JPH11295379A - 地中配電線の地絡事故検出方法 - Google Patents

地中配電線の地絡事故検出方法

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JPH11295379A
JPH11295379A JP10111403A JP11140398A JPH11295379A JP H11295379 A JPH11295379 A JP H11295379A JP 10111403 A JP10111403 A JP 10111403A JP 11140398 A JP11140398 A JP 11140398A JP H11295379 A JPH11295379 A JP H11295379A
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JP
Japan
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grounding
ground
customer
cable
ground fault
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Withdrawn
Application number
JP10111403A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Kotani
清 小谷
Kazuyoshi Sugiki
計喜 杉木
Masayoshi Hirayama
正承 平山
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MIWA DENKI KK
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
MIWA DENKI KK
Tokyo Electric Power Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中配電線の多回路開閉器以降のケーブルの
地絡事故を簡易に検出する検出方法の提供を目的とする
ものである。 【解決手段】 多数の需要家へ電気を供給し、各需要家
にてケーブル1の金属シールド層が接地された複数の非
接地系地中配電線における各需要家に接続された各配電
線の両端の接地線を接地することなく、あるいは高抵抗
で接地し、各配電線のほぼ中間の需要家Jに貫通型変流
器CTを配設し、その需要家Jから両端のケーブル1の
接地線2,2′を一方は正極性、他方は逆極性になるよ
うに貫通型変流器CTの一次側へ貫通してそれぞれ共通
接地バー3で接地し、地中ケーブル1の地絡事故で発生
する地絡電流を貫通型変流器CTで検出し、地絡事故の
発生した配電線を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中配電線の地絡
事故検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、図6に示すように、配電用変電
所から複数の配電線(6KV配電線)が出ており、配電
線の地絡事故は、各配電線に設置された地絡方向継電器
により、いずれの配電線で地絡事故が生じたかを判定で
きるようになっている。しかし、都心部など多数の需要
家へ直接供給する場合には、配電線の主たる供給ポイン
トに多回路開閉器を設置し、複数の分岐線(分岐配電
線)に分け、グループ単位の需要家へ供給し、配電線事
故による停止範囲を限定している。しかし、各分岐線の
ケーブルには方向要素の判定に必要な零相電圧が無いた
め、地絡方向継電器を使用することができず、また過電
流継電器を用いても分岐線での地絡事故を検出できる
が、多回路開閉器以前の配電線事故も検出してしまうた
め、配電線での地絡事故はどの配電線に地絡事故が生じ
たかを判定できても、どの分岐線に地絡事故が発生した
かを判定できないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
に鑑み、この分岐線のように地絡方向継電器等の設置が
困難な配電線で簡易に地絡事故を検出する検出方法の提
供を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の地中配電線の地
絡事故検出方法は、多数の需要家へ電気を供給し、各需
要家にてケーブルの金属シールド層が接地された複数の
非接地系地中配電線における各需要家に接続された各配
電線の両端の接地線を接地することなく、あるいは高抵
抗で接地し、各配電線のほぼ中間の需要家に貫通型変流
器を配設し、その需要家から両端のケーブルの接地線を
一方は正極性、他方は逆極性になるように貫通型変流器
の一次側へ貫通してそれぞれ共通接地バーで接地し、地
中ケーブルの地絡事故で発生する地絡電流を貫通型変流
器で検出し、地絡事故の発生した配電線を判定すること
を特徴とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0006】図1において、地中配電線の多回路開閉器
以降の分岐線において需要家1から需要家Nまでに接続
された分岐線ケーブルの金属シールド層の両端を高抵抗
で接地するか、または接地することなく、各需要家間を
ケーブルで接続し、金属シールド層を各需要家において
接地し、分岐線のほぼ中間にある需要家Jにおいて、図
2のごとくケーブル1の金属シールド層に接続した接地
線2,2′を一方は正極性、他方は逆極性になるように
貫通型変流器CTの一次側を貫通し、それぞれを共通接
地バー3で大地4に接地する。ここで、需要家NN-1
需要家Nと間のF点において地絡事故が発生した場合、
貫通型変流器CTに流れる地絡電流Ig を検討すること
とする。なお、配電用変電所は、一般に配電線からの誘
