JP2000321316A - 並行二回線地中送電線の地絡事故検出方法 - Google Patents

並行二回線地中送電線の地絡事故検出方法

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JP2000321316A
JP2000321316A JP11170085A JP17008599A JP2000321316A JP 2000321316 A JP2000321316 A JP 2000321316A JP 11170085 A JP11170085 A JP 11170085A JP 17008599 A JP17008599 A JP 17008599A JP 2000321316 A JP2000321316 A JP 2000321316A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 差電流検出方式を基本原理として地中送電線
の地絡事故を安価で速やかに検出することことができる
とともに、この方式の欠点である充電電流に起因する検
出設定値の整定の困難性を軽減することができ、しかも
二回線のいずれか一方に生じた地絡事故を一括して検出
することが可能な並行二回線地中送電線の地絡事故検出
方法を提供する。 【解決手段】 並行二回線地中送電線の区間ごとに、
その両端部に各回線ごとにそれぞれ変流器CT1,CT
2を設置し、二回線の一端側部の極性を揃えた両変流器
CT1,CT2の二次側を交差接続して同極性側からの
出力を検出器3へ入力する一方、二回線の他端側部の極
性を揃えた両変流器CT3,CT4の二次側を交差接続
して同極性側からの出力を伝送して、検出器3へ入力
し、検出器3にて両出力の差電流を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗接地系の並
行二回線送電形態における地中送電線の地絡事故検出方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】これまでの高抵抗接地系送電線の地絡事
故検出方法としては、瞬時に送電系統を保護する目的か
ら高価なパイロットワイヤリレー方式等が採用されてい
るが、事故復旧の早期対応のために、地絡事故の発生個
所の早期判定の必要性から、ある一定区間単位で地絡事
故の検出可能な装置が設置されている。
【0003】通常、電力ケーブル等による送電系統は、
鉄塔懸架による送電系統(架空送電系統)と、市街地で
の地中送電線(地中ケーブル)による送電系統(地中送
電系統)の混在系統で構成され、地絡事故が発生した場
合、架空送電系統の事故なのか、地中送電系統の事故な
のかを早期に判定する必要がある。特に、地中送電線で
の地絡事故の場合、地中送電線の破損による永久故障と
なるため、送電系統から早期に故障送電線を切り離すこ
とが必要となる。そのため、地中送電線の区間単位での
地絡事故の検出が必要となり、一般的には地中送電線の
区間の両端に変流器を設置して両変流器の出力の差電流
を検出する安価な差電流検出方式が採用される。通常、
送電系統はその故障時に備え、最低、並行二回線で送電
され、どちらの系統が故障しても、故障送電線を送電停
止状態となし、健全な系統から送電することにより電力
の供給に支障がないように構成され、回線毎に検出装置
が設置されている。
【0004】しかし、この差電流検出方式では、地絡事
故が発生したと判定する検出設定値を、高抵抗接地系で
の送電側変圧器の中性点接地抵抗にて決まる地絡電流値
と送電系統の対地静電容量にて決まる充電電流値とから
決定される狭い範囲内で適切に選択する必要があり、系
統条件の変化などによっては検出設定値の適切な整定が
困難な場合があった。特に、需要者の変動などの社会状
況の変化により送電本線から分岐線が増設された際、そ
れに伴って対地静電容量が増加し、充電電流の増加を招
くため、前記検出設定値の整定を見直す必要があった。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するもので
あって、差電流検出方式を基本原理として地中送電線の
地絡事故を安価で速やかに検出することことができると
ともに、この方式の欠点である充電電流に起因する検出
設定値の整定の困難性を軽減することができ、しかも二
回線のいずれか一方に生じた地絡事故を一括して検出す
ることが可能な並行二回線地中送電線の地絡事故検出方
法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の並行二回線地中
送電線の地絡事故検出方法は、並行二回線地中送電線の
区間ごとに、その両端部に各回線ごとにそれぞれ変流器
を設置し、二回線の一端側部の極性を揃えた両変流器の
二次側を交差接続して同極性側からの出力を検出器へ入
力する一方、二回線の他端側部の極性を揃えた両変流器
の二次側を交差接続して同極性側からの出力を伝送し
て、検出器へ入力し、検出器にて両出力の差電流を検出
することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施態様】以下、本発明を図示の実施例に従っ
