(57)【要約】【課題】短絡事故から三相交流回路を保護するための変流器および電圧抑制付過電流継電器の設置台数を更に削減することができる電圧抑制付過電流継電装置を提供する。【解決手段】電圧抑制付過電流継電装置は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器１０と、クロス貫通変流器１０から入力される短絡電流ＩRyと計器用変圧器６から入力される電圧情報から求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRとに基づいて短絡事故を検出すると、送配電線の各相に設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断させる電圧抑制付過電流継電器５０を具備する。【選択図】図１
2009050147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡事故から三相交流回路を保護するための電圧抑制付過電流継電装置であって、
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の任意の２相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器（１０；１０1）と、
該クロス貫通変流器から入力される短絡電流（ＩRy；ＩRy1）と前記三相交流回路の電圧情報とに基づいて短絡事故を検出すると、該三相交流回路の各相に設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断させる電圧抑制付過電流継電器（５０；５０1）と、
を具備することを特徴とする、電圧抑制付過電流継電装置。
【請求項２】
前記三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定する事故様相判定手段と、
該事故様相判定手段における事故様相の判定結果に応じて、前記クロス貫通変流器から入力される前記短絡電流に所定の倍数を掛けて補正短絡電流（ＩRy’；ＩRy1’）を算出する補正短絡電流算出手段と、
をさらに具備することを特徴とする、請求項１記載の電圧抑制付過電流継電装置。
【請求項３】
前記電圧抑制付過電流継電器が、
前記事故様相判定手段における事故様相の判定結果に応じて、前記三相交流回路の電圧情報を用いて抑制電圧（ＶRy）を算出し、
該算出した抑制電圧に応じて電流整定値を規定する電圧抑制特性によって決定される電流整定値を前記算出した補正短絡電流の振幅が超えた場合に、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断する、
ことを特徴とする、請求項２記載の電圧抑制付過電流継電装置。
【請求項４】
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の前記任意の２相のうちの１相と該任意の２相以外の他の１相とが逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた他のクロス貫通変流器（１０2）と、
前記第２のクロス貫通変流器から入力される他の短絡電流（ＩRy2）と前記三相交流回路の電圧情報とに基づいて短絡事故を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断させる他の電圧抑制付過電流継電器（５０2）と、
をさらに具備することを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の電圧抑制付過電流継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧抑制付過電流継電装置に関し、特に、短絡事故から三相交流回路を保護するための変流器および電圧抑制付過電流継電器の設置台数を削減するのに好適な電圧抑制付過電流継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流回路では、短絡事故から三相交流回路を保護するために、過電流継電器（ＯＣ）を相ごとに設置している（たとえば下記の特許文献１参照）。
【０００３】
また、短絡事故の検出を電流値のみで行うと負荷電流と短絡電流との区別がつかないことがあるため、電圧値に応じて電流検出感度を補正する機能を具備した電圧抑制付過電流継電器が使用されている。
【０００４】
たとえば、図９に示すように、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の変流器（ＣＴ）３1〜３3に第１乃至第３の電圧抑制付過電流継電器（ＯＣＶ）４1〜４3をそれぞれ接続するとともに、母線に設置された計器用変圧器６から、第１の電圧抑制付過電流継電器４1にはＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSを入力し、第２の電圧抑制付過電流継電器４2にはＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTを入力し、第３の電圧抑制付過電流継電器４3にはＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRを入力し、送配電線に短絡事故が発生したときには、事故様相に応じて第１乃至第３の電圧抑制付過電流継電器４1〜４3が以下のように動作して、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断するようにしている。
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
送配電線のＲ相およびＳ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTが生じるので、第１および第２の電圧抑制付過電流継電器４1，４2が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
送配電線のＳ相およびＴ相に短絡電流が流れるとともにＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTおよびＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第２および第３の電圧抑制付過電流継電器４2，４3が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
送配電線のＲ相およびＴ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第１および第３の電圧抑制付過電流継電器４1，４3が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｒ相、Ｓ相およびＴ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRS、Ｓ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTおよびＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第１乃至第３の電圧抑制付過電流継電器４1〜４3が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【０００５】
また、末端回路の送配電線などでは、短絡電流が２相に流れることを利用し、電圧抑制付過電流継電器を２相にだけ設置して、設備コストの抑制を図っている。たとえば、図１０に示すように、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相のうちＲ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１および第２の変流器３1，３2に第１および第２の電圧抑制付過電流継電器４1，４2をそれぞれ接続するとともに、母線に設置された計器用変圧器６から、第１の電圧抑制付過電流継電器４1にはＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSを入力し、第２の電圧抑制付過電流継電器４2にはＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRを入力して、送配電線に短絡事故が発生したときには、事故様相に応じて第１および第２の電圧抑制付過電流継電器４1，４2が以下のように動作して、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断するようにしている。
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
送配電線のＲ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSが生じるので、第１の電圧抑制付過電流継電器４1が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
送配電線のＴ相に短絡電流が流れるとともにＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第２の電圧抑制付過電流継電器４2が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