導障害を抑制する目的から、非接地形態が採用されてお
り、そのため配電線における地絡事故時の地絡電流値は
対地静電容量による充電電流にて決定される。
【0007】地中ケーブルは、中心より導体心線、絶縁
層、金属シールド層からなる3本の線を絶縁性被覆体
(ビニル系樹脂製など) で被覆した構造を有しており、
通常トプレックス型(3本一体形)CVケーブル、断面
積150mm2のものが使用されている。ここで、この条件で
各定数を検討する。
【0008】まず、ケーブル絶縁層のインピーダンス(3
相分) ZC は、次式で表される。 ZC = 1/( 2πf ・3C) (1) ここで、地中ケーブルの絶縁層静電容量 (1相分) Cを
ケーブルの規格よりC≒0.52μF/km(kmは各需要家
間の距離),周波数 f=50Hzとしてインピーダンスを算
出すると、次のようになる。 ZC ≒2.04 [ kΩ・km]
【0009】また、ケーブルの金属シールド層の導体抵
抗 r [Ω/km] は、金属シールド層が銅テープで、重
ね巻構造であるから次式で表される。 r =[[10ρS (1+α(Tt1−20))(1−K1)]/π・Dtm ・ T
s ・ηt ] ×10-5 ここで、 ρS ( シールドの固有抵抗) =1.724 (μΩ・cm) α( シールドの抵抗温度係数) =0.00393 Tt1(銅テープシールド層温度) =導体温度90℃のとき、
75℃とする K1( 銅テープのラップ率) =0.25 Dtm ( 銅テープシールド層直径) =150 mm2 ケーブルの
場合、22.8mm T s ( 銅テープ厚さ) =0.1 mm ηt ( 銅テープの導電率: 常時 1、事故時 0.5) =0.5 である。 これを用いて算出すると、r =4.39×10-5
/cm] =4.39 [Ω/km] となり、ほぼ4.4 [Ω/km]
となる。接地線の接地抵抗Rは第三種接地基準により、
ほぼ60〜100 [Ω] である。
【0010】したがって、一般に、地中ケーブル系統で
は、各需要家間の距離は、数十〜数百mであるので、イ
ンピーダンスZC と金属シールド層の導体抵抗 rと接地
線の接地抵抗Rとの間には、次の関係が成立する。 ZC ≫R≫r (2)
【0011】ここで、絶縁層静電容量をC、金属シール
ド層の導体抵抗をr、大地への接地抵抗をRとし、簡単
のために各需要家間のケーブルを次のように仮定する。 C =C1=C2=…= CJ … CN =C N+1 (3) r =r1=r2=…= rJ … rN =r N+1 (4) R =R1=R2=…= RJ … RN (5) また、R0= RN+1 =∞ (6) となる。
【0012】次に、図3において、分岐線内のF点で地
絡事故が発生すると、F点に流れる地絡電流Ig は分岐
線内の内部充電電流IC の総和と当該分岐線以外の外部
充電電流Io の総和からなり、外部充電電流Io は金属
シールド層及び接地線から大地を経て電源側に戻る。各
需要家における内部充電電流IC と接地点に流れる外部
充電電流Io は(2)〜(5) 式及び(6) 式から、ほぼ均等
に分流する。そこで、F点を流れる地絡電流Ig は次式
で表される。 Ig =(N+1)IC + NIo (7)
【0013】分岐線のほぼ中間の需要家Jに着目して、
その接地線に流れる地絡電流IA およびIB を考える
と、 IA = JIC + JIo (8) IB = JIC + (J-1)Io (9) であり、変流器CTを貫流する電流は、接地線の一方は正
極性、他方は逆極性になるように変流器に貫通されてい
るので、IA +IB であるから、 IA +IB =JIC +JIo +JIC +(J-1)Io (10) =2JIC +(2J-1)Io (11)
【0014】ここで、需要家Jは需要家総数Nのほぼ中
間にあるため、次のように表すことができる。Nが奇数
のとき、 J=(N+1) /2 (12) Nが偶数のとき、 J= N/2 (13)
【0015】そこで、Nが奇数のとき、(12)式を(11)式
に代入すると、 IA +IB =(N+1)IC + NIo (14) となり、さらに(7) 式を代入すると、 IA +IB =Ig (15) Nが偶数のとき、(13)式を(11)式に代入すると、 IA +IB = NIC +(N-1) Io (16) となり、さらに(7) 式を代入すると IA +IB =Ig ー( IC +Io ) (17)
【0016】以上の説明は、図3のF点(Jの右側)に
おける事故の場合の変流器に流れる電流についてであっ
て、これはNが奇数の場合には事故点FがJの右側でも
左側でも成立するが、Nが偶数の場合には、左右対称で
ないため、事故点FがJの右側か、左側かによって、変
流器に貫流する電流が変わる。そこで、次に事故点Fが
左側である場合について述べる。
【0017】図4に示すように、F点がJより左側であ
る場合には、IA およびIB の電流の向きが逆になり、 IA =(N+1-J) IC +(N-J) IoB =(N+1-J) IC +[N-(J-1)] Io したがって、 IA +IB =(2N+2-2J) IC +(2N+1-2J) Io Nは偶数であるから、J = N/2 を代入すると、 IA +IB =(N+1) IC +IC + NIo +Io =Ig +( IC +Io )
【0018】したがって、以上の説明を総合すると、事
故時に変流器に貫流する電流IA +IB は、Nが奇数の
場合には、F点がJの左右いずれの側にあってもIg
なり、Nが偶数の場合には、F点がJの左側のとき、I
g +( IC +Io ) となり、F点がJの右側のとき、I
g ー( IC +Io ) となる。
【0019】よって、事故時に変流器に貫流する電流I
A +IB はIg ー( IC +Io ) 〜Ig +( IC
o ) となる。ここで、Nは実際には、5〜10であ
