(57)【要約】【課題】  地絡事故後の試充電時に二次災害を防ぎつつ、費用がかからず、短時間で母線を保護するシステムを提供する。【解決手段】  第一の二次母線５ａに地絡１１が発生し、第一の二次母線５ａに接続された地絡過電圧継電器１２ａが地絡を検知して、第一の二次母線５ａの上位にある変圧器３ａの一次側の遮断器２ａを作動させた後、第二の二次母線５ｂから第一の二次母線５ａに試充電するために母線連絡遮断器８を投入したとき、第一又は第二の二次母線に設けられた地絡過電圧継電器１２ａが地絡を検知し、その検知時間が所定時間を超えた場合に作動する第一のタイマにより母線連絡遮断器８を遮断するトリップ回路を含む制御回路１９を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧電力を送電する一次母線と、該一次母線の下位に遮断器を介して一次側を接続した複数の変圧器と、該変圧器の二次側に各々接続され、かつ母線連絡遮断器を介して相互に接続された複数の二次母線と、各二次母線に設けられた地絡過電圧継電器と、前記二次母線に各々接続され、需要者へ電力を供給する複数の配電線とを含む電力系統において、
前記複数の二次母線のうち第一の二次母線に地絡が発生し、該第一の二次母線に接続された地絡過電圧継電器が地絡を検知して、該第一の二次母線の上位にある変圧器の一次側の遮断器を作動させた後、第二の二次母線から前記第一の二次母線に試充電するために前記母線連絡遮断器を投入したとき、前記第一又は第二の二次母線に設けられた地絡過電圧継電器が地絡を検知し、その検知時間が所定時間を超えた場合に作動する第一のタイマにより前記母線連絡遮断器を遮断するトリップ回路
を備えたことを特徴とする母線地絡時の設備保護システム。
【請求項２】
請求項１記載の設備保護システムにおいて、
前記所定時間は前記配電線の下位にある保護継電器に設定された時間より短い一定時間であり、
前記母線連絡遮断器の投入後、該一定時間が経過したときに作動する第二のタイマにより前記トリップ回路を非作動状態にするロック回路
を備えたことを特徴とする母線地絡時の設備保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統における地絡事故後の試充電の際に設備を保護するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示すように、高圧電力を送電する一次母線１と、この一次母線に遮断器２ａ，２ｂを介して一次側を接続した複数の変圧器３ａ，３ｂと、各変圧器の二次側に遮断器４ａ，４ｂを介して接続され、かつ母線連絡遮断器８を介して相互に接続された複数の二次母線５ａ，５ｂと、これら二次母線に各々接続され、需要者へ電力を供給する複数の配電線６ａ〜６ｃ，６ｄ〜６ｆとを備えた電力系統において、地絡事故が発生した場合は、各二次母線５ａ，５ｂに設けられた地絡過電圧継電器１２ａ，１２ｂが各所に設けられた遮断器を遮断することで給電を停止する。その後、順次各遮断器を投入することで通電（試充電）して地絡箇所を割り出す対策がとられている。
【０００３】
具体的には、上記電力系統における複数の二次母線５ａ，５ｂのうち、例えば第一の二次母線５ａにおいて地絡事故が発生したとすると、この二次母線５ａ上に設置された地絡過電圧継電器１２ａが地絡を検知し、この二次母線５ａの上位にある変圧器３ａの一次遮断器２ａと、この二次母線５ａの下位にある各配電線６ａ〜６ｃに設置された遮断器７ａ〜７ｃとを遮断する。
【０００４】
ここで地絡箇所を割り出す作業を行う。まず、一次遮断器２ａの遮断を解除（遮断器を投入）して、変圧器３ａ及び第一の二次母線５ａに試充電する。この試充電が成功すれば、第一の二次母線５ａに接続された遮断器７ａ〜７ｃによる停電を解除する。そして、再度地絡が検知された場合は、各遮断器７ａ〜７ｃを順に遮断していき、地絡が検知されなくなったとき、最後に遮断した遮断器の属する配電線に地絡箇所があると判断し、他の配電線の遮断器を復旧した上で、該当する配電線の地絡除去作業を行う。