送配電線のＲ相およびＴ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第１および第２の電圧抑制付過電流継電器４1，４2が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｒ相およびＴ相に短絡電流が流れるとともにＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが生じるので、第１および第２の電圧抑制付過電流継電器４1，４2が動作して第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【特許文献１】特開平８−００５６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、送配電線ごとに変流器および電圧抑制付過電流継電器を２台または３台ずつ設置しているため、以下に示すような問題があった。
（１）変流器および電圧抑制付過電流継電器の設置台数を更に少なくして設備コストの削減を図りたいという要請がある。
（２）電圧抑制付過電流継電器の設置台数が２台である場合には、自回路の短絡事故から三相交流回路を保護することも可能であるが、電圧抑制付過電流継電器を設置していない相と他回路にまたがる短絡事故については検出することができないため、電源側の短絡保護継電器で三相交流回路を保護することになるので、停電の範囲が拡大する。
（３）電圧抑制付過電流継電器の設置台数が２台である場合には、１台の電圧抑制付過電流継電器が故障または点検により使用できなくなると、短絡事故から三相交流回路を保護することができなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、短絡事故から三相交流回路を保護するための変流器および電圧抑制付過電流継電器の設置台数を更に削減することができる電圧抑制付過電流継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電圧抑制付過電流継電装置は、短絡事故から三相交流回路を保護するための電圧抑制付過電流継電装置であって、２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の任意の２相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器（１０；１０1）と、該クロス貫通変流器から入力される短絡電流（ＩRy；ＩRy1）と前記三相交流回路の電圧情報とに基づいて短絡事故を検出すると、該三相交流回路の各相に設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断させる電圧抑制付過電流継電器（５０；５０1）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定する事故様相判定手段と、該事故様相判定手段における事故様相の判定結果に応じて、前記クロス貫通変流器から入力される前記短絡電流に所定の倍数を掛けて補正短絡電流（ＩRy’；ＩRy1’）を算出する補正短絡電流算出手段とをさらに具備してもよい。
前記電圧抑制付過電流継電器が、前記事故様相判定手段における事故様相の判定結果に応じて、前記三相交流回路の電圧情報を用いて抑制電圧（ＶRy）を算出し、該算出した抑制電圧に応じて電流整定値を規定する電圧抑制特性によって決定される電流整定値を前記算出した補正短絡電流の振幅が超えた場合に、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断してもよい。
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の前記任意の２相のうちの１相と該任意の２相以外の他の１相とが逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた他のクロス貫通変流器（１０2）と、前記第２のクロス貫通変流器から入力される他の短絡電流（ＩRy2）と前記三相交流回路の電圧情報とに基づいて短絡事故を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断させる他の電圧抑制付過電流継電器（５０2）とをさらに具備してもよい。
また、前記事故様相判定手段が、前記三相交流回路の３つの線間電圧（ＶRS，ＶST，ＶTR）、３つの相電圧（ＶR，ＶS，ＶT）または相・線間電圧に基づいて該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
前記事故様相判定手段が、前記三相交流回路の１つの線間電圧（ＶRS，ＶST，ＶTR）および１つの相電圧（ＶR，ＶS，ＶT）の電圧値および位相に基づいて該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
前記事故様相判定手段が、前記三相交流回路の１つの線間電圧（ＶRS，ＶST，ＶTR）の電圧値および位相と前記クロス貫通変流器から入力される短絡電流の位相とに基づいて該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
前記三相交流回路の第１の相電圧（ＶR）を極性方向で、該三相交流回路の第２の相電圧（ＶS）を反極性方向で、該三相交流回路の第３の相電圧（ＶT）を反極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された、かつ、該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定するのに用いる前記第１乃至第３の相の相電圧の合成電圧（ＶR-S-2T）を得るための事故様相判定用変圧器（１１０）をさらに具備し、前記事故様相判定手段が、前記事故様相判定用変圧器から入力される前記合成電圧の電圧値および位相と前記クロス貫通変流器から入力される短絡電流の位相とに基づいて前記三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
前記三相交流回路の第１の相電圧（ＶR）を極性方向で、該三相交流回路の第２の相電圧（ＶS）を反極性方向で、該三相交流回路の第３の相電圧（ＶT）を極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された、かつ、該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定するのに用いる前記第１乃至第３の相の相電圧の合成電圧（ＶR-S+2T）を得るための事故様相判定用変圧器（１２０）をさらに具備し、前記事故様相判定手段が、前記事故様相判定用変圧器から入力される前記合成電圧の電圧値および位相と前記クロス貫通変流器から入力される短絡電流の位相とに基づいて前記三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
前記三相交流回路の第１の相電圧（ＶR）を極性方向または反極性方向でａ倍して、該三相交流回路の第２の相電圧（ＶS）を極性方向または反極性方向でｂ倍して、該三相交流回路の第３の相電圧（ＶT）を極性方向または反極性方向でｃ倍して合成するように２次側が結線された、かつ、該三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定するのに用いる前記第１乃至第３の相の相電圧の合成電圧（ＶaR+bS+cT）を得るための事故様相判定用変圧器をさらに具備し、前記事故様相判定手段が、前記事故様相判定用変圧器から入力される前記合成電圧の電圧値および位相と前記クロス貫通変流器から入力される短絡電流の位相とに基づいて前記三相交流回路の短絡事故の事故様相を判定してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電圧抑制付過電流継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）クロス貫通変流器を使用することにより、変流器および電圧抑制付過電流継電器の設置台数を更に削減して、設備コストの削減を図ることができる。
（２）クロス貫通変流器および電圧抑制付過電流継電器を２台ずつ使用することにより、自回路および他回路にまたがる短絡事故であっても確実に検出することができるので、停電の範囲の拡大を防止することができる。
（３）クロス貫通変流器および電圧抑制付過電流継電器を２台ずつ使用することにより、１台の電圧抑制付過電流継電器が故障または点検によって使用できなくなっても、自回路の短絡事故は他の１台の電圧抑制付過電流継電器でバックアップすることができるので、短絡事故から三相交流回路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】
【００１０】
