JPS62138019A - 高低抗接地系の母線保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は高抵抗接地系の２重母線を電流差動方式により
保護する母線保護ｉ置に係り、特に両母線内の事故を検
出する一括保護回路と、片母線側のみの事故を検出する
分割保護回路とから構成される母線保護装置の改良に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 従来から、電力系統を保護する保護方式としては種々の
ものが用いられていきているが、その一つとして電力系
統における複数の入力電流の差を動作量とする電流差動
方式がある。この電流差動方式は、電力系統における母
線保護、発電機保護あるいは送電線保護等に広く適用さ
れている宵用な方式であり、以下では高抵抗接地系の２
重母線を保護するためにかかる電流差動方式を適用した
母線保護装置について説明する。

まず、ｆｆｌ線保護装置は、送電線保護装置に比べて誤
動作、誤不動作時に電力系統に与える影響が非常に大き
く、停電等の被害も広範囲に渡ることが多いことから、
特に信頼性の高い保護装置が適用される傾向にある。例
えば、通常の送電線保護！Ａ置では、内部事故検出リレ
ーと事故検出リレーとのＡＮＤ条件で引外し回路を構成
しているが、２重母線を保護する母線保護装置では、両
母線の内部事故を保１１ｉ？囲とする一括保護用リレー
、片母線の内部事故を保護範囲とする分割保護用リレー
、および事故検出リレーのＡＮＤ条件で引外し回路を構
成する方式が用いられることが多い。

第３図は、この種の高抵抗接地系の母線保護装置におけ
る問題点を説明するための電力系統の慨念図であり、母
線ＢＵＳには接地抵抗ＮＧＲと、電力系統と大地間に発
生するキャパシタンスＸ。

を補償するためのりアクタンスＮＧＬが設けられている
。ここで、今図示Ｅ点に１線地格事故が発生すると、Ｆ
点にはＮＧＲ，ＸＣおよびＮＧＬを通って事故電流ＩＲ
，ＩＣおよび■１が流れ込む。

第４図は、このときの事故電流のベクトル図を示すもの
で、事故時の零相電圧Ｖｌｌｌを基準量とじてｉｂｔと
、ＩＲｌ、ｔＶｏ　と同相となり、［ｃｉ、ｔＶ＋＋よ
りも９０°位相が進んだものとなり、ＩＬはＶＯよりも
９０°位相が遅れたものとなる。このときＩＩｏ１＝Ｉ
ＩＬ１であれば、ベクトル合成後の電流は７９分のみと
なる。ここで、ＶＯと同相な事故電流ＩＲを有効分電流
と呼び、９０”位相のずれた■。、ＩＬを無効分Ｎ流と
呼ぶものとする。

さて、もし第３図の電力系統に電流差動方式を適用した
場合、Ｆ点事故時の差電流は有効分電流ＩＲ分のみとな
る。このため、電流差動リレーの動作感度は有効分電流
によって決めるのが普通である。ところが、ｌ　Ｉｃ　
Ｉ＝ｌ　ＩＬ　ｌとなるのはＸｃとＮＧＬが完全補償さ
れた場合であり、通常は不足補償（Ｉ　１．ｌ＞ｌ　Ｉ
Ｌ　Ｉ＞のケースが多い。第５図は、ＩｃがＩＬよりも
大きい場合のベクトル図を示すもので、差動電流１ｄは
ＩＲとＩＣ＋ＩＬの合成されたものとなる。このことは
、無効分電流の大きさによっても差電流の大きさが変わ
ることを示している。

第６図は単純着初特性を有する電流差動リレーの動作範
囲を示したもので、差電流の絶対値がある一定値以上あ
る場合に動作するものである。ところが、第６図の特性
では外部事故時無効分電流が大きいと、ＣＴ誤差等によ
って発生する差電流により誤動作するのを防止するため
に、この誤差電流以上に動作感度を大きくしなければな
らない。