【０００５】
試充電が不成功の場合は、地絡過電圧継電器１２ａが再度地絡を検知し、一次遮断器２ａを遮断する。その後、地絡箇所が、一次遮断器２ａと二次遮断器４ａとの間の変圧器３ａ部分にあるか、第一の二次母線５ａ上にあるかを切り分ける作業を行う。すなわち、二次遮断器４ａを遮断し、別の二次母線（以下、「第二の二次母線」という）５ｂとの間の母線連絡遮断器８を投入して、第一の二次母線５ａに試充電する。この試充電が成功であれば、地絡箇所は変圧器３ａ部分にあり、不成功であれば、第一の二次母線５ａ上にあるということになる。
【０００６】
下記の特許文献１には、以上のような停電範囲を少なくして地絡事故点を正確に検出する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２７６６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように地絡箇所を割り出す作業では、第一の二次母線５ａへの試充電は第二の二次母線５ｂから行うので、第一の二次母線５ａに地絡箇所があった場合は、第二の二次母線５ｂに設けられた地絡過電圧継電器１２ｂが地絡を検知して、この二次母線５ｂの下位の配電線６ｄ〜６ｆに設けられた遮断器７ｄ〜７ｆを遮断してしまう。更に、各配電線６ｄ〜６ｆの下位に接続した需要者の自家発電設備９に設けられた保護継電器１０が、地絡を検知して回路を遮断してしまう場合がある。すなわち、健全な系統にまで停電が波及してしまう二次災害が発生する場合がある。
【０００８】
このような二次災害を防ぐために、地絡過電圧継電器１２ｂと需要者側の保護継電器１０を一時的に不動作状態にロックするという方法がある。しかし、電力会社の保有する設備の継電器はロックすることができる一方、需要者側の保護継電器１０をロックするためには、顧客と連絡を取る必要があるため、時間がかかってしまう。そこで、顧客と連絡を取らずに二次災害を回避するために、需要者の自家発電設備９を他の配電系統に切り替えた後に試充電するという方法があるが、この場合は、配電系統の切り替えに時間がかかるという問題がある。
【０００９】
さもなければ、地絡事故地点の切り分けを行わずに現場巡視を行い、事故点が判明するまでは試充電しないことで二次災害を防ぐことも考えられるが、復旧に時間がかかるため、現実的ではない。
【００１０】
これに対し、機器を増設することで二次災害を防ぐことが可能である。具体的には、変圧器３ａ，３ｂと二次遮断器４ａ，４ｂとの間に接続する計器用変圧器１３ａ，１３ｂを設置して、地絡箇所が変圧器３ａ，３ｂと二次遮断器４ａ，４ｂとの間か否かを判別することにより、適切な遮断器を遮断して二次災害を防ぐことができる。或いは、母線連絡遮断器８に接続する地絡方向継電器１４を設置し、試充電により母線に地絡が再発したときに母線連絡遮断器８を遮断することで、二次災害を防ぐことができる。しかし、これらの方法は、上記のような機器を増設するために費用がかかるという問題点がある。
【００１１】
また、顧客の自家発電設備９に設けられた保護継電器１０は、一定時間（例えば、３秒間）地絡を検知することによって働くように設定されているため、その時間内に地絡を検知して試充電を中止すれば二次災害は起こらないが、試充電のスイッチ操作は人間の判断により遠隔操作で行っているので、実際上３秒以内に地絡検知表示を確認して試充電を中止する操作を行うことは不可能である。
【００１２】
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、地絡事故後の試充電時に二次災害の発生を防止するために費用がかからず、短時間で母線地絡時の電力設備を保護できるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の母線地絡時の設備保護システムは、高圧電力を送電する一次母線と、該一次母線の下位に遮断器を介して一次側を接続した複数の変圧器と、該変圧器の二次側に各々接続され、かつ母線連絡遮断器を介して相互に接続された複数の二次母線と、各二次母線