遮断器毎にそれぞれの配電線の無電圧を検出する検出手
段を備え、 ネツトワーク母線からの大電流の逆電力の検出により開
放した大電流側投入ロツク接点を、前記遮断器の投入，
遮断の手動操作に設定して前記遮断器を切操作したとき
にのみ大電流側の解除用継電器を通電して閉成状態に復
帰し、 前記母線からの小電流の逆電力の検出により開放した小
電流側投入ロツク接点を、手動操作に設定して前記遮断
器を入操作したとき又は前記遮断器の投入，遮断の自動
操作に設定して前記検出手段が無電圧を検出ときにのみ
小電流側の解除用継電器を通電して閉成状態に復帰し、 自動操作の設定時、引外用継電器による前記遮断器の逆
電力遮断後、前記検出手段が無電圧を検出するまで投入
用継電器による前記遮断器の差電圧投入を禁止する。

〔作用〕

前記のように構成された本発明のスポツトネツトワーク
受電装置の保護継電方法においては、計画停電等に基づ
く小電流の逆電流が検出されると、停電等した配電線の
プロテクタ遮断器の引外回路が通電され、前記遮断器が
自動遮断されるとともにその投入回路の通電路に設けら
れた小電流側投入ロツク接点が開放されて前記遮断器が
投入ロツクされる。

そして、自動操作に設定されていれば、その後、検出手
段の無電圧検出を条件として小電流側投入ロツク接点が
閉成復帰して前記遮断器の投入ロツクが自動的に解除さ
れる。

この場合、前記遮断器の投入が検出手段の無電圧検出ま
で禁止されるため、同じ配電線の逆電力遮断されなかつ
た他の需要家から配電線が逆充電されても、この逆充電
による差電圧投入が禁止されて差電圧投入と逆電力遮断
の誤動作のくり返しによるポンピングの発生が防止され
る。

また、自動操作に設定されていなければ、検出手段が無
電圧を検出しても前記遮断器が投入ロツクに保持され、
手動操作に設定されたときには、小電流の逆電力の検出
に基づく前記遮断器の投入ロツクが誤つて自動解除され
ることがない。

さらに、事故停電等が発生して大電流の逆電力が検出さ
れると、前記引外回路が通電されるとともに前記小電流
側投入ロツク接点に直列接続された大電流側投入ロツク
接点が開放されて前記遮断器が投入ロツクされる。

そして、この投入ロツクが手動操作に設定されて人為的
に切操作されるまで解除されず、検出手段の無電圧検出
によつて誤解除されることがない。

したがつて、大電流の逆電力によつてプロテクタ遮断器
が投入ロツクされたときと、小電流の逆電力によつてプ
ロテクタ遮断器が投入ロツクされたときとで投入ロツク
の解除手段を異ならせ、後者の投入ロツクのときにの
み、自動操作の設定と検出手段の無電圧検出とを条件に
して投入ロツクが自動的に解除され、信頼性，安全性の
高い手法で前記ポンピングの発生が防止される。

しかも、前記遮断器の投入ロツクが大電流側，小電流側
の解除用継電器を通電する積極的な動作によつて解除さ
れるため、いわゆるフェイルセーフの面からも望ましい
手法で投入ロツクの解除が行われ、信頼性，安全性が一
層向上する。

〔実施例〕

つぎに、１実施例について第１図及び第２図を参照して
説明する。

これらの図面において、第３図，第４図と同一符号は同
一のものを示し、従来と異なる点は、プロテクタ遮断器
３枚に、それぞれの配電線Ｌの無電圧を１次断路器1,ネ
ツトワーク変圧器２及び変圧器側PT9を介して検出する
検出手段として「27」の低電圧継電器28を設け、配電線
Ｌの無電圧時にオンする継電器28の常開接点29を、従来
の差電圧投入用継電器７の常開接点24の代わりに小電流
投入ロツク解除用継電器23′の自動解除側の通電回路に
直列挿入した点である。

そして、計画停電等によつて母線４から遮断器３を介し
て配電線Ｌに小電流が流れ、逆電力が発生すると、従来
と同様、逆電力遮断用継電器６の小電流領域エレメント
「67−２」の常開接点22が閉成し、小電流投入ロツク用
継電器23を介して操作回路13の引外回路が通電励磁さ
れ、遮断器３が逆電力遮断で自力遮断される。

