JPS62230319A - 変圧器保護用比率差動継電器 - Google Patents

変圧器保護用比率差動継電器

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JPS62230319A
JPS62230319A JP61072019A JP7201986A JPS62230319A JP S62230319 A JPS62230319 A JP S62230319A JP 61072019 A JP61072019 A JP 61072019A JP 7201986 A JP7201986 A JP 7201986A JP S62230319 A JPS62230319 A JP S62230319A
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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】 (産業上の利用分骨) 本発明は変圧器の内部故障を検出し、変圧器を保護する
ための比率差動継電器で、特に変圧器投入時の励磁突入
電流による不必要動作を防止する機能をもった変圧器保
護用比率差動継電器に関する。
(従来の技術) 変圧器の入力電流と出力電流の差の電流を検出し、この
差電流と変圧器の人、出力電流の和の電流との比が一定
の値以上であるか否かによって変圧器の内部故障を検出
する比率差動継電器があり、これが動作すると遮断器を
トリップして変圧器を系統から切り離すようにしている
。ところが、変圧器を無負荷状態で遮断器を投入し電源
に接続(いわゆる、無負荷投入)すると変圧器定格電流
の数倍ないし士数倍の電流をピーク値とし時間の経過と
ともに漸減するような励磁突入電流が入力側に流入し1
.出力側電流は零となる。また励磁突入電流の大きさと
波形は遮断器投入時の系統電圧番こ対する位相角番こよ
って変化することが知られている。
このため励磁突入電流の全部が差電流となり比率差動継
電器はその原理上動作し、遮断器をトリップする。この
現象は変圧器特有の現象であり異常現象ではないが変圧
器運転上好ましくない現象であり、従来より励磁突入電
流による比率差動継電器の不必要動作を防止する数種類
の方法が実施されている。その方法の一つに励磁突入電
流の波形に着目し、この電流が第2高調波電流の含有率
が高いことを検出して継電器の動作を防止するものがあ
り、第4図に一つの実施例を示す6$4図は三相2巻線
変圧器の保護を対象とした従来の第2高調波抑制付比率
差動継電器で、静止形継電器として構成した場合の一例
であり、三相中の一相分が示されているが残りの二相分
も同一構成となる。本図について説明すると、(21)
は遮断器、(22)は変圧器、(26)は変圧器の負荷
である。変流器(以下eTという)(25)、(24)
は第2高調波抑制付比率差動継電器(以下RD f R
7という) (25)に接続されRDrRy(25)に
変圧器(22)の−次側電流(工10)、および二次側
電流(I20)を適当な値(工1、I2)に変換して供
給している。なおCT (23)、(24)はそれぞれ
変圧器(22)の−次定格電流、および二次定格電流の
値に見合った変流比が選ばれている。(25a)〜(2
5r)はRD f Ry(25)の構成部分であり、補
助CT (25a)  と抵抗(25c)により入力電
流11をこれに比例した電圧v1ニ、t f:、 補助
C’r(25b) オヨヒ抵抗(25c)により入力電
流工2をこれに比例した電圧v2にそれぞれ変換する。
変換された電圧v1、v2はそれぞれ和回路(25e 
)および差回路(25f)に導かれ和回路(256)で
は入力電流のスカラ和であるlIH工1に比例した信号
を出力し、差回路(25f)では入力電流のベクトル差
の絶対値である一1l−Izi=lIajに比例した信
号を出力し、これらを比率検出回路(25g)に導き、
これらの比が一定の基準値にたとえば0.35(35%
)より大きいか否かを検出し0.65より大きい場合は
ハイレベル(以下Hという)出力信号を、また0、65
以下の場合はローレベル(以下りという)出力信号を出
し、H出力信号のとき補助リレー駆動回路(以下Ry駆
動回路という)(252)がスイッチング動作して補助
リレーTX(25m)が動作しそのa接点(25n)を
閉路する。
差回路(25f)の出力はまた第2高調波フイルタ(2
5h)と基本波フィルタ(25j)に導かれ、ベクトル
差電流1工dlの中の#!2高調波電流(以下Idfz
という)に比例した蝋と基本波電流(以下Idf1とい
う)に比例した量をそれぞれ抽出し、第2高調波含有率
判定回路(25k)によってこれらの比Idf2/Id
f1が一定の基準値にたとえば0.15(15%)より
小さいか否かが検出され、Idfz/Idf1が、0.
