(57)【要約】【課題】低周波電圧を重畳した交流系統に巻線型の計器用変成器を使用すると、絶縁監視としての正しい判断ができなくなる。【解決手段】交流各相に主インピーダンスＺｓと第１の分圧インピーダンスＺｅを直列に接続してそれぞれの直列接続位置より測定端子を導出する。第１の分圧インピーダンスＺｅの他端を三相スター接続する。この接続位置と大地端子間に第２の分圧インピーダンスＺｏを接続する。また、三相スター接続位置および大地端子と第２の分圧インピーダンスＺｏの接続位置からそれぞれ測定端子を導出して計器用変成器を構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流系統に接続されて各種の電気量を計測する計器用変成器において、
交流各相に主インピーダンスＺｓと第１の分圧インピーダンスＺｅを直列に接続し、それぞれの直列接続位置より測定端子を導出すると共に、各第１の分圧インピーダンスＺｅの他端を三相スター接続し、この接続位置と大地端子間に第２の分圧インピーダンスＺｏを接続し、前記三相スター接続位置および大地端子と第２の分圧インピーダンスＺｏの接続位置からそれぞれ測定端子を導出することを特徴とした計器用変成器。
【請求項２】
前記主インピーダンスＺｓの値と第１の分圧インピーダンスＺｅの値および第２の分圧インピーダンスＺｏの値は、主インピーダンスＺｓが、第１の分圧インピーダンスＺｅ及び第２の分圧インピーダンスＺｏに比べて十分に大きな値に選定されることを特徴とした請求項1記載の計器用変成器。
【請求項３】
前記主インピーダンスＺｓ、第１の分圧インピーダンスＺｅおよび第２の分圧インピーダンスＺｏは、コンデンサ単体、抵抗単体、或いはコンデンサと抵抗の組み合わせの何れかで構成されたことを特徴とした請求項1又は２記載の計器用変成器。
【請求項４】
前記計器用変成器は、低周波電圧を重畳した三相交流系統に接続されて、各相の対地電圧、零相電圧及び線間電圧に対応した測定電圧の検出ができるよう構成されたことを特徴とした請求項1乃至３の何れか1項に記載の計器用変成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計器用変成器に係わり、特に低周波電圧を重畳した交流系統に適用される計器用変成器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三相交流回路において、主回路の各相対地電圧、線間電圧及び零相電圧などを計測し、測定された電気量から系統故障や異常を検知して保護継電器などを動作させて系統監視・保護を行うことを目的として計器用変圧器や接地型計器用変圧器が使用される。
【０００３】
変成器として、接地型計器用変圧器を例にすると、特許文献１や特許文献２等が公知なっている。図８は接地型計器用変圧器による電圧計測状態を示したもので、接地型計器用変圧器ＥＶＴの一次巻線の一端は三相交流のＡ相、Ｂ相、Ｃ相に各別に接続され、一次巻線の他端は三相スター接続されて接地されている。Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは各相の対地電圧である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４１９１６８
【特許文献２】特開昭６２−４００１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、三相交流の高・低圧系統での系統絶縁監視を行うことを目的として、三相交流回路に低周波電圧を重畳する方式が企図されている。この方式は三相交流回路に重畳された低周波電圧に対する電流を計測・処理することにより、系統の絶縁状態を判断するものである。
【０００６】
低周波電圧重畳方式における計測器として、図８で示すような接地型計器用変圧器ＥＶＴを使用すると、その一次巻線は主回路と対地間にインダクタンスを接続したことと等価になり、周波数の低下に対応して各相のインピーダンスが低くなる。この現象は、絶縁監視のために系統に低周波電圧を重畳する場合、低周波電圧に対する接地型計器用変圧器ＥＶＴのインピーダンスの低下が系統の絶縁低下と同程度になると、絶縁監視として正しく判断できなくなる可能性がある。したがって、接地型計器用変圧器ＥＶＴなどのように主回路と対地間にインダクタンスに相当するような巻線機器を使用した系統では、低周波電圧重畳方式による絶縁監視を正しく行うことができない虞を有している。
