JPH01259273A - 高圧系統への直流電圧印加装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）利用分野 この発明は電カケープル等の活線下絶縁劣化診断の目的
をもって交流高圧系統に直流信号電圧を重畳送出するた
めの直流電圧印加装置に関する。

（ロ）従来技術 交流高圧系統の任意の地点に設置して高圧母線に直流信
号電圧を重畳送出するための改良された装置が、本出願
人によって特願昭６２−０５３２６５および特願昭６２
−０５３２６６として提案されている。

第２図は本出願人による前記装置２′を示し、以下、こ
の装置について簡単に説明する。高圧母線１には高圧遮
断器３を経由して三相星型結線の主リアクトル４、イン
ダクタンスを第一肢の要素とし抵抗とキャパシタンスの
直列回路を第二肢の要素として第一肢と第二肢で並列回
路を構成した地電流抑制回路６、出力緩衝用抵抗７と開
閉器８と可変直流電圧電源９からなる直流信号電源装置
３１が順次直列に接続されて、第一の接地２１に導かれ
ている。１０は主リアクトルの接地交流電流を測定する
計器で電流変成器および電流計の組み合わせからなり、
電流計はメータリレー付として設定限度を越える主リア
クトル接地交流電流を観測した時は高圧遮断器３を開放
する機能を有する。前記主リアクトル４から第一の接地
２１に至る系統と並列に、三相星型結線の副リアクトル
１１′、倍率器抵抗１２、直流電圧計１３とフィルタ用
コンデンサ１４の並列回路が順次直列に接続されて第二
の接地２２へ導かれている。第一と第二の接地２１，２
２の間には第一の接地２１と第二の接地２２間の異常電
圧発生の有無を知らせ、電位差を限定するためのネオン
ランプ１５が接続されている。

配電用変電所には計器用変圧器２３が接続され、その二
次側開放三角結線の開放端には電流制限抵抗２４と該抵
抗２４の両端に生じた残留地絡電圧（Ｖｏ）を測定する
交流電圧計２５とが並列に接続されている。測定された
電圧は離隔した位置にある給電所でスーパビジョンによ
りしきい値の監視がされている。

前記地電流抑制回路６の採用により、電カケープルの活
線下絶縁劣化診断を行う場合に、主リアクトル４の対地
インダクタンスと高圧系統の対地静電容量との共振によ
り主リアクトルの接地交流電流が増大し、同時に配電用
変電所の計器用接地変圧器の二次開放電圧、すなはちＶ
Ｏ値が増大して地絡警報を発したり、遮断器が働いて停
電事故になり、このため劣化診断か実施不能になる問題
は解消された。

また、副リアクトルの採用により、高圧母線と大地間に
実際に印加されている直流電圧値を直流電圧計１３の指
示により得ることができる。このため第二の接地２２は
第一の接地２１に通じる電流による電圧降下の影響を避
けるため、第一の接地２１から充分に離隔される。所期
の印加電圧値は直流電圧計１３の指示で得られるように
可変直流電圧電源９の出力が調整される。

（ハ）この発明が解決しようとする問題点直流信号電圧
を高圧系統に重畳している時、発生している高圧系統残
留地絡電圧値を知るためには、一般には無人の配電用変
電所に測定計器を携行入槽し、計器用接地変圧器２３が
捕捉しているＶＯ値を測定するか、給電所にスーパビジ
ョンの異常の有無を電話で問い合わせる必要があり、直
流電圧を印加している装置側では容易に分からない問題
があった。

上記装置を実系統で使用しても異常がなければ問題はな
いものの、配電用変電所に設置されている特定メーカの
計器用接地変圧器が直流電圧印加によって大きい残留地
絡電圧ｖＯを発生させることがわかった。

第３図は重畳印加電圧に対する残留地絡電圧Ｖ０の関係
を示し、同図においてＢ社ＧＰＴ　（計器用接地変圧器
の略称）は前記特定メーカのＧＰＴ、Ａ社ＧＰＴはＢ社
を除く大多数のノー力のＧＰＴを代表するものとして示
しもので、各社間に大きな違いは見られない。パラメー
タは高圧系統全体（三相分）の対地静電容量値である。

第３図から分かるように、重畳直流電圧が零の時は残留
地絡電圧値はＡ社、Ｂ社のＧＰＴとも大差無く小さいが
、所期の直流電圧、例えは２５Ｖを印加すると系統静電
容量１μＦでＢ社は５００Ｖ以上のＶＯが発生するのに
だいしＡ社では１２０Ｖである。