15より小さいとき第2高調波含有率判定回路(25k
)はH出力信号を、0.15より大きいときまたはId
fz、Idflが共に零のときはL出力信号を出し、H
出力信号のときRY駆動回路(25p)がスイッチング
動作し、補助リレーs u (25g)が動作しそのa
接点(25r)を閉路する。補助リレーTXのa接点(
25n)と補助りL/−8Uのa接点(25r)はnn
rny (25)の内部で直列に接続され、これら2つ
の接点が同時に閉路したとき遮断器をトリップさせるよ
う構成されている。また三相各相のRDfRy(25)
の出力接点の関係は第5図のように、人相、B相、C相
の各相が並列に接続され、三相中いずれかの相のRDf
Ryが遮断器トリップ条件を満足すれば遮断器をトリッ
プするよう構成されている。
次にこの構成において、変圧器が平常運転中の場合、変
圧器内部に故障が発生した場合、および変圧器に励磁突
入電流が流れる場合の応励についてそれぞれ説明する。
(1)変圧器が平常運転中の場合 この場合変圧器(22)の二次側には負荷電流I20が
流れ、−次側にはその電圧比に逆比例した電流工10が
流れる。CT(2り)、(24)は前述のとおり変圧器
(22)の−次、二次の定格電流に見合った変流比が選
ばれているため、それらの二次電流11と工2は等しい
。したがって和回路(256)の出力は1工11+1工
21=12工11に比例した出力を出すが、差回路(2
5f)はIIdl=111−I21=0  であるから
比率検出回路(25g)では となり比率が基準値0.65以下であるのでL出力信号
を出し、Ry駆動回路(251)は不動作、したがって
補助リレーTXは不動作でそのa接点(25n)は開路
状態である。−力差電流Idが零であるため第2高調波
フイルタ(25h)の抽出量Idfzは零、基本波フィ
ルタ(25j )の抽出量Idf1も零となり、第2高
調波含有率検出回路(25k)の出力信号はLでRy駆
動回路(25p)は不動作、したがって補助リレー8U
(25g)は不動作でそのa接点(25r )も開路状
態であり、遮断器トリップ指令は出ない。
(21変圧器内部に故障が発生した場合この場合、変圧
器(22)の−次電流110が増加し、二次電流I20
が減少するためCT (23)、(24)の二次電流は
11>I2の状態になる。仮に工1が3A、I2が1.
