(57)【要約】【課題】仮設電源装置により電気設備の主回路に電流を通電し、保護回路を総合的に試験できるようにすることである。【解決手段】主要変圧器１２の高圧側の接地開閉器接続箇所２０に仮設電源装置１９を接続する。また、発電機１１が主回路から切り離された状態で貫通用ケーブル２４の一端を主要変圧器１２の低圧側の三相各相にそれぞれに接続し、発電機１１の電流を検出するためのブッシング変流器１７を貫通して他端を三相短絡状態に接続する。仮設電源装置１９は、この状態で主回路に試験電源を供給する。クランプメータ３０ａは、主要変圧器１２の高圧側の電流を検出するための計器用変流器１６及びブッシング変流器１７の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれ測定する。これにより保護回路を総合的に試験する。【選択図】  図１
2004170093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給する主回路の前記主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所に接続され前記発電機が前記主回路から切り離された状態で前記主回路に試験電源を供給する仮設電源装置と、前記発電機が前記主回路から切り離された状態で一端が前記主要変圧器の低圧側の三相各相にそれぞれに接続され前記発電機の電流を検出するためのブッシング変流器を貫通して他端が三相短絡される貫通用仮設ケーブルと、前記主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及び前記ブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれ測定するクランプメータとを備えたことを特徴とする電気設備保護回路の試験装置。
【請求項２】
発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給すると共に前記主要変圧器の低圧側で分岐して所内変圧器に所内電力を供給する主回路の前記発電機が前記主回路から切り離され前記所内変圧器の低圧側が三相短絡された状態で前記主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所に接続されて前記主回路に試験電源を供給する仮設電源装置と、前記主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及び前記所内変圧器の高圧側の電流を検出するためのブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれ測定するクランプメータとを備えたことを特徴とする電気設備保護回路の試験装置。
【請求項３】
前記仮設電源装置の三相のうちの二相から、前記計器用変流器及び前記ブッシング変流器の二次側電流位相の基準電圧を取り出し前記クランプメータに出力する試験用単相変圧器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気設備保護回路の試験装置。
【請求項４】
前記ブッシング変流器に前記貫通用仮設ケーブルを貫通させる回数は１回または複数回であることを特徴とする請求項１記載の電気設備保護回路の試験装置。
【請求項５】
発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給する主回路の前記主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所を切り離し、前記発電機を前記主回路から切り離し、前記主要変圧器の低圧側の三相各相にそれぞれに貫通用仮設ケーブルの一端を接続し、前記発電機の電流を検出するためのブッシング変流器に前記貫通用仮設ケーブルを貫通して他端を三相短絡し、前記接地開閉器接続箇所に仮設電源装置を接続して前記主回路に試験電源を供給し、前記主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及び前記ブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれクランプメータで測定することを特徴とする電気設備保護回路の試験方法。
【請求項６】
発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給すると共に前記主要変圧器の低圧側で分岐して所内変圧器に所内電力を供給する主回路の前記主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所を切り離し、前記発電機を前記主回路から切り離し、前記所内変圧器の低圧側を三相短絡し、前記接地開閉器接続箇所に仮設電源装置を接続して前記主回路に試験電源を供給し、前記主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及び前記ブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれクランプメータで測定することを特徴とする電気設備保護回路の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気設備の主回路に設置された計器用変流器やブッシング変流器の二次回路が健全であることを確認するための電気設備保護回路の試験装置及び試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、発電所では発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給し、また発電機で発電した電力を所内変圧器を介して所内電気設備系統に電力を供給するようにしている。
