JP2000261959A

JP2000261959A - 地絡抑制システムおよび地絡抑制方法

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Publication number: JP2000261959A
Application number: JP11062198A
Authority: JP
Inventors: Tsumayuki Nagai; 詳幸長井; Takashi Ganji; 崇元治; Hiroshi Endo; 弘遠藤; Masaru Isozaki; 優磯崎; Hiromi Iwai; 弘美岩井; Toshiro Matsumoto; 俊郎松本
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP3841248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】系統に注入する逆位相電流を安定させ、地絡
電流の復帰を防いで、地絡アークを消弧させやすくする
こと。【解決手段】健全回線５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃの零相
電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃のベクトル和に基づいて近似地絡電流Ｉ
_g3を算出し、その算出された近似地絡電流Ｉ_g3とは逆位
相の逆位相電流Ｉ_v を母線３ａ〜３ｃに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力配電線に生じ
る瞬時地絡あるいは永続的地絡において、地絡に起因し
て発生する地絡電流を抑制することによって、地絡その
ものを抑制し、さらには、電気設備技術基準に規定され
ているＢ種接地工事による接地抵抗値の緩和を行う地絡
抑制システムおよび地絡抑制方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力配電系統において地絡事故が
発生した場合、配電線に地絡電流が流れる。この地絡に
対する対策として、通常の場合、零相変成器により地絡
故障を検出し、零相変流器により故障回線を検出した継
電器が動作し、配電線の遮断器（配電線ＣＢ）を開動作
させ当該配電線を無電圧状態にし、１分後、配電線ＣＢ
を閉動作させ、当該配電線に再送電するという再閉路動
作を行う。

【０００３】しかし、配電線と導電物の一時的な接触等
が原因の瞬時地絡が発生した場合は、永久地絡とはなら
ず、地絡事故が除去される場合が多い。このような瞬時
地絡の場合に再閉路動作をさせると、停電を伴うので、
電力供給の信頼度を著しく低下させることになる。

【０００４】そこで、瞬時地絡の場合には、配電線ＣＢ
が動作する以前に、強制接地装置により瞬時に地絡電流
を配電線から迂回させる方法や、消弧リアクトルを装備
して地絡電流の一部を相殺する方法により、地絡電流を
抑制して配電線ＣＢを動作させない手法が考案されてい
る。

【０００５】しかし、地絡電流を迂回させる方法（送電
側の電源に迂回回路を設ける）では、地絡電流の電流値
が低減されるわけではなく、電気設備技術基準に定めら
れているＢ種接地工事により、地絡電流値に応じた接地
抵抗が必要となり、多大な工事費が必要となる。

【０００６】また、消弧リアクトルを装備して地絡電流
の一部を相殺する方法（コンデンサＣに対してコイルＬ
を挿入したＬＣ共振回路を設ける）は、送電側に接地点
があることが必要であり、送電側の形態が限定される。

【０００７】さらに消弧リアクトルを使用しても、相殺
できるのは対地静電容量に基づく地絡電流の基本波成分
であり、抵抗分電流や高調波電流を含む地絡電流の全て
を相殺することは原理的に不可能であり、地絡電流の残
存分の処理が課題となる。

【０００８】また、配電線亘長の変化により、対地静電
容量が変化する場合、リアクトル容量が一定であれば、
電流補償率が変化してしまうことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、送電形態への
依存性がなく、追加設備を安価に抑え、地絡電流を抑制
することが可能な地絡抑制システムおよび地絡抑制方法
として、地絡電流と逆位相の電流を注入して、地絡電流
を抑制する逆位相電流注入方式が考案された。

【００１０】しかし、逆位相電流注入方式において、近
似的な地絡電流として地絡回線の零相変流路で検出され
る電流を逆位相波形発生装置への入力とした場合、逆位
相波形発生装置への入出力は同じ地絡回線で行われるこ
とになる。

【００１１】従って、逆位相波形発生装置への入力は、
結果的には地絡電流と逆位相電流との残差を与えること
になる。

【００１２】このため、地絡電流は抑制されては復帰
し、復帰しては抑制されるという繰り返しが起こり、地
絡電流が復帰することにより、地絡アークが消弧しずら
いという問題が生じる。