【０００７】
なお、従来において、分圧器としてコンデンサ単体、抵抗単体、或いはコンデンサと抵抗の組み合わせにより分圧器を構成し、この分圧器により主回路各部の電圧を計測することは行われている。その際、零相電圧の検出には零相電圧用の分圧器を、或いは主回路各相電圧の計測時には各相電圧を計測する分圧器と、それぞれ計測目的によって別々に構成された分圧器が使用されている。
【０００８】
本発明が目的とするところは、巻線型の計器用変成器が適用できない系統に用いられる計器用変成器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、三相交流系統に接続されて各種の電気量を計測する計器用変成器において、
交流各相に主インピーダンスＺｓと第１の分圧インピーダンスＺｅを直列に接続し、それぞれの直列接続位置より測定端子を導出すると共に、各第１の分圧インピーダンスＺｅの他端を三相スター接続し、この接続位置と大地端子間に第２の分圧インピーダンスＺｏを接続し、前記三相スター接続位置および大地端子と第２の分圧インピーダンスＺｏの接続位置からそれぞれ測定端子を導出することを特徴としたものである。
【００１０】
本発明は、主インピーダンスＺｓの値と第１の分圧インピーダンスＺｅの値および第２の分圧インピーダンスＺｏの値は、主インピーダンスＺｓが、第１の分圧インピーダンスＺｅ及び第２の分圧インピーダンスＺｏに比べて十分に大きな値に選定されることを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明の主インピーダンスＺｓ、第１の分圧インピーダンスＺｅおよび第２の分圧インピーダンスＺｏは、コンデンサ単体、抵抗単体、或いはコンデンサと抵抗の組み合わせの何れかで構成されたことを特徴としたものである。
【００１２】
また、本発明の計器用変成器は、低周波電圧を重畳した三相交流系統に接続されて、各相の対地電圧、零相電圧及び線間電圧に対応した測定電圧の検出ができるよう構成されたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のとおり、本発明によれば、相毎に直列接続された主インピーダンスＺｓと第1の分圧インピーダンスＺｅに加え、第2の分圧インピーダンスＺｏも直列に接続した単純構成により、1組の分圧器で主回路各相の対地電圧、零相電圧及び主回路の線間電圧に対応した測定電圧が得られるものである。
【００１４】
また、各インピーダンスＺｓ，Ｚｅ，Ｚｏとしてコンデンサ単体、抵抗単体、或いはコンデンサと抵抗の組み合わせなど、低周波になっても絶縁監視に影響を及ぼしにくい種類のインピーダンスを選定することで、低周波電圧重畳方式においても絶縁監視の判定に悪影響を及ぼすことなく各部の電圧測定を正しく行うことができるものである。
【００１５】
また、本発明の構成によれば、一般的にコンデンサや抵抗は小型軽量であることから、従来の巻線型に比較して全体的に小型・軽量の分圧器が構成できるなどの効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の計器用変成器の構成図。
【図２】本発明の計器用変成器の構成図（実施例１）。
【図３】本発明の計器用変成器の構成図（実施例２）。
【図４】本発明の計器用変成器の構成図（実施例３）。
【図５】本発明の計器用変成器の構成図（実施例４）。
【図６】本発明の計器用変成器の構成図（実施例５）。
【図７】本発明の計器用変成器の構成図（実施例６）。
【図８】従来の接地型計器用変圧器の使用状態図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明による計器用変成器の構成図を示したものである。図１においてＺｓは主インピーダンスで、交流回路のＡ相，Ｂ相，Ｃ相の各相に接続される。各相の主インピーダンスＺｓには、それぞれ第1の分圧インピーダンスＺｅが直列接続され、その接続点からそれぞれ測定端子ａ，ｂ，ｃが導出される。また、各第1の分圧インピーダンスＺｅの他端は共通（三相スター）に接続されて測定端子ｎが導出される。この三相スター接続された部分と大地端子間に第2の分圧インピーダンスＺｏが接続され、第2の分圧インピーダンスＺｏの大地端子側から測定端子ｇが導出される。なお、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは主回路各相の対地電圧である。
【００１８】