に設けられた地絡過電圧継電器と、前記二次母線に各々接続され、需要者へ電力を供給する複数の配電線とを含む電力系統において、前記複数の二次母線のうち第一の二次母線に地絡が発生し、該第一の二次母線に接続された地絡過電圧継電器が地絡を検知して、該第一の二次母線の上位にある変圧器の一次側の遮断器を作動させた後、第二の二次母線から前記第一の二次母線に試充電するために前記母線連絡遮断器を投入したとき、前記第一又は第二の二次母線に設けられた地絡過電圧継電器が地絡を検知し、その検知時間が所定時間を超えた場合に作動する第一のタイマにより前記母線連絡遮断器を遮断するトリップ回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記所定時間は前記配電線の下位にある保護継電器に設定された時間より短い一定時間であり、前記母線地絡時の設備保護システムは、前記母線連絡遮断器の投入後、該一定時間が経過したときに作動する第二のタイマにより前記トリップ回路を非作動状態にするロック回路を備えることが望ましい。ここで、前記ロック回路には、前記トリップ回路と一体であるものを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第一又は第二の二次母線に設けられた地絡過電圧継電器が地絡を検知したとき、その検知期間が、所定時間（例えば、配電線の下位にある保護継電器に設定された時間より短い一定時間）を超えた場合に作動する第一のタイマにより母線連絡遮断器を遮断するトリップ回路を備えたので、配電線の下位にある保護継電器が作動する前に、地絡過電圧継電器が母線連絡遮断器を遮断する。これにより、試充電による二次災害の発生を防止できると共に、既存の地絡過電圧継電器を利用するので費用がかからず、かつ時間をかけずに母線地絡時の電力設備を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明が適用される典型的な電力系統の構成を示す。
【００１７】
一次母線１は 66,110kV の高圧送電線である。一次母線１の下位に並列に接続された変圧器３ａ，３ｂによって変圧が行われ、その下位の第一の二次母線５ａ及び第二の二次母線５ｂには 6kV の電力が供給される。配電線６ａ〜６ｃ，６ｄ〜６ｆは夫々二次母線５ａ，５ｂの下位に接続されており、需要者へ電力を供給している。なお、配電線の数は例示であり、各３本に限定されるものではない。
【００１８】
二次母線５ａ，５ｂには地絡過電圧継電器１２ａ，１２ｂが設置されている。変圧器３ａ，３ｂの一次側（一次母線１側）には一次遮断器２ａ，２ｂが、二次側（二次母線５ａ，５ｂ側）には二次遮断器４ａ，４ｂが、各配電線６ａ〜６ｃ，６ｄ〜６ｆには配電線遮断器７ａ〜７ｃ，７ｄ〜７ｆが、それぞれ設置されている。地絡過電圧継電器１２ａ，１２ｂが地絡を一定時間検知した場合は、これらの遮断器を適切に遮断することによって機器を保護する。
【００１９】
また、需要者が自家発電設備９を保有する場合には、その設備の上位に保護継電器１０が設置されている。この継電器は、地絡を一定期間検出すると、設備を保護するために自動的に回路を遮断するよう設定されている。
【００２０】
母線連絡遮断器８は、第一の二次母線５ａと第二の二次母線５ｂを接続する遮断器であるが、通常時は遮断されている。母線連絡遮断器８を投入すると、第一の二次母線５ａと第二の二次母線５ｂが接続される。母線連絡遮断器８には、制御回路１９が接続されている。
【００２１】
次に、地絡事故発生時の各機器の作用について説明する。
【００２２】
例えば、地絡発生地点１１において地絡が発生した場合を考えると、その際に発生する地絡電圧を地絡過電圧継電器１２ａが一定期間検知することで、一次遮断器２ａ及び配電線遮断器７ａ〜７ｃを遮断する。
【００２３】
遮断が行われたら、地絡箇所を割り出すために試充電を行う。
【００２４】
まず、配電線遮断器７ａ〜７ｃは遮断した状態で一次遮断器２ａを投入し、変圧器３ａ及び第一の二次母線５ａを同時に試充電する。
【００２５】
