(57)【要約】【課題】非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備において、事前のケーブル充電電流の計測無しに、発生している地絡事故のレベルを把握して完全地絡に至る前に高感度に該当回線を切り離す地絡事故検出方法及びその装置を提供する。【解決手段】接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出方法及びその装置において、配電系統全体の地絡電圧を検出する零相電圧検出リレー８と各回線３、３ａ、３ｎ毎の地絡事故を検出する地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎとを伝送手段７、７ａ、・・・７ｎで接続し、地絡事故点に発生する検出したい地絡抵抗を設定し、配電系統で発生する地絡事故点の地絡抵抗が上記設定値より小さいときに事故が発生している回線を系統から切り離す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出方法において、
配電系統全体の地絡電圧を検出する零相電圧検出リレーと各回線毎の地絡事故を検出する地絡方向リレーとを伝送手段で接続し、地絡事故点に発生する検出したい地絡抵抗を設定し、配電系統で発生する地絡事故点の地絡抵抗が上記設定値より小さいときに事故が発生している回線を系統から切り離すことを特徴とする地絡事故検出方法。
【請求項２】
接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出装置において、
配電系統全体の地絡電圧を検出する零相電圧検出リレーと、
各回線毎の地絡事故を検出する地絡方向リレーと、
上記零相電圧検出リレーと上記地絡方向リレーとを接続する伝送手段と、
を備え、
上記零相電圧検出リレーは、地絡事故時に発生する零相電圧と上記各地絡方向リレーからの零相電流から地絡抵抗を算出する演算部と、
上記演算部により算出される地絡抵抗が設定値より小さくになった場合に信号を出力する地絡抵抗検出部と、
上記地絡抵抗検出部の出力信号により地絡回線の遮断指令を出力する回線遮断指令部と、を有することを特徴とする地絡事故検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の非接地または抵抗接地系統の地絡事故検出装置においては、地絡事故時に発生する零相電圧および零相電流を地絡方向リレーに取り込み、零相電圧と零相電流の両方の値が設定値以上であれば地絡方向リレーが動作し、地絡事故が発生している回線の遮断器をトリップさせて地絡事故点を系統から切り離している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１８９５４号公報（要約の欄、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来の地絡事故検出装置は地絡事故が発生した時の零相電圧と零相電流を地絡方向リレーに入力して、零相電圧と零相電流の両方の値が設定値以上となったときに動作するようになっているので、非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備で一線完全接地時の地絡電流が大きい配電系統では、零相電圧が低く抑えられて高感度に地絡事故を検出できない問題点があった。
【０００５】
また、地絡事故検出装置が地絡抵抗を検出できれば、どの程度絶縁耐力が落ちて地絡が進行しているかを判断して地絡事故検出装置を動作させることが可能となるが、上記従来の地絡事故検出装置は事故により発生する零相電圧や零相電流を検出するため、地絡事故の進行度合いを間接的にしか把握できない問題点があった。
【０００６】
更に、地絡事故を高精度に検出しようとする場合には、事前に全てのケーブル充電電流を計測して地絡事故検出装置の整定を行なっていた。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備において、事前のケーブル充電電流の計測無しに、発生している地絡事故のレベルを把握して完全地絡に至る前に高感度に該当回線を切り離す地絡事故検出方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる地絡事故検出方法は、接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出方法において、配電系統全体の地絡電圧を検出する零相電圧検出リレーと各回線毎の地絡事故を検出する地絡方向リレーとを伝送手段で接続し、地絡事故点に発生する検出したい地絡抵抗を設定し、配電系統で発生する地絡事故点の地絡抵抗が上記設定値より小さいときに事故が発生している回線を系統から切り離すことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明にかかる地絡事故検出装置は、接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出装置において、配電系統全体の地絡電圧を検出する零相電圧検出リレーと、各回線毎の地絡事故を検出する地絡方向リレーと、上記零相電圧検出リレーと上記地絡方向リレーとを接続する伝送手段と、を備え、  