上記の目的を、２次コイルを巻装した環状鉄心に３相の送配電線の任意の２相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器を用いて、電圧抑制付過電流継電器が、クロス貫通変流器から入力される短絡電流と送配電線の電圧情報とに基づいて短絡事故を検出すると、送配電線の各相に設置された第１乃至第３の遮断器を一括遮断させることにより実現した。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の電圧抑制付過電流継電装置の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による電圧抑制付過電流継電装置は、図１に示すように、送配電線のＲ相およびＳ相がクロスするように貫通されたクロス貫通変流器１０と、クロス貫通変流器１０から入力される短絡電流ＩRyと母線に設置された計器用変圧器６から入力される電圧情報（Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧）から求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRとに基づいて送配電線の短絡事故を検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する電圧抑制付過電流継電器５０とを具備する。
【００１２】
ここで、クロス貫通変流器１０は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相はクロス貫通変流器１０の極性方向（環状鉄心の第１の開口面）から環状鉄心の第２の開口面への方向）に貫通されているが、送配電線のＳ相はクロス貫通変流器１０の反極性方向（環状鉄心の第２の開口面から環状鉄心の第１の開口面への方向）に貫通されている。
【００１３】
したがって、短絡事故が発生していないときに送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に流れる負荷電流をＩR，ＩS，ＩTで表すと、Ｒ相の負荷電流ＩRとＳ相の負荷電流ＩSとは図２（ａ）に示すように１２０°の位相差でクロス貫通変流器１０の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｒ相の負荷電流ＩRはクロス貫通変流器１０を極性方向に貫通して流れ、Ｓ相の負荷電流ＩSはクロス貫通変流器１０を反極性方向に貫通して流れる）。したがって、クロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される負荷電流ＩはＲ相の負荷電流ＩRとＳ相の負荷電流ＩSとのベクトル差となり、負荷電流Ｉの振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｓ相の負荷電流ＩS）の振幅の３1/2倍となる。
Ｉ＝ＩR−ＩS
｜Ｉ｜＝｜ＩR−ＩS｜＝３1/2×｜ＩR｜＝３1/2×｜ＩS｜
このように、負荷電流Ｉの振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｓ相の負荷電流ＩS）の振幅の３1/2倍となるため、電圧抑制付過電流継電器５０は、次式で示すように負荷電流Ｉを１／３1/2倍して補正負荷電流Ｉ’を算出する。
Ｉ’＝Ｉ／３1/2
｜Ｉ’｜＝｜Ｉ｜／３1/2＝｜ＩR｜＝｜ＩS｜
【００１４】
また、電圧抑制付過電流継電器５０は、以下に示す第１乃至第５の事故様相判定方法のいずれか１つを用いて短絡事故の発生および事故様相を判定する。
【００１５】
（第１の事故様相判定方法）
３つの線間電圧、３つの相電圧または相・線間電圧（相電圧と線間電圧との組合せ）に基づいて事故様相を判定する。
【００１６】
表１に、３つの線間電圧に基づく事故様相判定条件を示す。なお、○印は、母線に設置された不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出された線間電圧を示し、また、×印は、この不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出されなかった線間電圧を示す（電圧低下の検出感度は定格電圧の７５〜８０％程度とする。）。
【表１】
2009050147.tif 000003
【００１７】
表２に、３つの相電圧に基づく事故様相判定条件を示す。なお、○印は、母線に設置された不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出された相電圧を示し、また、×印は、この不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出されなかった相電圧を示す（電圧低下の検出感度は定格電圧の７５〜８０％程度とする。）。
【表２】
2009050147.tif 000004
【００１８】
表３に、相・線間電圧に基づく事故様相判定条件を示す。なお、○印は、母線に設置された不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出された相電圧および線間電圧を示し、また、×印は、この不足電圧継電器からの電圧情報に基づいて電圧低下が検出されなかった相電圧および線間電圧を示す（電圧低下の検出感度は定格電圧の７５〜８０％程度とする。）。
【表３】
2009050147.tif 000005
【００１９】
（第２の事故様相判定方法）
１つの線間電圧および１つの相電圧の電圧値および位相に基づいて事故様相を判定する。
【００２０】
たとえば、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が２１０°でかつＲ相の相電圧ＶRの位相が０°であることを基準として（図２（ｂ）参照）、送配電線のＲ相−Ｓ相間の短絡事故時のＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＳ相−Ｔ相間の短絡事故時のＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTを短絡事故検出感度の８５Ｖとすると、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが所定の第１の電圧値ｋ１＝８５Ｖ以下であることを条件として短絡事故が発生したと判定するとともに、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが所定の第２の電圧値ｋ２＝１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準として短絡事故時のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が所定の角度範囲α内だけ遅れているか進んでいること（５．９５°≦α≦３０°または−３０°≦α≦−５．９５°）を条件として短絡事故が発生したと判定する（以下の（１−１）式および（１−２）式参照）。
ＶTR≦［｛（１１０／３1/2）×１．５｝2＋（８５／２）2］1/2
≦（９５．２６2＋４２．５2）1/2
≦１０４．３（Ｖ）  ・・・（１−１）
α≧３０°−ｔａｎ-1（４２．５／９５．２６）
≧５．９５（°）  ・・・（１−２）
【００２１】
また、以下のようにして事故様相を判定する。
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れている（＋α）場合に、Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故と判定する（図３（ａ）参照）。
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ進んでいる（−α）場合に、Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する（図３（ｂ）参照）。
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが８５Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れていたり進んでいたりしておらず（すなわち、−５．９５°よりも大きくて５．９５°よりも小さく）、かつ、短絡事故前のＲ相の相電圧ＶRの位相＝０°を基準としてＲ相の相電圧ＶRの位相が所定の他の角度範囲β（６．７６°≦β≦６０°、（１−３）式参照）内だけ進んでいる（−β）場合に、Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故と判定する（図３（ｃ）参照）。
β≧６０°−ｔａｎ-1［４２．５／｛１１０／（２×３1/2）｝］
≧６．７６（°）  ・・・（１−３）
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが８５Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れていたり進んでいたりしておらず（すなわち、−５．９５°よりも大きくて５．９５°よりも小さく）、かつ、短絡事故前のＲ相の相電圧ＶRの位相＝０°を基準としてＲ相の相電圧ＶRの位相が他の角度範囲β内だけ遅れていたり進んでいたりしていない（すなわち、−６．７６°よりも大きくて６．７６°よりも小さい）ことを条件に、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する（図３（ｄ）参照）。
【００２２】
なお、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRを用いたが、表４に丸印で示す電圧の組合せのいずれか１つを用いてもよい。ただし、後述する短絡事故発生判定条件および事故様相判定条件を電圧の組合せに応じて変更する必要がある。
【表４】
2009050147.tif 000006
【００２３】
（第３の事故様相判定方法）
１つの線間電圧の電圧値および位相とクロス貫通変流器から入力される短絡電流ＩRyの位相とに基づいて事故様相を判定する。
【００２４】