ここで、主インピーダンスＺｓの大きさがＺｅ，Ｚｏに比べて十分に大きい値に選定される。すなわち、Ｚｓ≫Ｚｅ，Ｚｓ≫Ｚｏとなるように各インピーダンスを選定することで、以下のように主回路各相の対地電圧の測定と主回路零相電圧の測定が可能となる。
（１）主回路各相の対地電圧の測定について
主回路Ａ相の対地電圧Ｖａを例にすると、対地電圧Ｖａは、各インピーダンスＺｓ，Ｚｅ，Ｚｏで分圧されて端子ａ−ｎ間に出力される。その大きさは、Ｚｓ≫Ｚｅ，Ｚｓ≫Ｚｏの条件から次式となって電圧が出力される。
（Ｚｅ／（Ｚｓ＋Ｚｅ＋Ｚｏ））Ｖａ≒（Ｚｅ／Ｚｓ）Ｖａ
同様にして、主回路Ｂ相の対地電圧Ｖｂは端子ｂ−ｎ間に、主回路Ｃ相の対地電圧Ｖｃは端子ｃ−ｎ間に、それぞれＺｅ／Ｚｓにより分圧された電圧が出力される。
（２）主回路零相電圧の測定
主回路各相の対称分電圧をＥａ，Ｅｂ，Ｅｃ、主回路各相に含まれている零相電圧をＶ0とすると、各相対地電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは次のように表される。
Ｖａ＝Ｅａ＋Ｖ0
Ｖｂ＝Ｅｂ＋Ｖ0
Ｖｃ＝Ｅｃ＋Ｖ0
これらの各電圧は各インピーダンスＺｓ，Ｚｅ，Ｚｏで分圧されて端子ｎ−ｇ間に出力されるが、この時の分圧比は、前記（１）における主回路各相の対地電圧の測定と同様Ｚｓ≫Ｚｅ，Ｚｓ≫Ｚｏの条件からＺｏ／Ｚｓとなり、各相の対地電圧を分圧した電圧がベクトル的に加算されて出力される。すなわち、その出力値は次の通りである。
【００１９】
Ｖａ（Ｚｏ／Ｚｓ）＋Ｖｂ（Ｚｏ／Ｚｓ）＋Ｖｃ（Ｚｏ／Ｚｓ）
＝（Ｅａ＋Ｖ0）（Ｚｏ／Ｚｓ）＋（Ｅｂ＋Ｖ0）（Ｚｏ／Ｚｓ）＋
（Ｅｃ＋Ｖ0）（Ｚｏ／Ｚｓ）
＝（Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃ）（Ｚｏ／Ｚｓ）＋３Ｖ0（Ｚｏ／Ｚｓ）
ここで、Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは対称分電圧であるのでそのベクトル和はゼロとなり、端子ｎ−ｇ間には主回路各相の零相電圧Ｖ0を（３Ｚｏ／Ｚｓ）の分圧比で分圧された電圧が出力される。
【００２０】
以上、（１）（２）の結果をまとめると、各測定端子間には下表のような電圧が出力される。
【００２１】
【表１】
2016197614.tif 000003
【００２２】
図２〜図７は、各インピーダンスＺｓ，Ｚｅ，ＺｏとしてコンデンサＣ単体、抵抗Ｒ単体、或いはコンデンサＣと抵抗Ｒの組み合わせによる計器用変成器の例を示したもので、これら何れの受動素子の組み合わせにおいても、絶縁監視に影響を及ぼさないような種類のインピーダンスを選定することで、低周波による絶縁監視を正しく行うことができる。図２〜図７におけるコンデンサＣと抵抗Ｒに付された添え字ｓ，ｅ，ｏは、それぞれ図１に付されたものと同主旨の主、第１、第２を示す。
【００２３】
なお、図２〜図７で示す計器用変成器は、低周波電圧重畳方式以外の通常の交流系統に用いてもよく、また、低周波電圧を重畳しない交流系統では、インピーダンスとしてインダクタンスを含めて構成してもよい。したがって、従来、コンデンサ単体、抵抗単体、或いはコンデンサと抵抗の組み合わせにより主回路各部の電圧を計測しようとする場合、零相電圧用の分圧器と主回路各相の分圧器をそれぞれ別個に構成する必要があったが、本発明においては、相毎に直列接続された主インピーダンスＺｓと第1の分圧インピーダンスＺｅに加え、第2のインピーダンスＺｏも直列に接続した単純構成により、1組の分圧器で主回路各相の対地電圧、零相電圧及び主回路の線間電圧に対応した測定電圧が得られるものである。
【符号の説明】
【００２４】
Ｒｓ…  主インピーダンス
Ｒｅ…  第１の分圧インピーダンス
Ｒｏ…  第２の分圧インピーダンス
ａ，ｂ，ｃ，ｎ，ｇ…  測定端子
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ…  各相の対地電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016197614.tif 000006
【図４】
2016197614.tif 000007
【図５】
2016197614.tif 000008
【図６】
2016197614.tif 000009
【図７】
2016197614.tif 000010
【図８】
2016197614.tif 000011