JPH0783984A - 電気機器の導体の接地事故検出方法 - Google Patents

電気機器の導体の接地事故検出方法

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JPH0783984A
JPH0783984A JP6204699A JP20469994A JPH0783984A JP H0783984 A JPH0783984 A JP H0783984A JP 6204699 A JP6204699 A JP 6204699A JP 20469994 A JP20469994 A JP 20469994A JP H0783984 A JPH0783984 A JP H0783984A
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 注入変成器が最適に使用される点で新規であ
る、電気機器の導線の接地事故の検出方法を提供する。 【構成】 電気機器の導線は、注入電圧(信号)Ui
より、接地電位に対してバイアスされている。注入信号
i は、伝達期間Sにおいて、正と負の最大値間で周期
的に切り換えられ、伝達期間Sの開始時点および終了時
点において1/4周期の正または負の最大値をもつ方形
波信号から構成される。これにより、注入変成器の最適
利用が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、継電器の保護の分野
に関する。
【0002】この発明は、請求項1の前提部分に係る電
気機器の導体の接地事故(地絡)を検出する方法を進歩
させたものである。
【0003】
【従来の技術】電気機器における導体(導線)の接地事
故(地絡)を検出する方法は、例えば、バーデン(ドイ
ツ)にあるABB Relays AG の「ラージGIX 104 発電機の
固定子および回転子の接地事故からの100 %の保護」
(“100% stator and rotor ground-fault protection
for large GIX 104 generators”)の装置の説明の欄に
記載されている。関連する方法が、同じ会社の「GIX 10
3 の発電機/固定子の接地事故からの100 %の保護」
(“100% generator/stator ground-fault protection
GIX 103 ”)の装置の説明に記載されている。
【0004】接地事故は、主として導線と金属部分の間
の絶縁に機械的なダメージが与えられるために、電気機
器、特に比較的高い出力の発電機において発生する。こ
のような接地事故は、事故電流を引き起こす。この電流
の量は、事故のタイプに依存して異なる値をもつ。電圧
が分かっていると、電圧および電流の値からオームの法
則を用いて事故抵抗の値を決定することができる。この
事故抵抗の抵抗値は、事故の大きさを調べるのに用いる
ことができる。事故の場合に、事故抵抗の値は、その大
きさに応じて、小さな値にしだいに減少していくが、一
般に、事故抵抗はMΩ(メガ・オーム)の領域の値を持
つ。
【0005】星型に接続された導体の星型ポイント、例
えば星型に接続された固定子(ステータ)の導線の星型
ポイントには、自明のこととして、電圧が印加されてい
ないので、その導線が接地電位に対してバイアスされて
いる場合にのみ、星型ポイント付近で事故を検出するこ
とができる。これは、2つの公知の保護装置および方法
の場合には、導線に供給される低周波の電圧によって実
現されている。
【0006】したがって、小電流が、作動中に導線の接
地容量を通って大地に流れる。接地事故が発生した場合
には、これらの接地容量は、短絡回路となり、電流が接
地事故の発生していない作動中より大きくなる。
【0007】GIX103の場合には、スプリンガ・バーラグ
(Springer Verlag )のH.Ungrad達による「電力システ
ムにおける継電器の保護」(“Schutztechnik in Elekt
roenergiesystemen (Protective Relaying in Electri
cal Power Systems )”)という本の第211 頁以降に説
明されているように、インジェクション信号が使用され
ている。このインジェクション信号は、3.25周期の間に
正の値から負の値に切り換わる方形波信号である。この
信号の開始時点は1/4 周期の正の値をもち、終了時点は
1/2 周期の負の値をもつ。この信号は、インジェクショ
ン変成器を介して導線に供給される。インジェクション
変成器の磁束は、インジェクション信号Ui の積分値に
比例する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来技術におけるイン
ジェクション信号では、このインジェクション信号の終
了時点における1/2 周期が、その信号の送信期間の終了
時に消滅しない磁束を発生させる。その結果、次のイン
ジェクション・フェーズの初期状態が零よりも大きな値
を有し、磁束の過大な過渡反応が発生する。これによ
り、磁束の飽和がインジェクション変成器で発生し、イ
ンジェクション変成器の寸法を大きなものにしなければ
ならなくなる。
【0009】したがって、この発明の目的は、インジェ
クション変成器が最適に使用されるという点において新
規である、電気機器の導線の接地事故の検出方法および
装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1に
