JPH0226747B2 - - Google Patents
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- JPH0226747B2 JPH0226747B2 JP56120740A JP12074081A JPH0226747B2 JP H0226747 B2 JPH0226747 B2 JP H0226747B2 JP 56120740 A JP56120740 A JP 56120740A JP 12074081 A JP12074081 A JP 12074081A JP H0226747 B2 JPH0226747 B2 JP H0226747B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- iron core
- residual current
- excitation
- residual
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/175—Indicating the instants of passage of current or voltage through a given value, e.g. passage through zero
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
三相電路を零相電流を検出する方法として、三
相電路の各用に変流器をそれぞれ設置して検出す
る方法があるが、この方法においては、各CTに
バラツキがあるため、残留電流特性が悪いという
欠点がある。
相電路の各用に変流器をそれぞれ設置して検出す
る方法があるが、この方法においては、各CTに
バラツキがあるため、残留電流特性が悪いという
欠点がある。
この欠点を解決する発明として、各変流器の負
荷抵抗（負担抵抗）と巻線抵抗の値を、各変流器
の定格電流を流して二次側を開放したときの一次
側の励磁電流のベクトル和が定格電流での感度電
流以下になるような値にし、かつ各変流器の鉄芯
の磁束密度を1000ガウス以内にすることにより残
留電流を減少させる方法の発明がある。
荷抵抗（負担抵抗）と巻線抵抗の値を、各変流器
の定格電流を流して二次側を開放したときの一次
側の励磁電流のベクトル和が定格電流での感度電
流以下になるような値にし、かつ各変流器の鉄芯
の磁束密度を1000ガウス以内にすることにより残
留電流を減少させる方法の発明がある。
この発明の方法では、従来の検出方法に比べ残
留電流特性は良いが、一次電流が急激に変化した
時、残留電流が大巾に上昇し、低下し、安定する
までに長時間を要し、そのため組合せた継電器が
誤動作するという問題点がある。
留電流特性は良いが、一次電流が急激に変化した
時、残留電流が大巾に上昇し、低下し、安定する
までに長時間を要し、そのため組合せた継電器が
誤動作するという問題点がある。
第１図には、三相電路が各変流器（以下CTと
いう）を設置して、零相電流を検出する場合の回
路が示してあり、同図においてCT−１，CT−
２，CT−３は各変流器、R1，R2，R3は各変流器
の負担抵抗と巻線抵抗の和、R0は零相電流検出
用抵抗を示す。この回路において、一次電流が
I〓a、I〓b、I〓cの時、残留電流は、基本波分は、 残留電流(1)≒I〓a・R1／ωL1＋I〓b・R2／ωL2＋I〓cR
3／ωL3 第三高調波分は、 残留電流(2)≒｛｜I〓a・R1／ωL1｜＋｜I〓b・R2／ωL
2｜ ＋｜I〓c・R3／ωL3｜｝×（３〜５％） （磁束密度1000G以下の時） となり、ほぼ基本波と第三高調波の和が残留電流
となる。
いう）を設置して、零相電流を検出する場合の回
路が示してあり、同図においてCT−１，CT−
２，CT−３は各変流器、R1，R2，R3は各変流器
の負担抵抗と巻線抵抗の和、R0は零相電流検出
用抵抗を示す。この回路において、一次電流が
I〓a、I〓b、I〓cの時、残留電流は、基本波分は、 残留電流(1)≒I〓a・R1／ωL1＋I〓b・R2／ωL2＋I〓cR