たとえば、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が２１０°であることを基準として、送配電線のＲ相−Ｓ相間の短絡事故時のＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSおよびＳ相−Ｔ相間の短絡事故時のＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTを短絡事故検出感度の８５Ｖとすると、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが所定の第１の電圧値ｋ１＝８５Ｖ以下であることを条件として短絡事故が発生したと判定するとともに、Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが所定の第２の電圧値ｋ２＝１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準として短絡事故時のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が所定の角度範囲α内だけ遅れているか進んでいること（５．９５°≦α≦３０°または−３０°≦α≦−５．９５°）を条件として短絡事故が発生したと判定する（（１−１）式および（１−２）式参照）。
【００２５】
また、以下のようにして事故様相を判定する。
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れている（＋α）場合に、Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故と判定する（図１１（ａ）参照）。
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが１０４．３Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ進んでいる（−α）場合に、Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する（図１１（ｂ）参照）。
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが８５Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れていたり進んでいたりしておらず（すなわち、−５．９５°よりも大きくて５．９５°よりも小さく）、かつ、短絡電流ＩRyの位相が所定の第１の角度範囲γ（−１５０°≦γ≦−９０°、γはインピーダンス角θ＝７５°としアーク抵抗などを考慮して決定する。）内にある場合に、Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故と判定する（図１１（ｃ）参照）。
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRが８５Ｖ以下であり、かつ、短絡事故前のＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相＝２１０°を基準としてＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRの位相が角度範囲α内だけ遅れていたり進んでいたりしておらず（すなわち、−５．９５°よりも大きくて５．９５°よりも小さく）、かつ、短絡電流ＩRyの位相が所定の第２の角度範囲δ（−９０°≦δ≦−３０°、δはインピーダンス角θ＝７５°としアーク抵抗などを考慮して決定する。）内にある場合に、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する（図１１（ｄ）参照）。
【００２６】
（第４の事故様相判定方法）
図１２に示す事故様相判定用変圧器１１０を母線に設置し、事故様相判定用変圧器１１０から出力される合成電圧ＶR-S-2Tの電圧値および位相と短絡電流の位相とに基づいて、以下のようにして事故様相を判定する。
ここで、事故様相判定用変圧器１１０の２次側は、Ｒ相の相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相の相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相の相電圧ＶTを反極性方向で２倍して合成するように結線されている。その結果、事故様相判定用変圧器１１０から出力される合成電圧ＶR-S-2Tは次式で表される。
ＶR-S-2T＝ＶR−ＶS−２ＶT
また、インピーダンス角θは通常７５°であるが、短絡電流の位相角は、アーク抵抗を考慮して、３０°（−４５°）から短絡事故時の最大角である９０°（＋１５°）とする。
【００２７】
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S-2Tの電圧値が所定の第１の合成電圧値Ｋ1＝１００．１Ｖ以下であり（（２−１）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が１９．１°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が所定の第１の合成電圧角度範囲ε1（７．１０°（＝Ｘ1）≦ε1≦４０．９°（＝Ｘ2）。（２−２）式および（２−３）式参照）内だけ遅れており（＋ε1）、かつ、短絡電流の位相が所定の第１の短絡電流角度範囲λ1（−１９．１°≦λ1≦４０．９°）内にある場合に、Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ1＝［（８３．１５）2＋（７２．０１×８５／１１０）2］1/2
＝１００．１（Ｖ）  ・・・（２−１）
Ｘ1＝ｃｏｓ-1（８３．１５／１１０．０）−ｃｏｓ-1（８３．１５／１００．０５）
＝７．１０（°）  ・・・（２−２）
Ｘ2＝６０−１９．１
＝４０．９（°）  ・・・（２−３）
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S-2Tの電圧値が所定の第２の合成電圧値Ｋ2＝１０７．６Ｖ以下であり（（２−４）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が１９．１°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が所定の第２の合成電圧角度範囲ε2（４．１２°（＝Ｘ3）≦ε2≦１９．１°（＝Ｘ4）。（２−５）式および（２−６）式参照）内だけ進んでおり（−ε2）、かつ、短絡電流の位相が所定の第２の短絡電流角度範囲λ2（１９．１°≦λ2≦７９．１°）内だけ進んでいる（−λ2）場合に、Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ2＝［（１０３．９４）2＋（３６．０１×８５／１１０）2］1/2
＝１０７．６（Ｖ）  ・・・（２−４）
Ｘ3＝ｃｏｓ-1（１０３．９４／１１０）−ｃｏｓ-1（１０３．９４／１０７．６０）
＝４．１２（°）  ・・・（２−５）
Ｘ4＝１９．１−０
＝１９．１（°）  ・・・（２−６）
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S-2Tの電圧値が所定の第３の合成電圧値Ｋ3＝８６．０Ｖ以下であり（（２−７）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が１９．１°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が所定の第３の合成電圧角度範囲ε3（３．０９°（＝Ｘ5）≦ε3≦７９．１°（＝Ｘ6）。（２−８）式および（２−９）式参照）内だけ進んでおり（−ε3）、かつ、短絡電流の位相が所定の第３の短絡電流角度範囲λ3（４０．９°≦λ3≦１００．９°）内だけ遅れている（＋λ3）場合に、Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ3＝［（２０．７９）2＋（１０８．０２×８５／１１０）2］1/2
＝８６．０（Ｖ）  ・・・（２−７）
Ｘ5＝ｃｏｓ-1（２０．７９／１１０）−ｃｏｓ-1（２０．７９／８６．０２）
＝３．０９（°）  ・・・（２−８）
Ｘ6＝６０＋１９．１
＝７９．１（°）  ・・・（２−９）
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S-2Tの電圧値が所定の第４の合成電圧値Ｋ4＝８５Ｖ（定格電圧の７５〜８０％）以下であり、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が１９．１°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S-2Tの位相が所定の第４の合成電圧角度範囲ε4（−３．０９°（＝−Ｘ5）≦ε4≦７．１０°（＝Ｘ1））内に入っており（すなわち、同位相であり）、かつ、短絡電流の位相が所定の第４の短絡電流角度範囲λ4（−１９．１°≦λ4≦４０．９°）内にある場合に、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する。
【００２８】
（第５の事故様相判定方法）
図１３に示す事故様相判定用変圧器１２０を母線に設置し、事故様相判定用変圧器１２０から出力される合成電圧ＶR-S+2Tの電圧値および位相と短絡電流の位相とに基づいて、以下のようにして事故様相を判定する。