上記零相電圧検出リレーは、地絡事故時に発生する零相電圧と上記各地絡方向リレーからの零相電流から地絡抵抗を算出する演算部と、上記演算部により算出される地絡抵抗が設定値より小さくになった場合に信号を出力する地絡抵抗検出部と、上記地絡抵抗検出部の出力信号により地絡回線の遮断指令を出力する回線遮断指令部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、地絡事故時の地絡電流が大きい配電設備の地絡事故点で発生している地絡抵抗を算出して地絡事故を検出し、地絡抵抗が所望の値に達すると動作することにより、事前のケーブル充電電流の計測無しに、発生している地絡事故のレベルを把握して完全地絡に至る前に高感度に該当回線を切り離すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる地絡事故検出方法及びその装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明にかかる地絡事故検出方法を実施する地絡事故検出装置の実施の形態１を示す系統構成図で、三相の主変圧器１の二次側に第１の遮断器２を介してケーブルで構成される第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎが接続されている。第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれには、第２の遮断器４、４ａ、・・・４ｎが接続されている。また、第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれには、第２の遮断器４、４ａ、・・・４ｎと直列に零相変流器５、５ａ、・・・５ｎが設けられている。そして、零相変流器５、５ａ、・・・５ｎには、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎが接続されており、この地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎは、光ファバーなどの伝送手段７、７ａ、・・・７ｎにより零相電圧検出リレー８と接続されている。なお、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎは、事故時に発生する零相電流とその位相を検出するが、その検出方法については、例えば、前述の特許文献１として挙げた特開２００２−１１８９５４号公報にも開示されており、詳細説明は省略する。
【００１３】
零相電圧検出リレー８は、後述するように、内部に演算機能を有しており、伝送手段７、７ａ、・・・７ｎにより、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎと接続され、地絡事故発生時に第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれの零相変流器５、５ａ、・・・５ｎを通過する零相電流の値、及び向きのデータを伝送手段７、７ａ、・・・７ｎを通じて零相電圧検出リレー８へ送信する。
【００１４】
接地形計器用変圧器（以下、ＥＶＴと略す。）９の３つの１次巻線９ａはＹ結線され、その中性接続点は接地されるとともに、他端はそれぞれ第１の遮断器２を介して主変圧器１の二次側に接続されている。また、ＥＶＴ９の３つの３次巻線９ｂはブロークンΔ結線され、その開放された巻線間には制限抵抗器１０が接続されている。そして、制限抵抗器１０の両端は、零相電圧検出リレー８に接続されるとともに、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎに接続されている。なお、符号１１、１１ａ、・・・１１ｎは、第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれの対地静電容量を示している。
【００１５】
この発明にかかる地絡事故検出方法を実施する地絡事故検出装置の実施の形態１は上記のように構成されており、次に、その動作について図２を用いて説明する。図２は地絡事故発生時の零相電流の状況を示しており、先ず、その原理について説明する。
【００１６】
事故回線に流れ込む電流は、ＥＶＴ９の３次側に接続された制限抵抗器１０や中性点接地抵抗器（図示せず）を流れた有効分と他の健全回線のケーブルからの無効分のベクトル和となる。また、他の健全回線のケーブルからの無効分は、第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれの回線に接続された零相変流器５、５ａ、・・・５ｎを通過し、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎで検出した後、伝送手段７、７ａ、・・・７ｎにより零相電圧検出リレー８へ送られるデータの総和により求められる。そして、事故回線に流れ込む零相電流と健全回線に流れる零相電流は向きが逆であるため、各零相電流の位相と零相電圧の位相を比較することから向きを判別し、どの回線で事故が発生しているか判別することが可能である。
【００１７】
一線地絡事故時に発生する地絡抵抗Ｒg、及び地絡事故が発生している回線の零相変流器を流れる電流は次の（１）式で求められる。
【００１８】
【数１】
2009038912.tif 000003
【００１９】
ただし、Ｒｇ；地絡抵抗［Ω］
Ｅ  ；系統対地電位（健全時）［Ｖ］（１次）
Ｉｃ  ；三相一括系統充電電流［Ａ］（Ｉｃ＝２×π×ｆ×Ｃ×Ｅ×３）
Ｒｏｎ；１次換算等価接地抵抗値［Ω］
ｎ    ；ＥＶＴの巻線比
である。
【００２０】
この中で系統対地電位（健全時）Ｅ、１次換算等価接地抵抗値Ｒｏｎ、及びＥＶＴの巻線比ｎは事前に分かっている値であるが、三相一括系統充電電流Ｉｃは事前の計測を行なわないため不明である。しかし、地絡事故が発生した場合、各健全回線から事故点へ流れるケーブル充電電流は各回線に設置された零相変流器で検出できる。ＥＶＴの１次側を流れる電流は、ＥＶＴの接地線に接続した変流器により検出でき、また、事故回線に流れ込む事故電流は事故回線の零相変流器で検出できる。三相一括系統充電電流Ｉｃは各回線のケーブル充電電流の和であり、次の（２）式により算出される。
