JP5035520B2 - 地絡保護用放電装置 - Google Patents

Description

この発明は、交流き電設備に地絡事故が発生した場合に地絡電流をレールまたは負き電線に流入させるための地絡保護用放電装置に関するものである。

交流き電変電所及び交流き電区分所では、一般に接地マットが設置され、き電変電所やき電区分所の各設備は、アース線が接地マットに接続されて接地されている。変電所やき電区分所において、トロリー線やき電線等に地絡事故が発生すると、接地抵抗により接地マットの電位が上がり、接地マットに接続された制御回路や通信回路等の弱電回路が絶縁破壊される可能性がある。このような絶縁破壊事故を防止するため、従来、地絡保護用放電装置が設けられている（特許文献１参照）。

オートトランス（ＡＴ）を設置したＡＴき電方式では、図２に示すように、保護線３１と接地マット３２との間に地絡保護用放電装置１０が設けられる。一般的に地絡保護用放電装置１０は、図３に示すように、コンデンサ１１と抵抗１２とで構成されてサージ電圧を吸収するサージ吸収部１３と、側路開閉器用コイル１４を介して接続された側路開閉器１５と、放電器２０とをそれぞれ並列に接続することによって構成されている。交流き電変電所等でトロリー線３３又はＡＴき電線３４に地絡事故が発生した場合、接地マット３２の電位が上昇し放電器２０のギャップに放電開始電圧以上の電圧が作用すると放電器２０が放電する。これにより、接地マット３２と保護線３１とは短絡され、接地マット３２は保護線３１とほぼ同電位（ほぼ接地電位）となるので、接地マット３２に接続されている制御回路や通信回路等のような弱電回路３５の絶縁破壊を防ぐことができる。また、上記放電により、電流が側路開閉器用コイル１４を流れることにより、側路開閉器１５が閉じ、放電器２０に流れていた電流をバイパスし、放電器２０を保護する。バイパス電流はレール３６及びＡＴき電線３４を介してき電回路に流れることにより、保護継電器３７が働き遮断器３８を開にして事故電流を遮断する。側路開閉器コイル１５に事故電流が流れなくなると側路開閉器１５が開き通常状態に戻る。
特開平１０−１６６９０９号公報

ところで、上記のような従来の地絡保護用放電装置では、放電器２０を保護するために側路開閉器用コイル１４及び側路開閉器１５を設ける必要があり、装置が大型化するとともに側路開閉器１５の保守作業が煩雑で労力を要するという難点があった。また、放電器２０の放電耐力を向上させ、側路開閉器用コイル１４と側路開閉器１５との設置を省略することを着想したが、放電に対して、どの程度の時間的な耐量があれば、側路開閉器用コイル１４と側路開閉器１５との省略が可能であるのかが不明であるため容易に実現することは不可能である。また、放電器の保守を最適な時期に行い装置の機能維持を図ることも重要な課題であった。

この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、側路開閉器用コイルと側路開閉器との設置を省略して装置の小型化を図ると共に、保守作業を軽減でき、また放電器の保守を最適な時期に行うことが可能な地絡保護用放電装置を提供することにある。

そこで、この請求項１の地絡保護用放電装置は、交流き電変電所または交流き電区分所に設けられる設備のアース線が接続される接地マットと、この接地マットと保護線との間、または接地マットと負き電線との間に接続された放電器３と、この放電器３に並列に接続されレールのサージ電圧を吸収し放電器３の不要放電を防止するサージ吸収部２とを具備し、上記放電器３に並列に側路開閉器を設けることなく構成し、かつ上記放電器３の放電耐量を、電流２０，０００Ａ以上、放電時間２００ｍｓｅｃ以上とし、トロリー線またはき電線に地絡事故が発生した場合に上記接地マットと保護線または負き電線とがほぼ同電位になるよう構成したことを特徴としている。

また、請求項２の地絡保護用放電装置は、上記放電器３の放電による電流を検出し、放電器の動作回数を計測する計測手段７を設けたことを特徴としている。

上記請求項１の地絡保護用放電装置のように、電流２０，０００Ａ以上、放電時間２００ｍｓｅｃ以上の放電耐量を有する場合、従来のような側路開閉器用コイルと側路開閉器とを設置する必要はなく、そのためこれらを省略することが可能となることが明らかになった。そして、この結果、装置の小型化が図れると共に、保守作業が大幅に軽減される。