これに対し、第７図は位相特性を持った電流差動リレー
の動作範囲を示したもので、零相電圧Ｖ。

と同相の有効分電流が一定値以上ある場合に動作するも
のである。これは、無効分電流によって発生する誤差電
流により動作層に与える影響は第６図の特性よりも小さ
く、検出感度をその分だけ良くすることが可能である。

第８図は、第７図の位相特性を有した電流差動リレーを
２重母線の一括保護用に適用した場合の概略構成を示す
もので、図では簡単のため入力変換器等を省略している
。図において、送電線し１゜Ｌ２が母線Ｂｕｓ−Ａに、
送電線Ｌ３．Ｌ４が母線Ｂｕｓ−８に夫々接続され、こ
の各母線ＢＵＳ−Ａ、Ｂｕｓ−８はブスタイＣＢにより
連系されている。また、電流差動リレーＲＹ１には変流
器ＣＴ１．ＣＴ２．ＣＴ３およびＣＴ４を介して入力電
流の差電流ｉｄが入力され、母線Ｂｕｓ−Ａ。

５ｕｓ−ｓに接続された電圧変成器ＰＴ１゜ＰＴ２を介
して零相電圧ＶＯ１，ＶＯ２が夫々入力されている。

第８図において、ブスタイＣＢが開放され母線Ｂｕｓ−
Ａ、Ｂｕｓ−８が連系されていない状態で、いま母線Ｂ
ＩＪＳ−Ａの１１点と送Ｎ線Ｌ３のＦ２点に同時に事故
が発生すると、１１点に流れる事故電流が差電流として
電流差動リレーＲＹ１に入力されるが、Ｆ２点の事故電
流は変流器ＣＴ３．ＣＴ４を通るので、通過電流となり
差電流を生じない。そしてこの時、基準電圧ＶＯは零相
電圧ＶＯ１とＶＤ　２のベクトル合成されたものとなる
が、母線Ｂｕｓ−ＡとＢｕｓ−Ｂが連系されていない状
態では、必ずしも同位相とはならないので、第９図に示
す如く零相電圧Ｖａ　１とＶＯ２の位相差によって基準
電圧Ｖａの位相がずれ、有効分電流が動作値以上あるの
に不動作と判定してしまう可能性がある。

上述したように、第７図の位相特性を有した電流差動リ
レーは、無効分電流の影響を受けないので動作感度を第
４図の単純差動特性に比べて良くすることが可能である
が、２重母線のブスタイＣＢが開放された状態で、両目
線Ｂｕｓ−Ａ。

Ｂｕｓ−Ｂにまたがる多重事故が発生すると、装置が誤
動作となる可能性があることからその改善が強く望まれ
てきている。

［発明の目的１ 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は高抵抗接地系における２重母線を連系
するブスタイの開放、連系のいかんに関わらず、装置の
誤動作および誤不動作を無くして母線事故を確実に検出
し保護することが可能な信頼性の高い高抵抗接地系の母
線保護装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、高抵抗接地系の
２　Ｌｆｆｌｊ！を電流差動方式により保護する母線保
護装置で、上記両目線に接続される回線の零相電流分を
導入して母線事故を検出する一括保護回路と、上記両目
線を連系するブスタイを境としていずれか一方の母線に
接続される回線の零相電流分を導入して母ｍ事故を検出
する分割保護回路とから構成され、母線事故発生時に上
記一括保護回路と分割保護回路との論理積条件により事
故回線を選択して事故除去を行なうようにしたものにお
いて、上記一括保護回路として各回線の零相電流のベク
トル和の絶対値を検出する単純差動特性を有する電流差
動リレーを用いると共に、上記分割保護回路として母線
の零相電圧分を基準量として導入し、上記ベクトル和電
流の有効分のみを検出する位相特性を有する電流差動リ
レーを用いるようにしたことを特徴とする。

