(57)【要約】【課題】直流機器の接地線に流れる事故電流を検出することで、機器単位での事故検出が可能な直流機器内部の地絡検出保護装置を提供する。【解決手段】シリコン整流器３の接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を送出する地絡電流検出用リレー５と、地絡電流検出用リレー５の検出信号に基づいてシリコン整流器３の交流側及び直流側を開放する信号処理装置６とを、直流機器単位毎に備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流機器の接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を送出する地絡電流検出用リレーと、
前記地絡電流検出用リレーの検出信号に基づいて前記直流機器の交流側及び直流側を開放する信号処理装置と
を、前記直流機器単位毎に備えた直流機器内部の地絡検出保護装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直流機器内部の地絡検出保護装置において、前記直流機器は、シリコン整流器またはインバータである
ことを特徴とする直流機器内部の地絡検出保護装置。
【請求項３】
請求項１に記載の直流機器内部の地絡検出保護装置において、
前記直流機器は、直流母線に複数の遮断機が並列接続されたキュービクル型の直流遮断機であり、
前記地絡電流検出用リレーは、直流母線での地絡電流を検出し、
前記キュービクル型の直流遮断機は、筐体を並列接続された遮断機単位で絶縁材料により電気的に分離され、かつ接地線を個別に敷設しており、電気的に分離された遮断機毎に、接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を送出する個別電流検出用リレーを有し、
前記信号処理装置は、前記地絡電流検出用リレー及び個別電流検出用リレーの検出信号に基づいて母線と各遮断機単位での地絡事故の検出を行い、地絡事故が発生した該当部位を系統から分離する
ことを特徴とする直流機器内部の地絡検出保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば鉄道向け変電所のように直流機器と交流機器が混在する設備において、直流機器内部の地絡事故を機器単位で軽微な段階で検出し保護する直流機器内部の地絡検出保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地絡検出保護装置として、変電所内における直流回線側の地絡事故を検出するために、直流機器のプラス極とマイナス極間（すなわちレールと接地との間）の電位差を変電所内で一括して監視するものがあった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
電気鉄道工学（１９９５年３月初版、持永芳文著、エース出版、第７８頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の地絡検出保護装置においては、変電所内における直流回線側の地絡事故を検出するために、直流機器のプラス極とマイナス極間（すなわちレールと接地間）の電位差を変電所内で一括して監視しているため、以下に記述するような問題点があった。
【０００５】
１．軽微な段階での地絡事故の検出が困難である。
２．地絡事故の発生箇所を特定するのに時間がかかる。
３．交流回線側の地絡事故でも地絡検出保護装置が誤動作する場合がある。
４．地絡事故が検出された場合、通常全てのき電回線における直流遮断機を動作させるため、変電所が全停となる。
５．地絡事故が発生した場合、複数の変電所で同時に地絡検出保護装置が動作し、その結果広範囲にわたってき電線が停電する場合がある。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、機器の接地線に流れる地絡電流を連続的に検出することにより、事故を軽微な段階（微地絡）で検出することを可能にする直流機器内部の地絡検出保護装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流機器内部の地絡検出保護装置は、直流機器の接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を送出する地絡電流検出用リレーと、前記地絡電流検出用リレーの検出信号に基づいて前記直流機器の交流側及び直流側を開放する信号処理装置とを、前記直流機器単位毎に備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
一般に、地絡事故とは、高圧線の断線、機器内部の破損、機器の絶縁レベルの低下等により、充電部分から地面へと事故電流が流れる現象のことである。特に、機器内部において問題が発生するような場合には、事故電流は機器の筐体から接地線を経由して地面へと流れる。このため、接地線に流れる漏洩電流を常時監視することにより、事故を軽微な段階（微地絡）で検出することが可能である。
【０００９】
この発明においては、地絡事故時に、事故電流は機器の筐体から接地線を経由して地面へと流れるという特性を利用して、各機器の接地線に流れる地絡電流を連続的に検出・監視するものである。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。図１に示すように、交流遮断機１には整流器用変圧器２を介してシリコン整流器３が接続され、シリコン整流器３の＋極には直流負荷断路器４が接続されている。シリコン整流器３の機器筐体とアース７間には地絡電流検出リレー５が設けられ、地絡事故発生時には、地絡電流検出用リレー５の検出信号に基づいて信号処理装置６により交流遮断機１と直流負荷断路器４を開放するようになされている。
【００１１】
また、図２は、図１に示す地絡電流検出用リレー５の詳細な構成を示す図である。図２に示すように、地絡電流検出用リレー５は、機器筐体３ａとアース７間に設けられた接地線８に流れる電流を検出するＤＣＣＴ５ａと、検出電流が予め設定されたしきい値を超えた場合に接点閉成指令を送出する電流検出回路５ｂと、電流検出回路５ｂからの接点閉成指令に基づいて接点閉成して交流遮断機１と直流負荷断路器４の開放指令を信号処理装置６に出力する接点５ｃとを備えている。
【００１２】
次に、図１に示す直流機器内部の地絡検出保護装置の動作について説明する。シリコン整流器３内部で地絡事故が発生した場合、事故電流は、まず、図２の機器筐体３ａを伝搬し、最もインピーダンスの低い箇所すなわち接地線８へと集中した後、最終的にアース７、つまり地中に埋設されているアースマットへと流れ込む。この時、この事故電流は、地絡電流検出用リレー５内部のＤＣＣＴ５ａによって検出され、電流検出回路５ｂにおいてあらかじめ設定されたしきい値（設定範囲：数十ｍＡ〜数Ａ）を超えた場合、接点５ｃを閉じることによって外部への信号出力を可能とする。