ここで、事故様相判定用変圧器１２０の２次側は、Ｒ相の相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相の相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相の相電圧ＶTを極性方向で２倍して合成するように結線されている。その結果、事故様相判定用変圧器１２０から出力される合成電圧ＶR-S+2Tは次式で表される。
ＶR-S+2T＝ＶR−ＶS＋２ＶT
また、インピーダンス角θは通常７５°であるが、短絡電流の位相角は、アーク抵抗を考慮して、３０°（−４５°）から短絡事故時の最大角である９０°（＋１５°）とする。
【００２９】
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S+2Tの電圧値が所定の第５の合成電圧値Ｋ5＝１００．１Ｖ以下であり（（３−１）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が２８０．９°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が所定の第５の合成電圧角度範囲ε5（７．１０°（＝Ｘ7）≦ε5≦４０．９°（＝Ｘ8）。（３−２）式および（３−３）式参照）内だけ進んでおり（−ε5）、かつ、短絡電流の位相が所定の第５の短絡電流角度範囲λ5（７９．１°≦λ5≦１３９．１°）内だけ遅れている（＋λ5）場合に、Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ5＝［（８３．１５）2＋（７２．０１×８５／１１０）2］1/2
＝１００．１（Ｖ）  ・・・（３−１）
Ｘ7＝ｃｏｓ-1（８３．１５／１１０．０）−ｃｏｓ-1（８３．１５／１１０．０５）
＝７．１０（°）  ・・・（３−２）
Ｘ8＝２８０．９−２４０
＝４０．９（°）  ・・・（３−３）
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S+2Tの電圧値が所定の第６の合成電圧値Ｋ6＝８６．０Ｖ以下であり（（３−４）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が２８０．９°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が所定の第６の合成電圧角度範囲ε6（３．０９°（＝Ｘ9）≦ε6≦７９．１°（＝Ｘ10）。（３−５）式および（３−６）式参照）内だけ遅れており（＋ε6）、かつ、短絡電流の位相が所定の第６の短絡電流角度範囲λ6（１９．１°≦λ6≦７９．１°）内だけ遅れている（＋λ6）場合に、Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ6＝［（２０．７９）2＋（１０８．０２×８５／１１０）2］1/2
＝８６．０（Ｖ）  ・・・（３−４）
Ｘ9＝ｃｏｓ-1（２０．７９／１１０）−ｃｏｓ-1（２０．７９／８６．０２）
＝３．０９（°）  ・・・（３−５）
Ｘ10＝３６０−２８０．９
＝７９．１（°）  ・・・（３−６）
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S+2Tの電圧値が所定の第７の合成電圧値Ｋ7＝１０７．６Ｖ以下であり（（３−７）式参照）、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が２８０．９°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が所定の第７の合成電圧角度範囲ε7（４．１２°（＝Ｘ11）≦ε7≦１９．１°（＝Ｘ12）。（３−８）式および（３−９）式参照）内だけ遅れており（＋ε7）、かつ、短絡電流の位相が所定の第７の短絡電流角度範囲λ7（１３９．１°≦λ7≦１９９．１°）内だけ遅れている（＋λ7）場合に、Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故と判定する。
Ｋ7＝［１０３．９４2＋（３６．０１×８５／１１０）2］1/2
＝１０７．６（Ｖ）  ・・・（３−７）
Ｘ11＝ｃｏｓ-1（１０３．９４／１１０）−ｃｏｓ-1（１０３．９４／１０７．６０）
＝４．１２（°）  ・・・（３−８）
Ｘ12＝３００−２８０．９
＝１９．１（°）  ・・・（３−９）
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
合成電圧ＶR-S+2Tの電圧値が所定の第８の合成電圧値Ｋ8＝８５Ｖ（定格電圧の７５〜８０％）以下であり、かつ、正常時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が２８０．９°であることを基準として短絡事故時の合成電圧ＶR-S+2Tの位相が所定の第８の合成電圧角度範囲ε8（−７．１０°（＝−Ｘ7）≦ε8≦３．０９°（＝Ｘ9））内に入っており（すなわち、同位相であり）、かつ、短絡電流の位相が所定の第８の短絡電流角度範囲λ8（７９．１°≦λ8≦１３９．１°）内だけ遅れている（＋λ8）場合に、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故と判定する。
【００３０】
また、電圧抑制付過電流継電器５０は、短絡事故が発生したと判定すると、以下のようにして事故様相の判定の結果に応じて補正短絡電流ＩRy’を算出する。
【００３１】
（１）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故が発生すると、図１に破線の矢印で示すように送配電線のＲ相にＲ相の短絡電流ＩFRが内部方向に流れ、送配電線のＳ相にＳ相の短絡電流ＩFSが外部方向に流れるが、送配電線のＴ相にはＴ相の短絡電流ＩFTが流れない。
したがって、クロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される短絡電流ＩRyは、図１に実線の太矢印で示すようにＲ相の短絡電流ＩFRとＳ相の短絡電流ＩFSとのベクトル差となり、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の２倍となる（図４（ａ）参照。なお、図４においては、送配電線の内部方向に流れる短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTは実線の矢印で、送配電線の外部方向に流れる短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTは一点鎖線の矢印で示しており、また、θは短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTのインピーダンス角である。）。
ＩRy＝ＩFR−ＩFS
｜ＩRy｜＝｜ＩFR−ＩFS｜＝２×｜ＩFR｜＝２×｜ＩFS｜
このように、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の２倍となるため、電圧抑制付過電流継電器５０は、次式で示すように短絡電流ＩRyを１／２倍して補正短絡電流ＩRy’を算出する。
ＩRy’＝ＩRy／２
｜ＩRy’｜＝｜ＩRy｜／２＝｜ＩFR｜＝｜ＩFS｜
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＳ相にＳ相の短絡電流ＩFSが内部方向に流れ、送配電線のＴ相にＴ相の短絡電流ＩFTが外部方向に流れるが、送配電線のＲ相にはＲ相の短絡電流ＩFRが流れない。
したがって、クロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される短絡電流ＩRyは、極性が負のＳ相の短絡電流−ＩFSとなり、短絡電流ＩRyの振幅はＳ相の短絡電流ＩFSの振幅となる（図４（ｂ）参照）。
ＩRy＝−ＩFS
｜ＩRy｜＝｜ＩFS｜
このように、短絡電流ＩRyの振幅はＳ相の短絡電流ＩFSの振幅となるため、電圧抑制付過電流継電器５０は、次式で示すように短絡電流ＩRyを１倍して補正短絡電流ＩRy’を算出する。
ＩRy’＝ＩRy
｜ＩRy’｜＝｜ＩFS｜
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＴ相にＴ相の短絡電流ＩFTが内部方向に流れ、送配電線のＲ相にＲ相の短絡電流ＩFRが外部方向に流れるが、送配電線のＳ相にはＳ相の短絡電流ＩFSが流れない。
したがって、クロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される短絡電流ＩRyは、Ｒ相の短絡電流ＩFRとなり、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となる（図４（ｃ）参照）。
ＩRy＝ＩFR
｜ＩRy｜＝｜ＩFR｜
このように、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となるため、電圧抑制付過電流継電器５０は、次式で示すように短絡電流ＩRyを１倍して補正短絡電流ＩRy’を算出する。
ＩRy’＝ＩRy
｜ＩRy’｜＝｜ＩFR｜
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にＲ相の短絡電流ＩFR、Ｓ相の短絡電流ＩFSおよびＴ相の短絡電流ＩFTが位相差１２０°で内部方向にそれぞれ流れる。
