JPH0247178B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通常同一鉄塔に装架された平行２回線
を有する送配電線において、その各回線間を相互
誘導作用に基き電磁的に結合する装置を用いて送
配電線の故障電流を抑制し、又は更に進んでその
送配電線につながる発電機の脱調を防止する装置
に関する。なお上記平行２回線とは必ずしも同一
鉄塔に装架されるものに限らず、多少異なる径路
をたどつても結局両端において相互接続される所
謂２ルートの回線をも包含するものとする。また
上記回線の数は必ずしも２個に限らず、それ以上
を有する場合も包含される。

図面について詳述するに、本発明の１実施例を
示す第１図において、送電端母線B_sから平行し
て発生する２個の回線即ち線路L_a，L_bに２個の
巻線を有する変成器MTの各巻線MT_a，MT_bが
互に逆極性にして夫々直列に接続され、且つその
各巻線を短絡するためのスイツチS_a，S_bが夫々設
けられる。なお、この図面は簡単のため３相のう
ち１相分だけについて示すものであり、残りの２
相も同様に構成される。スイツチS_a，S_bは通常は
開放状態にあり、線路L_a，L_bの何れかが切り離
されたとき閉じるように動作する。

次に故障電流抑制の原理について説明する。第
２図において、送電端母線B_sは発電機Ｇへ接続
され、線路L_a，L_bの各右端は受電端母線B_rへ接
続される。線路L_a，L_bの電流を夫々I_a，I_bとし、
母線B_sの電圧をV_s、各巻線MT_a、MT_bの負荷側
電圧を夫々V_a，V_bとする。なお、変成器MTの
巻線比ｎは両巻線のアンペアターンが等しくなる
ように、即ち ｎ＝MT_bの巻数／MT_aの巻数＝I_a／I_b ……(1) によつて選定されるが、以下の説明では簡単のた
めI_a＝I_b，ｎ＝１とする。今MTの自己インピー
ダンスをZ_sとし、MTの相互インピーダンスをZ_n
とすると、第２図から次式が成立つ。

V_s−V_a＝I_aZ_s−I_bZ_n ＝I_a（Z_s＋Z_n）−（I_a＋I_b）Z_n ……(2) V_s−V_b＝−I_aZ_n＋I_bZ_s ＝I_b（Z_s＋Z_n）−（I_a＋I_b）Z_n ……(3) この(2)，(3)式から第２図に対する等価回路とし
て第３図が得られる。同図において、Z_a，Z_bは
夫々線路L_a，L_bのインピーダンス、Z_gは送電端
母線B_sから発電機Ｇ側を見たインピーダンスで
ある。またTMの洩れインピーダンスをZlとする
と、変圧器の理論から Z_s＝Z_n＋Z_l ……(4) なる関係があるので、(4)式を(2)，(3)式に代入し、
且つI_a＝I_bなる関係を用いると、 V_s−V_a＝Z_l・I_a ……(5) V_s−V_b＝Z_l・I_b ……(6) となる。即ち第２図においてはMTに生ずる磁束
は互に逆方向に流れる電流によつて打消し合い、
単に巻線の洩れインピーダンスZ_lによる僅かの電
圧降下がその両端に生ずるだけである。

次に何れかの線路が故障した場合、例えば線路
L_bで短絡が生じた場合を考える。発電機Ｇの内
部誘起電圧をＥとし、受電端母線電圧をV_rとす
ると、その等価回路は第４図のようになる。同図
から計算の結果、次の式が得られる。

