JPH0919054A - 配電線の地絡保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配電線の地絡発生時、無停電で事故区間を切
離して健全区間の給電を継続することを目的とする。 【構成】 配電線４の縦列配置された各区分開閉器７ａ
〜７ｄを、それぞれアーク消弧能力を有する開閉器によ
り形成し、開閉器７ａ〜７ｄそれぞれの下流側の地絡を
検出する地絡検出手段を設け、遮断器３及び各開閉器７
ａ〜７ｄ毎に、タイムアップ時間が遮断器３で最も長く
下流側の開閉器７ａ〜７ｄになる程短く設定され，遮断
器３の過電流検出，各開閉器７ａ〜７ｄの下流側の地絡
検出それぞれにより起動され，タイムアップにより開放
指令を発生して遮断器３，各開閉器７ａ〜７ｄを開放す
る開放時限設定用のタイマ手段と、遮断器３の過電流検
出，各開閉器７ａ〜７ｄの下流側の地絡検出の消失によ
り各タイマ手段それぞれをリセットし，タイムアップ時
間内のリセットにより開放指令による遮断器３，各開閉
器７ａ〜７ｄの開放を禁止するリセット手段とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の区分開閉器によ
り区切られた配電線の地絡事故の発生時、事故区間を切
離して健全区間の給電を継続する配電線の地絡保護装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力設備の配電系統は図９に示す
ように構成され、変電所１の３相の系統電源２にその遮
断器３を介して配電線４が接続される。

【０００３】この配電線４は遮断器３及びその下流側
（負荷側）に縦列配置された常閉の複数の区分開閉器５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにより、上流側から順の複数の区
間＃０，＃１，＃２，＃３，＃４に区分される。

【０００４】さらに、地絡事故等が発生したときに下流
側から別系統の電源を給電するため、配電線４はその下
流端に常開開閉器６が設けられ、この開閉器６を介して
別系統の配電線に連結される。

【０００５】そして、常時は遮断器３及び区分開閉器５
ａ〜５ｄが閉じて常開開閉器６が開き、系統電源２が遮
断器３を介して配電線４の各区間＃０〜＃４に給電され
る。

【０００６】つぎに、例えば図１０に示すように区間＃
３に地絡事故が発生すると、変電所１の遮断器制御器
（図示せず）及び各区分開閉器５ａ〜５ｄに付設された
開閉器制御器（図示せず）の地絡保護動作により、従来
はつぎに説明するように、時限順試充電を２回（再閉
路，再々閉路）くり返して事故区間＃３を系統電源＃２
から切離し、残りの健全区間＃０〜＃２，＃４を復電す
る。

【０００７】すなわち、図１１の遮断器３，各開閉器５
ａ〜５ｄ，６の投入（閉），開放（開）のタイミングチ
ャートに示すように、ｔ₁ に区間＃３に地絡事故が発生
すると、遮断器３の過電流検出により遮断器制御器が直
ちに遮断器３をトリップして開放する。

【０００８】この開放により配電線４全体が一旦停電す
る。

【０００９】また、区分開閉器５ａ〜５ｄそれぞれの上
流側の電源消失の検出に基づき、区分開閉器５ａ〜５ｄ
の開閉器制御器が各区分開閉器５ａ〜５ｄを開放する。

【００１０】つぎに、ｔ₁ から再閉路時限として設定さ
れた第１の一定期間，例えば１分が経過してｔ₂ になる
と、１回目の試充電により遮断器３が投入されて閉じ
る。

【００１１】この遮断器３の閉成により最上流の区間＃
０が復電すると、区分開閉器５ａがその上流側の復電に
より所定の投入時限τ₁ で投入されて閉じ、つぎの区間
＃１が復電する。

【００１２】また、区間＃１が復電すると、区分開閉器
５ａの開閉器制御器は、所定の検出時限τ₂ 内に配電線
４が再び停電するか否かを監視し、この監視により区間
＃１が事故区間か否かを判別する。

