JPH07123582A - 変圧器の保護装置 - Google Patents
変圧器の保護装置Info
- Publication number
- JPH07123582A JPH07123582A JP26454393A JP26454393A JPH07123582A JP H07123582 A JPH07123582 A JP H07123582A JP 26454393 A JP26454393 A JP 26454393A JP 26454393 A JP26454393 A JP 26454393A JP H07123582 A JPH07123582 A JP H07123582A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】直列変圧器の変圧器鉄心磁気飽和に関わらず変
圧器内部事故を確実に誤動作，誤不動作することなく検
出する。 【構成】位相調整用変圧器において、直列変圧器の直列
巻線の電流と励磁巻線の電流との差電流によって直列変
圧器の内部事故の有無を判定する第一のリレー要素と、
直列変圧器の還流巻線の電流または、直列変圧器の還流
巻線の電流と調整変圧器の調整巻線の電流との差電流に
よって直列変圧器の内部事故を判定する第二のリレー要
素との二つの要素のＡＮＤ条件によって直列変圧器の内
部事故の有無を判定する。
圧器内部事故を確実に誤動作，誤不動作することなく検
出する。 【構成】位相調整用変圧器において、直列変圧器の直列
巻線の電流と励磁巻線の電流との差電流によって直列変
圧器の内部事故の有無を判定する第一のリレー要素と、
直列変圧器の還流巻線の電流または、直列変圧器の還流
巻線の電流と調整変圧器の調整巻線の電流との差電流に
よって直列変圧器の内部事故を判定する第二のリレー要
素との二つの要素のＡＮＤ条件によって直列変圧器の内
部事故の有無を判定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統の電圧位相又は
電圧値と電圧位相とを調整するために電力系統に直列に
挿入された直列変圧器の保護装置に関する。
電圧値と電圧位相とを調整するために電力系統に直列に
挿入された直列変圧器の保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力用変圧器は一般に直列巻線と励磁巻
線との差電流によって内部事故を検出し、保護されてい
る。特に、電源投入時などで変圧器鉄心が磁気飽和した
際に発生する励磁突入電流は差電流として検出されるの
で、鉄心磁気飽和時の差電流と内部事故時の差電流とを
何等かの方法で判別する必要がある。鉄心磁気飽和時の
差電流は一般に片極性の半波形であり、第二高調波成分
を多く含むため、従来は第二高調波抑制法によって内部
事故と鉄心磁気飽和とを判別している。
線との差電流によって内部事故を検出し、保護されてい
る。特に、電源投入時などで変圧器鉄心が磁気飽和した
際に発生する励磁突入電流は差電流として検出されるの
で、鉄心磁気飽和時の差電流と内部事故時の差電流とを
何等かの方法で判別する必要がある。鉄心磁気飽和時の
差電流は一般に片極性の半波形であり、第二高調波成分
を多く含むため、従来は第二高調波抑制法によって内部
事故と鉄心磁気飽和とを判別している。
【０００３】また、変圧器に過電圧が印加された場合、
変圧器鉄心は過励磁状態となり正負両方で磁気飽和して
両極性の差電流が発生することがある。両極性の差電流
中に含まれる第二高調波成分は少ないので、このような
場合、従来の第二高調波抑制法では内部事故との判別が
困難となる。
変圧器鉄心は過励磁状態となり正負両方で磁気飽和して
両極性の差電流が発生することがある。両極性の差電流
中に含まれる第二高調波成分は少ないので、このような
場合、従来の第二高調波抑制法では内部事故との判別が
困難となる。
【０００４】図２は直列変圧器３と調整変圧器４とで構
成される位相調整用変圧器を示す。図２において、１
ａ，１ｂ，１ｃは電力系統１側のａ，ｂ，ｃ各相の送電
線、２ａ，２ｂ，２ｃは電力系統２側のａ，ｂ，ｃ各相
の送電線を示す。直列変圧器３は電力系統と直列に接続
される各相の直列巻線３１ａ，３１ｂ，３１ｃと直列巻
線に電圧を供給する各相の励磁巻線３２ａ，３２ｂ，３
２ｃとで構成される。調整変圧器４は電力系統と並列に
接続される各相の調整巻線４１ａ，４１ｂ，４１ｃと直
列変圧器の励磁巻線に所定の電圧を供給する各相のタッ
プを有するタップ巻線４２ａ，４２ｂ，４２ｃとで構成
される。ａ相における電力系統１側及び電力系統２側の
送電線の対地電圧をそれぞれＶＬ１，ＶＬ２、直列変圧
器の直列巻線及び励磁巻線の電圧をそれぞれＶＳ１，Ｖ
Ｓ２、調整変圧器の調整巻線，タップ巻線の電圧をそれ
ぞれＶＥ１，ＶＥ２とする。