記載の発明の特徴によって述べられる方法で達成され
る。
【0011】このように、この発明の核となる部分は、
インジェクション信号が正および負の最大値の間で周期
的に切り換えられる方形波信号を表し、その送信期間の
開始時点と終了時点において、1/4 周期の正または負の
最大値をもつことである。
【0012】送信期間の開始時点および終了時点におけ
るこれら2つの1/4 周期により、インジェクション信号
の積分値(この値は、結局のところ磁束に比例する)
は、直ちに定常状態になる。すなわち、インジェクショ
ン信号の積分値を表す信号として、零から開始し、零で
終了する三角形の波形をもつ信号が形成される。このよ
うにして、磁束が、送信期間の開始とともに既に定常状
態にある。この状況は、インジェクション変成器の寸法
を決めるときに、プラスの意味をもつ。なぜならば、飽
和状態を発生させることなく、最大の電圧時間領域を伝
達することができるからである。したがって、変成器の
使用が最適化され、変成器を大きな寸法にする必要がな
くなる。
【0013】インジェクション信号を、同じ符号または
異なる符号の2つの1/4 周期で開始させ、または終了さ
せることが可能である。これらの2つの方法は、2つの
実施例にそれぞれ対応する。
【0014】2つの実施例は、インジェクション信号が
2つの方形波信号から生成されるという事実によって特
徴づけられる。第1の方形波信号は、インジェクション
信号の周波数f1 で正および負の値の間を対称的に切り
換わる。第2の方形波信号は、たとえば周波数f2 =f
1/8またはf2 =f1/7 を持ち、正の値と零との間を切
り換わる。また、第2の方形波信号の位相は、第1の方
形波信号に対して1/(4*f1 )分、シフトしている。
これらの2つの方形波信号を重ね合わせることにより、
望ましいインジェクション信号が生成される。
【0015】この発明による方法は、三相機器、特に高
出力の発電機に有効に用いられる。しかしながら、この
方法を、高抵抗で接地されている変成器における発電機
と同時に使用することができる。
【0016】また、実施例は、特許請求の範囲の従属項
にも対応する。
【0017】この発明による設計の利点は、特に、イン
ジェクション変成器を、インジェクション信号を送信す
るために不必要に大きくする必要がなく、かつ、最適に
使用することができることにある。
【0018】
【実施例】この発明のより完全な内容と付随する利点の
多くは、図1〜図3と関連させて以下の詳細な説明を参
照することにより、より一層理解され、また容易に得ら
れる。
【0019】いくつかの図面において、同じまたは対応
する参照符号をもつものは同じものを示している。図面
を参照して、図1(a) は、電気機器、特に三相機器の固
定子(ステータ)巻線R、SおよびTの接地事故を検出
するための回路配置の原理図を示している。この回路が
巻線全体の接地事故を検出できるように、巻線の星型ポ
イントはインジェクション信号Ui によってバイアスさ
れている。このインジェクション信号Ui は、インジェ
クション信号源4により生成され、インジェクション変
成器5および接地抵抗REを介して星型ポイント2に供給
されている。接地事故を検出するために、接地抵抗REの
両端の電圧UREが測定され、測定変成器6を介して評価
ユニット7に与えられる。事故抵抗Rf は、インジェク
ション信号(電圧)Ui および測定された電圧UREを用
いて、評価ユニット7で計算される。
【0020】回転子(ロータ)の場合に、状況は大きく
は異ならない。2つの結合キャパシタCk1およびCk2
付加される可能性があるだけである。図1(b) は、回転
子の場合の適切な回路図を示している。
【0021】インジェクション信号Ui の波形および信
号生成のタイプは、この発明にとって本質的なものであ
る(図2および図3)。インジェクション信号Ui が一
方で送信期間Sを持ち、他方で休止期間Pをもつべきで
あることは、従来技術から知られていることである。こ
れは、インジェクション周期f1 をもつ他の信号ため
に、この休止中にシステムを検査することを可能とす
る。これは、過渡的な信号または他の妨害信号と有益な
信号との区別を可能とし、この保護システムが誤った状
態になるのを防ぐのに役に立つ。
【0022】送信期間Sにおいて、インジェクション信
号Ui は、その開始時点と終了時点の両時点において、
都合良く1/4周期の信号となる。その結果、この信号
の積分値、すなわち磁束は、その零で始まる開始時点か
ら定常状態になり、零で終了する。したがって、インジ
ェクション変成器では、飽和状態が発生しない。また、
この変成器は、比較的大きな磁束のために特定の寸法に
作られる必要もない。すなわち、インジェクション変成
器を最適に使用することが可能となる。
【0023】第1実施例(図2)の特徴は、インジェク
ション信号がその開始時点と終了時点の両方で同じ符号
(正または負)の1/4周期の信号となる点である。第
2実施例(図3)では、この符号(正負)が逆になって
いる。
【0024】これらの2つの実施例に共通する点は、イ
ンジェクション信号が、2つの方形波信号を重ねること
によって最も簡単に作成されることである。両方の実施
例において、その開始時点は、インジェクション信号U
i の周波数f1 をもつ対称的な方形波U1 である。この
波は、周波数f2 をもつ第2の方形波信号U2 と重ね合
わされる。周波数f2 は、周波数f1 の分数f1 /nで
ある。nは偶数でも奇数でもよい。周波数f2 =f1