【００１３】そして、検出時限τ₂ が経過しても配電線
４が停電しなければ、つぎの区分開閉器５ｂがその上流
側の復電により投入時限τ₁ で投入されて閉じ、つぎの
区間＃２が復電するとともに、この復電から検出時限τ
₂ 内に配電線４が停電するか否かが監視される。

【００１４】さらに、区間＃２が復電すると、同様にし
て、つぎの区分開閉器５ｃがその上流側の復電により投
入時限τ₁ で投入されて閉じ、つぎの区間＃３が復電す
るとともに、この復電から検出時限τ₂ 内に配電線４が
停電するか否かが監視される。

【００１５】そして、区間＃３が事故区間であるため、
区分開閉器５ｃが閉じると、遮断器３が過電流検出によ
りｔ₃ に開放され、前記の検出時限τ₂ 内に配電線４が
再び停電する。

【００１６】このとき、区分開閉器５ａ〜５ｄはそれぞ
れの上流側の電源消失の検出により再び開放される。

【００１７】また、区分開閉器５ｃはその開閉器制御器
により、事故区間の判別に基づいて開放状態にロックさ
れる。

【００１８】そして、ｔ₃ から再々閉路時限として設定
された第２の一定期間，例えば３分が経過してｔ₄ にな
ると、２回目の試充電により遮断器３が再び投入されて
閉じる。

【００１９】このとき、１回目の試充電の場合と同様、
上流側の復電により区分開閉器５ａ，５ｂは順に投入時
限τ₁ で投入されて閉じる。

【００２０】しかし、区分開閉器５ｃは開放ロックされ
ているため、その上流側の区間＃２が復電しても投入さ
れず、開放状態に保持される。

【００２１】そのため、事故区間＃３が系統電源２から
切離され、上流の健全区間＃０〜＃２が復電する。

【００２２】また、各区分開閉器５ａ〜５ｄの開閉状態
の情報がそれぞれの開閉器制御器から変電所１の親局
（図示せず）に伝送され、これらの情報により変電所１
の作業員等に事故区間＃３が通知される。

【００２３】そして、事故区間＃３が切離された後、変
電所の親局から常開開閉器６に投入の遠方監視制御情報
が伝送され、この情報の受信に基づき、ｔ₅ から一定の
投入時限τ₃ で常開開閉器６が投入されてｔ₆ に閉じ、
事故区間＃３の下流の健全区間＃４が常開開閉器６を介
した他の系統からの電源により復電し、この復電により
事故区間＃３を切離して全ての健全区間＃０〜＃２，＃
４を復電する地絡保護の一連の処理が完了する。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように地絡
事故が発生したときに、時限順試充電を２回くり返して
事故区間を切離し、残りの健全区間を復電する場合、変
電所の遮断器の開放に伴う配電線４の停電が必ず発生
し、無停電で事故区間を切離して健全区間の給電を継続
することができない問題点がある。

【００２５】本発明は、地絡事故が発生したときに、従
来のような試充電を行わず、無停電で事故区間を切離し
て健全区間の給電を継続することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の配電線の地絡保護装置においては、各区
分開閉器を、それぞれアーク消弧能力を有する開閉器に
より形成し、

【００２７】各区分開閉器毎に該各区分開閉器それぞれ
の下流側の地絡を検出する地絡検出手段を設け、

【００２８】遮断器及び各区分開閉器毎に，タイムアッ
プ時間が配電線の最上流の遮断器で最も長く配電線の下
流側の区分開閉器になる程短く設定され，遮断器の過電
流検出，各区分開閉器の下流側の地絡検出それぞれによ
り起動され，タイムアップにより開放指令を発生して遮
断器，各区分開閉器それぞれを開放する開放時限設定用
のタイマ手段と、

【００２９】遮断器の過電流検出，各区分開閉器の下流
側の地絡検出それぞれの消失により各タイマ手段それぞ
れをリセットし，タイムアップ時間内のリセットにより
開放指令による遮断器，各区分開閉器それぞれの開放を
禁止するリセット手段とを設ける。