この際、試充電が成功すれば、配電線遮断器７ａ〜７ｃを復旧する。ここで再度地絡が検知された場合は、各遮断器７ａ〜７ｃを順に遮断していき、地絡が検知されなくなった時に、最後に遮断した遮断器の属する配電線に地絡箇所があると判断し、その他の配電線の遮断器は復旧した上で、該当する配電線の地絡除去作業を行う。
【００２６】
試充電が不成功の場合は、再度一次遮断器２ａが遮断される。その後、二次遮断器４ａを遮断し、母線連絡遮断器８を投入する。これにより、第一の二次母線５ａと第二の二次母線５ｂが接続され、第一の二次母線５ａには第二の二次母線５ｂから電力が供給される。
【００２７】
ここで地絡が検知されなければ、先ほどの地絡事故は一次遮断器２ａと二次遮断器４ａの間の変圧器３ａ周辺で起こっていたということになるので、その場合は二次遮断器４ａは遮断したまま、配電線遮断器７ａ〜７ｃを投入する。これにより、配電線遮断器７ａ〜７ｃ以下の顧客の停電は解消されるので、顧客に電力を供給しつつ、地絡事故除去作業を行うことができる。
【００２８】
しかし、ここで再度、地絡が検知された場合は、第一の二次母線５ａに地絡箇所があったということになる。需要者の自家発電設備９に設けられた保護継電器１０は、３秒間地絡を検知することで回路を遮断する時限設定がなされているので、この状態で地絡が３秒以上続くと、そもそも健全な第二の二次母線５ｂ配下の保護継電器１０が地絡を検知して回路を遮断し、その配下が停電してしまうという二次災害が起こる。
【００２９】
これを防ぐため、母線連絡遮断器８を投入すると同時に、現状の継電器等を利用した後述のトリップ回路を作動させることにより、保護継電器１０の設定時間以内である１秒間に地絡過電圧継電器１２ａ又は１２ｂが地絡を検知した場合は母線連絡遮断器８を遮断し、二次災害を回避する。
【００３０】
さらに、トリップ回路が母線連絡遮断器８の投入から３秒以内に母線連絡遮断器８を遮断しなかった場合は、後述のロック回路が働き、トリップ回路を不動作状態にすることで自動的に通常運転に復旧する。
【００３１】
図２において、ＢＴＳＹ接点４０の左側がロック回路４１ａ、右側がトリップ回路４１ｂであり、全体として制御回路１９を構成する。
【００３２】
プラス電源スイッチ２０ａ及びマイナス電源スイッチ２０ｂはそれぞれ、プラス側及びマイナス側の電源スイッチである。これらのスイッチは連動し、閉じた状態で以下の回路が有効になる。
【００３３】
直列に接続された第一変圧器接点２１及び第二変圧器接点２２は常時閉のバック接点である。それぞれ、第一変圧器３ａ及び第二変圧器３ｂが不使用状態の場合に閉じ、使用状態では開く。すなわち、第一変圧器３ａ及び第二変圧器３ｂの両方が不使用状態の場合のみ回路が閉じ、これにより変圧器継電器２３がＯＮになる。
【００３４】
母線連絡遮断器接点２４は、母線連絡遮断器に連動する接点であり、母線連絡遮断器が入っている場合に接点する。これによりＢＴＳＸ継電器２５がＯＮになる。
【００３５】
ＢＴＳＸ継電器２５がＯＮになると、ＢＴＳＸ接点２６が入る。これにより、第二のタイマとしてのロック回路タイマ２７が働く。
【００３６】
ロック回路タイマ２７は、ＯＮの状態が３秒間続いたときにＢＴＳＴ接点２８を入れるタイマである。すなわち、ＢＴＳＸ接点２６が入っている状態で３秒間が経過するとロック回路タイマ２７はＢＴＳＴ接点２８を閉じる。このとき、二接点スイッチ３１が、図２のようにＢＴＳＹ継電器２９側に設定されていれば、回路が閉じ、ＢＴＳＹ継電器２９がＯＮになる。
【００３７】
また、二接点スイッチ３１をＢＴＳＹ継電器３３側に切り替えれば、ＢＴＳＸ継電器２５が       ＯＦＦになった時点でＢＴＳＸ接点３２が閉じるため、３秒間を待たずにＢＴＳＹ継電器３３をＯＮにすることができる。
【００３８】
ＢＴＳＹ接点４０は常時閉じているバック接点である。ＢＴＳＹ接点４０が閉じている間、図２においてＢＴＳＹ接点４０より右側のトリップ回路４１ｂが作動する。ＢＴＳＹ継電器２９又はＢＴＳＹ継電器３３のうち二接点スイッチ３１の閉じている方がＯＮになるとＢＴＳＹ接点４０が外れ、これにより、トリップ回路４１ｂが不動作状態にロックされる。