Ｉｃ＝Ｉｃ１＋Ｉｃ２＋・・・＋Ｉｃｎ          ・・・（２）
【００２１】
例えば、第１回線で地絡事故が発生した場合、第１回線のケーブル充電電流Ｉｃ１は事故回線の零相変流器で検出できない。しかしながら、零相電圧が発生し難い設備では回線数が多く、全体の充電電流に占める１回線分の充電電流の割合は低くなり、実際に発生している地絡抵抗と計算で求められる地絡抵抗の差は小さくなり、特に問題はない。
【００２２】
次に、図２の第１回線３にて地絡事故が発生した場合の具体的動作について説明する。第１回線３のケーブル充電電流Ｉｃ１は事故点に流れ込み、対地を通って第１回線３のケーブルに帰還する。他の回線３ａ・・・３ｎのケーブル充電電流Ｉｃ２・・・Ｉｃｎは、地絡事故が発生した第１回線３の事故点に向かって流れ、事故点から対地を通って各回線３ａ・・・３ｎへ帰還する。
【００２３】
制限抵抗器１０を流れる電流ＩＮは、第１回線３の事故点に向かって流れ、事故点から対地を通ってＥＶＴ９の１次側巻線９ａの接地に帰還する。この時、第１回線３の零相変流器５は、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎからの充電電流の総和Ｉｃ’と制限抵抗器１０を流れる電流ＩＮを検出する。
【００２４】
次に、図３を用いて零相電圧検出リレー８の構成並びに動作について説明する。図３において、零相電圧検出リレー８は、制限抵抗器１０の両端に接続され、零相電圧の基本波成分を取り出すフィルタ８０、演算装置８１、及び入力装置８２を備えている。入力装置８２により、制限抵抗器１０、あるいは図示しない中性点接地抵抗器の抵抗値、ＥＶＴ９の３次電圧、線間電圧、ケーブル充電電流、の各設定値が演算装置８１に入力される。
【００２５】
また、零相電圧検出リレー８には、演算装置８１により演算されて出力される地絡抵抗Ｒｇが、入力装置８２により設定された地絡抵抗検出レベルの設定値より小さくなった場合に信号を出力する地絡抵抗検出部８３と、地絡抵抗検出部８３からの出力信号により該当回線の遮断指令を出力する回線遮断指令部８４が設けられている。
【００２６】
零相電圧検出リレー８は上記のように構成されており、次のように動作する。第１回線３、第２回線３ａ、・・・第ｎ回線３ｎのそれぞれに設けられた零相変流器５、５ａ、・・・５ｎが検出した零相電流のデータが、地絡方向リレー６、６ａ、・・・６ｎから光ファバーなどの伝送手段７、７ａ、・・・７ｎを介して零相電圧検出リレー８送られる。零相電圧検出リレー８の内部では各回線３、３ａ・・・３ｎの零相電流位相から地絡事故が発生している回線を特定し、更に零相電圧と零相電流から地絡抵抗を算出する。算出された抵抗値が検出目標設定値より低い場合、回線遮断指令部８４が地絡事故が発生している回線の遮断器をトリップする指令を該当遮断器へ送出し、地絡事故点を系統から切り離す。
【００２７】
以上のように、実施の形態１にかかる地絡事故検出方法及びその装置によれば、零相電圧を検出するリレーが、各地絡方向リレーが検出する零相電流の値と位相を収集できるように構成し、健全な回線の零相電流の総和と事故回線に流れ込む零相電流の値を送られてくるデータおよび演算により求めることができるので、検出した零相電圧、事前に分かっている線間電圧、あるいは制限抵抗値から、発生している地絡抵抗を演算で求めることができる。さらに零相電流と零相電圧の位相から事故回線を判別し、地絡抵抗が所定の値を下回った場合該当回線へ遮断指令を送出することができる。従って、的確に地絡事故を検出し、地絡抵抗が所望の値に達すると動作することにより、事前のケーブル充電電流の計測無しに、発生している地絡事故のレベルを把握して完全地絡に至る前に高感度に該当回線を設備から切り離す地絡事故検出方法及びその装置が提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明にかかる地絡事故検出方法及びその装置は、接地系統が非接地または抵抗接地の三相３線式配電設備における地絡事故を検出する地絡事故検出装置としての利用可能性が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明にかかる地絡事故検出方法を実施する地絡事故検出装置の実施の形態１を示す系統構成図である。
【図２】地絡事故発生時の零相電流の状況を示す図である。
【図３】零相電圧検出リレーの詳細を説明する構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  三相の主変圧器
２  第１の遮断器
３  回線
４  第２の遮断器
５  零相変流器
６  地絡方向リレー
７  光ファバーなどの伝送手段
８  零相電圧検出リレー
９  接地形計器用変圧器（ＥＶＴ）
１０  制限抵抗器
１１  対地静電容量
８０  フィルタ
８１  演算装置
８２  入力装置
８３  地絡抵抗検出部
８４  回線遮断指令部
ＩＮ  地絡事故時に制限抵抗によって流れる電流［Ａ］
Ｉｏ  地絡電流［Ａ］
ＩＺＣＴ  地絡事故が発生した回線の零相変流器が検出する電流［Ａ］
Ｉｃ  地絡事故点に流れ込むケーブル充電電流の総和［Ａ］
Ｉｃ’  地絡事故が発生した回線以外のケーブル充電電流［Ａ］
【図１】
2009038912.tif 000004
【図２】
2009038912.tif 000005
【図３】
2009038912.tif 000006