3／ωL3 第三高調波分は、 残留電流(2)≒｛｜I〓a・R1／ωL1｜＋｜I〓b・R2／ωL
2｜ ＋｜I〓c・R3／ωL3｜｝×（３〜５％） （磁束密度1000G以下の時） となり、ほぼ基本波と第三高調波の和が残留電流
となる。
なお、上記残留電流(1)、(2)の式において、
L1はI〓aの時のCT−１の二次側から見たインダク
タンス L2はI〓b 〃 〃 L3はI〓c 〃 〃 ここで各Ｒは小さくし、ωLを大きくすること
により残留電流は小さくなり、磁束密度Ｂが
1000G以下ならば高感度になるのであるが、この
時、Ia＝√２Iasinωtがωt＝−π／２でONになり、 CTの残留磁気が０だとすると、定常状態時の残
留電流と過渡状態時の残留電流との値の違いは、
第２図、第３図の通りである。第３図において磁
束変化及び励磁電流の時間軸を表わすと、第４図
及び第５図のようになる。鉄心内の磁束密度の変
化は、振巾の大きさはほぼ一定であるが、過渡時
の前に鉄心内に残留磁気があると初期時加算され
る。そのため励磁電流は最初大きく、徐々に減少
し、安定域に入る。
タンス L2はI〓b 〃 〃 L3はI〓c 〃 〃 ここで各Ｒは小さくし、ωLを大きくすること
により残留電流は小さくなり、磁束密度Ｂが
1000G以下ならば高感度になるのであるが、この
時、Ia＝√２Iasinωtがωt＝−π／２でONになり、 CTの残留磁気が０だとすると、定常状態時の残
留電流と過渡状態時の残留電流との値の違いは、
第２図、第３図の通りである。第３図において磁
束変化及び励磁電流の時間軸を表わすと、第４図
及び第５図のようになる。鉄心内の磁束密度の変
化は、振巾の大きさはほぼ一定であるが、過渡時
の前に鉄心内に残留磁気があると初期時加算され
る。そのため励磁電流は最初大きく、徐々に減少
し、安定域に入る。
このため、高感度にすると、過渡現象の起きた
CTは励磁電流が大きく、安定域に入るまで長時
間を要する。
CTは励磁電流が大きく、安定域に入るまで長時
間を要する。
高感度3CTの場合、トランスや通常のCTと同
様に過渡現象を起しているCTは励磁電流が非常
に大きい。よつて３個の励磁電流のベクトル和が
残留電流であるから、１個のCTのみ励磁電流が
大きいと、残留電流は大きく、安定するまで数10
秒以上かかるので、負荷変動のある所では使用で
きない。
様に過渡現象を起しているCTは励磁電流が非常
に大きい。よつて３個の励磁電流のベクトル和が
残留電流であるから、１個のCTのみ励磁電流が
大きいと、残留電流は大きく、安定するまで数10
秒以上かかるので、負荷変動のある所では使用で
きない。
その対策として、通常鉄芯が飽和しない範囲で
Ｒを大きくするか、ωLを小さくするかで、時定
数を短くすれば、問題ないのであるが、3CTの場
合、残留電流が大きくなり、意味がなくなつてし
まう。
Ｒを大きくするか、ωLを小さくするかで、時定
数を短くすれば、問題ないのであるが、3CTの場
合、残留電流が大きくなり、意味がなくなつてし
まう。
本発明は、3CTの鉄芯のみ分割とし、エアギヤ
ツプをとり、巻線、シールドは非分割とし、過渡
現象時の問題点を解消し、高感度の零相電流検出
を可能にしようとするものである。
ツプをとり、巻線、シールドは非分割とし、過渡
現象時の問題点を解消し、高感度の零相電流検出
を可能にしようとするものである。
以下本発明を詳細に説明すると、磁性材料、例
えばパーマロイは初期透磁率以下でも磁化力Ｈに
対する磁束密度Ｂは第６図のＢ−Ｈ曲線で示すよ
うに非直線である。そして透磁率μは第７図の透
磁率曲線で示すように変化する。
えばパーマロイは初期透磁率以下でも磁化力Ｈに
対する磁束密度Ｂは第６図のＢ−Ｈ曲線で示すよ
うに非直線である。そして透磁率μは第７図の透
磁率曲線で示すように変化する。
そのため、交流電圧が同じでもＢの動作点が第
６図のＯとＰの場合では、磁界の交流分は異な
る。これが上記のように残留電流を大きくする影
響を及ぼす。
６図のＯとＰの場合では、磁界の交流分は異な
る。これが上記のように残留電流を大きくする影
