JPH0585032B2

JPH0585032B2 -

Info

Publication number: JPH0585032B2
Application number: JP63086914A
Authority: JP
Inventors: Koji Washio; Osamu Ishida; Masahiro Oikawa; Tsuyoshi Takeda; Tadaharu Nakayama
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Kitanihon Electric Wire Co Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Kitanihon Electric Wire Co Ltd
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1993-12-06
Also published as: JPH01259273A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 利用分野この発明は電力ケーブル等の活線下絶縁劣化診
断の目的をもつ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、本出願人によつて特願昭62−053265号お
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
とし抵抗とキヤ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１
１′、倍率器抵抗１２、直流電圧計１３とフイル
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２１，２２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（V₀）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ーピジヨンによりしきい
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、電力ケー
ブ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、すなわちV₀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、このため劣化診断が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信号電圧値を
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
行入構し、計器用設地変圧器２３が捕捉している
V₀値を測定するか、給電所にスーパピジヨンの
異常の有無を電話を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
い問題があつた。

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
によつて大きい残留地絡電圧V₀を発生させるこ
とがわかつた。

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社を除く大多数のメーカのGPTを
代表するものとして示したもので、各社間に大き
い違いは見られない。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、例えば25Vを印加すると系
統静電容量1μFではＢ社は500V以上のV₀が発生
するのにたいし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173V（110Vベースで5V）、群部で
346V（110Vベースで10V）の値が示されている。
Ｂ社GPT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例や、V₀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GPT使用
の高圧系統であつた。

上述の現象の理由はGPTへの直流電圧印加に
伴いＢ社とのGPTの各相のインダクタンスの低
下に特に不平衝があり、見掛け上の一相インダク
タンス接地を起して残留地絡電圧V₀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であり、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ピジヨンはしきい値突
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つて、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放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低圧遮断器を
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。

(ヘ) 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には各相毎
に一次と絶縁した二次巻線１６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、一方は直流接地肢で倍率
器抵抗１２、直流電圧計１３、フイルタ用コンデ
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
攪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から斥
けられた。従つて副リアクトル１１に二次巻線１
６を施すことになつた。

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10VAを加え、合計３×20VA容量とした。
これは通常のGPTの1/10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１１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
肢として倍率器抵抗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
いように電圧計の一端は第二の接地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375KΩ、直流電圧計１３の
フルスケール75V時の消費電流は200μA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250KΩ、副リアクトル自身の
励磁インダクタンスを考慮した総合インピーダン
スは80KΩとなり、100％地絡時には50mAもの
交流電流を流す必要がある。このため、中性点の
対接地交流インダクタンスはできるだけ低くする
必要があり、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に攪乱を与えないよ
うにした。コンデンサ２０は直流遮断用であり、
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
振を避けるた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ダンスが零で無い
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
接地肢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−△変換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V₀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が完全に高圧母線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
スの変化が起こつて残留地絡電圧値に若干の変化
が生じるが、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、所期の直流電圧値が直流電圧計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V₀の上
昇が交流電圧計１８により見られなければ、直流
印加は完成し、この状態で電力ケーブル等の活線
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つ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
リレーが働いて高圧遮断器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
場からあれば、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
で低圧遮断器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ツク機構を設ける。さらに
この機構は低圧遮断器５が投入された状態で高圧
遮断器３の投入が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に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値を測定する
機能を備えている。従つて、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
印加を行うことができる。

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原値を知ることができ、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、２１…第一
の接地、２２…第二の接地、３１…直流信号電源
装置。

Claims

【特許請求の範囲】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
るものであつて、 (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ヤ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。