【００３０】

【作用】前記のように構成された本発明の配電線の地絡
保護装置の場合、配電線に地絡事故が発生すると、変電
所の遮断器の過電流の検出及び事故区間より上流側の各
区分開閉器の地絡事故検出手段の下流側の地絡検出に基
づき、それらの開放時限設定用のタイマ手段が起動され
る。

【００３１】そして、各タイマ手段のタイムアップ時間
が下流側の区分開閉器のもの程短くなるため、事故区間
を下流側隣接区間とする事故区間直前の区分開閉器のタ
イマ手段が最初にタイムアップし、このタイムアップに
より前記事故区間直前の区分開閉器が最初に開放され
る。

【００３２】この開放により、変電所の遮断器が開放す
る前に事故区間が変電所の系統電源から切離される。

【００３３】このとき、各区分開閉器がそれぞれアーク
消弧能力を有する開閉器により形成されるため、前記事
故区間直前の区分開閉器は確実に開放されて事故区間を
切離す。

【００３４】そして、事故区間が系統電源から切離され
ると、遮断器の電流が正常に戻り、その過電流検出が消
失し、事故区間直前の区分開閉器より上流側の各区分開
閉器の地絡検出も消失する。

【００３５】これらの消失に基づき、遮断器及び前記事
故区間直前の区分開閉器より上流側の各区分開閉器のタ
イマ手段は、タイムアップする前にそれぞれのリセット
手段によりリセットされ、それぞれ開放が禁止されて閉
成状態に保たれ、事故区間より上流側の健全区間の給電
が継続する。

【００３６】したがって、従来の時限順試充電の場合の
ような試充電を行うことなく、無停電で事故区間を切離
して健全区間の給電が継続される。

【００３７】

【実施例】実施例について、図１ないし図８を参照して
説明する。

【００３８】（１実施例）まず、１実施例について、図
１ないし図６を参照して説明する。

【００３９】図１は配電系統を示す。

【００４０】この図１において、図９と同一符号は同一
のものを示し、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは図９の区分開
閉器５ａ〜５ｄの代わりに設けられた区分開閉器であ
り、通電中の開放を行うため、それぞれアーク消弧機能
を有する高速遮断開閉器により形成されている。

【００４１】８は変電所１に設けられた遮断器制御器で
あり、区間＃０に設けられた変流器９の検出出力により
動作する過電流検出手段としての過電流リレー等を内蔵
し、遮断器３の投入，開放を制御する。

【００４２】１０は区分開閉器７ａ〜７ｄ及び常開開閉
器６毎に設けられた開閉器制御器であり、開閉器７ａ〜
７ｄ，６それぞれの開閉機能及び変電所１の親局（図示
せず）との遠方監視制御の送受信機能等を有し、区分開
閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御器１０は後述の地絡保護手
段も有する。

【００４３】１１は区間＃１〜＃４それぞれに設けられ
た零相変流器であり、各区間＃１〜＃４の零相電流の検
出出力を区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御器１０に供
給する。１２は区間＃０〜＃３それぞれの零相電圧を検
出する零相変圧器であり、検出出力を区分開閉器７ａ〜
７ｄの開閉器制御器１０に供給する。

【００４４】なお、遮断器制御器８，各開閉器制御器１
０は配電線４から取出された駆動電源により動作する。

【００４５】そして、零相変圧器１２は図２に示すよう
に形成され、配電線４の各相の電圧を相毎のコンデンサ
１３により合成し、合成された電圧を各コンデンサ１３
とアースとの間に設けられた共通のコンデンサ１４によ
り分圧し、この分圧出力を零相電圧として変圧器１５の
２次側から出力する。

【００４６】また、区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御
器９は図２に示す構成の地絡保護手段を有し、同図にお
いて、１６は地絡検出手段及びリセット手段を形成する
デジタルリレー回路、１７は開放時限設定用のタイマ手
段を形成するタイマ回路、１８は区分開閉器７ａ〜７ｄ
の開放リレーである。

【００４７】なお、デジタルリレー回路１６及びタイマ
回路１７は実際にはマイクロコンピュータのソフトウエ
アにより形成されている。

【００４８】一方、遮断器制御器８も図２と同様の地絡
保護手段を有し、この保護手段が図２と異なる点は、図
２のデジタルリレー回路１６の代わりに前記過電流リレ
ー及びそのマイクロコンピュータ構成の制御回路により
過電流検出手段及びリセット手段が形成される点であ
る。