【００１３】
この接点５ｃの接点信号は、交流遮断機１と直流負荷断路器４の開放指令として図１における信号処理装置６によって受信され、この信号処理装置６は、地絡事故が発生したと判断される該当機器を系統から切り離すために、その機器の両端にある開閉機器、すなわち交流遮断機１と直流負荷断路器４に対して開放指令を出力する。その結果、内部地絡事故が発生したシリコン整流器３は、他の正常な機器に影響を及ぼすことなく速やかに停止することが可能となる。この場合、図２に示す電流検出回路５ｂにおけるしきい値の設定を、微地絡時に発生するであろう漏洩電流を検出する程度の低い値に設定にしておけば、重大事故に至る前の軽微な段階で現象を検出することも可能である。
【００１４】
従来の地絡検出保護装置では、変電所全体のマイナス極と接地間の電位差を検出しているため、交流機器側の地絡事故でも誤動作する可能性があったが、本方式では、機器個別の事故電流を検出しているので、交流機器側の地絡事故に影響されること無く、事故の発生した直流機器の地絡事故のみを検出することが可能となる。また、従来の地絡検出保護装置では、事故発生箇所の特定が困難であるため、全てのき電回線の直流遮断器を開放することによって全停させる必要があったが、本方式によれば、地絡事故が発生した直流機器・回線を選択的に切り離すことが可能である。更に、従来のマイナス極と接地間の電位差を検出する方式の場合、隣接する複数の変電所において対地の電位は同レベル、かつマイナス極はレールでつながっているため、常に検出される電位差は同レベルになることが予想される。その結果、地絡事故が発生した変電所及び隣接する複数の変電所において同時に地絡検出保護装置が動作するため、広範囲にわたってき電回線が停電するという問題があったが、本方式ではそのような不要な停電を防ぐことが可能である。
【００１５】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。図３に示すように、この実施の形態２においては、図１に示す実施の形態１のシリコン整流器３の代わりにインバータ９の地絡検出保護を行うようになされており、基本的に動作は、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００１６】
すなわち、インバータ９内部で発生した地絡電流は地絡電流検出用リレー５によって検出され、地絡電流検出用リレー５からの接点出力信号は信号処理装置６によって受信された後、インバータ９の両端に位置する交流遮断機１と直流負荷断路器４へ開放指令を出力する。その結果、内部事故の発生したインバータ９は、他の正常な機器に影響を及ぼすことなく速やかに停止することが可能となる。
【００１７】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。図４に示すように、この実施の形態３では、直流機器として、直流母線１１に複数の遮断機が並列接続されたキュービクル型の直流遮断機１２を対象とするもので、このキュービクル型の直流遮断機１２は、筐体を並列接続された各遮断機単位で絶縁材料１３により電気的に分離され、かつ接地線１６を個別に敷設しており、電気的に分離された遮断機毎に接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超えた場合に検出信号を送出する個別の地絡電流検出用リレー１４を有している。
【００１８】
キュービクル型の直流遮断機の場合、母線・直流遮断機単位での地絡事故の検出を実現するために、まず、事故電流のルートを個別のものにする必要がある。そのため、それぞれの筐体を絶縁材料１３で電気的に分離し、更に接地線１６も個別に敷設する。これらの処置により機器内部における地絡事故時には、事故の発生部位によって事故電流のルートが異なるため、それぞれ事故点に対応した地絡電流検出用リレー１４が動作することになる。動作した地絡電流検出用リレー１４の接点出力信号は信号処理装置１５によって受信され、この信号処理装置１５は地絡事故が発生したと判断される該当部位を系統から分離するために、必要な遮断機に開放指令を出力する。
【００１９】
基本的な開放シーケンスは以下の通りである。
１）き電回線において事故発生→該当する直流遮断機を開放及び対向する遮断器に保護連動をかける。
２）直流母線において事故発生→全き電回線の直流遮断器を開放する。
【００２０】
従って、上述した各実施の形態によれば、次の効果を奏する。
１）金属筐体に覆われた直流機器（整流器・インバータ・直流遮断機等）における内部地絡を機器単位で検出することができる。
２）金属筐体に覆われた直流機器（整流器・インバータ・直流遮断機等）における内部地絡を軽微な段階で検出することができる。
３）交流機器側の地絡事故に影響されること無く、直流機器の地絡事故のみを検出することができる。
４）変電所を全停することなく、地絡事故が発生した直流機器・回線を選択的に切り離すことができる。
５）地絡事故発生時における複数の変電所における地絡検出リレーの動作による広範囲な停電を防ぐことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流機器の接地線を流れる地絡電流を検出し、検出電流が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を送出する地絡電流検出用リレーと、前記地絡電流検出用リレーの検出信号に基づいて前記直流機器の交流側及び直流側を開放する信号処理装置とを、前記直流機器単位毎に備えたので、直流機器単位毎に機器の接地線に流れる地絡電流を連続的に検出することにより、事故を軽微な段階（微地絡）で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。
【図２】図１に示す地絡電流検出用リレー５の詳細な構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る直流機器内部の地絡検出保護装置を示す図である。
【符号の説明】
１  交流遮断機、２  整流器用変圧器、３  シリコン整流器、３ａ  機器筐体、４  直流負荷断路器、５  地絡電流検出用リレー、５ａ  ＤＣＣＴ、５ｂ  電流検出回路、５ｃ  接点、６  信号処理装置、７  アース、８  接地線、９  インバータ、１１  直流母線、１２  直流遮断機、１３  絶縁材料、１４  地絡電流検出用リレー、１５  信号処理装置。
【図１】
2004194471.tif 000003
【図２】
2004194471.tif 000004
【図３】
2004194471.tif 000005
【図４】
2004194471.tif 000006