［発明の実施例１ まず、本発明の考え方について述べる。

いま、零相電圧ＶＯを基準量として作動Ｎ流つまりベク
トル和電流の有効分のみを検出する第７図のような位相
特性を有した電流差動リレーは、無効分電流の大きさに
左右されないので、事故検出感度を良好にすることがで
き、内外部の事故の判定が比較的優れている。また、上
記差動電流つまりベクトル和電流の絶対値を検出する第
６図のような単純差動特性を有した電流差動リレーは、
無効分電流の影響を比較的多く受けるので、上述の位相
特性を有した電流差動リレーに比べて無効分電流の影響
を考慮して動作感度を決めるが、大部分の電力系統では
無効分電流の影響は整定できない程大きくならず適用上
問題とならないことが多い。さらに、２重母線を連系す
るブスタイが開放されている状態で両目線にまたがる事
故が発生しても、零相電圧を基準量としていないので内
外部事故の判定を誤ることがないという有利な面を有し
ている。

本発明は、上述のような異なった特性を有した電流差動
リレーを組合わせる、すなわち一括保護回路として第６
図の単純作動特性を有する電流差動リレーを用いると共
に、分割保護回路として第７図の位相特性を有する電流
差動リレーを用い、母線事故発生時に上記一括保護回路
および分割保護回路の両方の電流差動リレーの論理積条
件成立により、事故回線を選択して事故除去を行なおう
とするものである。

以下、上述のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明による高抵抗接地系の母線保護装置の
回路構成例を示すものである。なお図では、説明の単純
化のため２つの送電線と２重母線とで構成される系統に
適用した場合について示している。

第１図において、Ｂｕｓ−Ａ、Ｂｕｓ−８はブスタイＣ
Ｂで連系された２つの母線であり、送電線Ｌ１が断路！
ＬＳＩＡおよび断路器しＳＩＢにより、また送電線Ｌ２
が断路器ＬＳ２Ａおよび断路器しＳ２Ｂにより、それぞ
れ母線ＢＬＩＳ−Ａ。

Ｂｕｓ−８のいずれにも任意に接続され得るようになっ
ている。一方、１．３は一括保護用の入力変換器、２，
４は分割保護用の入力変換器、５は一括保護用の電流差
動リレー、６．７は夫々分割保護用の電流差動リレー、
８．９および１０゜１１は上記断路器ＬＳ１Ａ、断路器
ＬＳＩＢおよび断路器ＬＳ２Ａ、断路器ＬＳ２Ｂに夫々
連動し、断路器″入パのときに″閉″する常開接点であ
る。

また、ＣＴ１．ＣＴ２は上記送電線Ｌ１．Ｌ２に設けら
れ系統電流を抽出する変流器、ＰＴｌ。

ＰＴ２は上記母線ＢｔＪＳ’−Ａ、Ｂｕｓ−８に接続さ
れその零相電圧を抽出する電圧変成器、１２゜１３はこ
の電圧変成器ＰＴ１．ＰＴ２により検出される零相電圧
により事故を検出する事故検出リレーである。この場合
、一括保護用の電流差動リレー５としては第６図の単純
差動特性を有する電流差動リレーを用い、また分割保護
用の電流差動リレー６．７としては第７図の位相特性を
有する電流差動リレーを用いている。

第２図は、第１図で示した母線保護装置における引外し
回路の構成例をブロック的に示すものである。すなわち
水引外し回路は、一括保護用の電流差動リレー５、分割
保護用の電流差動リレー６および事故検出リレー１２の
各出力５Ａ、６△および１２ＡをＡＮＤ回路１４に入力
して、その論理積条件成立により上記母ｅｌＮＢＵｓ−
Ａを引外し、また一括保護用の電流差動リレー５、分割
保護用の電流差動リレー７および事故検出リレー１３の
各出力５Ａ、７Ａおよび１３ＡをＡＮＤ回路１５に入力
して、その論理積条件成立により上記母線Ｂｕｓ−８を
引外すように構成している。