響を及ぼす。
これに対し第８図示のように鉄芯１に空隙Δl1
を入れると、磁気抵抗は Ｒ＝ｌ／μA＝l1／μ0μsA＋Δl1／μ0A ＝１／μ0A（l1／μs＋Δl1） ここで第１項は空隙のない磁の磁気抵抗値でμs
が磁界Ｈに対し変化するため、Ｂの変化巾が一定
でも動作点によつて励磁電流は変る。
を入れると、磁気抵抗は Ｒ＝ｌ／μA＝l1／μ0μsA＋Δl1／μ0A ＝１／μ0A（l1／μs＋Δl1） ここで第１項は空隙のない磁の磁気抵抗値でμs
が磁界Ｈに対し変化するため、Ｂの変化巾が一定
でも動作点によつて励磁電流は変る。
例えば、Δl1＝（５〜10）・l1／μs程度にΔl1を選
ぶ ことにより、磁気抵抗Ｒが５〜10倍上昇し、Ｒ／ωL は、Ｌが５〜10分の１になるため、Ｂ≦1000Gで
はほとんど直線になり、過渡現象が起きても、励
磁電流の交流分は変化せず、残留電流は一定であ
り、過渡現象のみなくなる。すなわち交流分の過
渡現象が少なくなるが、直流分は変らない。
ぶ ことにより、磁気抵抗Ｒが５〜10倍上昇し、Ｒ／ωL は、Ｌが５〜10分の１になるため、Ｂ≦1000Gで
はほとんど直線になり、過渡現象が起きても、励
磁電流の交流分は変化せず、残留電流は一定であ
り、過渡現象のみなくなる。すなわち交流分の過
渡現象が少なくなるが、直流分は変らない。
その理由を示すと次のとおりである。
NI＝Ｒ・φより
過渡状態においても第９図示のCTの等価回路
における励磁電圧υは一定でＩのみが変るだけと
考えることができる。例えば、３個のCTの励磁
特性が第１０図示のとおりとすると、残留電流は
第１１図のベクトル図より50ｍＡとなる。
における励磁電圧υは一定でＩのみが変るだけと
考えることができる。例えば、３個のCTの励磁
特性が第１０図示のとおりとすると、残留電流は
第１１図のベクトル図より50ｍＡとなる。
この時I1＝Φ／ＮＲ＝Φ／Ｎ・１／μ0A・l1／μs＝K
1l1／μ1s ＝0.25A I2＝I3＝K1l1／μ2s＝0.3A となる。
1l1／μ1s ＝0.25A I2＝I3＝K1l1／μ2s＝0.3A となる。
ここで鉄芯１を分割して約10倍励磁電流を大き
くしたとすると、 I′1＝K1（l1／μ1s＋Δl1）＝0.25＋K1Δl1 ここにl′1＝l1−Δl1 Δl1は微少だからl′1とl1は
計
算上はほぼ等しい。
くしたとすると、 I′1＝K1（l1／μ1s＋Δl1）＝0.25＋K1Δl1 ここにl′1＝l1−Δl1 Δl1は微少だからl′1とl1は
計
算上はほぼ等しい。
K1Δl≒10・Ｋl1′／μ1sとすると
I′1≒0.25＋2.5＝2.75A
I′2＝I′3＝K1l′1／μ2s＋K1Δl1≒0.3＋2.5
＝2.80A
となり、残留電流はおよそ2.8−2.75＝0.05A
＝50ｍＡ
となり、分割前とほぼ同じである。
そのため、鉄芯１を分割したことにより、コイ
ルを多く巻く必要はなく貫通形の設計で良く、外
部磁界のみ（内部も含む）を気をつければ良い。
ルを多く巻く必要はなく貫通形の設計で良く、外
部磁界のみ（内部も含む）を気をつければ良い。
鉄芯１の分割は、分割面を１か所にしない方が
外部磁界の影響を受けにくい。例えば鉄芯１を４
枚重ねにする場合、第１２図示のように分割面を
45度ずつずらせて重ねると、外部磁界の影響を受
けにくい。
外部磁界の影響を受けにくい。例えば鉄芯１を４
枚重ねにする場合、第１２図示のように分割面を
45度ずつずらせて重ねると、外部磁界の影響を受
けにくい。
なお、過度現象は、定常状態では励磁電圧、励
磁電流が第１３図示のようにＢ−Ｈ曲線のＯ点で
振巾するが、過渡状態では第１４図のように励磁
電圧のピーク値がυ2＝2υ1近くまで上昇し、励磁
電流のピーク管の値は定常状態における√２
Isinωtの２倍、すなわち√２Isinωtよりもはるか
に大となり、他の相２つの過渡状態が少ないた
め、大きな残留電流が残る。
磁電流が第１３図示のようにＢ−Ｈ曲線のＯ点で
振巾するが、過渡状態では第１４図のように励磁
電圧のピーク値がυ2＝2υ1近くまで上昇し、励磁