【０００３】
このような電気設備では発電機や主要変圧器あるいは所内変圧器の主回路に保護継電器が設置されている。保護継電器には計器用変流器（ＣＴ）やブッシング変流器（ＢＣＴ）で検出された主回路の電流が入力され、発電機や主変圧器あるいは所内変圧器の異常を検出したときにこれらを主回路から切り離し保護するようにしている。
【０００４】
このような保護継電器を含む保護回路は計器用変流器やブッシング変流器の二次回路の健全性確認試験が行われる。発電機及び主変圧器の保護回路における計器用変流器やブッシング変流器の二次回路の健全性試験は、計器用変流器及びブッシング変流器毎にキック法による極性確認および結線確認が行われている。
【０００５】
キック法による極性確認試験は、計器用変流器やブッシング変流器の一次側に、試験用直流電源を含む試験回路を形成し、直流電源により主回路に通電模擬を行い、計器用変流器やブッシング変流器の二次側に発生する起電力の方向を検出して極性確認を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３０４８７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、キック法による極性試験では計器用変流器やブッシング変流器毎に試験を行っているので、主回路を含めた総合的な確認ができない場合がある。例えば、キック法では、計器用変流器とブッシング変流器との電流比が確認できないことから、計器用変流器とブッシング変流器とからの電流により故障判定を行う比率差動継電器にあっては、発電機及び変圧器の本運用後に負荷上昇と共に比率作動継電器の動作域に達してしまい、発電機が誤トリップすることがあった。
【０００８】
また、キック法の極性を定める試験用直流電源の接続間違い、試験用直流電源の投入のための開閉スイッチの操作タイミングの間違い、変流器の二次側の起電力の方向測定用のアナログテスターの接続間違い等、人的ミスが重なった場合に不適合回路が発見できない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、仮設電源装置により電気設備の主回路に電流を通電し、保護回路を総合的に試験できる電気設備保護回路の試験装置及び試験方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気設備保護回路の試験装置は、発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給する主回路に対して、主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所に仮設電源装置を接続する。また、発電機が主回路から切り離された状態で貫通用ケーブルの一端を主要変圧器の低圧側の三相各相にそれぞれに接続し、発電機の電流を検出するためのブッシング変流器を貫通して他端を三相短絡状態に接続する。仮設電源装置は、この状態で主回路に試験電源を供給する。クランプメータは、主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及びブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれ測定する。これにより保護回路を総合的に試験する。
【００１１】
また、主要変圧器の低圧側から分岐した所内変圧器の場合には、貫通用ケーブルの設置を省略して所内変圧器の低圧側を三相短絡状態に接続して、仮設電源装置から試験電源を供給する。
【００１２】
本発明の電気設備保護回路の試験方法は、発電機で発電された電力を主要変圧器を介して電力系統に供給する主回路の主要変圧器の高圧側の接地開閉器接続箇所を切り離すと共に発電機を主回路から切り離し、主要変圧器の低圧側の三相各相にそれぞれに貫通用仮設ケーブルの一端を接続し、発電機の電流を検出するためのブッシング変流器に貫通用仮設ケーブルを貫通して他端を三相短絡する。この状態で接地開閉器接続箇所に仮設電源装置を接続して主回路に試験電源を供給し、主要変圧器の高圧側の電流を検出するための計器用変流器及びブッシング変流器の二次側の電圧、電流、位相をそれぞれクランプメータで測定する。
【００１３】
また、主要変圧器の低圧側から分岐した所内変圧器の場合には、貫通用ケーブルの設置を省略して所内変圧器の低圧側を三相短絡状態に接続して、仮設電源装置から試験電源を供給する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電気設備保護回路の試験装置を発電所に適用した場合の構成図である。この第１の実施の形態は、発電機及び主要変圧器の保護回路の一次電流試験（発電機側一次電流試験）を行う場合を示している。
【００１５】
まず、発電所内の主回路について説明する。発電機（ＧＥＮ）１１は主要変圧器１２及び発電機遮断器１３を介して電力系統に接続され、発電機１１で発電した電圧を主要変圧器１２で電力系統の電圧まで昇圧して電力を電力系統に供給する。また、主要変圧器１２の高圧側には接地開閉器１４が接続されており、発電所の点検時等に閉じられ通常運転中は開放されている。
【００１６】