【００１３】ここで、従来における地絡電流抑制原理
を、図６および図７に基づいて説明する。

【００１４】図６は、地絡電流Ｉ_g を抑制する等価回路
を示す。１００は、等価電源である。１０１は、地絡回
線である。１０２および１０３は健全回線である。Ｃ
１，Ｃ２およびＣ３は、それぞれ地絡回線１０１，健全
回線１０２および１０３の対地静電容量である。１０４
は接地形計器用変圧器（ＧＶＴ；Grounding Voltage Tr
ansformer ）からなる零相変圧器の一次側接地中性線で
あり、抵抗Ｒ_N は零相変圧器に設けてある制限抵抗を一
次側換算した等価抵抗である。１０５は地絡事故検出装
置である。１０６は地絡電流Ｉ_g を抑制する逆位相電流
Ｉ_V を発生する逆位相波形発生装置である。１０７は地
絡回線１０１に設置した零相変流器に対応する等価零相
変流器であり、１０８および１０９は健全回線１０２お
よび１０３に設置した零相変流器である。なお、地絡回
線１０１の零相変流器は、その特性上、自回線分の電流
は検出することができない。

【００１５】健全回線１０２の零相変流器１０８で検出
される電流は零相電流Ｉ₀₂、健全回線１０３の零相変流
器１０９で検出される電流は零相電流Ｉ₀₃である。ま
た、零相変圧器の一次側接地中性線１０４には抵抗分電
流Ｉ_RNが流れる。一方、地絡回線１０１の本来の零相変
流器で検出される電流はＩ₀₂，Ｉ₀₃，Ｉ_RNのベクトル和
となる。

【００１６】ここで、地絡電流のうちの地絡回線１０１
で発生する零相電流をＩ_g1（＝Ｉ₀₁）、地絡電流のうち
の健全回線１０２，１０３および零相変圧器の一次側接
地中性線１０４から発生する電流をＩ_g2（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃
＋Ｉ_RN）、また、地絡電流のうちの健全回線１０２，１
０３のみから発生する電流をＩ_g3（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）とす
ると、地絡電流Ｉ_g は、

【００１７】

【数１】Ｉ_g ＝Ｉ₀₁＋Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN ＝Ｉ_g1＋Ｉ_g2 …（１）となる。

【００１８】次に、地絡電流の抑制動作は次のようにな
る。

【００１９】１．地絡回線１０１の等価零相変流器１０
７では、地絡電流Ｉ_g のうちの健全回線および零相変圧
器の一次側接地中性線からの流入分Ｉ_g2と逆位相電流Ｉ
_V との残差ΔＩ_g2（＝Ｉ_g2＋Ｉ_V ）が検出される。

【００２０】２．検出された残差ΔＩ_g2は、地絡事故検
出装置１０５を通じて、逆位相波形発生装置１０６に入
力され、そこで残差ΔＩ_g2に応じた逆位相電流Ｉ_V を生
成、注入する。

【００２１】３．逆位相電流Ｉ_V の注入当初は、残差Δ
Ｉ_g2は小さくなり、次の時点での逆位相電流Ｉ_V の生成
・注入量は減少する。

【００２２】４．地絡が継続している場合、逆位相電流
Ｉ_V が減少した分、再度、残差ΔＩ_g2が大きくなる。

【００２３】５．１〜４の処理を繰り返し、ある一定レ
ベルで抑制率が落ち着く。

【００２４】このようにして、地絡電流のうちの健全回
線の零相電流分および零相変圧器の一次側接地中性線か
らの流入分の合成電流Ｉ_g2（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN）が減
少する。よって、これに応じて地絡電流Ｉ_g （＝Ｉ_g1＋
Ｉ_g2）も減少する。