また、継電器23の通電例示によつて投入ロツク接点17が
開放し、投入操作が禁止されて遮断器３が投入ロツクさ
れる。

さらに、自動操作の設定により自動−手動切換スイツチ
「43」が自動側に切換えられてその自動側接点21,25が
閉成した状態であれば、遮断器３の投入ロツクにより配
電線Ｌが一旦無電圧になつたときに、この無電圧が継電
器28により検出されて常開接点29が閉成し、このとき、
自動側接点25を介して解除用継電器23′が通電励磁さ
れ、投入ロツク接点17が閉成復帰して遮断器３の投入ロ
ツクが自動解除される。

その後、配電線Ｌの送電が再開されると、差電圧投入用
継電器７が動作してその常開接点20がオンし、操作回路
13の投入回路が通電されて遮断器３が差電圧投入によつ
て自動投入される。

そして、前記第５図で説明したように、一方の配電線L₁
の配電線遮断器A₁′が遮断開放しても需要家Ｚの遮断器
3z₁が逆電力遮断されなければ、この遮断器3z₁等を介し
て配電線L₁が逆充電され、従来はこの逆充電によつて需
要家X,Yの継電器７が誤動作することがある。

しかし、この実施例では、遮断器3x₁,3y₁,3z₁の小電流
の逆電力遮断後の投入ロツクの自動解除が継電器28によ
る配電線L₁の無電圧検出を条件として行われるため、遮
断器3z₁が逆電力遮断しなければ、配電線L₁が無電圧と
ならず、継電器28の常開接点29が開放保持されて継電器
23′が通電されず、投入ロツク接点17が開放に保持され
続ける。

したがつて、配電線L₁が逆充電されて継電器７が差電圧
を誤検出し、その常開接点20が誤つて閉成しても、投入
回路が通電されず、遮断器3x₁,3y₁の誤投入が防止され
る。

この結果、従来のポンピングの発生が確実に防止され
る。

なお、第５図に適用した場合、遮断器3z₁を手動で強制
遮断するか、減感度タイマのタイマ時間経過によつて遮
断器3z₁が逆電力遮断した後は、配電線L₁が無電圧とな
るため、継電器28が動作して遮断器3x₁,3y₁,3z₁の投入
ロツクが解除される。

そして、手動操作の設定により切換スイツチ「43」を手
動側に切換え、自動側接点21,25を開放して手動側接点1
5,19を閉成したときは、配電線Ｌの無電圧検出によつて
継電器28の常開接点29が閉成されても、接点25の開放に
より継電器23′が通電されず、遮断器３の投入ロツクが
解除されず、この投入ロツクは切操作により操作スイツ
チ「３−52」の切側接点26が開成したときにのみ継電器
23′が通電励磁されて解除される。

また、事故停電等による大電流の逆電力により大電流領
域エレメント「67−１」の常開接点11がオンし、大電流
投入ロツク用継電器12が通電励磁されて投入ロツク接点
14が開放して遮断器３が投入ロツクされたときは、手動
操作に設定されて切操作が行われ、手動側接点15,切側
接点16を介して解除用継電器12′が通電励磁されるまで
投入ロツクが解除されず、従来と同様、安全確認等をし
た上で人為的に解除されない限り、その投入ロツクの解
除が禁止される。

さらに、手動操作に設定して切操作したときは、接点1
5,16,26の閉成により、継電器28の無電圧検出の有，無
等によらず、操作を優先して遮断器３の投入ロツクが解
除される。

しかも、遮断器３の投入ロツクの解除が継電器12′,2
3′,28を通電励磁する積極的な動作で行われ、通電励磁
しなければ投入ロツクに保持され続けるため、継電器の
通電を遮断して投入ロツクを解除する場合に比し、例え
ば回路故障等で誤つて継電器の通電が遮断される等の誤
制御がなく、いわゆるフェイルセーフの面でも優れた効
果を奏する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、構成されているため、
以下に記載する効果を奏する。

配電線Ｌの停電により生じるネツトワーク変圧器２の２
次側の母線４からの逆電力を逆電力遮断用継電器６によ
りその電流の大，小の別に検出し、大電流側投入ロツク
接点14又は小電流側投入ロツク接点17を開放してプロテ
クタ遮断器３を投入ロツクした後、この投入ロツクの解
除手法が大電流の逆電力の場合と小電流の逆電力の場合
とで異なる。

