JPS6241542Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、差動継電器の改良に関する。

一般に、差動継電器は変圧器や回転機が内部故
障を起こした場合の保護用として広く用いられて
いるが、それは事故機器を迅速にしや断すると共
に、機器損傷が拡大するのを防止し、かつ系統へ
の波及を最小限にとどめるという保護機能を有す
る。

この差動継電器（ここで問題とするのは電流差
動継電器であり、これには比率差動のものも含
む。）１は第１図ａに示すように、保護対象機器
２の両端子の電流の差によつて動作するもので
（後述する(1)〜(4)式参照）、その利点は保護対象機
器２の電流の流出、流入の大きさおよび方向を比
較し、選択、しや断を確実に行なえることにあ
る。すなわち、差動継電器１は、第１図ｂに示す
ように、動作コイル１ａと抑制コイル１ｂとを持
つが、保護対象機器２が健全な時には、動作コイ
ル１ａに流れる電流が零となり、抑制コイル１ｂ
の効果と相まつて誤動作発生の確率を極小にし、
一方、保護対象機器２が短絡などの内部故障を生
じた時には、動作コイル１ａに流れる電流がきわ
めて大きくなるため、その確実な動作が期待でき
るのである（なお、第１図ｂ中、実線は健全時の
電流、破線は故障時の電流をそれぞれ示してい
る）。この場合における差動継電器１の動作の関
係式としては、たとえば次のような例で示される
（なお、(4)式における差動継電器の動作特性を第
２図に示す）。

Ｋ（Ｉ〓_１−Ｉ〓_２）^２＞K₁（Ｉ〓_１＋Ｉ〓_２）^２＋
K₀ ……(1) Ｋ（Ｉ〓_１−Ｉ〓_２）^２＞K₁（Ｉ〓₁ ²＋Ｉ〓₂ ²）＋K₀
……(2) Ｋ（Ｉ〓_１−Ｉ〓_２）^２＞K₁Ｉ〓_１×Ｉ〓₂cosI₁I₂＋
K₀
……(3) ｜Ｉ〓_１−Ｉ〓_２｜＞Ｋ ……(4) ところで、そのように信頼性が高いものである
ものにもかかわらず、最近ではその差動継電器が
誤動作を生じることが多くなつた。これは、保護
対象機器である変圧器、交流発電機あるいは電動
機側の信頼性が格段に増大したことに起因するも
のであり、差動継電器はそれら保護対象機器の故
障で動作するケースよりも、誤動作を起こすケー
スの方が多くなつたのである。この誤動作は、た
とえば計器用変流器（CT）の二次巻線からケー
ブルおよび盤内配線、または端子部など、差動継
電器の入力回路部分の故障（断線、シヨート、接
地など）によつて生ずる。

ここで、計器用変流器（以下、CTという）に
は、油入形、乾式形、モールド形などがあるが、
一般に内部の点検が不可能な構造となつている。
三相の保護対象機器には、通常そのようなCTが
６個組み合わされて使用されているので、CT1個
の故障確率は小さいとはいえ、６個で６倍に増加
する。しかし、一般にCTは無保守、無点検を原
則として作られているので、通常の点検では、異
常はほとんど発見しえない。したがつて、その故
障は運転中に発見されるのが通例であり、その場
合、保護対象機器をトリツプさせることになり、
特に発電機や変圧器の場合には、電力の需給上、
大きな損害を発生させることともなる。

この考案は以上の点を考慮してなされたもの
で、差動継電器の入力回路の故障を検出すること
により、その故障が原因して生じていた誤動作を
防止できるようにした差動継電器を提供するもの
である。

まず、この考案の基本的考え方について説明す
る。

電流差動継電器の入力回路の故障としては、次
の三つのケースに大別することができる（ここ
で、CT一次側の故障は、保護対象主回路である
から除外して考える）。

(イ) CT二次巻線から差動継電器入力端子までの
回路断線。

(ロ) CT二次巻線から差動継電器入力端子までの
回路接地。

(ハ) CT二次巻線内の層間短絡。

これら三つのケースの故障時には、継電器への
入力電流は、健全時の電流に比べて急減する。こ
のことは、常時継電器へ流れている電流の微分値
を監視して、その値が負であれば、入力回路の故
障を検出できることを示している。しかし、負荷
電流が急減した場合にも検出電流の微分値は負に
なるので（ｄ｜Ｉ｜／ｄｔ＜０）、それと入力回路の故
障と を判別することが必要である。この点、差動継電
器の場合には、流出電流I₁と流入電流I₂の二要素
を入力としているため、次のように条件を設定す
ることにより、判別できることとなる。