て説明する。
【0008】図において、L1、L2は並行二回線によ
る送電形態を例とした送電線であって、高抵抗接地系の
変電所からの送電は、まず、架空送電線L11、L21
でなされ、市街地近くでの送電は地中送電線L12、L
22でなされている。なお、市街地で新規に電力需要が
増加した場合、新たに送電ルートを確保することは市街
地の環境条件や投資面で困難なため、地中送電線(本
線)L12、L22の途中から地中分岐線L13、L
23が分岐されて、新規な電力需要に対応している。
【0009】CT1〜CT6は、地中送電線と架空送電
線の地絡事故の発生個所を判別するための地絡電流変成
用変流器(貫通形変流器)である。この場合、地中送電
線には一回線単位が三相独立のケーブルで構成される単
心ケーブルの場合と、三相分を一体化した三心ケーブル
の場合があり、単心ケーブルの場合は各ケーブルに変流
器を設置し各変流器の二次側を並列に接続して残留回路
を構成することにより、地絡電流を取り出す場合と、三
心ケーブルに一個の変流器で地絡電流を取り出す場合が
あるが、本発明ではいずれの構成でもよい。
【0010】CT1〜CT2は地中送電線(本線)L
12、L22の一端に配設された変流器であり、CT3
〜CT4は地中送電線(本線)L12、L22の他端に
配設された変流器であり、CT5〜CT6は地中分岐線
L13、L23の端に配設された変流器である。
【0011】変流器CT3〜CT4側には、送量器1を
配設して地絡二次電流を通信線2を経て変流器CT1〜
CT2側の検出器3に伝送するようになっている。検出
器3においては、変流器CT1〜CT2の地絡二次電流
は前記送量器1から送られた変流器CT3〜CT4の地
絡二次電流とともに差動トランスT1に入力される。こ
のさい、両地絡二次電流は逆位相となるように入力され
るため、変流器CT1〜CT2側と変流器CT3〜CT
4側との間に電流差がある場合には差動トランスT1に
出力電流が生じ、警報などが発せられることとなる。ま
た、分岐線の変流器CT5〜CT6側にも同様にして、
検出器4にて地絡電流を検出するようになっている。
【0012】各送電線L11,L21,L12,
L22,L13,L23には、それぞれ対地静電容量C
5,C6,C1,C2,C3,C4が存在し、その値
は、送電線の恒長により決まる。特に地中送電線の静電
容量C1,C2,C3,C4は送電線の材質、構造から
決定し、これらの単位長あたりの静電容量は架空電線よ
り大きい。これらの対地静電容量C5,C6,C1,C
2,C3,C4は送電時の充電電流として作用し、初送
電時や、地絡事故時に変流器を通過する。
【0013】通常、高抵抗接地系地中送電線において、
差電流検出方式での検出器の検出設定値はこの充電電流
を考慮に入れて次式にて整定する。 (1/N)×(K/1.5)×INR>検出設定値>
(1/N)×M×3Ic ここで、 N:変流比 K:ケーブル事故深度(100%の事故電流が流れると
きを1とする) INR:変電所の中性点電流値 M:ケーブルの充電電流に対する裕度 Ic:ケーブル充電電流値(1相分) である。
【0014】上式の左辺は、検出器の地絡電流の検出設
定値を中性点抵抗値で抑制される地絡電流より小さくせ
ねばならないことを示すものであり、上式の右辺は、こ
の送電系統の充電電流値より大きくせねばならないこと
を示すものであり、後者の充電電流による誤動作の防止
が本発明の要点である。しかし、一旦、検出器の検出設
定値を決定しても、地中分岐線が増設されると、再度、
充電電流を算定して検出設定値を検証する必要がある。
【0015】通常、並行二回線送電時の本線L12、L
22は二回線とも送電状態にあり、どちらかの回線に故
障が発生した場合には、故障回線を送電停止状態として
故障個所の復旧をはかり、片側送電状態となる。また、
分岐線L13,L23は直接需要家へ送電供給されるた
め、片側送電形態をとっているが、送電線に故障が発生
した場合には、故障送電線を送電停止状態(図ではLS
6の状態)とし、送電停止状態の送電線を送電状態に切
り換えて需要家に送電供給に支障がないようにしてい
る。
【0016】ここで、本発明の要点である変流器CT1
〜CT6の接続について、説明することとする。地中送
電線(本線)の一回線L12に設置する変流器CT1と
他の回線L22に設置する変流器CT2は、その極性を
揃えて(図において、kとkとが同一方向となるよう
に)設置する。各変流器CT1,CT2の二次側を交差
接続(図において、kと1とを接続する)し、各変流器
CT1,CT2の二次側の同極性(図において、1と
1)から検出器3へ入力されるように接続する。変流器
CT3,CT4についても同様の接続を行い、変流器C
T3,CT4の二次側の同極性から送量器1へ入力され
るように接続する。また、変流器CT5,CT6は、分
岐線L13、L23より外部の地絡事故を検出するため
の変流器で、同様の形態で設置される。
【0017】次に、各送電線の対地静電容量C1〜C6
に対応する充電電流をIc1〜Ic6とし、想定される
各地絡事故点F1〜F7に流れる地絡電流をIgとし
て、地絡事故が発生した場合について説明することとす