成される位相調整用変圧器を示す。図２において、１
ａ，１ｂ，１ｃは電力系統１側のａ，ｂ，ｃ各相の送電
線、２ａ，２ｂ，２ｃは電力系統２側のａ，ｂ，ｃ各相
の送電線を示す。直列変圧器３は電力系統と直列に接続
される各相の直列巻線３１ａ，３１ｂ，３１ｃと直列巻
線に電圧を供給する各相の励磁巻線３２ａ，３２ｂ，３
２ｃとで構成される。調整変圧器４は電力系統と並列に
接続される各相の調整巻線４１ａ，４１ｂ，４１ｃと直
列変圧器の励磁巻線に所定の電圧を供給する各相のタッ
プを有するタップ巻線４２ａ，４２ｂ，４２ｃとで構成
される。ａ相における電力系統１側及び電力系統２側の
送電線の対地電圧をそれぞれＶＬ１，ＶＬ２、直列変圧
器の直列巻線及び励磁巻線の電圧をそれぞれＶＳ１，Ｖ
Ｓ２、調整変圧器の調整巻線，タップ巻線の電圧をそれ
ぞれＶＥ１，ＶＥ２とする。
【０００５】定常運転時の図２における各部電圧のベク
トルを図３に示す。図３において、破線は三相の関係を
明確にするためにｂ，ｃ相の電圧ベクトルの方向を示し
たものである。図３に示すように、定常運転時の直列変
圧器の直列巻線電圧ＶＳ１は送電線の対地電圧ＶＬ１と
ＶＬ２に対してほぼ直角位相を有しており、調整変圧器
のタップ巻線のタップを切り替えることによってＶＳ１
の大きさを替えてVL1とＶＬ２とに所定の位相差を持た
せることができる。
トルを図３に示す。図３において、破線は三相の関係を
明確にするためにｂ，ｃ相の電圧ベクトルの方向を示し
たものである。図３に示すように、定常運転時の直列変
圧器の直列巻線電圧ＶＳ１は送電線の対地電圧ＶＬ１と
ＶＬ２に対してほぼ直角位相を有しており、調整変圧器
のタップ巻線のタップを切り替えることによってＶＳ１
の大きさを替えてVL1とＶＬ２とに所定の位相差を持た
せることができる。
【０００６】電力系統２側のａ相送電線で１線地絡事故
が発生した場合の、図２における各部電圧のベクトルを
図４に示す。直列変圧器の直列巻線には電力系統１側の
電圧がそのまま印加されることになる。電力系統１側の
電圧ＶＬ１は系統インピーダンスによる電圧降下のため
定常運転時よりは低下するが、図４に示すように直列変
圧器の直列巻線電圧ＶＳ１は定常運転時よりは大きく、
かつ、位相が約９０度変化する。一方、直列変圧器の励
磁巻線電圧ＶＳ２は調整変圧器の健全二相のタップ巻線
電圧によって作られているので、定常運転時とほぼ同じ
値である。いずれにしても直列変圧器の直列巻線電圧Ｖ
Ｓ１が大となることで、直列変圧器の鉄心は過励磁状態
となる。
が発生した場合の、図２における各部電圧のベクトルを
図４に示す。直列変圧器の直列巻線には電力系統１側の
電圧がそのまま印加されることになる。電力系統１側の
電圧ＶＬ１は系統インピーダンスによる電圧降下のため
定常運転時よりは低下するが、図４に示すように直列変
圧器の直列巻線電圧ＶＳ１は定常運転時よりは大きく、
かつ、位相が約９０度変化する。一方、直列変圧器の励
磁巻線電圧ＶＳ２は調整変圧器の健全二相のタップ巻線
電圧によって作られているので、定常運転時とほぼ同じ
値である。いずれにしても直列変圧器の直列巻線電圧Ｖ
Ｓ１が大となることで、直列変圧器の鉄心は過励磁状態
となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】直列変圧器の鉄心が過
励磁状態になると鉄心磁束密度は飽和磁束密度を越え、
励磁電流が急増する。過励磁状態では鉄心は正側，負側
両方で磁気飽和するため両極性の励磁電流を生じ、差電
流として検出される。このような場合、差電流中に含ま
れる第二高調波成分は少ないので、従来の第二高調波抑
制法では内部事故との判別が困難となる。
励磁状態になると鉄心磁束密度は飽和磁束密度を越え、
励磁電流が急増する。過励磁状態では鉄心は正側，負側
両方で磁気飽和するため両極性の励磁電流を生じ、差電
流として検出される。このような場合、差電流中に含ま
れる第二高調波成分は少ないので、従来の第二高調波抑
制法では内部事故との判別が困難となる。
【０００８】一方、系統事故時の過電圧で鉄心が磁気飽
和しないようにするには鉄心断面積を大きくすればよい
が、この場合、変圧器寸法が大となる欠点がある。
和しないようにするには鉄心断面積を大きくすればよい
が、この場合、変圧器寸法が大となる欠点がある。
【０００９】本発明の目的は、変圧器を大型化せず、か
つ、鉄心磁気飽和に影響されることなく内部事故を確実
に検出できる変圧器の保護装置を提供することにある。
つ、鉄心磁気飽和に影響されることなく内部事故を確実
に検出できる変圧器の保護装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では直列変圧器の直列巻線と励磁巻線との差