電流のピーク管の値は定常状態における√２
Isinωtの２倍、すなわち√２Isinωtよりもはるか
に大となり、他の相２つの過渡状態が少ないた
め、大きな残留電流が残る。
このような貫通型の鉄芯を分割すると、その空
隙によりＢ−Ｈ曲線が直線に近くなるために、前
記のように残留電流は変らないが、等価磁気抵抗
が５〜10倍近くなるため、等価μsは５〜10分の１
になり、過渡現象の交流分が少なくなるとともに
時定数Ｌ／Ｒが５〜10分の１と短くなる。
隙によりＢ−Ｈ曲線が直線に近くなるために、前
記のように残留電流は変らないが、等価磁気抵抗
が５〜10倍近くなるため、等価μsは５〜10分の１
になり、過渡現象の交流分が少なくなるとともに
時定数Ｌ／Ｒが５〜10分の１と短くなる。
なお、貫通形の鉄芯において残留電流が分割形
の鉄芯と同じ値で、Ｌも同じ、Ｒのみ10倍にすれ
ば、時定数τ＝Ｌ／Ｒは10分の１になり、分割しな くても同じ特性が得られるように思われるが、そ
のようにすると、励磁電圧が10倍になり、高調波
が大巾に増加し、過渡現象が全く異なり、残留電
流が大巾に増加（時定数は同じ）するので、同じ
特性は得られない。
の鉄芯と同じ値で、Ｌも同じ、Ｒのみ10倍にすれ
ば、時定数τ＝Ｌ／Ｒは10分の１になり、分割しな くても同じ特性が得られるように思われるが、そ
のようにすると、励磁電圧が10倍になり、高調波
が大巾に増加し、過渡現象が全く異なり、残留電
流が大巾に増加（時定数は同じ）するので、同じ
特性は得られない。
残留電流、時定数同一時の貫通形と分割形の残
留電流をクラブで比較すると、基本波は第１５
図、高調波は第１６図のようになり、磁束の変化
の比は第１７図のとおり同じである。
留電流をクラブで比較すると、基本波は第１５
図、高調波は第１６図のようになり、磁束の変化
の比は第１７図のとおり同じである。
本発明は、叙上のように3CTの鉄芯のみ分割と
し、エアギヤツプをとり、巻線、シールドは非分
割としたから、過渡現象をなくし、組合せた継電
器が誤動作するようなことはなく、高感度の零相
電流検出を可能にする。
し、エアギヤツプをとり、巻線、シールドは非分
割としたから、過渡現象をなくし、組合せた継電
器が誤動作するようなことはなく、高感度の零相
電流検出を可能にする。
第１図は3CT方式による零相電流検出回路図、
第２図は第１図の回路における定常状態時の残留
電流値を示すグラフ、第３図は第１図の回路にお
ける過渡状態時の残留電流値を示すグラフ、第４
図は第３図における磁束変化を時間軸で示すグラ
フ、第５図は第３図における励磁電流を時間軸で
示すグラフ、第６図は磁性材料のＢ−Ｈ曲線を示
す図、第７図は磁性材料の透磁率曲線を示す図、
第８図は本発明に係る変流器の鉄芯を示す図、第
９図は変流器の等価回路図、第１０図は各変流器
の励磁特性の一例を示す図、第１１図は同特性に
おける各変流器の残留電流のベクトル図、第１２
図は本発明に係る変流器の鉄芯の分割面をずらす
例を示す図、第１３図は定常状態の励磁電圧に対
する励磁電流の振巾を示す図、第１４図は過渡状
態の励磁電圧に対する励磁電流の振巾を示す図、
第１５図は貫通形と分割形の残留電流における基
本波分の比較を示すグラフ、第１６図は同残留電
流における高調波分の比較を示すグラフ、第１７
図は貫通形と分割形の磁束の変化の比較を示すグ
ラフである。 １……鉄芯。
第２図は第１図の回路における定常状態時の残留
電流値を示すグラフ、第３図は第１図の回路にお
ける過渡状態時の残留電流値を示すグラフ、第４
図は第３図における磁束変化を時間軸で示すグラ
フ、第５図は第３図における励磁電流を時間軸で
示すグラフ、第６図は磁性材料のＢ−Ｈ曲線を示
す図、第７図は磁性材料の透磁率曲線を示す図、
第８図は本発明に係る変流器の鉄芯を示す図、第
９図は変流器の等価回路図、第１０図は各変流器
の励磁特性の一例を示す図、第１１図は同特性に
おける各変流器の残留電流のベクトル図、第１２
図は本発明に係る変流器の鉄芯の分割面をずらす
例を示す図、第１３図は定常状態の励磁電圧に対