したがって、クロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される短絡電流ＩRyはＲ相の短絡電流ＩFRとＳ相の短絡電流ＩFSとのベクトル差となり、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の３1/2倍となる（図４（ｄ）参照）。
ＩRy＝ＩFR−ＩFS
｜ＩRy｜＝｜ＩFR−ＩFS｜＝３1/2×｜ＩFR｜＝３1/2×｜ＩFS｜
このように、短絡電流ＩRyの振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の３1/2倍となるため、電圧抑制付過電流継電器５０は、次式で示すように短絡電流ＩRyを１／３1/2倍して補正短絡電流ＩRy’を算出する。
ＩRy’＝ＩRy／３1/2
｜ＩRy’｜＝｜ＩRy｜／３1/2＝｜ＩFR｜＝｜ＩFS｜
【００３２】
さらに、電圧抑制付過電流継電器５０は、短絡事故が発生したと判定すると、以下のようにして事故様相の判定の結果に応じて抑制電圧ＶRyを算出する。
【００３３】
上述した第１の事故様相判定方法を用いて事故様相を判定する場合には、以下に示すようにして抑制電圧ＶRyを求める。
（１）正常時
計器用変圧器６から入力されるＲ相およびＳ相の相電圧ＶR，ＶSより求めたＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSを抑制電圧ＶRyとする。
ＶRy＝ＶRS
（２）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
計器用変圧器６から入力されるＲ相およびＳ相の相電圧ＶR，ＶSより求めたＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSを抑制電圧ＶRyとする。
ＶRy＝ＶRS
（３）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
計器用変圧器６から入力されるＳ相およびＴ相の相電圧ＶS，ＶTより求めたＳ相−Ｔ相の線間電圧ＶSTを抑制電圧ＶRyとする。
ＶRy＝ＶST
（４）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
計器用変圧器６から入力されるＴ相およびＲ相の相電圧ＶT，ＶRより求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRを抑制電圧ＶRyとする。
ＶRy＝ＶTR
（５）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
計器用変圧器６から入力されるＲ相およびＳ相の相電圧ＶR，ＶSより求めたＲ相−Ｓ相の線間電圧ＶRSを抑制電圧ＶRyとする。
ＶRy＝ＶRS
【００３４】
上述した第２または第３の事故様相判定方法を用いて事故様相を判定する場合には、計器用変圧器６から入力されるＴ相およびＲ相の相電圧ＶT，ＶRより求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTR（図２（ｂ）参照）を用いて、事故様相に応じて以下のようにして抑制電圧ＶRyを求める。
（１）正常時
ＶRy＝Ｖ
ここで、Ｖ＝ＶTR∠２１０°
（２）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝２×Ｖ×ｃｏｓ(６０°＋α)
ここで、Ｖ＝ＶTR∠（２１０°+α）
（３）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝２×Ｖ×ｃｏｓ(６０°+α)
ここで、Ｖ＝ＶTR∠（２１０°−α）
（４）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝Ｖ
ここで、Ｖ＝ＶTR∠２１０°
（５）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝Ｖ
ここで、Ｖ＝ＶTR∠２１０°
【００３５】
上述した第４の事故様相判定方法を用いて事故様相を判定する場合には、事故様相判定用変圧器１１０から入力される合成電圧ＶR-S-2Tを用いて、事故様相に応じて以下のようにして抑制電圧ＶRyを求める。
（１）正常時
ＶRy＝ＶR-S-2T
（２）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S-2T−８３．１５）／２６．８５
（３）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S-2T−１０３．９４）／６．０６
（４）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S-2T−２０．７９）／８９．２１
（５）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝ＶR-S-2T
【００３６】
上述した第５の事故様相判定方法を用いて事故様相を判定する場合には、事故様相判定用変圧器１２０から入力される合成電圧ＶR-S+2Tを用いて、事故様相に応じて以下のようにして抑制電圧ＶRyを求める。
（１）正常時
ＶRy＝ＶR-S+2T
（２）Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S+2T−８３．１５）／２６．８５
（３）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S+2T−２０．７９）／８９．２１
（４）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝１１０×（ＶR-S+2T−１０３．９４）／６．０６
（５）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
ＶRy＝ＶR-S+2T
【００３７】
電圧抑制付過電流継電器５０は、抑制電圧ＶRyに応じて電流整定値の倍率を規定する電圧抑制特性によって決定される電流整定値を補正短絡電流ＩRy’の振幅が超えた場合には、第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。なお、図５に電圧抑制特性の一例を示す。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の第２の実施例による電圧抑制付過電流継電装置について、図６乃至図８を参照して説明する。
本実施例による電圧抑制付過電流継電装置は、図６に示すように、送配電線のＲ相およびＳ相がクロスするように貫通された第１のクロス貫通変流器１０1と、送配電線のＲ相およびＴ相がクロスするように貫通された第２のクロス貫通変流器１０2と、第１のクロス貫通変流器１０1から入力される第１の短絡電流ＩRy1と母線に設置された計器用変圧器６から入力される電圧情報から求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRとに基づいて送配電線の短絡事故を検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する第１の電圧抑制付過電流継電器５０1と、第２のクロス貫通変流器１０2から入力される第２の短絡電流ＩRy2と計器用変圧器６から入力される電圧情報から求めたＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRとに基づいて送配電線の短絡事故を検出すると、第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する第２の電圧抑制付過電流継電器５０2とを具備する。
【００３９】
ここで、第１のクロス貫通変流器１０1は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器であり、第２のクロス貫通変流器１０2は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＴ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相は第１のクロス貫通変流器１０1の極性方向に貫通されているが、送配電線のＳ相は第１のクロス貫通変流器１０1の反極性方向に貫通されている。同様に、送配電線のＲ相は第２のクロス貫通変流器１０2の極性方向に貫通されているが、送配電線のＴ相は第２のクロス貫通変流器１０2の反極性方向に貫通されている。
【００４０】
したがって、短絡事故が発生していないときに送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に流れる負荷電流をＩR，ＩS，ＩTで表すと、図７に示すようにＲ相の負荷電流ＩRとＳ相の負荷電流ＩSとが１２０°の位相差で第１のクロス貫通変流器１０1の環状鉄心を貫通して流れるため、第１のクロス貫通変流器１０1から電圧抑制付過電流継電器５０1に入力される第１の負荷電流Ｉ1は、Ｒ相の負荷電流ＩRとＳ相の負荷電流ＩSとのベクトル差となり、第１の負荷電流Ｉ1の振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｓ相の負荷電流ＩS）の振幅の３1/2倍となる。
Ｉ1＝ＩR−ＩS
｜Ｉ1｜＝｜ＩR−ＩS｜＝３1/2×｜ＩR｜＝３1/2×｜ＩS｜