そして、小電流の逆電力が遮断器３を投入ロツクしたと
きは、自動操作に設定されて検出手段が無電圧を検出す
ることを条件に、投入ロツク接点14が閉成復帰して投入
ロツクが自動的に解除され、この場合、遮断器３の投入
が検出手段の無電圧検出まで禁止されるため、同じ配電
線Ｌの逆電力遮断されなかつた他の需要家から配電線Ｌ
が逆充電されても、この逆充電による差電圧投入用継電
器７の誤検出による投入を禁止し、差電圧投入と逆電力
遮断の誤動作のくり返しによるポンピングの発生を確実
に防止できる。

また、自動操作に設定されていなければ、検出手段が無
電圧を検出しても遮断器３が投入ロツクに保持されるた
め、手動操作に設定されたときには、遮断器３の投入ロ
ツクが誤つて自動解除されることがなく、しかも、操作
が優先される。

一方、大電流の逆電力で遮断器３を投入ロツクしたとき
は、この投入ロツクが手動操作に設定されて切（遮断）
操作されたときにのみ投入ロツク接点17が閉成復帰して
解除され、検出手段の無電圧検出によつて誤解除される
ことがない。

そのため、大電流の逆電力によつて遮断器３が投入ロツ
クされたときと、小電流の逆電力によつて遮断器３が投
入ロツクされたときとで投入ロツクの解除手法を異なら
せ、後者の投入ロツクのときにのみ、自動操作の設定と
検出手段の無電圧検出とを条件にして投入ロツクが自動
的に解除され、信頼性，安全性の高い手法で前記ポンピ
ングの発生を防止して遮断器３の破壊等を防止すること
ができる。

しかも、遮断器３の投入ロツクが解除用継電器12′,2
3′を通電する積極的な動作によつて解除されるため、
いわゆるフェイルセーフの面からも望ましい手法で投入
ロツクの解除が行われ、信頼性，安全性が一層向上する
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のスポツトネツトワーク受電
装置の保護継電方法の１実施例を示し、第１図は要部の
単線系統図、第２図は制御回路図、第３図以下の図面は
従来例を示し、第３図は単線系統図、第４図は制御回路
図、第５図は単線系統図である。 Ｌ……配電線、２……ネツトワーク変圧器、３……プロ
テクタ遮断器、４……ネツトワーク母線、６……逆電力
遮断用継電器、７……差電圧投入用継電器、12′……大
電流側の解除用継電器、14……大電流側投入ロツク接
点、17……小電流側投入ロツク接点、23′……小電流側
の解除用継電器、28……検出手段としての低電圧継電
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の配電線に配電線毎のネツトワーク変
   圧器，プロテクタ遮断器を介してネツトワーク母線を接
   続し、 前記各変圧器の２次側に逆電力遮断用継電器と差電圧投
   入用継電器とからなるネツトワーク継電器を設け、 前記投入用継電器により前記変圧器の２次側電圧と前記
   母線の電圧との差電圧を検出し、前記遮断器の投入回路
   を通電して前記遮断器を自動投入し、 前記遮断用継電器により前記変圧器の２次側の前記母線
   からの逆電力を電流の大，小の別に検出し、前記遮断器
   の引外回路を通電して前記遮断器を自動遮断するととも
   に前記投入回路の通電路に直列に設けた常閉の大電流側
   投入ロツク接点，小電流側投入ロツク接点を前記電流の
   大，小により択一的に開放して前記遮断器を投入操作の
   禁止に投入ロツクする スポツトネツトワーク受電装置の保護継電方法におい
   て、 前記遮断器毎にそれぞれの配電線の無電圧を検出する検
   出手段を備え、 開放した前記側電流側投入ロツク接点を、前記遮断器の
   投入，遮断の手動操作に設定して前記遮断器を切操作し
   たときにのみ大電流側の解除用継電器を通電して閉成状
   態に復帰し、 開放した前記小電流側投入ロツク接点を、前記手動操作
   に設定して前記遮断器を入操作したとき又は前記遮断器
   の投入，遮断の自動操作に設定して前記検出手段が無電
   圧を検出したときにのみ小電流側の解除用継電器を通電
   して閉成状態に復帰し、 前記自動操作の設定時、前記遮断用継電器による前記遮
   断器の逆電力遮断後、前記検出手段が無電圧を検出する
   まで前記投入用継電器による前記遮断器の差電圧投入を
   禁止する ことを特徴とするスポツトネツトワーク受電装置の保護
   継電方法。