I_b＝Z_s＋Z_n＋Z_a／△Ｅ＋Z_g−Z_n／△V_r ……(7) I_a＝Z_s＋Z_n／△Ｅ−Z_g＋Z_s／△V_r ……(8) △＝（Z_g−Z_n）（Z_s＋Z_n＋Z_a） ＋（Z_s＋Z_n＋Z_a）（Z_s＋Z_n） ＋（Z_s＋Z_n）（Z_g−Z_n） ……(9) また本装置を設置しないときは、(7)，(8)式にお
いてZ_s＝０，Z_n＝０と置き、線路L_a，L_bに流れ
る電流を夫々I_a′，I_b′とすれば I_b′＝Ｅ／Z_g＋V_r／Z_a ……(10) I_a′＝−V_r／Z_a ……(11) となる。本装置による故障電流抑制効果はZ_nの
値を適当に選ぶことによつて得られる。例えば
Z_nをZ_gに等しく取つた場合、(7)，(8)，(9)式にお
いてZ_n＝Z_gと置き且つ分り易くするため(4)式に
おいてZ_lはZ_nに比し小さいのでこれを省略してZ_s
＝Z_nとすれば I_b＝Ｅ／2Z_g ……(12) I_a＝Ｅ／2Z_g＋Z_a−V_r／2Z_g＋Z_a ……(13) となる。この両式と前記の(10)，(11)式とを比較する
と、本装置はI_b，I_aを共に約1/2以下に抑制する
ことが分る。

次に故障除去のため線路L_bを切り離した場合
は第５図に示すように、変圧器の２次側を開放し
た場合と略同様に線路L_aには電流が流れ難くな
るので、これを防止するためスイツチS_aを閉じ
る。

次に本装置を利用した発電機の脱調防止原理に
ついて説明する。一般に発電機の送電電力P_eは
次式で示される。

P_e＝Ｅ・V_s・sinδ／Z_g ……(14) ここにＥ，V_s，Z_gの意味は前記の通りであり、
δはＥとV_sの相差角である。また発電機を駆動
する原動機の出力をP_nとし、発電機の内部損失
を無視すると、 P_n＝P_e ……(15) である。線路に故障が発生すると、送電端母線電
圧V_sは瞬時に或る値に低下するが、（14）式から
分る通り送電電力P_eもこれに伴つて瞬時に減少
する。然るに原動機は発電機出力の低下にも拘ら
ず数秒間は略一定の出力を保つので、この間は P_n≫P_e ……(16) となり、発電機の入力と出力との間のエネルギー
の平衡が崩れ、発電機の回転子は加速し、甚だし
いときは脱調に至る。（14）式のδとP_eとの関係
を示す第６図において、Ａを平常状態における動
作曲線、Ｂを或る線路故障によつて電圧が低下し
たときの動作曲線とする。今発電機が曲線Ａ上の
点Ｐで運転中線路故障が発生したとすれば、その
動作点は曲線Ｂ上の点Q₁へ移り、（Ｐ―Q₁）に相
当する電力△P₁が発電機を加速し、脱調に至ら
しめる。然るに本発明によれば前述した通りの故
障電流抑制効果があるため、線路故障時でも送受
電端の電圧は余り下らず、発電機の動作点は第６
図のＣ曲線上の点Q₂へ移動する。このとき（Ｐ
―Q₂）に相当する△P₂なる加速エネルギーが生
ずるが、△P₂≪△P₁となり、加速エネルギーが
著しく減少するので、発電機の脱調を防止する。

以上説明した通り、本発明によれば、平行２回
線を有する送配電線の線路故障時における故障電
流を抑制し、併せて発電機の脱調を防止する効果
がある。本発明の実用的な使用目的には電力系統
の形態に応じて線路の故障電流の抑制のみを目的
とする場合、発電機の脱調防止のみを目的とする
場合、並びにこの両者を共に目的とする場合があ
るが、本発明はその何れの場合にも均しく適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の回路図、第２図は
作動の説明図、第３図及び第４図は夫々健全時及
び故障時の等価回路図、第５図は故障時の変更回
路図、第６図は発電機脱調防止に関する作用説明
図である。 L_a，L_b：平行２回線、MT：変成器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行２回線を有する送配電線の各回線と直列
   に、２個の巻線を有する変成器の各巻線を互に反
   対極性にして接続して成る送配電線故障電流抑制
   装置。