【００４９】そして、常時は遮断器３及び区分開閉器７
ａ〜７ｄが閉じて常開開閉器６が開き、系統電源２が配
電線４の各区間＃０〜＃４に給電される。

【００５０】つぎに、図３に示すように区間＃３で地絡
事故が発生した場合につき、図６のタイミングチャート
を参照して説明する。

【００５１】まず、Ｔ₁ に区間＃３で地絡が発生する
と、遮断器３が過電流になり、変流器９の検出出力に基
づき、遮断器制御器８の過電流リレー及びその制御回路
が直ちにこの過電流を検出し、過電流リレーを介して遮
断器制御器８のタイマ回路を直ちに起動する。

【００５２】また、区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御
器１０は、それぞれの零相変流器１１及び零相変圧器１
２の検出出力に基づき、デジタルリレー回路１６により
零相電流の大きさから地絡の発生を検出するとともに、
零相電圧を基準にして零相電圧と零相電流とのなす角か
ら地絡が区分開閉器７ａ〜７ｄそれぞれの上流側か下流
側か，すなわち各区分開閉器７ａ〜７ｄそれぞれを基準
にした地絡の方向を判別し、遮断器制御器８が過電流を
検出するのとほぼ同時に、区分開閉器７ａ〜７ｄそれぞ
れの下流側の地絡を検出する。

【００５３】そして、区間＃３で地絡が発生するとき
は、図３の矢印線に示すように、区分開閉器７ａ，７
ｂ，７ｃについてはその下流側で地絡が発生し、区分開
閉器７ｄについてはその上流側で地絡が発生する。

【００５４】そのため、区分開閉器７ａ，７ｂ，７ｃの
開閉器制御器１０はそのデジタルリレー回路１６からタ
イマ回路１７に地絡検出出力αを出力し、タイマ回路１
７を起動する。

【００５５】ところで、遮断器制御器８のタイマ回路及
び各区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御器１０のタイマ
回路１７のタイムアップ時間を、最上流の遮断器制御器
８のタイマ回路から順にτ_CB，τａ，τｂ，τｃ，τｄ
とすると、それぞれつぎのように設定されている。

【００５６】すなわち、遮断器３がトリップして開放す
る前に事故区間を検出して切離すため、タイムアップ時
間τ_CBが最も長く、τ_BC＞τａ＞τｂ＞τｃ＞τｄにな
るように、例えばτ_CB＝０．５秒，τａ＝０．４秒，τ
ｂ＝０．３秒，τｃ＝０．２秒，τｄ＝０．１秒に設定
されている。

【００５７】したがって、区間＃３で地絡が発生したと
きは、Ｔ₁ からτｃ（０．２秒）経過すると、事故区間
＃３の上流側直前の区分開閉器７ｃの開閉器制御器１０
のタイマ回路１７が最初にタイムアップし、このタイマ
回路１７から開放指令βが発生し、この開放指令βによ
り開放リレー１８が通電駆動され、所定の開放時限τｘ
で区分開閉器７ｃが開放される。

【００５８】このとき、区分開閉器７ｃは、アーク消弧
能力を有する高速遮断開閉器により形成されているた
め、アークによる再点弧等なく高速かつ確実に開放され
る。

【００５９】そして、区分開閉器７ｃがＴ₂ に開放され
ると、図４に示すように事故区間＃３が系統電源２から
切離される。

【００６０】なお、図３，図４においては、配電線４の
充電部分を停電部分より太くしてその充停電状態を示し
ている。

【００６１】そして、区分開閉器７ｃが開放されて事故
区間＃３が切離されると、事故区間＃３より上流側の各
健全区間＃０，＃１，＃２は正常な充電状態になり、遮
断器３の過電流検出及び区分開閉器７ａ，７ｂの負荷側
の地絡検出が消失する。