一方、発電機１１や主要変圧器１２の保護のために複数台の比率差動継電器１５ａ〜１５ｄが設けられ、これらの比率差動継電器１５には主要変圧器１２の高圧側電流を検出する計器用変流器１６や発電機１１の出力側や接地側の電流を検出するブッシング変流器１７からの電流が入力されている。例えば、比率差動継電器１５ａには、計器用変流器１６及びブッシング変流器１７で検出された電流が入力され主要変圧器１２を保護している。また、比率差動継電器１５ｄにはブッシング変流器１７からの発電機の出力側及び接地側の電流を入力し発電機を保護している。また、発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調整装置１８の検出電流もブッシング変流器１７から入力されている。
【００１７】
このような計器用変流器１６やブッシング変流器１７の極性試験を行うにあたり、試験電源を主回路に供給するための仮設電源装置１９を用意する。そして、接地開閉器１４の接続箇所２０を切り離し、電源用仮設ケーブル２１により仮設電源装置１９を接続する。仮設電源装置１９からの試験電源は開閉器２２を閉じることにより供給される。この段階では開閉器２２は開いたままである。
【００１８】
一方、主要変圧器１２の低圧側で発電機１１を主回路切り離し個所２３で切り離し、貫通用仮設ケーブル２４を主要変圧器１２の低圧側に接続し、さらに貫通用仮設ケーブル２４をブッシング変流器１７に貫通させる。その後、貫通用仮設ケーブル２４の他端を主回路三相短絡個所２５で三相短絡状態とする。
【００１９】
ここで、貫通用仮設ケーブル２４としてハイパロン電線を用い、ブッシング変流器１７に貫通用仮設ケーブル２４を貫通させる回数は、１回または複数回とする。複数回とするのは、ブッシング変流器１７の二次側電流が微弱な電流となることから、ブッシング変流器１７の二次側電流を大きくするためである。例えば、ブッシング変流器１７の変流比が２５００Ａ：２．５Ａと大きい場合には、ブッシング変流器１７の二次側電流が微弱な電流となるので、二次側電流が適切な大きさになるように貫通用仮設ケーブル２４をブッシング変流器１７に１回以上貫通させる。
【００２０】
また、計測用回路として、仮設電源装置１９の開閉器２２の出力側の二相（例えばＲ−Ｓ相）を取り出し、開閉器２６を介して試験用単相変圧器２７の例えばＵ−Ｖ端子へ接続する。これは、計器用変流器１６及びブッシング変流器１７の二次側電流位相の基準電圧を取り出すためである。そして、試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖから開閉器２８を介して基準用仮設ケーブル２９にてクランプメータ３０ａに接続する。クランプメータ３０ａはクランプ３１を介して計器用変流器１６やブッシング変流器１７の二次側回路の測定個所に接続される。
【００２１】
また、試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖは別のクランプメータ３０ｂに接続され、クランプ３１を介して仮設電源装置１９の試験電流を検出するように構成されている。
【００２２】
ここで、仮設電源装置１９は、例えば三相交流４６０Ｖの電源装置であり、試験用単相変圧器２７での基準電圧としては、主要変圧器１２の一次側に印加する仮設電源装置の三相４６０Ｖ電源のＲ−Ｓ相電圧を基準電圧として取り出し、測定が容易となるよう試験用変圧器（４４０Ｖ：１１０Ｖ）にて、単相交流１１５Ｖに降圧し、基準電圧を作り出している。
【００２３】
以上のように試験回路を構築した後に、接地開閉器１４及び発電機遮断器１３を投入すると共に、試験回路の絶縁抵抗を測定し電源投入が可能であることを確認し、その後に、仮設電源装置１９の開閉器２２を投入する。これにより、主回路は試験電源装置１９からの試験電源の通電状態となる。
【００２４】
主回路が通電状態となると、クランプメータ３０ｂの電流レンジで主回路の電流測定を行い計算値と大差ないことを確認する。また、主回路の通電確認後に開閉器２６を投入し試験用単相変圧器２７を受電を開始する。試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖの電圧測定を行い、電圧が正常電圧（例えば１１５Ｖ）であることを確認する。さらに、開閉器２８を投入しクランプメータ３０ｂの位相レンジで主回路の電流位相を測定する。
【００２５】
次に、クランプメータ３０ａの電圧レンジで、基準電圧が正常に印加されたことを確認する。そして、クランプ３１をクランプ方向に合わせクランプし、クランプメータ３０ａの電流レンジで電流測定を行い計算値と大差ないことを確認する。また、クランプメータ３０ａを位相レンジに切り替えて、基準電圧に対する電流位相の測定を行う。測定結果は、変流器の二次電流ベクトルと近似値となることを確認する。さらに、比率作動継電器１５の入口電流と出口電流とでは、１８０°の位相差が有ることを確認する。以上の測定を主回路通電状態において、全ての計器用変流器１６及びブッシング変流器１７の二次側電流および電流位相について測定する。
【００２６】