ところで、高圧系統の給電を遮断しなければならない地
絡電圧値として６ＫＶ配電線に対して例えば、都市部で
Ｌ７３Ｖ（ＩＩＯＶベースで５■）、郡部で３４６Ｖ（
ＩＩＯＶベースで１０■）の値が示されている。Ｂ社Ｇ
ＰＴでは上記値を越えるため地絡警報を発して給電を遮
断して停電に至る事故になる。事実、直流電圧印加中に
警報を発した１例や、ｖＯの異常上昇に気付き所期の電
圧までの直流電圧上昇を中止した例があり、それらはＢ
社のＧ　Ｐ　Ｔ使用の高圧系統であった。

上述の現象の理由はＧＰＴへの直流電圧印加に伴いＢ社
のＧＰＴの各相のインダクタンスの低下に特に不平衡が
あり、見掛は上の一相インダクタンス接地を起して残留
地絡電圧Ｖｏが上昇するためである。この上昇特性を有
するＧＰＴはＢ社以外に今後発見される可能性が有り、
また高圧需要家で設置されているＧＰＴは事前調査が困
難である。そこで、特定のＧＰＴをあらかじめ排除する
ことは不可能である条件下で、停電事故とならない範囲
で絶縁劣化診断の目的を遂行する必要がある。さらに、
配電用変電所は無人であり、構内に立ち入ることは管轄
違いの問題もあり容易でない。

また給電所のスーパービジョンはしきい値突破の結果を
知らせるだけで、事前に事態を把握できない問題がある
。

この発明の目的は高圧系統の残留地絡電圧を測定し指示
する機能を備えた直流電圧印加装置を提供することであ
る。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は、交流高圧母線と大地間に高圧遮断器を経由
して接続される三相星型結線の主リアクトルと三相星型
結線の副リアクトルの並列回路から構成されるものであ
って、 前記主リアクトルの中性点と第一の接地との間には、低
圧遮断器と、地電流抑制回路と、前記地電流抑制回路と
直列に接続された直流信号電源装置とが順次直列接続さ
れ、 前記副リアクトルには開放三角結線を構成する二次巻線
回路を設けると共にその開放端の交流電圧を測定する手
段が接続され、 前記副リアクトルの中性点からは直流接地肢と交流接地
肢との２つの接地肢を分岐し、前記直流接地肢は倍率器
抵抗と直流電圧計とを経由して第二の接地に接続し、前
記交流接地肢は抵抗とコンデンサとを経由して前記第一
の接地に接続され、前記開放三角結線開放端の電圧が設
定限度に達したときは前記高圧遮断器を開放すること、
を特徴としている。

（ホ）作用 低圧遮断器を開成したまま高圧遮断器を投入すると、副
リアクトルの二次巻線回路を介して高圧系統の残留地絡
電圧値が交流電圧計により直読できる。さらに、異常が
無いばあいに高圧遮断器を投入し、直流信号電源装置に
より高圧系統に直流電圧を印加していき、残留地絡電圧
値の上昇を交流電圧計により監視することにより、停電
事故に至ることなく絶縁劣化診断をおこなうことができ
る。

（へ）実施例 第１図はこの発明の一実施例を示し、第２図と同一部分
は同一符号を付している。主リアクトル４と地電流抑制
回路６のあいだには低圧遮断器５が接続されている。副
リアクトル１１には各相銀に一次と絶縁した二次巻線１
６を有し開放三角結線で接続されている。この二次巻線
１６の開放端には電流制限抵抗１７が安定負荷として接
続され、その両端に発生する残留地絡電圧に比例する電
圧はメータリレー付きの交流電圧計１８により一次換算
値で指示され、さらに設定値を越えた時は高圧遮断器３
は開放される。電流制限抵抗１７の一端は安全のために
第一の接地２１に導かれている。

副リアクトル１１の中性点から大地に向けて２つの接地
肢が分岐され、一方は第３図に示されるように直流接地
肢で倍率器抵抗１２、直流電圧計１３、フィルタ用コン
デンサ１４からなり第二の接地２２に導かれている。他
方は抵抗１９とコンデンサ２０の直列からなる交流接地
肢で直流電流の通過を遮断すると共に、交流零相電流の
低インピーダンス通路を確保する。