【００２５】図７は、従来における地絡電流Ｉ_g の抑制
原理を示すベクトル図であって、図７（ａ）は逆位相波
形発生装置を適用しない場合の通常の地絡状態、図７
（ｂ）は図７（ａ）の状態において逆位相波形発生装置
を適用した場合のある時点での状態、図７（ｃ）は図７
（ａ）の状態において逆位相波形発生装置を適用した場
合の図７（ｂ）とは異なる時点での状態を示すものであ
る。残差ΔＩ_g2（＝Ｉ_g2＋Ｉ_v ）は図６の零相変流器１
０７で常にモニタされている。地絡当初は、残差ΔＩ_g2
はＩ_g2に等しく、それに応じた逆位相電流Ｉ_v （＝−Δ
Ｉ_g2）を生成、注入する（図７（ａ），（ｂ）参照）。
注入後、図７（ｂ）に示すように、残差ΔＩ_g2は小さく
なり、その分地絡電流Ｉ_g も抑制される。しかし、残差
ΔＩ_g2を常にモニタしているため、次の瞬間では、逆位
相電流Ｉ_V は図７（ｃ）に示すような小さな電流となっ
てしまう。また、Ｉ₀₂，Ｉ₀₃，Ｉ_RNの各電流は以前のま
ま流れようとするため、Ｉ_g2（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN）は
元の大きさに戻ろうとする。そのため、Ｉ_g2の抑制効果
が小さくなり、地絡電流Ｉ_g （＝Ｉ_g1＋Ｉ_g2）の抑制効
果も小さくなる。

【００２６】このような図７（ｂ），（ｃ）の動作を繰
り返すことにより、前述したように、地絡電流Ｉ_g が復
帰して、地絡アークが消弧しずらいという問題が残る。

【００２７】そこで、本発明の目的は、系統に注入する
逆位相電流を安定させ、地絡電流の復帰を防ぎ、地絡ア
ークが消弧しやすい地絡抑制システムおよび地絡抑制方
法を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、共通の母線に接続された複数回線
の配電線を備える電力配電線における地絡電流を抑制す
るものであって、前記電力配電線の零相電圧を検出する
零相電圧検出手段および前記配電線の各零相電流を検出
する零相電流検出手段を具えるとともに、前記零相電流
検出手段により検出された電流に基づいて健全回線を判
別する健全相判別手段と、前記判別された健全回線の零
相電流のベクトル和に基づいて近似地絡電流を算出する
近似地絡電流算出手段と、前記算出された近似地絡電流
とは逆位相の逆位相電流を作成する逆位相電流作成手段
と、前記作成された逆位相電流を前記電力配電線に供給
する逆位相電流供給手段とを具え、前記供給された逆位
相電流によって前記地絡電流を抑制するようにすること
によって、地絡抑制システムを構成する。

【００２９】また、本発明によれば、共通の母線に接続
された複数回線の配電線を備える電力配電線における地
絡電流を抑制するものであって、前記電力配電線の零相
電圧を検出する零相電圧検出工程および前記配電線の各
零相電流を検出する零相電流検出手段を具えるととも
に、前記零相電圧および前記零相電流検出工程により検
出された電流に基づいて地絡事故を検出する地絡事故検
出工程と、前記零相電流検出工程により検出された電流
に基づいて健全回線を判別する健全相判別工程と、前記
判別された健全回線の零相電流のベクトル和に基づいて
近似地絡電流を算出する近似地絡電流算出工程と、前記
算出された近似地絡電流とは逆位相の逆位相電流を作成
する逆位相電流作成工程と、前記作成された逆位相電流
を前記電力配電線に供給する逆位相電流供給工程とを具
え、前記供給された逆位相電流によって前記地絡電流を
抑制するようにすることによって、地絡抑制方法を構成
する。

【００３０】また、かかる構成において、前記健全回線
の零相電流のベクトル和の算出は、地絡事故発生直後の
過渡状態を経過した後の前記健全回線の零相電流に対し
て行うようにするとよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００３２】（システム構成）図１は、本発明を表す地
絡抑制システムの構成例を示す。

【００３３】配電変電所１の構内において、２は電源
（電源用変圧器）である。この電源２の出力側は、母線
３ａ〜３ｃを介して、配電線４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ、
６ａ〜６ｃと接続されている。

【００３４】母線３ａ〜３ｃには、零相電圧Ｖｏを検出
する接地形計器用変圧器（ＧＶＴ）からなる零相変圧器
８が接続されている。配電線４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，
６ａ〜６ｃには、零相変流器７ａ〜７ｃが接続されてい
る。