このように、第１の負荷電流Ｉ1の振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｓ相の負荷電流ＩS）の振幅の３1/2倍となるため、第１の電圧抑制付過電流継電器５０1は、次式で示すように第１の負荷電流Ｉ1を１／３1/2倍して第１の補正負荷電流Ｉ1’を算出する。
Ｉ1’＝Ｉ1／３1/2
｜Ｉ1’｜＝｜Ｉ1｜／３1/2＝｜ＩR｜＝｜ＩS｜
同様に、図７に示すようにＲ相の負荷電流ＩRとＴ相の負荷電流ＩTとが１２０°の位相差で第２のクロス貫通変流器１０2の環状鉄心を貫通して流れるため、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電圧抑制付過電流継電器５０2に入力される第２の負荷電流Ｉ2は、Ｒ相の負荷電流ＩRとＴ相の負荷電流ＩTとのベクトル差となり、第２の負荷電流Ｉ2の振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｔ相の負荷電流ＩT）の振幅の３1/2倍となる。
Ｉ2＝ＩR−ＩT
｜Ｉ2｜＝｜ＩR−ＩT｜＝３1/2×｜ＩR｜＝３1/2×｜ＩT｜
このように、第２の負荷電流Ｉ2の振幅はＲ相の負荷電流ＩR（Ｔ相の負荷電流ＩT）の振幅の３1/2倍となるため、第２の電圧抑制付過電流継電器５０2は、次式で示すように第２の負荷電流Ｉ2を１／３1/2倍して第２の補正負荷電流Ｉ2’を算出する。
Ｉ2’＝Ｉ2／３1/2
｜Ｉ2’｜＝｜Ｉ2｜／３1/2＝｜ＩR｜＝｜ＩT｜
【００４１】
第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2は、上述した第１乃至第５の事故様相判定方法のいずれか１つを用いて短絡事故の発生および事故様相を判定する。
また、第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2は、短絡事故が発生したと判定すると、以下のようにして、事故様相の判定の結果に応じて第１および第２の補正短絡電流ＩRy1’，ＩRy2’をそれぞれ算出する。
【００４２】
・  Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故の場合
Ｒ相−Ｓ相間の短絡事故が発生すると、図６に破線の矢印で示すように送配電線のＲ相にＲ相の短絡電流ＩFRが内部方向に流れ、送配電線のＳ相にＳ相の短絡電流ＩFSが外部方向に流れるが、送配電線のＴ相にはＴ相の短絡電流ＩFTが流れない。
したがって、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電圧抑制付過電流継電器５０1に入力される第１の短絡電流ＩRy1は、図６に太矢印の実線で示すようにＲ相の短絡電流ＩFRとＳ相の短絡電流ＩFSとのベクトル差となり、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の２倍となる（図８（ａ）参照。なお、図８においては、送配電線の内部方向に流れる短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTは実線の矢印で、送配電線の外部方向に流れる短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTは一点鎖線の矢印で示している。）。
ＩRy1＝ＩFR−ＩFS
｜ＩRy1｜＝｜ＩFR−ＩFS｜＝２×｜ＩFR｜＝２×｜ＩFS｜
このように、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の２倍となるため、第１の電圧抑制付過電流継電器５０1は、次式で示すように第１の短絡電流ＩRy1を１／２倍して第１の補正短絡電流ＩRy1’を算出する。
ＩRy1’＝ＩRy1／２
｜ＩRy1’｜＝｜ＩRy1｜／２＝｜ＩFR｜＝｜ＩFS｜
また、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電圧抑制付過電流継電器５０2に入力される第２の短絡電流ＩRy2は、図６に太矢印の破線で示すようにＲ相の短絡電流ＩFRとなり、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となる（図８（ａ）参照）。
ＩRy2＝ＩFR
｜ＩRy2｜＝｜ＩFR｜
このように、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となるため、第２の電圧抑制付過電流継電器５０2は、次式で示すように第２の短絡電流ＩRy2を１倍して第２の補正短絡電流ＩRy2’を算出する。
ＩRy2’＝ＩRy2
｜ＩRy2’｜＝｜ＩRy2｜＝｜ＩFR｜
（２）Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＳ相にＳ相の短絡電流ＩFSが内部方向に流れ、送配電線のＴ相にＴ相の短絡電流ＩFTが外部方向に流れるが、送配電線のＲ相にはＲ相の短絡電流ＩFRが流れない。
したがって、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電圧抑制付過電流継電器５０1に入力される第１の短絡電流ＩRy1は、極性が負のＳ相の短絡電流−ＩFSとなり、第１の短絡電流ＩRy1の振幅は、Ｓ相の短絡電流ＩFSの振幅となる（図８（ｂ）参照）。
ＩRy1＝−ＩFS
｜ＩRy1｜＝｜ＩFS｜
このように、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＳ相の短絡電流ＩFSの振幅となるため、第１の電圧抑制付過電流継電器５０1は、次式で示すように第１の短絡電流ＩRy1を１倍して第１の補正短絡電流ＩRy1’を算出する。
ＩRy1’＝ＩRy1
｜ＩRy1’｜＝｜ＩRy1｜＝｜ＩFS｜
また、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電圧抑制付過電流継電器５０2に入力される第２の短絡電流ＩRy2は、極性が負のＴ相の短絡電流−ＩFTとなり、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＴ相の短絡電流ＩFTの振幅となる（図８（ｂ）参照）。
ＩRy2＝−ＩFT
｜ＩRy2｜＝｜ＩFT｜
このように、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＴ相の短絡電流ＩFTの振幅となるため、第２の電圧抑制付過電流継電器５０2は、次式で示すように第２の短絡電流ＩRy2を１倍して第２の補正短絡電流ＩRy2’を算出する。
ＩRy2’＝ＩRy2
｜ＩRy2’｜＝｜ＩRy2｜＝｜ＩFT｜
（３）Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故の場合
Ｔ相−Ｒ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＴ相にＴ相の短絡電流ＩFTが内部方向に流れ、送配電線のＲ相にＲ相の短絡電流ＩFRが外部方向に流れるが、送配電線のＳ相にはＳ相の短絡電流ＩFSが流れない。
したがって、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電圧抑制付過電流継電器５０1に入力される第１の短絡電流ＩRy1は、Ｒ相の短絡電流ＩFRとなり、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となる（図８（ｃ）参照）。
ＩRy1＝ＩFR
｜ＩRy1｜＝｜ＩFR｜
このように、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFRの振幅となるため、第１の電圧抑制付過電流継電器５０1は、次式で示すように第１の短絡電流ＩRy1を１倍して第１の補正短絡電流ＩRy1’を算出する。
ＩRy1’＝ＩRy1
｜ＩRy1’｜＝｜ＩRy1｜＝｜ＩFR｜
また、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電圧抑制付過電流継電器５０2に入力される第２の短絡電流ＩRy2は、Ｒ相の短絡電流ＩFRとＴ相の短絡電流ＩFTとのベクトル差となり、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｔ相の短絡電流ＩFT）の振幅の２倍となる（図８（ｃ）参照）。
ＩRy2＝ＩFR−ＩFT
｜ＩRy2｜＝｜ＩFR−ＩFT｜＝２×｜ＩFR｜＝２×｜ＩFT｜
このように、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｔ相の短絡電流ＩFT）の振幅の２倍となるため、第２の電圧抑制付過電流継電器５０2は、次式で示すように第２の短絡電流ＩRy2を１／２倍して第２の補正短絡電流ＩRy2’を算出する。
ＩRy2’＝ＩRy2／２
｜ＩRy2’｜＝｜ＩRy2｜／２＝｜ＩFR｜＝｜ＩFT｜
（４）Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故の場合
Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相間の短絡事故が発生すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にＲ相の短絡電流ＩFR、Ｓ相の短絡電流ＩFSおよびＴ相の短絡電流ＩFTが位相差１２０°で内部方向にそれぞれ流れる。