2人とすれば和回路(25e)  の出力はl111+
1I21= 3A+ 1.2A = 4.2A に比例
したものとなり差回路(25f)の出力は1zal=1
工1−I21=3人−1,2A = 1.8A tこ比
例したものとなるため比率検出回路(25g )でこれ
らの比を判定するとでこれは基準値0.35より大とな
って回路(25g)はH出力信号を出す。一方変圧器内
部故障時の第2高調波の含有率は低く基本波を100%
とすると一般には10%程度であり、第2高調波含有率
検出回路(25k)の基準値0.15より小さいため、
H出力信号を出す。したがって補助リレーTX(25m
)および8U(25g)は動作しそれぞれの接点(25
n)、(25r)は閉路して遮断器トリップ指令を出す
(3)変圧器に励磁突入電流が流れる場合変圧器(22
)を無負荷状態で、遮断器(21)を投入すると変圧器
(22)の−次側には定格電流の数倍から士数倍に相当
する励磁突入電流が流れるが二次側の電流は零である。
RJ)fRy(25)の入力電流は工1のみであるから
和回路(25e)は工1に比なり、比率検出回路(25
g)はH出力信号を出す。
また励磁突入電流中の第2高調波電流の含有率は、基本
波電流を100%としたとき一般的に30〜50%以上
とされており、第2高調波電流と基本波電流の比Idf
2/Idf1は0.3以上となって第2高調波含有率検
出回路(25k)はL出力信号を出す。このため補助リ
レーTX(25m)は動作してそのa接点(25n )
を閉路するが、補助リレー8U(25g)は不動作で、
そのa接点(25r )は開路しているため、遮断器ト
リップ指令は出ない。すなわち変圧器の励磁突入電流に
よるRDfRyの不必要動作を防止することができる。
なお当然のことであるが、三相各相の出力回路が第5図
のように各相並列接続となっているためすべての相のR
DfRy(25)の第2高調波含有率検出回路(25k
)の出力はL出力である必要がある。
(発明が解決しようとする問題点) このように第4図の構成によれば、変圧器の各相の励磁
突入電流中に多量の第2高調波電流が含まれている場合
は、RD f Ryの変圧器の励磁突入電流による不必
要動作を効果的に防止できるが、最近の変圧器のように
高透磁率で飽和磁束密度の高い鉄心材料を使用したり、
あるいは運転中の騒音軽減対策のため鉄心の磁束密度を
低くして設計された変圧器においては励磁突入電流中の
第2高調波電流の含有率が低く、遮断器を投入したとき
の位相角によっては、その値が基本波電流を100%と
したとき10%程度と、変圧器内部故障時の故障電流中
の第2高調波含有率と同程度になることがある。
このような場合は励磁突入電流によるRDfRyの不必
要動作を防止できないといった問題点を有す。
(発明の目的) 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、
前述の如く遮断器を投入したときの位相角によって変圧
器の励磁突入電流中の第2高調波電流の含有率が低くな
るような場合でも確実に不必要動作を防止できるRDf
Ryを提供することを目的とする。
(問題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、変圧器の励磁突入電流の大
きさと波形が遮断器投入時の系統電圧に対する位相角に
よって変化すること、すなわちたとえば三相変圧器の場
合励磁突入電流が最も太きく、かつ波形歪が大きくなる
投入位相角は常に三相のうちいずれか一相にのみ生じ、
このとき他の相の電流の値と波形歪は小さいということ
に着目し、RD r Ryを第1図のように構成する。
第1図のRDfRy(5)は従来のRDfRy(25)
に、三相のうちいずれか一相のRDfRyが励磁突入電
流の第2高調波電流の含有率が基準値より大きいことを
検出したとき、他相のRD f Ryにロック指令を与
え、かつ他相からのロック指令により動作をロックする
機能を設けtこことをその解決手段とする。
(作 用) 上記のようこと構成すると、例えば三相変圧器の場合、
励磁突入電流の、三相のうちいずれか一相以上の電流に
第2高調波電流がRDfRyの判定基準値以上含まれて
おれば該当相のRj)fRyは自身で動作をロックする