第１の実施の形態によれば、発電機１１を主回路から切り離し、主要変圧器１２の低圧側を三相短絡した状態で、主要変圧器の高圧側にある接地開閉器１４の主回路を切り離し、接地開閉器１４の接続箇所２０に仮設電源装置１９の三相交流電源を印加し、主回路を通電状態にするようにしたので、主要変圧器１２のインピーダンスで制限される電流を発電機１１及び主要変圧器１２の保護回路の比率作動継電器１５の計器用変流器１６やブッシング変流器１７の二次回路に電流を流すことができる。従って、二次回路が健全であることを確認することができ、発電機保護回路や主要変圧器保護回路を総合的に評価できる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る電気設備保護回路の試験装置を発電所に適用した場合の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、主回路には主要変圧器１２の低圧側で分岐して所内電力を供給する所内変圧器３２が接続され、この所内変圧器３２の一次電流試験を行う場合を示している。
【００２８】
例えば、三相交流４６０Ｖの仮設電源装置１９を開閉器２２を介して電源用仮設ケーブル２１により接地開閉器接続個所２０に接続する。この場合、接地開閉器１４への接続前に接地の切り離しを行う。さらに主要変圧器１２の低圧側で発電機１１を主回路切り離し個所２３で切り離すと共に、所内変圧器３２の低圧側の主回路三相短絡個所２５で三相短絡状態とする。
【００２９】
また、計測用回路として、開閉器２２の出力側の例えばＲ−Ｓ相を開閉器２６を介して試験用単相変圧器２７のＵ−Ｖ端子へ接続する。試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖから開閉器２８を介して基準用仮設ケーブル２９にてクランプメータ３０ａに接続する。クランプメータ３０ａはクランプ３１を介して計器用変流器１６やブッシング変流器１７の二次側回路の測定個所に接続される。
【００３０】
また、試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖは別のクランプメータ３０ｂに接続され、クランプ３１を介して仮設電源装置１９の試験電流を検出するように構成されている。
【００３１】
以上のように試験回路を構築した後に、接地開閉器１４及び発電機遮断器１３を投入すると共に、試験回路の絶縁抵抗を測定し電源投入が可能であることを確認し、その後に、仮設電源装置１９の開閉器２２を投入する。これにより、主回路は試験電源装置１９からの試験電源の通電状態となる。
【００３２】
主回路が通電状態となると、クランプメータ３０ｂの電流レンジで主回路の電流測定を行い計算値と大差ないことを確認する。また、主回路の通電確認後に開閉器２６を投入し試験用単相変圧器２７を受電を開始する。試験用単相変圧器２７の出力端子ｕ−ｖの電圧測定を行い、電圧が正常電圧（例えば１１５Ｖ）であることを確認する。さらに、開閉器２８を投入しクランプメータ３０ｂの位相レンジで主回路の電流位相を測定する。
【００３３】
次に、クランプメータ３０ａの電圧レンジで、基準電圧が正常に印加されたことを確認する。そして、クランプ３１をクランプ方向に合わせクランプし、クランプメータ３０ａの電流レンジで電流測定を行い計算値と大差ないことを確認する。また、クランプメータ３０ａを位相レンジに切り替えて、基準電圧に対する電流位相の測定を行う。測定結果は、変流器の二次電流ベクトルと近似値となることを確認する。さらに、比率作動継電器１５の入口電流と出口電流とでは、１８０°の位相差が有ることを確認する。以上の測定を主回路通電状態において、全ての計器用変流器１６及びブッシング変流器１７の二次側電流および電流位相について測定する。
【００３４】
第２の実施の形態によれば、発電機１１を主回路から切り離し、所内変圧器３２の低圧側を三相短絡した状態で、主要変圧器１２の高圧側にある接地開閉器１４の主回路を切り離し、接地開閉器１４の接続箇所２０に仮設電源装置１９の三相交流４６０Ｖを主要変圧器１２の高圧側に印加するので、主要変圧器１２及び所内変圧器３２の総合インピーダンスで制限される電流を主要変圧器１２及び所内変圧器３２の主回路（高圧側、低圧側）及び比率作動継電器１５の計器用変流器１６やブッシング変流器１７の二次回路に電流を流すことができる。従って、二次回路が健全であることを確認することができ、発電機保護回路や主要変圧器保護回路を総合的に評価できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、仮設電源装置を主要変圧器の高圧側に印加することで、変圧器のインピーダンスで制限される電流を主回路に通電することができ、発電機保護回路や変圧器保護回路の総合的な試験が可能となる。従って、発電機及び主要変圧器、所内変圧器の実運用前に、不適合回路を検出できるので発電機の誤トリップ防止が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気設備保護回路の試験装置を発電所に適用した場合の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電気設備保護回路の試験装置を発電所に適用した場合の構成図。
【符号の説明】
１１…発電機、１２…主要変圧器、１３…発電機遮断器、１４…接地開閉器、１５…比率差動継電器、１６…計器用変流器、１７…ブッシング変流器、１８…自動電圧調整装置、１９…仮設電源装置、２０…接地開閉器接続箇所、２１…電源用仮設ケーブル、２２…開閉器、２３…主回路切り離し個所、２４…貫通用仮設ケーブル、２５…主回路三相短絡個所、２６…開閉器、２７…試験用単相変圧器、２８…開閉器、２９…基準用仮設ケーブル、３０…クランプメータ、３２…所内変圧器
【図１】
2004170093.tif 000003
【図２】
2004170093.tif 000004