電流によって内部事故を判定する第一のリレー要素と、
逆並列に接続され直列変圧器に内蔵される少なくとも一
対の還流巻線の電流、または還流巻線と調整変圧器の調
整巻線との差電流によって直列変圧器の内部事故を判定
する第二のリレー要素との二つの要素で、直列変圧器の
内部事故を検出するようにしている。
に、本発明では直列変圧器の直列巻線と励磁巻線との差
電流によって内部事故を判定する第一のリレー要素と、
逆並列に接続され直列変圧器に内蔵される少なくとも一
対の還流巻線の電流、または還流巻線と調整変圧器の調
整巻線との差電流によって直列変圧器の内部事故を判定
する第二のリレー要素との二つの要素で、直列変圧器の
内部事故を検出するようにしている。
【００１１】
【作用】直列変圧器に内蔵される一対の還流巻線の各々
は同じ巻数で鉄心に巻回配置され、逆並列に接続され
る。この一対の還流巻線を還流する電流の方向は各々の
還流巻線で逆方向であり、アンペアターンが打ち消され
ている。従って、直列変圧器の励磁電流成分はこの還流
巻線には流れ得ず、還流巻線の電流を利用することで鉄
心磁気飽和の影響をなくすことができ、鉄心磁気飽和に
影響されずに、内部事故を検出することができる。さら
に、直列変圧器の直列巻線と励磁巻線との差電流と、還
流巻線の電流による二つのリレー要素によって判断する
ことにより、第一（あるいは第二）のリレー要素が何ら
かの原因で誤動作しても、第二（あるいは第一）のリレ
ー要素も誤動作しないかぎり内部事故と判定しない。二
つのリレー要素が同時に誤動作または誤不動作を起こす
確率は極めて小さいので、本発明の保護装置は一つのリ
レー要素の誤動作，誤不動作が装置の誤動作，誤不動作
とならない信頼度の高いものである。
は同じ巻数で鉄心に巻回配置され、逆並列に接続され
る。この一対の還流巻線を還流する電流の方向は各々の
還流巻線で逆方向であり、アンペアターンが打ち消され
ている。従って、直列変圧器の励磁電流成分はこの還流
巻線には流れ得ず、還流巻線の電流を利用することで鉄
心磁気飽和の影響をなくすことができ、鉄心磁気飽和に
影響されずに、内部事故を検出することができる。さら
に、直列変圧器の直列巻線と励磁巻線との差電流と、還
流巻線の電流による二つのリレー要素によって判断する
ことにより、第一（あるいは第二）のリレー要素が何ら
かの原因で誤動作しても、第二（あるいは第一）のリレ
ー要素も誤動作しないかぎり内部事故と判定しない。二
つのリレー要素が同時に誤動作または誤不動作を起こす
確率は極めて小さいので、本発明の保護装置は一つのリ
レー要素の誤動作，誤不動作が装置の誤動作，誤不動作
とならない信頼度の高いものである。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。図
１は電力系統に直列に接続された直列変圧器と電力系統
に並列に接続された調整変圧器の三相のうち一相分ａ相
を示したものである（符号のａは、ａ相を表す）。
１は電力系統に直列に接続された直列変圧器と電力系統
に並列に接続された調整変圧器の三相のうち一相分ａ相
を示したものである（符号のａは、ａ相を表す）。
【００１３】図１において、１ａ，２ａは直列変圧器及
び調整変圧器が接続された電力系統の送電線、３は電力
系統に直列に接続された直列変圧器、４は電力系統に並
列に接続された調整変圧器、５は本発明による変圧器の
保護装置を示す。そして、６１ａ，６２ａは遮断器で、
事故発生時に回路を遮断するためのものである。また、
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａは電流変成器
で、各々送電線１ａ，送電線２ａ，直列変圧器の励磁巻
線３２ａ、直列変圧器の還流巻線３３ａと３４ａ，調整
変圧器の調整巻線４１ａの電流を検出するためのもので
ある。
び調整変圧器が接続された電力系統の送電線、３は電力
系統に直列に接続された直列変圧器、４は電力系統に並
列に接続された調整変圧器、５は本発明による変圧器の
保護装置を示す。そして、６１ａ，６２ａは遮断器で、
事故発生時に回路を遮断するためのものである。また、
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａは電流変成器
で、各々送電線１ａ，送電線２ａ，直列変圧器の励磁巻
線３２ａ、直列変圧器の還流巻線３３ａと３４ａ，調整
変圧器の調整巻線４１ａの電流を検出するためのもので
ある。
【００１４】直列変圧器３は送電線１ａ，２ａと直列に
接続される直列巻線３１ａ，直列巻線に電圧を供給する
励磁巻線３２ａ，調整変圧器に供給する電流のアンペア
ターンを補償するための逆並列に接続された一対の還流
巻線３３ａ，３４ａとで構成されている。
接続される直列巻線３１ａ，直列巻線に電圧を供給する