かかる構成にＪ５いて、断路器ＬＳＩＡおよびＬＳ２Ａ
が「入」つまり送電線Ｌ１．Ｌ２が母線Ｂｕｓ−Ａに接
続されている場合には、系統ｌ？Ｑはそれぞれ変流器Ｃ
Ｔ１．ＣＴ２を介して入力変換器１，２．３および４に
導入される。そして、入力変換器１，３で所定の電気量
に変換された後に一括保護用の電流差動リレー５へ導入
され、また変流器２．４で所定の電気量に変換されたも
のは、断路器ＬＳ１Ａ、ＬＳ２Ａに連動する常開接点８
．１０を介して分割保護用電流差動リレー６へ導入され
る。またこの時、母！！８Ｌｌｓ−Ａの零相電圧は電圧
変成器ＰＴＩを介して電流差動リレー〇へ導入される。

一方、送電線Ｌ１．Ｌ２が母線５ｕｓ−ｓに接続されて
いる場合には、入力変換器２．４の出力は断路器ＬＳ１
Ｂ、ＬＳ２Ｂに連動する常開接点９．１１を介して分割
保護用電流差動リレー７へ導入される。またこの時、母
線Ｂｕｓ−Ｂの零相電圧は電圧変成器ＰＴ２を介して電
流差動リレー７へ導入される。

上記のように、分割保護用電流差動リレー６および７は
断路器により接続される送Ｎ線の系統電流を導入するこ
とにより、母ＩＪＢＵＳ−ＡおよびＢｕｓ−Ｂを夫々保
護することができる。すなわち、例えば母線Ｂｕｓ−Ａ
に事故が発生した時には、一括保護用の電流差動リレー
５の動作出力５Ａ、分割保護用の電流差動リレー６の動
作出力６Ａおよび事故検出リレー１２の動作出力１２Ａ
のＡＮＤ条件がＡＮＤ回路１４で成立して、母線Ｂｕｓ
−Ａの引外しが企図される。また、母線Ｂｕｓ−Ｂに事
故が発生した時には各電流着痩リレー５．７の動作出力
５Ａ、７Ａおよび事故検出リレー１３の動作出力１３Ａ
のＡＮＤ条件がＡＮＤ回路１５で成立して、母線５ｕｓ
−ｓにの引外しが企図される。

一方、ブスタイＣＢが開放されている時に、両母線Ｂｕ
ｓ−Ａ、Ｂｕｓ−Ｂにまたがる多Ｍ′ｒＸ故が発生した
場合には、一括保護用の電流差動リレー５は確実に動作
し、また分割保護用の電流差動リレー６．７は片母線の
みを保護範囲としているので、ブスタイＣＢが開放され
ていても内外部の事故判定を確実に行なうことができる
。例えば、外部事故時に一括保護用の電流差動リレー５
が誤動作しても、分割保護用の電流差動リレー６．７が
確実に不動作と判定するため、内部事故と判定されるこ
とはない。また、分割保護用の電流停動リレー６．７が
誤動作しても、一括保護用の電流差動リレー５が不動作
と判定するため、内部事故と判定されることはない。さ
らに、この時板りに無効分電流が本リレーを適用すると
きよりも大きく、この無効分電流による誤停電流によっ
て一括保護用の電流差動リレー５が動作することが考え
られるが、本構成による母線保護装置を適用する際に最
大無効分電流を充分に考慮すれば、このようなケースは
殆ど考えられない。また、この時分別保護用の電流差動
リレー６．７の誤動作が重なる確率を考えると、母線保
護装置の信頼性としては充分に適用できるものである。