【００６２】この消失に基づき、遮断器制御器８のタイ
マ回路はそのリセット手段によりリセットされて元の待
機状態に戻り、同様に、区分開閉器７ａ，７ｂの開閉器
制御器１０のタイマ回路１７は、そのリセット手段とし
てのデジタルリレー回路１６のリセット出力γによりリ
セットされて元の待機状態に戻る。

【００６３】そして、遮断器制御器８のタイマ回路及び
区分開閉器７ａ，７ｂの開閉器制御器１０のタイマ回路
１７がいずれもそれぞれのタイムアップ時間τ_CB，τ
ａ，τｂに達するまでにリセットされるため、遮断器３
及び区分開閉器７ａ，７ｂは一度も開放されず、閉成状
態に保たれる。

【００６４】そのため、遮断器３を開放することなく、
事故区間＃３より上流側の各健全区間＃０，＃１，＃２
を無停電に保って事故区間＃３が切離される。

【００６５】このとき、最長のタイムアップ時間τ_BCで
も０．５秒であり、１秒未満の瞬時に事故区間＃３の切
離しが行われる。

【００６６】また、事故区間＃３が切離されると、その
負荷側の区分開閉器７ｄは上流側の電源消失に基づき、
タイムアップ時間等の遅れなく、いわゆる自然開放で開
放される。

【００６７】さらに、変電所１の親局により各開閉器７
ａ〜７ｄ，６の開閉器制御器１０が呼出され、この呼出
しの応答により各開閉器７ａ〜７ｄ，６の開閉状態が変
電所１に収集され、変電所１の作業員等に事故区間＃３
が通知される。

【００６８】そして、事故区間＃３の負荷側の区分開閉
器７ｄが開放された後、変電所１の親局から常開開閉器
６の開閉器制御器１０に投入の遠方監視制御情報が伝送
され、この情報の受信に基づき、常開開閉器６が投入さ
れてＴ₃ に閉じ、図５に示すように事故区間＃３より負
荷側の健全区間＃４が他の系統の電源で復電し、全ての
健全区間＃０〜＃２，＃４の充電が完了して地絡保護の
一連の処理が完了する。

【００６９】なお、図５においては、図３，図４と同
様、配電線４の充電部分を停電部分より太くして示して
いる。

【００７０】また、図６において、斜線部はタイマ回路
１７の動作中を示す。

【００７１】（他の実施例）他の実施例について、図７
及び図８を参照して説明する。

【００７２】図７において、図１と同一符号は同一もし
くは相当するものを示し、図１と異なる点はつぎの点で
ある。

【００７３】すなわち、図１の区分開閉器７ａ〜７ｄ毎
の零相変圧器１２を省き、代わりに変電所１に零相変圧
器１９を設け、この変圧器１９の零相電圧の情報を信号
ケーブル２０を介して各区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器
制御器１０に伝送し、各制御器１０のデジタルリレー回
路１６に供給した点である。

【００７４】そして、零相変圧器１９は図８に示すよう
に形成され、Ｙ結線の接地された１次巻線１９ａが系統
電源２の各相に接続され、Ｙ結線の２次巻線１９ｂ及び
いわゆるブロクンΔ結線の３次巻線１９ｃを備え、この
３次巻線１９ｃの開放された両端に零相電圧が発生す
る。

【００７５】なお、図中の２１は３次巻線１９ｃの開放
両端間の抵抗である。

【００７６】また、２次巻線１９ｂの出力は遮断器制御
器８等の変電所１内各所に供給される。

【００７７】したがって、この実施例の場合は、変電所
１から各区分開閉器７ａ〜７ｄの開閉器制御器１０に零
相電圧の情報を伝送して１実施例と同様の効果が得られ
る。

【００７８】そして、区分開閉器の個数，タイムアップ
時間の設定等は実施例に限定されるものではない。

【００７９】また、区分開閉器７ａ〜７ｄはアーク消弧
能力を有する種々の開開閉器により形成してよいのは勿
論である。

【００８０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。

【００８１】配電線４に地絡が生じると、変電所１の遮
断器３の過電流検出及び事故区間より上流側の各区分開
閉器７ａ〜７ｄの地絡事故検出手段の下流側の地絡検出
に基づき、それらの開放時限設定用のタイマ手段が起動
される。