励磁巻線３２ａ，調整変圧器に供給する電流のアンペア
ターンを補償するための逆並列に接続された一対の還流
巻線３３ａ，３４ａとで構成されている。
【００１５】調整変圧器４は、電力系統と並列に接続さ
れる調整巻線４１ａと直列変圧器の励磁巻線に所定の電
圧を供給するタップ巻線４２ａとで構成されている。
れる調整巻線４１ａと直列変圧器の励磁巻線に所定の電
圧を供給するタップ巻線４２ａとで構成されている。
【００１６】本発明の保護装置５は二つのリレー要素か
ら成り、電流変成器７１ａ，７２ａから直列巻線３１ａ
の電流を、電流変成器７３ａから励磁巻線３２ａの電流
を導出して定常運転時にほぼ零となるよう差電流を合成
する第一のリレー要素５１と、電流変成器７４ａから還
流巻線３３ａ及び３４ａの電流を、電流変成器７５ａか
ら調整変圧器４の調整巻線４１ａの電流を導出して定常
運転時にほぼ零となるよう差電流を合成する第二のリレ
ー要素５２とで、形成されている。そして、これら二つ
のリレー要素５１，５２の出力をＡＮＤ回路に入力して
いる。ＡＮＤ回路により内部事故を検出したら、遮断器
６１ａ，６２ａへのトリップ出力を行い電力系統の遮断
を行う。
ら成り、電流変成器７１ａ，７２ａから直列巻線３１ａ
の電流を、電流変成器７３ａから励磁巻線３２ａの電流
を導出して定常運転時にほぼ零となるよう差電流を合成
する第一のリレー要素５１と、電流変成器７４ａから還
流巻線３３ａ及び３４ａの電流を、電流変成器７５ａか
ら調整変圧器４の調整巻線４１ａの電流を導出して定常
運転時にほぼ零となるよう差電流を合成する第二のリレ
ー要素５２とで、形成されている。そして、これら二つ
のリレー要素５１，５２の出力をＡＮＤ回路に入力して
いる。ＡＮＤ回路により内部事故を検出したら、遮断器
６１ａ，６２ａへのトリップ出力を行い電力系統の遮断
を行う。
【００１７】本発明の効果を明らかにするために、まず
直列変圧器の巻線配置例，定常運転時の直列変圧器各巻
線の電流分布について説明する。
直列変圧器の巻線配置例，定常運転時の直列変圧器各巻
線の電流分布について説明する。
【００１８】図１において、ＩＳ１は直列変圧器の直列
巻線電流のうち送電線１ａから直列巻線３１ａを通過し
て送電線２ａに流れる電流成分、ＩＳ２は直列変圧器の
励磁巻線３２ａの電流、ＩＣは直列変圧器の還流巻線３
３ａ，３４ａを還流する電流、ＩＥは調整変圧器の調整
巻線４１ａの電流を示す。次に、図５に直列変圧器の巻
線配置の例を示す。図５は鉄心８に巻回配置された直列
変圧器の直列巻線，励磁巻線，一対の還流巻線の断面及
び各巻線の電流分布を模式的に表したものである。
巻線電流のうち送電線１ａから直列巻線３１ａを通過し
て送電線２ａに流れる電流成分、ＩＳ２は直列変圧器の
励磁巻線３２ａの電流、ＩＣは直列変圧器の還流巻線３
３ａ，３４ａを還流する電流、ＩＥは調整変圧器の調整
巻線４１ａの電流を示す。次に、図５に直列変圧器の巻
線配置の例を示す。図５は鉄心８に巻回配置された直列
変圧器の直列巻線，励磁巻線，一対の還流巻線の断面及
び各巻線の電流分布を模式的に表したものである。
【００１９】定常運転中において、直列巻線３１ａの通
過電流成分ＩＳ１は直列巻線と対向して巻回配置された
励磁巻線電流ＩＳ２とでアンペアターンが平衡してい
る。調整変圧器の調整巻線に流れる電流ＩＥは、送電線
１ａ側と送電線２ａ側からそれぞれ１／２ずつ供給され
る。直列巻線３１ａの電流のうち図５の直列巻線上側半
分の部分から調整変圧器に流入する成分ＩＥ／２は、こ
の直列巻線部分と対向して巻回配置された還流巻線３３
ａの電流ＩＣとアンペアターンが平衡する。直列巻線の
電流のうち図５の直列巻線下側半分の部分から調整変圧
器に流入する電流成分ＩＥ／２は、この直列巻線部分と
対向して巻回配置された還流巻線３４ａの電流ＩＣとア
ンペアターンが平衡する。
過電流成分ＩＳ１は直列巻線と対向して巻回配置された
励磁巻線電流ＩＳ２とでアンペアターンが平衡してい
る。調整変圧器の調整巻線に流れる電流ＩＥは、送電線
１ａ側と送電線２ａ側からそれぞれ１／２ずつ供給され
る。直列巻線３１ａの電流のうち図５の直列巻線上側半
分の部分から調整変圧器に流入する成分ＩＥ／２は、こ
の直列巻線部分と対向して巻回配置された還流巻線３３
ａの電流ＩＣとアンペアターンが平衡する。直列巻線の
電流のうち図５の直列巻線下側半分の部分から調整変圧
器に流入する電流成分ＩＥ／２は、この直列巻線部分と
対向して巻回配置された還流巻線３４ａの電流ＩＣとア
ンペアターンが平衡する。
【００２０】還流巻線３３ａと３４ａとは逆並列に接続
されているので、電流ＩＣは還流巻線３３ａと３４ａと
を還流する。また還流巻線３３ａと３４ａとは同じ巻数
なので、両者のアンペアターンの総和は零である。即
ち、還流巻線３３ａと３４ａの電流には励磁電流成分を