と同時に他相RDflyへも動作ロック指令を送り、こ
れを受信したRDfR)rは仮に励磁電流中の第2高調
波電流の含有量が判定不可能な状況にあっても動作がロ
ックされるため遮断器を不必要にトリップさせることは
ない。すなわち励磁突入電流によるRD f Ryの不
必要動作を効果的に防止することができる。
(実施例) つぎに本発明を、その−実施例を示す第1図、第2図お
よび第3図について詳細に説明する。
第1図は本発明の基本的構成を示すブロック図で、図中
(1)は遮断器、(2)は変圧器、(3)、(4)ハC
T、(5) ハRDfR7、(6)は負荷、(5a)、
(5b)は補助CT、(5C)、(5d)は抵抗、(5
e)ハ和回路、(5f)は差回路、(5g)は比率検出
回路、(5h)は第2高調波フイルタ、(5j)は基本
波フィルタ、(5h)は第2高調波含有率判定回路を示
し、それぞれ従来例第4図の(21)〜(25k)およ
び(26)と同じ機能を有するものであり、従来例との
重複を避けるためこの部分の説明は必要最小限に留める
(1)変圧器が平常運転中の場合の応動この場合はRD
f Ry(5)の入力電流工1およびI2は同一値、か
つ同位相であるため(5a)〜(5k)までの回路の働
きにより比率検出回路(5g)、第2高調波含有率判定
回路(5k)の出力信号はともにLで、NOT回路(5
m)の出力はHとなるためNAND回路(5P)の一方
の入力がL、他方がHとなり、ロック出力端子(5つは
H出力となってロック指令は出力されない(他相のRJ
)flyも同じ)。比率検出回路(5g)の出力信号が
Lであるから当然補助リレー Tx(5r)は不動作で
ある。
−万AND回路(5n)の入力のうち他相からのロック
指令はHであるが、第2高調波含有率判定回路(5k)
の出力信号がLであるため人ND回路(5n)の出力は
Lとなるので、補助リレー5U(5t)も不動作であり
、総合して遮断器トリップ指令は出ない。
(21変圧器内部に故障が発生した場合の応動この場合
は、RDfRy(5)の入力電流が11>I2になり、
差回路(5f)の出力と和回路(5e)の出力の比xa
/1111+1zzlが基準値にたとえば0.35(3
596)を超過した場合は比率検出回路(5g)の出力
信号はHとなる。
一方、差回路(5f)の出力嗟電流)中に含まれる第2
高調波電流は一般的に少なく、該電流(Idfz)と基
本波電流(Idfl)の比Idf2/Idf1は基準値
にたとえば0.15(15%)より小さいため第2高調
波含有率判定回路(5k)の出力信号はHとなり、NO
’r回路(5m)の出力はL、したがってN人ND回路
(5p)は一方の入力がH1他方の入力がLでその出力
はHとなり他相ロック指令は出ない。他相のいずれのR
DfRyも同じ動作となり、他相からのロック指令はな
いため、アンド回路(5m)の出力はHとなり補助リレ
ー8U(5t)は動作し、そのa接点(5u)を閉路す
る。すなわちTXリレー(5r)、8Uリレー(5t)
とも動作となるので遮断器トリップ指令が出力される。
(3)変圧器に励磁突入電流が流れる場合の応動変圧器
(2)を無負荷状態で、遮断器(1)を投入した場合励
磁電流が各相に流れるが、前述の通りこの電流の大きさ
と波形は遮断器投入時の系統電圧に対する位相角の大小
によって異るため、三相変圧器の場合、最大の励磁電流
は常に三相のうちいずれか一相に発生する。
鉄心の磁束密度を低くして設計した変圧器や高い飽和磁
束密度の鉄心材料を使用した変圧器であっても三相中量
も大きな励磁電流の流れる相の鉄心は不完全ながら飽和
し、励磁電流中に多量の第2高調波電流を含むので、こ
の相のRDfRyの第2高調波含有率判定回路(5k)
の出力信号はLとなる。AND回路(5n)の入力は高
調波含有率判定回路(5k)の出力がLであるから、他
相からのロック指令がH(すなわちロック信号なし)で
あっても、アンド回路(5n)の出力はLで、補助リレ
ー80(5t)は不動作となる。さらにNOT回路(5
m)の出力はHであり、−万当然のことながら比率検出
回路(5g)の出力はHとなるからNANDu路の出力
はLとなって他相リレーに対しロック指令を出力する。
比率検出回路(5g)の出力がHであるため補助リレー
’rx(sr)は動作し、そのa接点(5s)を閉路す