ｄ｜Ｉ_１｜／ｄｔ＜０で、かつｄ｜Ｉ_２｜／ｄｔ＝０
……(5) ｄ｜Ｉ_２｜／ｄｔ＜０で、かつｄ｜Ｉ_１｜／ｄｔ＝０
……(6) ｄ｜Ｉ_１｜／ｄｔ＜０で、かつｄ｜Ｉ_２｜／ｄｔ＜０
……(7) (5)および(6)式は入力回路の故障時の成立条件で
あり、また(7)式は負荷急減時の成立条件である。
一方、保護対象機器の内部故障時には、電源側か
ら故障電流が供給されるため、検出電流I₁，I₂に
あつては、I₁かI₂のいずれか一方が必ず増大す
る。したがつて、(5)、(6)式の条件について、差動
継電器の検出要素としての機能を付加させてロツ
クすることにより、入力回路故障時における不必
要な継電器の誤動作を防止することができる。

この考案の差動継電器にあつては、以上のよう
な原理に基づいて継電器の入力回路に故障が生じ
ていることを検出する故障検出装置を備えている
点に特徴がある。

第３図はこの考案をトランジスタ形差動継電器
に適用した場合におけるブロツク図を示す。これ
において、入力変成器および変流比整定部３から
の検出電流I₁，I₂は、一方では差電流検出回路
４、全波整流回路５および過電流継電器検出回路
６を経てHOC出力として、また他方では全波整
流回路７、和回路８、電流抑制および比率整定回
路９、さらに比率差動継電器検出回路１０を経て
DIF出力として、それぞれが保護対象機器のトリ
ツプ信号として利用される。この考案にあつて
は、このような回路に対し、さらに鎖線で示すよ
うな入力回路故障検出装置１１を付加した構成と
しているのである。

この場合、入力回路故障検出装置１１自体は、
各検出電流I₁，I₂の微分値をとる微分回路１２
１，１２２と、各微分値に対して前記した(5)ある
いは(6)式の条件設定をなす比較整定回路１３１，
１３２と、それに付随する論理回路とによつて構
成されている。なお、第４図はこの考案による差
動継電器の出力側の一例を示すもので、HOC出
力およびDIF出力のほか、前記入力回路故障検出
装置１１からの出力とによつて、警報回路１４お
よびCB引外し回路１５が作動するように構成さ
れている。

以上のように、この考案においては、差動継電
器中に継電器の入力回路の故障を検出する故障検
出装置を備えているため、それによつて継電器入
力回路の故障を検出して、不必要な誤動作を防止
することができるため、保護装置としての信頼性
がより一層向上するという優れた効果を奏する。
特に、この考案による効果はトランジスタ形継電
器において大きいといえる。このトランジスタ形
（静止形）継電器の場合には、信頼性をより高め
ることから二重化していることが多いが、CTの
ような検出回路には二重化はなされていない。し
たがつて、この考案によつてCT部分の二重化が
なされると同じ効果が得られるので、きわめて好
ましいことである。さらに、トランジスタ形継電
器の場合、入力変成器を備えているため、継電器
入力回路の異常に対して敏感に応動することから
この考案の効果が確実に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の差動継電器の結線説明図、第２
図はその動作特性説明図、第３図はこの考案の一
実施例を示すブロツク図、第４図は第３図の実施
例における出力側シーケンスを示す図である。 １……差動継電器、２……保護対象機器、３…
…入力変成器および変流比整定部、１１……入力
回路故障検出装置、１２１，１２２……微分回
路、１３１，１３２……比較整定回路、１４……
警報回路、１５……CB引外し回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電流比較差動継電器において、継電器への流入
   電流および継電器からの流出電流の各微分値のう
   ち、いずれか一方が負で他方が零であるとき、継
   電器の入力回路に故障が生じていると判定する故
   障検出装置を備えたことを特徴とする差動継電
   器。