含まない。同様に、直列巻線３１ａの上側半分と下側半
分とにそれぞれ逆方向に流れる電流成分ＩＥ／２も互い
にアンペアターンを打ち消しあっているので、励磁電流
成分を含まない。即ち、直列変圧器の励磁電流成分は直
列巻線３１ａの電流のうちの通過電流成分ＩＳ１、また
は励磁巻線３２ａの電流ＩＳ２にのみ含まれる。
されているので、電流ＩＣは還流巻線３３ａと３４ａと
を還流する。また還流巻線３３ａと３４ａとは同じ巻数
なので、両者のアンペアターンの総和は零である。即
ち、還流巻線３３ａと３４ａの電流には励磁電流成分を
含まない。同様に、直列巻線３１ａの上側半分と下側半
分とにそれぞれ逆方向に流れる電流成分ＩＥ／２も互い
にアンペアターンを打ち消しあっているので、励磁電流
成分を含まない。即ち、直列変圧器の励磁電流成分は直
列巻線３１ａの電流のうちの通過電流成分ＩＳ１、また
は励磁巻線３２ａの電流ＩＳ２にのみ含まれる。
【００２１】次に図１の送電線１ａまたは２ａで地絡事
故が発生した場合を想定する。前述のように、直列変圧
器３の直列巻線３１ａの電圧上昇に伴って直列変圧器は
過励磁状態となり、直列変圧器の鉄心は磁気飽和するこ
とになる。即ち、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流Ｉ
Ｓ２とのアンペアターン平衡条件が定常運転時とは異な
る状況となり、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流ＩＳ
２との合成された差電流が零とはならず、第一のリレー
要素５１は内部事故と判定する。しかし、前述のよう
に、ＩＣ及びＩＥには直列変圧器の励磁電流成分は含ま
ないので、還流巻線電流ＩＣと直列巻線電流のうち調整
変圧器の調整巻線に流入する電流成分ＩＥ／２とのアン
ペアターン平衡条件は定常運転時と同じである。即ち、
第二のリレー要素５２で合成された差電流は、定常運転
時と同様にほぼ零であり、内部事故とは判定しない。
故が発生した場合を想定する。前述のように、直列変圧
器３の直列巻線３１ａの電圧上昇に伴って直列変圧器は
過励磁状態となり、直列変圧器の鉄心は磁気飽和するこ
とになる。即ち、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流Ｉ
Ｓ２とのアンペアターン平衡条件が定常運転時とは異な
る状況となり、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流ＩＳ
２との合成された差電流が零とはならず、第一のリレー
要素５１は内部事故と判定する。しかし、前述のよう
に、ＩＣ及びＩＥには直列変圧器の励磁電流成分は含ま
ないので、還流巻線電流ＩＣと直列巻線電流のうち調整
変圧器の調整巻線に流入する電流成分ＩＥ／２とのアン
ペアターン平衡条件は定常運転時と同じである。即ち、
第二のリレー要素５２で合成された差電流は、定常運転
時と同様にほぼ零であり、内部事故とは判定しない。
【００２２】従って、第一のリレー要素で合成された差
電流は零にはならないが、第二のリレー要素で合成され
た差電流は零となり、本発明の保護装置はＡＮＤ条件に
より地絡事故発生時に内部事故と判定しない。
電流は零にはならないが、第二のリレー要素で合成され
た差電流は零となり、本発明の保護装置はＡＮＤ条件に
より地絡事故発生時に内部事故と判定しない。
【００２３】次に直列変圧器に巻線部分短絡等の内部事
故が発生した場合を想定する。巻線部分短絡時は一般的
に短絡した部分を含め、直列巻線，励磁巻線，還流巻線
の全体でアンペアターンが平衡するように電流分布が定
まると考えられる。即ち、電流ＩＳ１とＩＳ２及び、電
流ＩＣとＩＥ／２とのアンペアターン平衡条件が定常運
転時及び鉄心磁気飽和時とは異なる状況となり、本発明
の第一のリレー要素は前述と同様、内部事故と判定す
る。また、第二のリレー要素についても第二のリレー要
素で合成された差電流が零ではなくなり、内部事故と判
定する。
故が発生した場合を想定する。巻線部分短絡時は一般的
に短絡した部分を含め、直列巻線，励磁巻線，還流巻線
の全体でアンペアターンが平衡するように電流分布が定
まると考えられる。即ち、電流ＩＳ１とＩＳ２及び、電
流ＩＣとＩＥ／２とのアンペアターン平衡条件が定常運
転時及び鉄心磁気飽和時とは異なる状況となり、本発明
の第一のリレー要素は前述と同様、内部事故と判定す
る。また、第二のリレー要素についても第二のリレー要
素で合成された差電流が零ではなくなり、内部事故と判
定する。
【００２４】従って、第一のリレー要素で合成された差
電流は零とならず、第二のリレー要素で合成された差電
流も零とならないので、本発明の保護装置はＡＮＤ条件
により巻線部分短絡事故発生時に内部事故と判定するこ