【００３５】１０は、配電線４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ、
あるいは６ａ〜６ｃのうちの事故配電線に流れる近似地
絡電流Ｉ_g3（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）を検出する地絡電流検出手
段としての地絡事故検出装置である。なお、図１は配電
線４ａ〜４ｃが事故配電線となった場合を示している。
この地絡事故検出装置１０の入力側は、零相変流器７ａ
〜７ｃ，零相変圧器８と、計器用変圧器９ａ〜９ｃとが
接続されている。また、地絡事故検出装置１０の出力側
は、逆位相波形発生装置２０と、系統並入用の開閉器４
１とが接続されている。

【００３６】２０は、近似地絡電流Ｉ_g3と逆位相の逆位
相電流Ｉ_v （＝−Ｉ_g3）を発生する逆位相電流発生手段
としての逆位相波形発生装置である。この逆位相波形発
生装置２０の入力側は、地絡事故検出装置１０の出力側
と接続されている。また、逆位相波形発生装置２０の出
力側は、注入用変圧器４０と接続されている。

【００３７】また、配電変電所１から引き出された配電
線４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃには、各々負荷
３０, ３１，３２が接続されている。Ｃ₀₁は、配電線４
ａ〜４ｃの各相と大地との間の対地静電容量である。Ｃ
₀₂は、配電線５ａ〜５ｃの各相と大地との間の対地静電
容量である。Ｃ₀₃は、配電線６ａ〜６ｃの各相と大地と
の間の対地静電容量である。

【００３８】図２は、地絡事故検出装置１０の内部構成
を示す。この装置１０には、各種信号が入力される入力
部１１と、地絡事故を検出するための事故検出部１２
と、地絡事故の発生した相と、地絡事故の発生していな
い健全な配電線とを検出する比較部１３と、地絡相への
系統並入用の開閉器４１の投入指令を発生させる開閉器
投入指令部１４と、逆位相波形発生装置２０への入力と
なる近似地絡電流Ｉ_g3を算出するための演算部１５と、
系統並入用の開閉器４１への投入指令と近似地絡電流Ｉ
_g3とを出力する出力部１６とから構成されている。

【００３９】図３は、逆位相波形発生装置２０の内部構
成を示す。この装置２０は、逆位相電流発生指令が入力
される入力部２１と、入力信号波形と同じ位相波形を生
成する波形生成部２２と、生成した波形を反転させる波
形反転部２３と、逆位相電流Ｉ_v を出力する出力部２４
とから構成されている。

【００４０】（地絡電流抑制動作）次に、地絡抑制シス
テムの動作について説明する。

【００４１】いま、配電線４ａ〜４ｃのうち、ｃ相の配
電線４ｃに地絡故障が発生したとする。この場合、母線
３ａには、配電線４ａ〜４ｃのうち、ａ相の配電線４ａ
から対地静電容量Ｃ₀₁に基づく零相電流ｉ₀₁と、配電線
５ａ〜５ｃのうち、ａ相の配電線５ａから対地静電容量
Ｃ₀₂に基づく零相電流ｉ₀₂と、配電線６ａ〜６ｃのう
ち、ａ相の配電線６ａから対地静電容量Ｃ₀₃に基づく零
相電流ｉ₀₃と、零相変圧器８の接地中性線８ａからの地
絡抵抗分電流のうち、ａ相に流れる分Ｉ_raとの合成電流
が破線矢印のごとく流れる。

【００４２】母線３ｂには、配電線４ａ〜４ｃのうち、
ｂ相の配電線４ｂから対地静電容量Ｃ₀₁に基づく零相電
流ｉ₀₁と、配電線５ａ〜５ｃのうち、ｂ相の配電線５ｂ
から対地静電容量Ｃ₀₂に基づく零相電流ｉ₀₂と、配電線
６ａ〜６ｃのうち、ｂ相の配電線６ｂから対地静電容量
Ｃ₀₃に基づく零相電流ｉ₀₃と、零相変圧器８の接地中性
線８ａからの地絡抵抗分電流のうち、ｂ相に流れる分Ｉ
_rbとの合成電流が破線矢印のごとく流れる。

【００４３】母線３ｃには、配電線５ａ〜５ｃのうち、
ｃ相の配電線５ｃから対地静電容量Ｃ₀₂に基づく零相電
流ｉ₀₂と、配電線６ａ〜６ｃのうち、ｃ相の配電線６ｃ
から対地静電容量Ｃ₀₃に基づく零相電流ｉ₀₃と、零相変
圧器８の接地中性線８ａからの地絡抵抗分電流のうち、
ｃ相に流れる分Ｉ_rcとの合成電流が破線矢印のごとく流
れる。