る。
【0018】まず、地中送電線(本線)L12のF1で
地絡事故が発生した場合には、地絡事故点F1へ流れる
地絡電流は中性点抵抗値で決まる地絡電流Igと系統全
体の充電電流Ic1〜Ic6との和が流れるが、変流器
CT1と変流器CT2の二次側にはIgと送電線L1側
充電電流と、送電線L2側充電電流の和もしくは差(地
絡事故点F1と変流器CT1と変流器CT2との距離に
よって異なる)の充電電流が流れる。ここで、地絡電流
Igは抵抗性電流で、充電電流は容量性電流であるか
ら、両者の位相は90゜異なり、合成された電流の絶対
値は地絡電流Igよりも必ず大きくなる。そのため検出
器3の検出設定値を地絡電流Igのみを考慮にいれて整
定すれば、検出が可能となる。これは地中送電線(本線
L22、分岐線L13,L23)内の他の地絡事故点F
2〜F4についても同様である。
【0019】次に、地中送電線外の架空送電線のF5で
地絡事故が発生した場合を検討する。この場合には地絡
電流Igはいずれの変流器も通過しないが、地中送電線
内の全充電電流と本線末端側の充電電流、分岐線末端側
の充電電流が地絡事故点F5へ向かって流れる。ここ
で、L1とL2の送電恒長は同等であり、対地静電容量
も同等となり、よって充電電流も同等となる。そのた
め、変流器CT1、CT2には同等の充電電流が流れ、
しかも二次側が差接続されているため、 (Ic1+Ic3)−(Ic2+Ic4)≒0 となり、充電電流の影響はほとんどなくなることとな
る。仮に、充電電流の総和(Ic1+Ic2+Ic3+
Ic4)が地絡電流Igより大きい場合であっても、充
電電流の影響は相殺されるため、検出器3の誤動作を防
ぐことができる。地中送電線外のF7で地絡事故が発生
した場合もこれと同等に扱うことができる。
【0020】また、地中分岐線外のF6で地絡事故が発
生した場合には、変流器CT2にはIc4+Ic2の充
電電流が流れ、変流器CT1にはIc5+Ic6+Ig
の充電電流と地絡電流が流れ、検出器3は動作する。ま
た、変流器CT5にはIc4+Ic2+Ic5+Ic6
+Igの充電電流と地絡電流が流れ、検出器4も動作す
る。したがって、検出器3と検出器4の両方が動作する
が、この場合には地中送電線外部の地絡事故が発生した
とするとの条件付けをすれば、地中送電線外の地絡事故
の判定は可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、並行二回線地中送電線の片側に極性を揃えて
設置された変流器の二次側を差接続(交差接続)するこ
とにより、地絡事故時や初送電時の充電電流を相殺する
ことにより検出器の誤動作を阻止し、地絡事故時の地絡
電流のみを検出器へ送ることにより、差電流検出方式の
信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る地中送電線の地絡事故検出装置の
一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
L11,L21 架空送電線 L12,L22 地中送電線 L13,L23 地中分岐線 1 送量器 2 通信線 3,4 検出器 CT1〜CT6 変流器 T1 差動トランス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並行二回線地中送電線の区間ごとに、そ
    の両端部に各回線ごとにそれぞれ変流器を設置し、二回
    線の一端側部の極性を揃えた両変流器の二次側を交差接
    続して同極性側からの出力を検出器へ入力する一方、二
    回線の他端側部の極性を揃えた両変流器の二次側を交差
    接続して同極性側からの出力を伝送して、検出器へ入力
    し、検出器にて両出力の差電流を検出することを特徴と
    する並行二回線地中送電線の地絡事故検出方法。
JP17008599A 1999-05-14 1999-05-14 並行二回線地中送電線の地絡事故検出方法 Expired - Lifetime JP4420259B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100445339B1 (ko) * 2002-11-01 2004-08-18 한국수력원자력 주식회사 직류신호선용 차전류 접지검출 장치 및 그 방법
EP2530804A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-05 ABB Research Ltd. Improved ground fault handling in power distribution systems with mixed underground and aerial power lines
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JP2020060370A (ja) * 2018-10-04 2020-04-16 東京電力ホールディングス株式会社 探査方法

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