とができる。
電流は零とならず、第二のリレー要素で合成された差電
流も零とならないので、本発明の保護装置はＡＮＤ条件
により巻線部分短絡事故発生時に内部事故と判定するこ
とができる。
【００２５】本発明の他の実施例を図６により説明す
る。図６の構成において図１と異なるのは、電力系統と
並列に接続される調整変圧器４の電圧を直列変圧器３の
直列巻線の中間部からではなく送電線１ａから直接とっ
ていること、本発明の保護装置５において第一のリレー
要素の入力電流は直列巻線３１ａの電流を検出するため
の電流変成器７２ａと、励磁巻線３２ａの電流を検出す
るための電流変成器73ａとから導出していることと、第
二のリレー要素の入力電流は還流巻線３３ａ，３４ａの
電流を検出するために設置された電流変成器７４ａから
のみ導出していることである。
る。図６の構成において図１と異なるのは、電力系統と
並列に接続される調整変圧器４の電圧を直列変圧器３の
直列巻線の中間部からではなく送電線１ａから直接とっ
ていること、本発明の保護装置５において第一のリレー
要素の入力電流は直列巻線３１ａの電流を検出するため
の電流変成器７２ａと、励磁巻線３２ａの電流を検出す
るための電流変成器73ａとから導出していることと、第
二のリレー要素の入力電流は還流巻線３３ａ，３４ａの
電流を検出するために設置された電流変成器７４ａから
のみ導出していることである。
【００２６】調整変圧器４の電圧を送電線１ａから直接
とることにより、直列変圧器の直列巻線電流は送電線１
ａから２ａに通過する成分ＩＳ１のみとなり、この電流
は励磁巻線電流ＩＳ２とアンペアターンが平衡する。即
ち、定常運転時は電流変成器７４ａで検出される還流巻
線３３ａ，３４ａの電流はほぼ零である。
とることにより、直列変圧器の直列巻線電流は送電線１
ａから２ａに通過する成分ＩＳ１のみとなり、この電流
は励磁巻線電流ＩＳ２とアンペアターンが平衡する。即
ち、定常運転時は電流変成器７４ａで検出される還流巻
線３３ａ，３４ａの電流はほぼ零である。
【００２７】電力系統の事故時などで直列変圧器の鉄心
が磁気飽和した場合、電流ＩＳ１とＩＳ２とのアンペア
ターンは定常運転時と異なり、直列巻線電流ＩＳ１と励
磁巻線電流ＩＳ２との合成された差電流が零とはなら
ず、第一のリレー要素５１は内部事故と判定する。しか
し、還流巻線３３ａ，３４ａには励磁電流は流れないた
め、電流変成器７４ａで検出される電流はほぼ零であ
り、第二のリレー要素は内部事故と判定しない。
が磁気飽和した場合、電流ＩＳ１とＩＳ２とのアンペア
ターンは定常運転時と異なり、直列巻線電流ＩＳ１と励
磁巻線電流ＩＳ２との合成された差電流が零とはなら
ず、第一のリレー要素５１は内部事故と判定する。しか
し、還流巻線３３ａ，３４ａには励磁電流は流れないた
め、電流変成器７４ａで検出される電流はほぼ零であ
り、第二のリレー要素は内部事故と判定しない。
【００２８】従って、第一のリレー要素で合成された差
電流は零にはならないが、第二のリレー要素で合成され
た差電流は零となり、本発明の保護装置はＡＮＤ条件に
より電力系統事故発生時に内部事故と判定しない。
電流は零にはならないが、第二のリレー要素で合成され
た差電流は零となり、本発明の保護装置はＡＮＤ条件に
より電力系統事故発生時に内部事故と判定しない。
【００２９】直列変圧器の内部事故時は、還流巻線３３
ａ，３４ａにも還流電流が流れ、直列巻線３１ａ，励磁
巻線３２ａ，還流巻線３３ａ，３４ａの全体でアンペア
ターンが平衡することになる。即ち、直列巻線と励磁巻
線にながれる電流のアンペアターンは定常運転時とは異
なり、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流ＩＳ２との合
成された差電流が零とはならず、第一のリレー要素５１
は内部事故と判定する。また、還流巻線に電流が流れる
ため零とはならず、還流巻線の電流を検出する電流変成
器７４ａからの電流を入力とする第二のリレー要素は内
部事故と判定する。
ａ，３４ａにも還流電流が流れ、直列巻線３１ａ，励磁
巻線３２ａ，還流巻線３３ａ，３４ａの全体でアンペア
ターンが平衡することになる。即ち、直列巻線と励磁巻
線にながれる電流のアンペアターンは定常運転時とは異
なり、直列巻線電流ＩＳ１と励磁巻線電流ＩＳ２との合
成された差電流が零とはならず、第一のリレー要素５１
は内部事故と判定する。また、還流巻線に電流が流れる
ため零とはならず、還流巻線の電流を検出する電流変成
器７４ａからの電流を入力とする第二のリレー要素は内
部事故と判定する。
【００３０】従って、第一のリレー要素で合成された差
電流は零とならず、第二のリレー要素に入力する電流も
零とならないので、本発明の保護装置はＡＮＤ条件によ