【００４４】母線３ａ〜３ｃに流れる零相電流と抵抗分
電流との合成電流は、最終的には、事故配電線４ａ〜４
ｃの事故相４ｃの地絡点Ｇに破線矢印のごとく流れ込
む。すなわち、母線３ａ，３ｂに流れる零相電流と抵抗
分電流の各合成電流は、破線矢印のごとく電源２を介し
て母線３ｃに流れ、再度、合成電流となり、事故回線４
ａ〜４ｃの事故相４ｃに流れ、地絡点Ｇに流れていく。

【００４５】一方、地絡事故時には、母線３ａ〜３ｃの
各相電圧が不平衡となり、零相変圧器８において零相電
圧Ｖｏが検出され、また、配電線５ａ〜５ｃ，６ａ〜６
ｃの各零相変流器７ｂ，７ｃにおいて各零相電流Ｉ₀₂，
Ｉ₀₃が検出される。配電線４ａ〜４ｃの零相変流器７ａ
では、零相変流器７ｂ，７ｃで検出された零相電流
Ｉ₀₂，Ｉ₀₃と零相変圧器８の接地中性線８ａからの地絡
抵抗分電流Ｉ_ra，Ｉ_rb，Ｉ_rcとの合成電流Ｉ_g2が検出さ
れる。これら検出された零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉ₀₂，
Ｉ₀₃およびＩ_g2から、地絡事故検出装置１０において地
絡事故が発生したことを判別することができる。

【００４６】また、地絡事故検出装置１０では、母線３
ａ〜３ｃに接続された計器用変圧器９ａ〜９ｃで検出さ
れる各相の相電圧Ｖａ〜Ｖｃを比較することによって、
地絡相を容易に判別することができる。

【００４７】なお、各健全回線の各相を流れる零相電流
ｉ₀₂，ｉ₀₃と各健全回線の零相電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃、および
地絡回線の零相変流器で検出される電流Ｉ_g2との関係
は、次のようになっている。

【００４８】

【数２】Ｉ_g2＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_ra＋Ｉ_rb＋Ｉ_rc …（２）

【００４９】

【数３】Ｉ₀₂＝３ｉ₀₂ …（３）

【００５０】

【数４】Ｉ₀₃＝３ｉ₀₃ …（４）ここで、図２に示す地絡事故検出装置１０の内部処理を
詳細に説明する。

【００５１】入力部１１には、零相電圧Ｖｏと、各零相
変流器で検出される電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃，Ｉ_g2と、各相の相
電圧Ｖａ〜Ｖｃとが入力される。事故検出部１２では、
零相電圧Ｖｏと各零相変流器で検出される電流Ｉ₀₂，Ｉ
₀₃，Ｉ_g2の両方の大きさを見て、両方とも変化が生じた
とき（ＡＮＤ条件）に地絡事故と判断する。この判断時
における零相変流器で検出される電流は、少なくとも１
つの大きさを見ればよい。

【００５２】このようにして地絡事故の検出が認められ
た場合、比較部１３において各相の相電圧Ｖａ〜Ｖｃの
大きさを比較して、最も小さい値の相を地絡相と判別す
る。

【００５３】また、比較部１３では、零相電圧と、零相
変流器で検出される電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃，Ｉ_g2の大きさおよ
び位相差により、地絡回線と健全回線とを区別すること
によって、近似地絡電流Ｉ_g2と、健全回線に流れる零相
電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃とを区別する。なお、この判別方法とし
ては、配電系統に一般的に使用されている方向継電器と
同じ原理を用いる。また、各零相変流器で検出される電
流はそのピーク値同士を比較して、ピーク値が最大の回
線を地絡回線と判別する。

【００５４】開閉器投入指令部１４では、比較部１３か
ら出力された地絡相判別信号を受け、注入用変圧器４０
を地絡相に連係する開閉器４１への投入指令信号Ｉｔを
出力する。

【００５５】一方、演算部１５では、比較部１３によっ
て判別された健全回線５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃの零相電
流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃に基づいてべクトル和を求めて近似地絡電
流Ｉ_g3を算出する。このベクトル和は、瞬時値を加算す
ることによって求められる。