【００８２】そして、各タイマ手段のタイムアップ時間
が下流側の区分開閉器のもの程短く設定されているた
め、事故区間を下流側の隣接区間とする事故区間直前の
区分開閉器のタイマ手段が最初にタイムアップし、この
タイムアップにより前記事故区間直前の区分開閉器が最
初に開放される。

【００８３】この開放により変電所１の遮断器３が開放
する前に事故区間を変電所１の系統電源２から切離すこ
とができ、このとき、各区分開閉器７ａ〜７ｄがそれぞ
れアーク消弧能力を有する開閉器により形成されるた
め、事故区間直前の区分開閉器が確実に開放されて事故
区間を切離す。

【００８４】そして、事故区間が系統電源２から切離さ
れると、遮断器３の過電流検出及び事故区間直前の区分
開閉器より上流側の各区分開閉器の地絡検出が消失し、
遮断器３及び前記事故区間直前の区分開閉器より上流側
の各区分開閉器のタイマ手段がタイムアップする前にそ
れぞれのリセット手段によりリセットされ、このリセッ
トにより遮断器３及び前記事故区間直前の区分開閉器よ
り上流側の各区分開閉器の開放を禁止し、事故区間より
上流側の健全区間の給電を継続することができる。

【００８５】したがって、従来の時限順試充電の場合の
ような試充電を行うことなく、無停電で事故区間を切離
して健全区間の給電を継続することができ、配電設備の
信頼性を著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の配電線系統図である。

【図２】図１の一部の詳細なブロック結線図である。

【図３】図１の地絡が発生したときの状態図である。

【図４】図１の事故区間が切離されたときの状態図であ
る。

【図５】図１の全健全区間が充電状態になったときの状
態図である。

【図６】図１の地絡が発生したときの動作説明用のタイ
ミングチャートである。

【図７】本発明の他の実施例の配電線系統図である。

【図８】図７の一部の詳細なブロック結線図である。

【図９】従来例の配電線系統図である。

【図１０】図９の地絡が発生したときの状態図である。

【図１１】図９の地絡が発生したときの動作説明用のタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

１ 変電所 ３ 遮断器 ４ 配電線 ７ａ〜７ｄ 区分開閉器 ８ 遮断器制御器 ９ 変流器 １０ 開閉器制御器 １１，１９ 零相変流器 １２ 零相変圧器 １６ 地絡検出手段，リセット手段を形成するデジタル
リレー回路 １７ タイマ手段を形成するタイマ回路 ＃０〜＃４ 区間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過電流検出により開放される変電所の遮
   断器から引出された配電線の地絡事故発生時、前記遮断
   器及び前記配電線の縦列配置された複数の区分開閉器の
   開閉により、事故区間を切離して健全区間に給電する配
   電線の地絡保護装置において、 前記各区分開閉器を、それぞれアーク消弧能力を有する
   開閉器により形成し、 前記各区分開閉器毎に設けられ，該各区分開閉器それぞ
   れの下流側の地絡を検出する地絡検出手段と、 前記遮断器及び前記各区分開閉器毎に設けられ，タイム
   アップ時間が前記配電線の最上流の前記遮断器で最も長
   く前記配電線の下流側の区分開閉器になる程短く設定さ
   れ，前記遮断器の過電流検出，前記各区分開閉器の下流
   側の地絡検出それぞれにより起動され，タイムアップに
   より開放指令を発生して前記遮断器，前記各区分開閉器
   それぞれを開放する開放時限設定用のタイマ手段と、 前記遮断器及び前記各区分開閉器毎に設けられ，前記遮
   断器の過電流検出，前記各区分開閉器の下流側の地絡検
   出それぞれの消失により前記各タイマ手段それぞれをリ
   セットし，前記タイムアップ時間内のリセットにより前
   記開放指令による前記遮断器，前記各区分開閉器それぞ
   れの開放を禁止するリセット手段とを備えたことを特徴
   とする配電線の地絡保護装置。