上述したように本実施例による母線保護装置は、一括保
護用の電流差動リレー５に第６図の単純作動特性を有す
る電流作動リレーを適用し、分割保護用の電流差動リレ
ー６．７に第７図の位相特性を有する電流差動リレーを
適用するようにしたので、高抵抗接地系の２重母線５ｕ
ｓ−Ａ、５ｕｓ−ＢのブスタイＣＢの開放、連系に影響
されることなく、誤動作、誤不動作をなくして信頼性の
高い母線保護を行なうことが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、高抵抗接地系の２
重母線の百出線内の事故を検出する一括保護回路と、片
母線側のみの事故を検出する分割保護回路とから構成さ
れる母線保護装置において、ト記一括保護装置として各
回線の零相電流のベクトル和の絶対値を検出する単純作
動特性を有する電流差動リレーを用いると共に、上記分
割保護回路として母線の零相電圧弁を基準層として導入
し上記ベクトル和電流の有効分のみを検出する位相特性
を有する電流停動リレーを用いるようにしたので、２重
母線を連系するブスタイの開放、連系のいか／νに関わ
らず、装置の誤動作および誤不動作を無くして母線事故
を確実に検出し保護することが可能な極めて信頼性の高
い高抵抗接地系の母線保護装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
同実施例における引外し回路の構成例を示すブロック図
、第３図は高抵抗接地系の母線保護装置における問題点
を説明するための電力系統の概念図、第４図および第５
図は事故電流のベクトル図、第６図は単純作動特性を有
する電流差動リレーの動作範囲を示す図、第７図は位相
特性を有する１！流差動リレーの動作範囲を示す図、第
８図は第７図の電流差動リレーを２重母線の一括保護用
に適用した場合の概略構成を示す図、第９図は第８図に
おける多重事故時のベクトル図を示すものである。 ＮＧＲ・・・接地抵抗、Ｘｃ・・・キャパシタンス、Ｎ
ＧＬ・・・補償リアクタンス、ＩＲ，Ｉｃ、ＩＬ・・・
事故電流、Ｖｏ、Ｖｏ＋、Ｖｏ２−零相電圧、ｌｄ・・
・差動電流、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４・・・送電線、Ｂ
ｕｓ−Ａ、Ｂｕｓ−８・・・母線、ＣＴＩ。 ＣＴ２．ＣＴ３．ＣＴ４・・・変流器、ＰＴｌ。 ＰＴ２・・・電圧変成器、１，２．３．４・・・入力変
換器、ＲＹｌ、５・・・一括保護用の電流差動リレー、
６．７・・・分割保護用の電流差動リレー、８，９゜１
０．１１・・・断路器と運動する常開接点、１２゜１３
・・・事故検出リレー、５Ａ、６Ａ、７Ａ・・・電流差
動リレーの動作出力、１２Ａ、１３Ａ・・・事故検出リ
レーの動作出力、１４．１５・・・ＡＮＤ回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　エ　式　彦ＩＲＩＬ　−
５− Ｉｔ。 第５図 第６図 Ｉｃ Ｌ 第７図 ＬＩ　　　　　　　　１２ 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高抵抗接地系の２重母線を電流差動方式により保護する
   母線保護装置で、前記両母線に接続される回線の零相電
   流分を導入して母線事故を検出する一括保護回路と、前
   記両母線を連系するブスタイを境としていずれか一方の
   母線に接続される回線の零相電流分を導入して母線事故
   を検出する分割保護回路とから構成され、母線事故発生
   時に前記一括保護回路と分割保護回路との論理積条件に
   より事故回線を選択して事故除去を行なうようにしたも
   のおいて、前記一括保護回路として各回線の零相電流の
   ベクトル和の絶対値を検出する単純差動特性を有する電
   流差動リレーを用いると共に、前記分割保護回路として
   母線の零相電圧分を基準量として導入し前記ベクトル和
   電流の有効分のみを検出する位相特性を有する電流差動
   リレーを用いるようにしたことを特徴とする高抵抗接地
   系の母線保護装置。