【００５６】また、ベクトル和の演算は、地絡事故を検
出した後の健全回線５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃの零相電流
Ｉ₀₂，Ｉ₀₃に対して実施するとよく、また、過渡状態を
経過した後の健全回線５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃの零相電
流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃に対して実施するようにしてもよい。

【００５７】なお、この過渡状態を経過した後の健全回
線の零相電流に対してベクトル和の演算を行う場合に、
地絡事故検出装置１０内にタイマー機能を設けておい
て、地絡事故検出後から所定の時間、例えば１００ｍｓ
程度経過した後の健全回線の零相電流の和に対して実施
するようにすることができる。

【００５８】また、地絡事故を検出した後の過渡状態に
おいて検出される健全回線の零相電流は不規則な波形
で、かつ、高周波成分を有するものとなっているが、過
渡状態を経過した後で検出される健全回線の零相電流は
安定した波形であり、かつ過渡状態におけるほど高い高
周波成分を有するものではないため、その信号処理は容
易となる。従って、上記のような、過渡状態を経過した
後の健全回線の零相電流に対してベクトル和の演算を行
うという構成とすることにより、過渡期間をマスキング
することによって地絡事故検出後の例えば１００ｍｓ程
度の多少の時間は無駄時間となるものの、健全回線の零
相電流に対する信号処理手段を簡素な構成とすることが
できるため、地絡抑制システムの低コスト化が可能とな
る。

【００５９】このようにして算出した近似地絡電流Ｉ_g3
は、出力部１６を介して逆位相波形発生装置２０へと出
力され、一方、投入指令信号Ｉｔは出力部１６を介して
系統並入用の開閉器４１へと出力される。

【００６０】逆位相波形発生装置２０において、入力部
２１には、近似地絡電流Ｉ_g3が入力される。波形生成部
２２では、入力された近似地絡電流信号と同じ電流波形
を随時生成する。波形反転部２３では、波形生成部２２
で生成した電流波形に、地絡電流に対して逆位相となる
ように、反転処理を施す。このようにして生成した逆位
相電流Ｉ_v は、出力部２４から注入用変圧器４０に出力
される。

【００６１】そして、注入用変圧器４０に出力された逆
位相電流Ｉ_v は、実線矢印のごとく母線３ｃを経て、地
絡回線４ａ〜４ｃの地絡相４ｃに流れ、地絡点Ｇに流れ
込み、地絡電流Ｉ_g を抑制する。

【００６２】なお、上述の図１の地絡抑制システムにお
いて、注入用変圧器４０と並列に数Ωの抵抗を有する誤
動作時保護用抵抗回路４２が設けられている。図１のシ
ステムにおいて万一地絡相の誤判別により注入用変圧器
４０が健全相に接続された場合でも、上記の抵抗回路４
２の抵抗が配電系統側で注入用変圧器４０の変圧比の２
乗に比例して作用することにより、異相地絡短絡による
短絡電流を小さくすることができる。

【００６３】（地絡電流抑制原理）次に、地絡電流抑制
原理を、図４および図５に基づいて具体的に説明する。

【００６４】図４は、地絡電流Ｉ_g を抑制する等価回路
を示す。なお，ここでは、前述した図６の等価回路と比
較して説明するため、同一部分には同一符号を用いる。

【００６５】地絡電流Ｉ_g の抑制動作は、次のようにな
る。

【００６６】（１）地絡電流Ｉ_g のうちの、各健全回線
１０２，１０３に流れる零相電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃の和と接地
形計器用変圧器（ＧＶＴ）からなる零相変圧器の一次側
接地中性線１０４から流れる抵抗分電流Ｉ_RNとの合成電
流Ｉ_g2（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN）と逆位相電流Ｉ_v との残
差（＝Ｉ_g2＋Ｉ_v ＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN＋Ｉ_v ）はモニタ
せず、各健全回線の零相電流の和Ｉ_g3（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）
のみをモニタする。

【００６７】（２）各健全回線の零相電流の和Ｉ_g3（＝
Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）に従って逆位相電流Ｉ_vを生成し、配電系
統に注入する。