り内部事故発生時に内部事故と判定することができる。
電流は零とならず、第二のリレー要素に入力する電流も
零とならないので、本発明の保護装置はＡＮＤ条件によ
り内部事故発生時に内部事故と判定することができる。
【００３１】一方、図５で示した直列変圧器の巻線構成
例では一対の還流巻線３３ａ，34ａの各々を、直列巻線
３１ａ及び励磁巻線３２ａに対して磁気的に対称な位置
に巻回配置しているが、複数対の還流巻線を配置しても
良い。さらに、対となる還流巻線の各々を、直列巻線３
１ａ，励磁巻線３２ａに対して磁気的に非対称な位置に
巻回配置することもできる。
例では一対の還流巻線３３ａ，34ａの各々を、直列巻線
３１ａ及び励磁巻線３２ａに対して磁気的に対称な位置
に巻回配置しているが、複数対の還流巻線を配置しても
良い。さらに、対となる還流巻線の各々を、直列巻線３
１ａ，励磁巻線３２ａに対して磁気的に非対称な位置に
巻回配置することもできる。
【００３２】直列変圧器の内部事故の発生状況が、例え
ば、還流巻線３３ａと３４ａに対して対称な部位で巻線
部分短絡事故が発生したような場合、還流巻線電流、ま
たは還流巻線電流と調整変圧器の調整巻線電流とのアン
ペアターンの平衡条件が定常運転時に対して変化しない
ことも考えられる。磁気的な位置関係が異なる複数対の
還流巻線を巻回配置しておくことは、このような事故を
も確実に検出できる効果がある。複数対の還流巻線を巻
回配置する場合、本発明の保護装置のうちの第二のリレ
ー要素は各々の還流巻線対の電流を導出し、定常運転時
はほぼ零となる差電流を構成することになる。
ば、還流巻線３３ａと３４ａに対して対称な部位で巻線
部分短絡事故が発生したような場合、還流巻線電流、ま
たは還流巻線電流と調整変圧器の調整巻線電流とのアン
ペアターンの平衡条件が定常運転時に対して変化しない
ことも考えられる。磁気的な位置関係が異なる複数対の
還流巻線を巻回配置しておくことは、このような事故を
も確実に検出できる効果がある。複数対の還流巻線を巻
回配置する場合、本発明の保護装置のうちの第二のリレ
ー要素は各々の還流巻線対の電流を導出し、定常運転時
はほぼ零となる差電流を構成することになる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、変圧器の鉄心磁気飽和
に影響されず変圧器の内部事故のみを確実に検出でき、
かつ、二つのリレー要素によって判断することにより、
誤動作，誤不動作を防止するので、変圧器の鉄心を磁気
飽和させないための鉄心の大型化を防ぎ変圧器を小形に
できる。
に影響されず変圧器の内部事故のみを確実に検出でき、
かつ、二つのリレー要素によって判断することにより、
誤動作，誤不動作を防止するので、変圧器の鉄心を磁気
飽和させないための鉄心の大型化を防ぎ変圧器を小形に
できる。
【図１】本発明の一実施例のブロック図。
【図２】従来の回路図。
【図３】従来の電圧ベクトル図。
【図４】従来の電圧ベクトル図。
【図５】直列変圧器の巻線巻回配置の断面図。
【図６】本発明の他の実施例の説明図。
３…直列変圧器、４…調整変圧器、５…保護装置、３１
ａ…直列巻線、３２ａ…励磁巻線、３３ａ，３４ａ…還
流巻線、４１ａ…調整巻線、４２ａ…タップ巻線、５１
…第一のリレー要素、５２…第二のリレー要素。
ａ…直列巻線、３２ａ…励磁巻線、３３ａ，３４ａ…還
流巻線、４１ａ…調整巻線、４２ａ…タップ巻線、５１
…第一のリレー要素、５２…第二のリレー要素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 善人 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内
Claims (5)
- 【請求項１】電力系統の電圧位相、又は電圧値と電圧位
相とを調整するための、電力系統に直列に挿入された直
列巻線、前記直列巻線に電圧を供給するための励磁巻
線、少なくとも一対の逆並列に接続された前記直列巻線
によって励磁される還流巻線とからなる直列変圧器にお
いて、 前記直列変圧器の前記直列巻線と前記励磁巻線との差電
流によって前記直列変圧器の内部事故の有無を判定する
第一のリレー要素と、前記還流巻線の電流によって前記
直列変圧器の内部事故を判定する第二のリレー要素とを
備えていることを特徴とする変圧器の保護装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記第一と第二のリレ
ー要素のＡＮＤ条件で内部事故を判定し遮断器トリップ
出力する変圧器の保護装置。 - 【請求項３】電力系統に直列に挿入された直列巻線、前
記直列巻線に電圧を供給するための励磁巻線、少なくと
も一対の逆並列に接続された前記直列巻線によって励磁
される還流巻線とからなる直列変圧器と、電力系統に並