り、IC +Io はIg の20%以内であるので、実質的
にはIA +IB はIg に20%以内の範囲でほぼ等しい
ということができる。
【0020】以上においては、各需要家の接地点には、
外部充電電流Io が均等に分流すると仮定したが、すべ
ての外部充電電流Io が零となったとしても、(14),(1
6) 式から IA +IB = NIC 又は(N+1)IC (18) が残るので、IA +IB にはIg に20%以内の範囲で
ほぼ等しい電流が流れることから、地絡事故の検出値を
NIC /2 程度にすれば、検出可能となる。
【0021】なお、これまでは、当該分岐線ケーブルに
地絡事故が生じた内部地絡事故の場合について述べた
が、他の配電線や他の分岐線ケーブルに地絡事故が生じ
た外部地絡事故の場合には、図5に示すように、健全ケ
ーブルの接地線には、当該ケーブルの内部充電電流ICO
だけが流れる。外部地絡事故の場合も、(2) 〜(5) 式お
よび(6) 式より、ほぼ均等に分流するから、次式が成立
する。 (N+1)IC = NICOCO=(N+1)IC / N
【0022】需要家Jにおける接地線に流れる地絡電流
A ,IB を考えると IA =[(N+1-J)/(N+1)]ICO =[(N+1-J)/(N+1)]・[(N+1)/N ] IC =[(N+1-J)/N ] ICB =[J/(N+1)]ICO =[J/(N+1)]・[(N+1)/N ] IC =( J /N ) IC 需要家Jから見た左右の電流が相殺してその差だけしか
変流器CTに流れないので、変流器CTを貫通する電流は、
A −IB =[(N+1-J)/N ] IC −( J /N ) IC=[(N
+1-2J) /N ] IC となる。N が奇数のとき、(12)式を
代入すると、 IA −IB =( 0 /N ) IC=0 N が偶数のとき、(13)式を代入すると、 IA −IB =( 1 /N ) IC となり、いずれの場合も、 NIC /2 以下となるため、
検出器Aは検出しないこととなる。
【0023】このため、内部地絡事故の場合には、変流
器CTの検出器Aが作動し、外部地絡事故の場合には、検
出器Aが作動しないので、各分岐線ケーブルの中央部に
変流器を設置することにより、地絡事故が発生した場
合、いずれかの変流器の検出器Aが内部地絡事故として
作動するので、いずれの分岐線ケーブルに地絡事故が生
じたかを簡易に検出することが可能となり、迅速な対策
をとることが可能となる。
【0024】以上の説明では、多回路開閉器以降の分岐
線ケーブルの地絡事故について詳細に述べたが、配電用
変電所からの配電線から多回路開閉器を経ることなく直
接需要家に供給する場合にも、従来使用している地絡方
向継電器に代えてこの手段を採用することも可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、非接地系地中配電線の
金属シールド層の多点接地系統やこれに類する系統の配
電線ケーブルの地絡事故を簡易に検出する検出方法を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の地中配電線の需要家1から需要家Nま
でに接続された分岐線ケーブルに変流器を設置した一例
を示す概略図である。
【図2】貫通型変流器の設置の具体例を示す概略図であ
る。
【図3】図1の分岐線ケーブルのほぼ中間にある需要家
Jの右側に地絡事故が生じたときの状態を示す概略図で
ある。
【図4】図1の分岐線ケーブルにほぼ中間にある需要家
Jの左側に地絡事故が生じたときの状態を示す概略図で
ある。
【図5】図1の分岐線ケーブルの外部で地絡事故が生じ
たときの状態を示す概略図である。
【図6】配電用変電所からの複数の地中配電線の設置の
一例を示す概略図である。
【符号の説明】
C 地中ケーブルの対地静電容量 r ケーブルの金属シールド層の導体抵抗 R 接地線の接地抵抗 CT 貫通型変流器 A 検出器 1 地中ケーブル 2,2′ 接地線 3 共通接地バー 4 大地

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の需要家へ電気を供給し、各需要家
    にてケーブルの金属シールド層が接地された複数の非接
    地系地中配電線における各需要家に接続された各配電線
    の両端の接地線を接地することなく、あるいは高抵抗で
    接地し、各配電線のほぼ中間の需要家に貫通型変流器を
    配設し、その需要家から両端のケーブルの接地線を一方
    は正極性、他方は逆極性になるように貫通型変流器の一
    次側へ貫通してそれぞれ共通接地バーで接地し、地中ケ
    ーブルの地絡事故で発生する地絡電流を貫通型変流器で
    検出し、地絡事故の発生した配電線を判定することを特
    徴とする地中配電線の地絡事故検出方法。
JP10111403A 1998-04-08 1998-04-08 地中配電線の地絡事故検出方法 Withdrawn JPH11295379A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010233278A (ja) * 2009-03-25 2010-10-14 Railway Technical Res Inst 電力ケーブル遮へい層の接地装置及び接地方法
CN106093714A (zh) * 2016-08-26 2016-11-09 淄博博鸿电气有限公司 小电流接地系统单相接地故障线路的选线方法
CN112462190A (zh) * 2020-10-22 2021-03-09 北京潞电电气设备有限公司 地下电缆故障探测多足机器人、探测系统及探测方法

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Effective date: 20050705