【００６８】（３）地絡電流Ｉ_g （＝Ｉ₀₁＋Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃
＋Ｉ_RN）のうち、各健全回線の零相電流の和Ｉ_g3（＝Ｉ
₀₂＋Ｉ₀₃）の分を抑制することにより、地絡電流Ｉ_g を
抑制する。

【００６９】（４）各健全回線の零相電流は、地絡事故
原因が除去されない限り流れ続けるため、地絡電流Ｉ_g
と逆位相電流Ｉ_v との残差が小さくなっても、逆位相電
流Ｉ_vの生成・注入量は減少せず、安定的に地絡電流を
抑制する。

【００７０】図５は、本発明による地絡電流Ｉ_g の抑制
原理を示すベクトル図であって、図５（ａ）は逆位相波
形発生装置を適用しない場合の通常の地絡状態、図５
（ｂ）は図５（ａ）の状態において逆位相波形発生装置
を適用した場合の状態を示すものである。図５（ａ）に
示される各健全回線の零相電流Ｉ₀₂，Ｉ₀₃が図４の等価
回路の零相変流器１０８，１０９によりそれぞれ検出さ
れ、その和Ｉ_g3（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）が常にモニタされてい
る。このＩ_g3に従って図５（ｂ）に示されるように逆位
相電流Ｉ_V （＝−Ｉ_g3）が生成、注入されることによ
り、地絡電流Ｉ_g のうち、Ｉ_g3の分が抑制され、地絡電
流Ｉ_g も抑制される。

【００７１】なお、地絡電流Ｉ_g と各回線の零相電流お
よび零相電圧器の一次側接地中性線で流れる抵抗分電流
との関係についてもう一度整理しておくと次の通りであ
る。

【００７２】

【数５】Ｉ_g ＝Ｉ₀₁＋Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ_RN ＝Ｉ_g1＋Ｉ_g3＋Ｉ_RN ＝Ｉ_g1＋Ｉ_g2 …（５）ここで、Ｉ_g1＝Ｉ₀₁ Ｉ_g2＝Ｉ_g3＋Ｉ_RN Ｉ_g3＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃ Ｉ₀₁：地絡回線１０１自身で流れる零相電流であり、零
相変流器では検出できない電流である。

【００７３】Ｉ₀₂：健全回線１０２で流れる零相電流。

【００７４】Ｉ₀₃：健全回線１０３で流れる零相電流。

【００７５】Ｉ_RN：零相変圧器の一次側接地中性線１０
４で流れる抵抗分電流以上のように、本発明による地絡
抑制システムおよび地絡抑制方法では、従来のように地
絡回線に流れる地絡電流Ｉ_g のうちの、各健全回線に流
れる零相電流と零相変圧器の一次側接地中性線から流れ
る抵抗分電流Ｉ_RNとの合成電流Ｉ_g2（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃＋Ｉ
_RN）と逆位相電流Ｉ_V との残差（＝Ｉ_g2＋Ｉ_V ＝Ｉ₀₂＋
Ｉ₀₃＋Ｉ_RN＋Ｉ_V ）をモニタするのではなく、各健全回
線の零相電流の和Ｉ_g3（＝Ｉ₀₂＋Ｉ₀₃）のみをモニタす
るようにしているため、地絡電流Ｉ_g を復帰させること
なく安定的に抑制することが可能となる。

【００７６】なお、図１の構成例では、上述のように、
電力配電線と注入用変圧器４０との間に開閉器４１を設
け、地絡事故検出装置１０からの開閉器投入信号Ｉｔに
よる開閉器４１の投入操作によって注入用変圧器２０を
地絡相に連系する構成としているが、本発明による地絡
抑制システムの構成は上記に限定されるものではなく、
電力配電線の任意の相に注入用変圧器４０を接続してお
く構成としてもよい。このような構成とすれば、注入用
変圧器４０を連系させる相を選択するのにかかるステッ
プを省略できるので、地絡事故検出装置１０の構成を簡
素化することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
健全回線の零相電流のベクトル和に基づいて近似地絡電
流を算出し、その算出された近似地絡電流とは逆位相の
逆位相電流を電力配電線に供給するようにしたので、地
絡電流を復帰させることなく常に安定的に抑制すること
ができ、地絡アークが消弧し易い地絡抑制システムおよ
び地絡抑制方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である地絡抑制システムを
示す構成図である。