する励磁電流の振巾を示す図、第１４図は過渡状
態の励磁電圧に対する励磁電流の振巾を示す図、
第１５図は貫通形と分割形の残留電流における基
本波分の比較を示すグラフ、第１６図は同残留電
流における高調波分の比較を示すグラフ、第１７
図は貫通形と分割形の磁束の変化の比較を示すグ
ラフである。 １……鉄芯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 三相電路の各相に設置する各変流器において
鉄芯のみを分割とし、巻線、シールドは非分割と
することを特徴とする3CT方式による高感度零相
電流検出法。 ２ 第１項の検出法において各鉄芯の磁束密度を
1000ガウス以下とし、各変流器の感度電流≦I〓a・
R1／ωL1＋I〓bR2／ωL2＋I〓cR3／ωL3とすることを特
徴とする 3CT方式による高感度零相電流検出法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120740A JPS5822970A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | ３ｃｔ方式による高感度零相電流検出法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120740A JPS5822970A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | ３ｃｔ方式による高感度零相電流検出法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822970A JPS5822970A (ja) | 1983-02-10 |
| JPH0226747B2 true JPH0226747B2 (ja) | 1990-06-12 |
Family
ID=14793805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56120740A Granted JPS5822970A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | ３ｃｔ方式による高感度零相電流検出法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822970A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124512A (ja) * | 2003-06-10 | 2008-05-29 | Ngk Insulators Ltd | 零相変流器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63311177A (ja) * | 1987-06-13 | 1988-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光式磁界センサによる零相電流検出方法 |
| JP2562774Y2 (ja) * | 1989-09-26 | 1998-02-16 | 松下電工株式会社 | インバータ装置 |
| WO2018055664A1 (ja) * | 2016-09-20 | 2018-03-29 | 株式会社 東芝 | 三相貫通形変流器 |
-
1981
- 1981-08-03 JP JP56120740A patent/JPS5822970A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124512A (ja) * | 2003-06-10 | 2008-05-29 | Ngk Insulators Ltd | 零相変流器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5822970A (ja) | 1983-02-10 |
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