【００３９】
並列に接続された１６４Ｖ１Ｘ接点４２及び２６４Ｖ１Ｘ接点４３は夫々、地絡過電圧継電器１２ａ及び１２ｂを条件とする接点である。各接点と対応する継電器が地絡を検知すると、これらの接点は並列に接続されているから、どちらかが閉じると回路が閉じ、第一のタイマとしてのトリップ回路タイマ４４がＯＮになる。
【００４０】
トリップ回路タイマ４４はＯＮの状態で１秒間が経過すると、６４Ｖ１ＸＴ接点４５を閉じる。すなわち、１６４Ｖ１Ｘ接点４２又は２６４Ｖ１Ｘ接点４３の継電器となる二次母線継電器が一秒間地絡を検出すると、６４Ｖ１ＸＴ接点４５が閉じ、６４Ｖ１Ｙ継電器４６がＯＮになる。
【００４１】
並列に接続され連動する変圧器接点５０及び変圧器接点５１は、変圧器継電器２３がＯＮのとき、閉じる。それらの接点に夫々直列に接続された６４Ｖ１Ｙ接点５２及び６４Ｖ１Ｙ接点５３は、６４Ｖ１Ｙ継電器４６がＯＮのとき閉じる。さらに、それらの接点にそれぞれ直列に接続された二次遮断器接点５４及び５５はそれぞれ、二次遮断器４ａ及び４ｂと連動し、これら遮断器が遮断しているときに閉じる。
【００４２】
変圧器継電器２３がＯＮで、６４Ｖ１Ｙ継電器４６がＯＮで、かつ二次遮断器４ａが遮断している場合、夫々対応する変圧器接点５０、６４Ｖ１Ｙ接点５２、二次遮断器接点５４が閉じるので、母線連絡遮断器８へ遮断信号が発せられ、遮断される。
【００４３】
また、変圧器継電器２３がＯＮで、６４Ｖ１Ｙ継電器４６がＯＮで、かつ二次遮断器４ｂが遮断している場合、夫々対応する変圧器接点５１、６４Ｖ１Ｙ接点５３、二次遮断器接点５５が閉じるので、母線連絡遮断器８へ遮断信号が発せられ、遮断される。
【００４４】
母線連絡遮断器８が入ってから１秒以内に上述の作用により遮断されない場合は、地絡は変圧器３ａ側で起きていたという可能性が高い。その際は、ロック回路４１ａの働きによりトリップ回路４１ｂが不使用状態になり、通常運転の状態となる。その間に、第二の二次母線５ｂから第一の二次母線５ａに給電し、各配電線６ａ〜６ｃに給電し、その間に変圧器３ａの地絡除去作業をすることにより、各配電線６ａ〜６ｃ配下の顧客の停電時間を短くし、設備を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例を含む電力系統を示す図。
【図２】実施例の制御回路の構成を示す図。
【図３】従来の電力系統を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１…一次母線、２ａ，２ｂ…一次遮断器、３ａ，３ｂ…変圧器、４ａ，４ｂ…二次遮断器、５ａ…第一の二次母線，５ｂ…第二の二次母線、６ａ〜６ｆ…配電線、７ａ〜７ｆ…配電線遮断器、８…母線連絡遮断器、９…自家発電設備、１０…保護継電器、１１…地絡発生地点、１２ａ，１２ｂ…地絡過電圧継電器，２１…第一変圧器接点、２２…第二変圧器接点、２３…変圧器継電器、２４…母線連絡遮断器接点、２５…ＢＴＳＸ継電器、２６…ＢＴＳＸ接点、２７…ロック回路タイマ（第二のタイマ）、２８…ＢＴＳＴ接点、２９…ＢＴＳＹ継電器、３１…二接点スイッチ、３２…ＢＴＳＸ接点、３３…ＢＴＳＹ継電器、４０…ＢＴＳＹ接点、４１ａ…ロック回路、４１ｂ…トリップ回路、４２…１６４Ｖ１Ｘ接点、４３…２６４Ｖ１Ｘ接点、４４…トリップ回路タイマ（第一のタイマ）、４５…６４Ｖ１ＸＴ接点、４６…６４Ｖ１Ｙ継電器、５０…変圧器接点、５１…変圧器接点、５２…６４Ｖ１Ｙ接点、５３…６４Ｖ１Ｙ接点、５４，５５…二次遮断器接点、１…一次母線、２ａ，２ｂ…一次遮断器、３ａ，３ｂ…変圧器、４ａ…二次遮断器、５ａ，５ｂ…二次母線、６ａ〜６ｆ…配電線、８…母線連絡遮断器、９…自家発電設備、１０…保護継電器、１２ａ，１２ｂ…地絡過電圧継電器、１３…計器用変圧器、１４…地絡方向継電器。
【図１】
2007318862.tif 000003
【図２】
2007318862.tif 000004
【図３】
2007318862.tif 000005