副リアクトル１１は上記の構成により直流印加電圧測定
の本来の目的の外に残留地絡電圧の測定の機能を有する
。上記構成に達するまでに以下の検討がなされた。即ち
、残留地絡電圧を直流電圧印加装置自体で測定するため
には、ＧＰＴを装置内に内蔵することが考えられる。し
かし、相当な追加物を容積、重量に制限のある装置内に
内蔵することは不可能であること、ＧＰＴ自体が新たな
撹乱発生原因となることから斥けられた。また、主リア
クトル４に二次巻線を施して残留地絡電圧を指示させる
ことが考えられる。しかし、主リアクトル４は本来大き
い直流電流を通過させることを目的としたもので、この
二次巻線は直流電流の上昇、下降時に激しい磁束変化を
おこすため安定した残留地絡電圧の検出が不可能なこと
、地電流抑制回路６が零相電流を遮り、特に高圧系統地
絡事故時の残留地絡電圧検出感度が鈍ることがら斥けら
れた。従って副リアクトル１１に二次巻線１６を施すこ
とになった。

上記二次巻線の施しの具体化には以下の考慮がなされた
。二次巻線により動作させる計器は電圧計１台であるか
ら、電流制限抵抗による安定負荷を５０ＶＡとし、これ
に電圧計２台まで稼働を許すとしてｌ０ＶＡを加え、合
計３ｘ２０ＶＡ容量とした。これは通常のＧＰＴの１／
１ｏの容量であり、副リアクトルの容積は全く増加せず
に済む。

また、副リアクトル１工は直流電圧測定と残留地絡電圧
測定の２機能を併備する必要がある。即ち、直流接地膜
として倍率器抵抗１２、直流電圧計１３を経由して第一
の接地２１での電圧降下の影響を受けないように中性点
は第二の接地２２に接続される。このときの倍率器抵抗
値は副リアクトルの巻線抵抗値も加えて３７５にΩ、直
流電圧計１３のフルスケール７５Ｖ時の消費電流は２０
０μＡである。一方、副リアクトルに施した二次巻線負
荷を一次に換算した値は約２５０にΩ、副リすクトル自
身の励磁インタフタンスを考慮した総合インピータンス
は８０にΩとなり、１００％地絡時には５０ｍＡもの交
流電流を流す必要かある。

このため、中性点の対接地交流インピーダンスはできる
だけ低くする必要かあり、このため交流接地肢として抵
抗１９とコンデンサ２０を通じて中性点は第一の接地２
１へと導き、第二の接地２２に撹乱を与えないようにし
た。コンデンサ２０は直流遮断用てあり、その静電容量
は２０μＦであり、抵抗１９はコンデンサ２０の容量と
励磁インダクタンスとの直列共振を避けるだめの緩衝抵
抗でその値は７５００Ωである。この交流接地肢のイン
ピータンスか零で無いため残留地絡電圧検出感度に及ぼ
す影響は僅か３％であり、これは二次巻線ターン数を３
％増加することで補償している。

次に上述の本装置の操作および動作について説明する。

まず、交流高圧母線１と大地間にこの装置を接続し、低
圧遮断器５を開成した状態で高圧遮断器３を投入する。

すると、主リアクトル４はその中性点がフロートした状
態で高圧系統間に投入されると共に、副リアクトル１１
はその２つの接地膜により直流回路的にも交流回路的に
も完全に高圧母線１と大地間に接続される。このとき、
主リアクトル４の状態は各相のインダクタンス値をＹ−
△返還した値が三相の各線間に投入された状態に等しい
。そこで、高圧系統の対地インピーダンスはほとんど変
動を受けない状態で高圧系統の残留地絡電圧値Ｖｏは交
流電圧計１８により直読できる。ここで低圧遮断器５を
開成にするのは主リアクトルの影響を除いた残留地絡電
圧値の平常値を知るためである。ところで、交流電圧計
の指示値は通常数十Ｖ以下であるから、もしこの値が高
すぎるなら高圧系統に異常が発生しているから調査を要
する。

次に、低圧遮断器５を投入する。この段階で主リアクト
ル４か完全に高圧母線１と大地間に投入されたことにな
り、高圧系統の対地インピーダンスの変化か起こって残
留地絡電圧値に若干の変化が生じるカベ地電流抑制回路
６が高インピーダンスのためその変化は大きくは無い。