請求項２の地絡保護用放電装置によれば、放電器３の正確な動作回数に基づいて、最適な時期に放電器３の保守を行うことができ、これにより常に地絡保護用放電装置の機能を最適な状態に維持し、設備を地絡事故から保護することができる。

次に、この発明の地絡保護用放電装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明による地絡保護用放電装置の実施例を示す回路図である。この地絡保護用放電装置１においては、サージ吸収部２と放電器３とが並列に接続されている。サージ吸収部２は、コンデンサ４と抵抗５とを直列接続することによって構成され、レールのサージ電圧を吸収するようになっている。そして、このような構成、つまり側路開閉器用コイルと側路開閉器との設置を省略した構成を採用するためには、放電器３としては、放電の時間的な耐量がどの程度まで必要であるのかということについて検討した。その結果、放電器３に必要とされる放電耐力としては、電流２０，０００Ａ以上、放電時間２００ｍｓｅｃ以上、安価に製造するという点からすると好ましくは、電流２０，０００Ａ以上、放電時間２００〜３００ｍｓｅｃとすれば充分であることが明らかになった。

図１及び図２において、トロリー線３３又はＡＴき電線３４に地絡事故が発生した場合、接地マット３２の電位が上昇し放電器３のギャップに放電開始電圧以上の電圧が加わると放電器３が放電する。これにより、接地マット３２と保護線３１は短絡され、接地マット３２は保護線３１とほぼ同電位（ほぼ接地電位）になり、接地マット３２に接続されている制御回路や通信回路等の接地側の電位上昇を抑えることができるので、弱電回路３５の絶縁破壊を防ぐことができる。このとき、地絡電流はレール（軌条）３６を介してき電回路に流れることにより、保護継電器３７が働き遮断器３８を開にして事故電流を遮断する。

上記構成では、放電器３の放電の時間的耐量が高いため、従来のような側路開閉器用コイルと側路開閉器とを設置する必要はなく、そのためこれらを省略することが可能となる。そして、この結果、装置の小型化が図れると共に、保守作業が大幅に軽減される。

また、図１に示すように、放電器３の接地マット３２側に電流検出器（ＣＴ）６を設け、その出力側をカウンタ７に接続し放電器３の動作回数を計測する。これにより、放電器３の正確な動作回数に基づいて、最適な時期に放電器３の保守を行うことができ、これにより常に地絡保護用放電装置１の機能を最適な状態に維持し、設備を地絡事故から保護することができる。

以上にこの発明の地絡保護用放電装置につき、その実施形態の説明をしたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記においては、オートトランス（ＡＴ）を設置したＡＴき電方式についての説明をしたが、ブースタトランス（ＢＴ）を設置したＢＴき電方式にも適用することができる。ＢＴき電方式の場合、地絡保護用放電装置１は負き電線と接地間に接続される。

この発明の地絡保護用放電装置の実施形態を示す回路図である。 地絡保護用放電装置の配置を示す全体構成の説明図である。 従来の地絡保護用放電装置の回路図である。

符号の説明

１・・・地絡保護用放電装置、２・・・サージ吸収部、３・・・放電器、６・・・電流検出器、７・・・カウンタ

Claims (2)

1. 交流き電変電所または交流き電区分所に設けられる設備のアース線が接続される接地マットと、この接地マットと保護線との間、または接地マットと負き電線との間に接続された放電器（３）と、この放電器（３）に並列に接続されレールのサージ電圧を吸収し放電器（３）の不要放電を防止するサージ吸収部（２）とを具備し、上記放電器（３）に並列に側路開閉器を設けることなく構成し、かつ上記放電器（３）の放電耐量を、電流２０，０００Ａ以上、放電時間２００ｍｓｅｃ以上とし、トロリー線またはき電線に地絡事故が発生した場合に上記接地マットと保護線または負き電線とがほぼ同電位になるよう構成したことを特徴とする地絡保護用放電装置。
2. 上記放電器（３）の放電による電流を検出し、放電器の動作回数を計測する計測手段（７）を設けたことを特徴とする請求項１の地絡保護用放電装置。