【図２】地絡事故検出装置の回路構成を示すブロック図
である。

【図３】逆位相波形発生装置の回路構成を示すブロック
図である。

【図４】本発明による地絡電流抑制原理を示す回路図で
ある。

【図５】本発明による地絡電流抑制原理を示すベクトル
図であって、（ａ）は逆位相波形発生装置を適用しない
場合の通常の地絡状態、（ｂ）は図５（ａ）の状態にお
いて逆位相波形発生装置を適用した場合の状態を示す。

【図６】従来における地絡電流抑制原理を示す回路図で
ある。

【図７】従来における地絡電流抑制原理を示すベクトル
図であって、（ａ）は逆位相波形発生装置を適用しない
場合の通常の地絡状態、（ｂ）は図７（ａ）の状態にお
いて逆位相波形発生装置を適用した場合のある時点での
状態、（ｃ）は図７（ａ）の状態において逆位相波形発
生装置を適用した場合の図７（ｂ）とは異なる時点での
状態を示す。

【符号の説明】

１配電変電所２電源（電源用変圧器）３ａ〜３ｃ母線４ａ〜４ｃ配電線（事故配電線）５ａ〜５ｃ配電線（健全配電線）６ａ〜６ｃ配電線（健全配電線）７ａ〜７ｃ零相変流器８零相変圧器８ａ零相変圧器の一次側接地中性線９ａ〜９ｃ計器用変圧器１０地絡事故検出装置２０逆位相波形発生装置３０〜３２配電線負荷４０注入用変圧器４１系統並入用開閉器４２誤動作時保護用抵抗回路Ｉ_g 地絡電流Ｉ_V 逆位相電流Ｖ₀ 零相電圧Ｉ_g2，Ｉ₀₂，Ｉ₀₃ 配電線４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６
ａ〜６ｃの各零相変流器で検出される電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者元治崇大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者遠藤弘神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者磯崎優神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者岩井弘美神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者松本俊郎神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 2G014 AA04 AA08 AA27 AB25 AB33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通の母線に接続された複数回線の配電
線を備える電力配電線における地絡電流を抑制するもの
であって、前記電力配電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段
および前記配電線の各零相電流を検出する零相電流検出
手段を具えるとともに、前記零相電圧および前記零相電流検出手段により検出さ
れた電流に基づいて地絡事故を検出する地絡事故検出手
段と、前記零相電流検出手段により検出された電流に基づいて
健全回線を判別する健全相判別手段と、前記判別された健全回線の零相電流のベクトル和に基づ
いて近似地絡電流を算出する近似地絡電流算出手段と、前記算出された近似地絡電流とは逆位相の逆位相電流を
作成する逆位相電流作成手段と、前記作成された逆位相電流を前記電力配電線に供給する
逆位相電流供給手段とを具え、前記供給された逆位相電
流によって前記地絡電流を抑制することを特徴とする地
絡抑制システム。
【請求項２】前記健全回線の零相電流のベクトル和の
算出は、地絡事故発生直後の過渡状態を経過した後の前
記健全回線の零相電流に対して行うことを特徴とする請
求項１記載の地絡抑制システム。
【請求項３】共通の母線に接続された複数回線の配電
線を備える電力配電線における地絡電流を抑制するもの
であって、前記電力配電線の零相電圧を検出する零相電圧検出工程
および前記配電線の各零相電流を検出する零相電流検出
工程を具えるとともに、前記零相電圧および前記零相電流検出工程により検出さ
れた電流に基づいて地絡事故を検出する地絡事故検出工
程と、前記零相電流検出工程により検出された電流に基づいて
健全回線を判別する健全相判別工程と、前記判別された健全回線の零相電流のベクトル和に基づ
いて近似地絡電流を算出する近似地絡電流算出工程と、前記算出された近似地絡電流とは逆位相の逆位相電流を
作成する逆位相電流作成工程と、前記作成された逆位相電流を前記電力配電線に供給する
逆位相電流供給工程とを具え、前記供給された逆位相電
流によって前記地絡電流を抑制することを特徴とする地
絡抑制方法。
【請求項４】前記健全回線の零相電流のベクトル和の
算出は、地絡事故発生直後の過渡状態を経過した後の前
記健全回線の零相電流に対して行うことを特徴とする請
求項３記載の地絡抑制方法。