JPH11346434A - 配電系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空遮断器を設置した配電回路の過電圧保護
を行う大容量のサージアブソーバを適正な位置に適正な
個数設置することにより、繰り返し発生する地絡に対し
て稼働を継続すること。 【解決手段】 例えば、Ｔ相で地絡が生じると、変圧器
の中性点と大地間に接続され制限電圧が低く大容量のサ
ージアブソーバ７により、前記地絡時の過渡振動電圧が
抑制される。このため、ＶＣＢの負荷側に設置されたサ
ージアブソーバ８ａ、８ｂにはサージエネルギーはほと
んど注入されず、その負担を軽減する。即ち、前記中性
点に設置された１個の大容量のサージアブソーバ７によ
り、繰返し発生する地絡に対して、配線系統の継続的な
稼動を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器の二次側等
に設置されている真空遮断器の開閉サージ保護を行うサ
ージアブソーバを有する配電系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空遮断器（以降、単にＶＣＢと
称する）で電動機や変圧器などの誘導性負荷を遮断する
と、開閉サージが発生することが知られている。この開
閉サージは機器の絶縁を脅かすレベルに達することがあ
り、このような懸念がある回路では、ＶＣＢと共に上記
した開閉サージを抑制するための保護装置が設置され
る。この保護装置は、通常、ＶＣＢと被保護機器との中
間部の線路と大地間に設置され、保護装置としては種々
の方式のものが採用されている。

【０００３】この保護装置の一種として、最近では、酸
化亜鉛素子を使用したサージアブソーバが使用されてい
る。酸化亜鉛素子は所定の電圧に達すると抵抗値が急激
に低下する非直線特性を利用し、過電圧を所定の値に抑
制するサージアブソーバとして動作する。しかも、この
酸化亜鉛素子は非直線特性が優れており、エネルギー耐
量が大きいなどから、サージアブソーバの制限電圧を低
く設定することが可能であり、インパルス耐電圧が低い
電動機保護として優れている。

【０００４】一方、配電系統では、１線地絡時の損傷の
拡大を防ぐために、地絡電流を抑制する非接地方式や抵
抗接地方式、リアクトル接地方式などが採用されてい
る。このような方式を採用することにより、１線地絡時
の地絡電流を制限することができ、地絡点での大電流ア
ーク発生によって地絡点の損傷が拡大することが防止さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の開
閉サージを抑制するための保護装置の各方式により地絡
電流は抑制されるが、その分、健全相（地絡していない
相）の電圧が大きくなる。また、地絡電流を小さく抑え
ているために、地絡電流が自然消弧することがあり、更
には、地絡とその電流の自然消弧が繰返される所謂、間
欠地絡が発生することがある。

【０００６】特に、非接地方式が採用された配電系統で
間欠地絡が発生すると、健全相電圧が暫増する現象が発
生することが知られており、この電圧上昇により系統に
設置された避雷器が損傷することが指摘されている。こ
のように、電圧が暫増することを抑制するために、最近
では抵抗接地方式を採用する配電系統が増えてきてい
る。この抵抗接地方式の採用により、間欠地絡により電
圧が暫増する現象は防止できるが、個々の地絡時には過
渡的に電圧振動が健全相に現れることが避けられないと
いう問題がある。

【０００７】ＶＣＢと酸化亜鉛素子を用いたサージアブ
ソーバを設置した抵抗接地方式を採用した配電系統で地
絡が発生すると、健全相に現れる過渡振動電圧が制限電
圧を低く抑えたサージアブソーバを動作させ、サージア
ブソーバに過渡振動電圧に対応したパルス状の電流が流
れる。このパルス状電流によってサージアブソーバに注
人されるエネルギーはサージアブソーバのエネルギー耐
量と比べて小さく、使用上の問題にはならない。

【０００８】ところが、上記した間欠地絡が発生する
と、サージアブソーバには繰返しパルス状の電流が流
れ、その度毎に、サージアブソーバにエネルギーが注入
されるため、そのエネルギーが累積し、サージアブソー
バのエネルギー耐量を超えることになる。