るが、8Uのa接点(5u)が開路しているので遮断器
トリップ指令は出力されない。
他相リレーについては仮に励磁電流中の第2高調波電流
の含有率が小さく、第2高調波含有率判定回路(5k)
の出力信号がHであっても、前述のように励磁電流の大
きい相のRDfRyからのロック指令を受信しているた
めアンド回路(5n)の入力の一つがLとなり、その出
力はLで、補助リレー5o(5t)は不動作となって、
そのa接点(5u)を開路しており、TXリレー(5r
)のa接点(5S)が閉路しても遮断器トリップ指令は
出力されない。
上記説明を比率検出回路(5g)、第2高調波含有率判
定回路(5k) 、ロック出力端子(5りとの関係でま
とめたものを第1表に示す。
第2図は本発明の具体的一実施例であり、■耳Ry−相
分について比率検出回路(5g) 、および第2高調波
含有率判定回路(5k)以降の回路構成を示し、他相R
D f R7の動作をロックするためのロック指令出力
端子と他相RDf)Lyからのロック指令を受信するた
めの端子を共用し第3図のように各相のRDfRyのロ
ック指令出力端子を互に接続するだけで他相RDfRy
ロック指令信号の授受を可能にするものである。
第2図の動作を表との関係において詳細に説明する。第
2図において比率検出回路(5g)の出力信号は、−万
は抵抗(R1)を通してトランジスタ(Ql)のコレク
タに供給され、他方は抵抗(R2)を通してトランジス
タ(Q5)のベースに供給されている。また第2高調波
含有率判定回路(5k)の出力信号は抵抗(R4)を通
してトランジスタ(Ql)のベースに供給され、さらに
抵抗(R5)と抵抗(R6)の直列接続からなる部分を
通してトランジスタ(Q4)のベースにも供給されてい
る。トランジスタ(Ql)のコレクタ出力は次段のトラ
ンジスタ(Ql)のベースに供給され、Qlのコレクタ
は抵抗(R3)を通して電源(−1−Wee)に接続さ
れるとともにロック指令出力端子(5v)にも接続され
ている。
さらに抵抗(Rs)と抵抗(R6)との接続点とトラン
ジスタ(Ql)との間にダイオード(D)が、その導通
方向をトランジスタ(Ql)のコレクタ側とする向きに
接続されている。トランジスタ(Q3)のコレクタは補
助リレーTX(5r)のコイルを通して電源(−1−V
cc )に接続され、トランジスタ(Q4)のコレクタ
は補助リレー80(5t)のコイルを通してt[(+’
l’CC)に接続され、そしてトランジスタ(Ql)〜
(Q4)のエミッタはすべて接地されている。
この構成は他相のRDfRyについても同一である。
表 ※ロック指令出力端子りにて他相リレーロック。
(4)変圧器が平常運転中の場合の応動表において比率
検出回路(5g)および第2高調波含有率判定回路(5
k)ともその出力信号はLであるからトランジスタは(
Ql)〜(Q4)すべてがOFF状態となり、トランジ
スタ(Ql)のコレクタ電位は電源電圧(+Vcc)に
保たれるためロック指令出力端子(5りはH出力でロッ
ク指令はないが、補助リレーTX(5r)および8U(
5t)ともに不動作であるため遮断器トリップ指令は出
ない。
(5)変圧器に内部故障が発生した場合の応動表におい
て比率検出回路(5g)および第2高調波含有率判定回
路(5k)ともその出力信号がHとなるためトランジス
タ(Ql)、(Q5)、(Q4)はON状態となり、ト
ランジスタ(Qz )はOFF状態になるからロック指
令出力端子(5りはH出力でロック指令はなく、補助リ
レー’rx(sr)および5tr(st)はともに動作
状態となって遮断器トリップ指令を出力する。
(6)変圧器に励磁突入電流が流れる場合の応動励磁電
流が最も多く、波形歪の大きい相のRDfRyについて
は表のように比率検出回路(5g)の出力信号はH1第
第2高調波電流判定回路(5k)の出力信号はLとなる
ためトランジスタ(Ql)および(QりがOFFで、(
Ql)および(Q3)がON状態となるためトランジス
タ(Ql)のコレクタ電位はゼロζこ低下しロック指令
出力端子(5v)はL出力となりロック指令を出力する
さらにトランジスタ(Q3)はONで補助リレーTX(
5r)は動作するが、トランジスタ(Q4)がOFFの
ため補助リレー8U(5t)は不動作となるため遮断器
トリップ指令は出力されない。