列に接続された調整巻線，タップを有し前記直列変圧器
の前記励磁巻線に所定の電圧を供給するタップ巻線とか
らなる調整変圧器とで構成される位相調整用変圧器にお
いて、 前記直列変圧器の前記直列巻線と前記励磁巻線との差電
流によって前記直列変圧器の内部事故の有無を判定する
第一のリレー要素と、前記還流巻線の電流によって前記
直列変圧器の内部事故を判定する第二のリレー要素とを
備えていることを特徴とする変圧器の保護装置。 - 【請求項４】電力系統に直列に挿入された直列巻線、前
記直列巻線に電圧を供給するための励磁巻線、少なくと
も一対の逆並列に接続された前記直列巻線によって励磁
される還流巻線とからなる直列変圧器と、電力系統に並
列に接続された調整巻線，タップを有し直列変圧器の励
磁巻線に所定の電圧を供給するタップ巻線とからなる調
整変圧器とで構成される位相調整用変圧器において、 前記直列変圧器の前記直列巻線と前記励磁巻線との差電
流によって前記直列変圧器の内部事故の有無を判定する
第一のリレー要素と、前記還流巻線と前記調整変圧器の
調整巻線との差電流によって前記直列変圧器の内部事故
を判定する第二のリレー要素とを備えていることを特徴
とする変圧器の保護装置。 - 【請求項５】請求項４において、前記調整変圧器の前記
調整巻線の一方の端子は前記直列変圧器の前記直列巻線
の中間部に接続されている変圧器の保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26454393A JP3446268B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 変圧器の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26454393A JP3446268B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 変圧器の保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07123582A true JPH07123582A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3446268B2 JP3446268B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=17404735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26454393A Expired - Fee Related JP3446268B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 変圧器の保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446268B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018124625A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 関西電力株式会社 | 自動電圧調整装置 |
| CN108631265A (zh) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种基于双差动模块联判的串联变压器纵差保护装置及方法 |
-
1993
- 1993-10-22 JP JP26454393A patent/JP3446268B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018124625A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 関西電力株式会社 | 自動電圧調整装置 |
| CN108631265A (zh) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种基于双差动模块联判的串联变压器纵差保护装置及方法 |
| CN108631265B (zh) * | 2017-03-24 | 2019-08-30 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种基于双差动模块联判的串联变压器纵差保护装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3446268B2 (ja) | 2003-09-16 |
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