8またはf2 =f1 /7が特に好ましい。この方形波信
号U2 は、ここでは、零から正の値にのみスイッチさ
れ、また、インジェクション信号に対して1/(4*f
1 )の位相シフトdTをもつ。
【0025】2つの方形波信号U1 およびU2 を重ね合
わせることにより、送信期間Sの間に望ましい変化をも
つインジェクション信号Ui が生成され、また、インジ
ェクション信号Ui が、送信期間Sと休止期間Pとに正
確に分離される。
【0026】もちろん、上述したインジェクション信号
の変化は、接地事故検出装置のアプリケーションに制限
されるものではない。しかし、この変化は、方形波信号
が変成器を介して送信されるときは有利に適用される。
【0027】全体的に、この発明による信号波形は、イ
ンジェクション変成器が最適に使用される電気機器の導
線(導体)の接地事故を検出するための方法を提供す
る。
【0028】明らかに、この発明について多くの変更と
変形が上記技術に照らして可能である。したがって、特
許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、この
発明を、上述の説明において特に示されたもの以外に実
施できることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) は、三相機器の固定子の接地事故を検出す
る基本回路構成を、(b) は、三相機器の回転子の接地事
故を検出する基本回路構成をそれぞれ示す。
【図2】第1実施例におけるインジェクション電圧およ
びその積分値のグラフおよび生成の様子を示す。
【図3】第2実施例におけるインジェクション電圧およ
びその積分値のグラフおよび生成の様子を示す。
【符号の説明】
1 固定子(ステータ) 2 星型ポイント 3 固定子巻線 4 インジェクション信号源 5 インジェクション変成器 6 測定変成器 7 評価ユニット 8 回転子巻線 R、S、T 固定子電極 Rf 事故抵抗 Rp 並列抵抗 CE 接地キャパシタ Ck1、Ck2 結合キャパシタ Ui インジェクション信号 U1 、U2 補助信号 URE 測定電圧 f1 インジェクション信号の周波数 f2 補助信号U2 の周波数 T1 インジェクション信号の周期 T2 補助信号U2 の周期 dT 位相シフト

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機器の導体の接地事故を検出する方
    法であって、(a) 低周波の周波数(f1 )をもち、か
    つ、送信期間(S)と休止期間(P)とをもつインジェ
    クション電圧信号(Ui )によって、電気機器の導体を
    接地電位に対してバイアスする方法において、(b) 前記
    送信期間(S)における前記インジェクション電圧信号
    (Ui )が、正および負の最大電圧値の間を周期的に切
    り換えられる方形波信号から構成され、かつ、前記送信
    期間(S)の開始と終了時点における周期が1/4周期
    であり、この時の電圧値が正または負のいずれかの最大
    電圧値である、 電気機器の導体の接地事故検出方法。
  2. 【請求項2】 前記インジェクション信号(Ui )が、
    前記送信期間(S)の開始時点および終了時点の双方に
    おいて、正の電圧値をもつ1/4周期の信号である、 請求項1に記載の電気機器の導体の接地事故検出方法。
  3. 【請求項3】 前記インジェクション信号(Ui )が、
    前記送信期間(S)の開始時点においては正の電圧値を
    もつ1/4周期の信号であり、前記送信期間(S)の終
    了時点においては負の電圧値をもつ1/4周期の信号で
    ある、 請求項1に記載の電気機器の導体の接地事故検出方法。
  4. 【請求項4】 前記インジェクション信号(Ui )が、 第1の周波数(f1 )をもち、ほぼ零と第1の正または
    負の値を対称的に切り換えられる第1の方形波信号(U
    1 )、および前記第1の周波数(f1 )を偶数または奇
    数の値nで割った周波数(f2 =f 1 /n)をもち、第
    2の正の値と零との間を切り換えられ、前記第1の方形
    波信号(U1 )に対して1/(4*f1 )の位相シフト
    (dT)をもつ第2の方形波信号から生成されるもので
    ある、 請求項2または3に記載の電気機器の導体の接地事故検
    出方法。
  5. 【請求項5】 前記nが8であり、前記第2の方形波信
    号(U2 )の周波数(f2 )がf1 /8である、 請求項4に記載の電気機器の導体の接地事故検出方法。
  6. 【請求項6】 前記nが7であり、前記第2の方形波信
    号(U2 )の周波数(f2 )がf1 /7である、 請求項4に記載の電気機器の導体の接地事故検出方法。
  7. 【請求項7】 前記インジェクション信号(Ui )の周
    波数(f1 )が公称周波数の1/4である、 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気機器の導体の
    接地事故検出方法。
  8. 【請求項8】 前記電気機器が三相機器、特に発電機で
    ある、 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気機器の導体の
    接地事故検出方法。
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