一方、つ磁電流の大きさが小さく、波形歪の小さい相の
RDfRyについては比率検出回路(5g)および第2
高調波含有率判定回路(5k)ともにその出力信号がH
となる場合があるが、三相各相の几DfRyが第6図の
ようにロック指令出力端子(5v)を相互に接続してい
るため当該相のRDfRyのロック指令出力端子(5v
)は他相RDfRyからのロック指令により強制的にL
状態(ゼロ電位)になる。
このためダイオード(D)が導通し抵抗(R5)と(ル
)の接続点の電位を強制的にゼロ電位とするので、たと
え第2高調波含有率判定回路(5k)の出力がHであっ
てもトランジスタ(Q4)はOFF状態となって補助リ
レー80(5t)を不動作にし、遮断器トリップ信号を
阻止する。
なお第2図では一例としてトランジスタを用いたが同一
の機能はICロジック回路によっても、また電磁リレー
による有接点回路を用いても実現し得ることは勿論であ
る。
(発明の効果) 以上のように本発明は、各相の第2高調波抑制付比率差
動継電器のロック指令出力端子を相互に接続するだけで
、該比率差動継電器本来の機能を損うことなく変圧器の
励磁突入電流中の第2高調波電流を少なくとも一相の第
2高調波抑制付比率差動継電器が検出しロック指令信号
を出力すると、残った他相の該比率差動継電器の動作を
強制的にロックし、第2高調波電流を検出し得なかった
相の核比率差動継電器の不必要動作を確実かつ簡単に防
止できるといった独特の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成を示すブロック図。 第2図は本発明の具体的回路の一実施例を示す接続図。 第3図は本発明による第2高調波抑制付比率差動継電器
三相分についてそのロック指令出力端子相互の接続関係
を示す接続図。 第4図は従来の第2高調波抑制付比率差動継電器の構成
を示すブロック図。 第5図は本願および従来例における第2高調波抑制付比
率差動継電器三相分の出力端子相互の接続関係を示す結
線図。 (5)・・・第2高調波抑制付比率差動継電器(5g)
・・・比率検出回路 (5k)・・・第2高調波含有率検出回路(5m)・・
・NO’r回路 (5n)・・・AND回路 (5p)・・・NAND回路 (5v)・・・ロック指令出力端子 (R1)、(R2)、(R3人(R4)、(R5)・・
・抵抗(Ql)、(Ql)、(Q5)、(Q4)・・・
トランジスタ(D)・・・ダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力電流のベクトル差に比例した量の絶対値と、前記入
    力電流のスカラ和に比例した量を用いて、これらの比が
    一定値以上であることを検出する比率検出回路と、前記
    ベクトル差に比例した量の絶対値の中の第2高調波電流
    成分の含有率が一定値以下であることを検出する第2高
    調波含有率判定回路とからなり、前記第2高調波電流成
    分の含有率が一定値以上のとき、遮断器トリップ信号を
    阻止するようにした変圧器保護用比率差動継電器におい
    て、前記比率検出回路の出力があり、前記第2高調波電
    流成分の含有率が一定値以上のとき、他の比率差動継電
    器の動作をロックするためのロック指令を出力する回路
    を設けたことを特徴とする変圧器保護用比率差動継電器
JP61072019A 1986-03-28 1986-03-28 変圧器保護用比率差動継電器 Expired - Lifetime JPH0667115B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02285927A (ja) * 1989-04-22 1990-11-26 Mitsubishi Electric Corp デジタル式変圧器保護継電器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54116654A (en) * 1978-03-03 1979-09-11 Toshiba Corp Current differential relay device

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