したがって、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電圧抑制付過電流継電器５０1に入力される第１の短絡電流ＩRy1はＲ相の短絡電流ＩFRとＳ相の短絡電流ＩFSとのベクトル差となり、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の３1/2倍となる（図８（ｄ）参照）。
ＩRy1＝ＩFR−ＩFS
｜ＩRy1｜＝｜ＩFR−ＩFS｜＝３1/2×｜ＩFR｜＝３1/2×｜ＩFS｜
このように、第１の短絡電流ＩRy1の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｓ相の短絡電流ＩFS）の振幅の３1/2倍となるため、第１の電圧抑制付過電流継電器５０1は、次式で示すように第１の短絡電流ＩRy1を１／３1/2倍して第１の補正短絡電流ＩRy1’を算出する。
ＩRy1’＝ＩRy1／３1/2
｜ＩRy1’｜＝｜ＩRy1｜／３1/2＝｜ＩFR｜＝｜ＩFS｜
また、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電圧抑制付過電流継電器５０2に入力される第２の短絡電流ＩRy2はＲ相の短絡電流ＩFRとＴ相の短絡電流ＩFTとのベクトル差となり、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｔ相の短絡電流ＩFT）の振幅の３1/2倍となる（図８（ｄ）参照）。
ＩRy2＝ＩFR−ＩFT
｜ＩRy2｜＝｜ＩFR−ＩFT｜＝３1/2×｜ＩFR｜＝３1/2×｜ＩFT｜
このように、第２の短絡電流ＩRy2の振幅はＲ相の短絡電流ＩFR（Ｔ相の短絡電流ＩFT）の振幅の３1/2倍となるため、第２の電圧抑制付過電流継電器５０2は、次式で示すように第２の短絡電流ＩRy2を１／３1/2倍して第２の補正短絡電流ＩRy2’を算出する。
ＩRy2’＝ＩRy2／３1/2
｜ＩRy2’｜＝｜ＩRy2｜／３1/2＝｜ＩFR｜＝｜ＩFT｜
【００４３】
また、第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2は、短絡事故が発生したと判定すると、上述したようにして、事故様相の判定の結果に応じて抑制電圧ＶRyを算出する。
【００４４】
第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2は、抑制電圧ＶRyに応じて電流整定値の倍率を規定する電圧抑制特性（図５参照）によって決定される電流整定値を第１および第２の補正短絡電流ＩRy1’，ＩRy2’の振幅が超えた場合には、第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【００４５】
以上の説明では、第１のクロス貫通変流器１０1には送配電線のＲ相およびＳ相をクロスさせて貫通させるとともに第２のクロス貫通変流器１０2には送配電線のＲ相およびＴ相をクロスさせて貫通させたが、第１および第２のクロス貫通変流器１０1，１０2にクロスさせて貫通させる送配電線の２相は他の組合せでもよい。
【００４６】
また、上述した第４の事故様相判定方法においてＲ相の相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相の相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相の相電圧ＶTを反極性方向で２倍して合成するように事故様相判定用変圧器１１０の２次側を結線し、上述した第５の事故様相判定方法においてＲ相の相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相の相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相の相電圧ＶTを極性方向で２倍して合成するように事故様相判定用変圧器１２０の２次側を結線したが、Ｒ相の相電圧ＶRを極性方向または反極性方向でａ倍して、Ｓ相の相電圧ＶSを極性方向または反極性方向でｂ倍して、Ｔ相の相電圧ＶTを極性方向または反極性方向でｃ倍して合成するように事故様相判定用変圧器の２次側を結線してもよい。この事故様相判定用変圧器から出力される合成電圧ＶaR+bS+cTは次式で表される。
ＶaR+bS+cT＝±ａＶR±ｂＶS±ｃＶT
【００４７】
以上では、送配電線において使用される電圧抑制付過電流継電器との組合せでクロス貫通変流器について説明したが、クロス貫通変流器は、送配電線以外の三相交流回路において使用されている電圧抑制付過電流継電器と組み合わせても、同様の効果を得ることができる。
また、クロス貫通変流器の環状鉄心には三相交流回路の任意の２相を逆向きに１回クロスさせて貫通させたが、三相交流回路の任意の２相が２回以上クロスしてクロス貫通変流器を貫通するように、三相交流回路の任意の２相をクロス貫通変流器の環状鉄心に同じ回数または異なる回数だけ巻いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例による電圧抑制付過電流継電装置について説明するための図である。
【図２】短絡事故が発生していないときに図１に示したクロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される負荷電流Ｉおよび図１に示した計器用変圧器６から電圧抑制付過電流継電器５０に入力されるＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRについて説明するための図である。
【図３】短絡事故が発生したときに図１に示した計器用変圧器６から電圧抑制付過電流継電器５０に入力されるＴ相−Ｒ相の線間電圧ＶTRおよびＲ相の相電圧ＶRについて説明するための図である。
【図４】短絡事故が発生したときに図１に示したクロス貫通変流器１０から電圧抑制付過電流継電器５０に入力される短絡電流ＩRYについて説明するための図である。
【図５】電圧抑制特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例による電圧抑制付過電流継電装置について説明するための図である。
【図７】短絡事故が発生していないときに図６に示した第１および第２のクロス貫通変流器１０1，１０2から第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2にそれぞれ入力される第１および第２の負荷電流Ｉ1，Ｉ2について説明するための図である。
【図８】短絡事故が発生したときに図６に示した第１および第２のクロス貫通変流器１０1，１０2から第１および第２の電圧抑制付過電流継電器５０1，５０2にそれぞれ入力される第１および第２の短絡電流ＩRy1，ＩRy2について説明するための図である。
【図９】電圧抑制付過電流継電器を送配電線の各相に設置して短絡事故からの保護を図る従来方法を説明するための図である。
【図１０】末端回路の送配電線などで電圧抑制付過電流継電器を２相にだけ設置して短絡事故からの保護を図る従来方法を説明するための図である。
【図１１】第３の事故様相判定方法について説明するための図である。
【図１２】第４の事故様相判定方法において用いられる事故様相判定用変圧器１１０の構成を示す図である。
【図１３】第５の事故様相判定方法において用いられる事故様相判定用変圧器１２０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  電源
２1〜２3  第１乃至第３の遮断器
３1〜３3  第１乃至第３の変流器
４1〜４3  第１乃至第３の電圧抑制付過電流継電器
６  計器用変圧器
１０  クロス貫通変流器
１０1，１０2  第１および第２のクロス貫通変流器
５０  電圧抑制付過電流継電器
５０1，５０2  第１および第２の電圧抑制付過電流継電器
Ｉ，ＩR，ＩS，ＩT  負荷電流
Ｉ’  補正負荷電流
Ｉ1，Ｉ2  第１および第２の負荷電流
Ｉ1’，Ｉ2’  第１および第２の補正負荷電流
ＩRy，ＩFR，ＩFS，ＩFT  短絡電流
ＩRy’  補正短絡電流
ＩRy1，ＩRy2  第１および第２の短絡電流
ＩRy1’，ＩRy2’  第１および第２の補正短絡電流
ＶR，ＶS，ＶT  相電圧
ＶRS，ＶST，ＶTR  線間電圧
ＶRy  抑制電圧
ＶR-S-2T，ＶR-S+2T，ＶaR+bS+cT  合成電圧
θ  インピーダンス角
α，β  角度範囲
γ，δ  第１および第２の角度範囲
ｋ１，ｋ２  第１および第２の電圧値
Ｋ1〜Ｋ8  第１乃至第８の合成電圧値
ε1〜ε8  第１乃至第８の合成電圧角度範囲
λ1〜λ8  第１乃至第８の短絡電流角度範囲
【図１】
2009050147.tif 000007
【図２】
2009050147.tif 000008
【図３】
2009050147.tif 000009
【図４】
2009050147.tif 000010
【図５】
2009050147.tif 000011
【図６】
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【図７】
2009050147.tif 000013
【図８】
2009050147.tif 000014
【図９】
2009050147.tif 000015
【図１０】
2009050147.tif 000016
【図１１】
2009050147.tif 000017
【図１２】
2009050147.tif 000018
【図１３】
2009050147.tif 000019