次に開閉器８を閉じ、可変直流電圧電源９を操作し、所
期の直流電圧値か直流電圧計１３で得られるようにその
出力電圧を上昇する。この上昇過程で交流電圧計１８の
指示値に注目する。所期直流電圧値に達するまでに残留
地絡電圧値Ｖｏの上昇か交流電圧計１８により見られな
ければ、直流印加は完成し、この状態で電カケープル等
の活線下劣化診断が行われる。もし、所期直流電圧に達
するまでに残留地絡電圧が危険領域に達しそうであると
交流電圧計１８の指示により判断されたなら、適当な直
流電圧値で印加を停止し、その値を絶縁劣化診断の現場
に通報してその電圧下で劣化診断作業を行わせる。

なお、交流電圧計１８の指示値を不注意で見逃し印加直
流電圧値を危険領域まで上昇させた場合、または時間遅
れを伴って後から残留地絡電圧値が上昇した場合には、
交流電圧計１８のメータリレーか働いて高圧遮断器３を
開成する。このため本装置は高圧母線１への接続が断た
れるので、本装置の誤操作により停電事故へ至ることは
無い。

次に、直流電圧断の要請が絶縁劣化診断の現場からあれ
は、可変直流電圧電源９の出力電圧を零に戻し、その後
高圧遮断器３を開放する。次いで低遮断器５を開放する
。高圧遮断器３より先に低圧遮断器５を開放することは
危険であるから、高圧遮断器３の開放後に低圧遮断器５
が開放するようにインターロック機構を設ける。さらに
この機構は低圧遮断器５か投入された状態で高圧遮断器
３の投入かできないようにも構成される。

また、直流電圧印加の有無を問わず、高圧遮断器３の投
入状態で高圧系統に地絡事故が発生した時は、交流電圧
計１８のメータリレーが動作し、配電用変電所の遮断動
作より前に本装置は遮断されるので、配電用変電所の遮
断器は常に本装置が接続されて無い条件で動作される。

（ト）効果 この発明の直流電圧印加装置は装置自体にその接続され
た高圧系統の残留地絡電圧を測定する機能を備えている
。従って、高圧系統に接続されたＧＰＴの特性を考慮せ
ず、しかも事前の調査を行わず、不慮の停電事故の心配
なしに直流電圧の印加を行うことかてきる。

また、本装置は残留地絡電圧が本装置の誤操作のためか
あるいは他の地点での地絡事故のために上昇した場合、
配電用変電所の遮断器の動作より前に自動的に本装置を
高圧系統から切り離す機能を有するので、高圧系統の地
絡時の条件を乱さず、配電用変電所の保護リレー類の設
定条件を変更する必要はない。

また本装置は高圧遮断器と低圧遮断器の二段構成で主リ
アクトル、高圧母線、大地間への接続を行うので、高圧
遮断器のみを投入した状態で高圧系統の残留地絡電圧の
速値を知ることかでき、高圧系統自体の異常の有無を確
認して直流電圧印加作業実施の可否を決定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
は従来の直流信号印加装置を示す回路構成図、第３図は
特性の異なる計器用接地変圧器が接続された高圧系統へ
の重畳直流電圧に対する残留地絡電圧の関係を示す図で
ある。 １・・・高圧母線、２・・・直流電圧印加装置、３・・
・高圧遮断器、４・・・高圧リアクトル、５・・・低圧
遮断器、６・・・地電流抑制回路、１１・・・副リアク
トル、１６・・・二次巻線、１８・・・交流電圧計、２
１・・・第一の接地、２２・・・第二の接地、３１・・
・直流信号電源装置。 ＝１６一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流高圧母線と大地間に高圧遮断器を経由して接
   続される三相星型結線の主リアクトルと三相星型結線の
   副リアクトルの並列回路から構成されるものであって、 （イ）前記主リアクトルの中性点と第一の接地との間に
   は、低圧遮断器と、インダクタンスを第一肢の要素とし
   抵抗とキャパシタンスの直列回路を第二肢の要素として
   第一肢と第二肢で並列回路を構成した地電流抑制回路と
   、前記地電流抑制回路と直列に接続された直流信号電源
   装置とが順次直列接続され、 （ロ）前記副リアクトルには開放三角結線を構成する二
   次巻線回路を設けると共にその開放端の交流電圧を測定
   する手段が接続され、 （ハ）前記副リアクトルの中性点からは直流接地肢と交
   流接地肢との２つの接地肢を分岐し、前記直流接地肢は
   倍率器抵抗と直流電圧計とを経由して第二の接地に接続
   し、前記交流接地肢は抵抗とコンデンサとを経由して前
   記第一の接地に接続され、 （ニ）前記開放三角結線開放端の電圧が設定限度に達し
   たときは前記高圧遮断器を開放することを特徴とする、
   高圧系統への直流電圧印加装置。