【０００９】これを防止する方法として、（１）地絡検
出後に直ぐにＶＣＢを開放し、地絡点を系統から切離
す、或いは（２）ＶＣＢに対応したサージアブソーバよ
り低い制限電圧に設定され、繰返し注入されるサージエ
ネルギーの累積値に耐えられる大容量のサージアブソー
バを設置するなどの方法が採られる。しかし、（２）に
示した従来の方法では、大容量のサージアブソーバを必
ずしも適切な位置に設置していないため、設置数が増加
してしまい、設置費用がかさみ、配電系統の設備が高く
なるという問題があった。

【００１０】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、真空遮断器を設
置した配電回路の過電圧保護を行う大容量のサージアブ
ソーバを適正な位置に適正な個数設置することにより繰
り返し発生する地絡に対して稼働を継続することができ
る配電系統を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の特徴は、中性点が抵抗接地或いはリア
クトル接地された変圧器と、この変圧器の二次側回路に
回路保護として挿入される真空遮断器と、前記真空遮断
器の開閉サージを抑制する第１のサージアブソーバを有
する配電系統において、前記変圧器の中性点と大地間
に、前記第１のサージアブソーバより低い制限電圧特性
を有する第２のサージアブソーバを設置したことにあ
る。

【００１２】この第１の発明によれば、変圧器の中性点
と大地間に接続された例えば酸化亜鉛素子を用いた第２
のサージアブソーバを、真空遮断器に対応して設置され
た第１のサージアブソーバより制限電圧が低く且つ大容
量とすれば、この第２のサージアブソーバは地絡時の過
渡振動電圧を十分に抑制するため、サージエネルギーは
第１のサージアブソーバへ注入されることがほとんどな
くなる。これにより、第１のサージアブソーバの負担を
軽減することができ、配電系統は繰り返し発生する地絡
に対し稼動を継続することができる。

【００１３】第２の発明の特徴は、中性点が抵抗接地或
いはリアクトル接地された変圧器と、この変圧器の二次
側回路に回路保護として挿入される真空遮断器と、前記
真空遮断器の開閉サージを抑制する前記第１のサージア
ブソーバを有する配電系統において、前記変圧器の中性
点と大地間にコンデンサとリアクトルの直列回路を接続
し、前記リアクトルと並列に前記第１のサージアブソー
バより低い制限電圧特性を有する第２のサージアブソー
バを接続したことにある。

【００１４】この第２の発明によれば、変圧器の中性点
と大地間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回
路の前記リアクトルと並列に接続された例えば酸化亜鉛
素子の第２のサージアブソーバを、真空遮断器に対応し
て設置された第１のサージアブソーバより制限電圧が低
く且つ大容量とすれば、この第２のサージアブソーバは
地絡時の過渡振動電圧を十分抑制するため、サージエネ
ルギーは前記第１のサージアブソーバへ注入されること
がほとんどなくなる。これにより、前記真空遮断器に対
応して設置された第１のサージアブソーバの負担を軽減
することができ、配電系統は繰り返し発生する地絡に対
し稼動を継続することができる。

【００１５】第３の発明の特徴は、前記変圧器の二次側
回路の各相毎の線路と大地間に、前記第１のサージアブ
ソーバより低い制限電圧特性を有する第３のサージアブ
ソーバを各相毎の線路と大地間に接続したことにある。

【００１６】この第３の発明によれば、前記第２のサー
ジアブソーバと同様に、変圧器の各相の線路と対地間に
接続した例えば酸化亜鉛素子の第３のサージアブソーバ
を、真空遮断器に対応して設置された第１のサージアブ
ソーバより制限電圧が低く且つ大容量とすれば、この第
３のサージアブソーバは前記第２のサージアブソーバと
共に、地絡時の過渡振動電圧を十分抑制するため、サー
ジエネルギーは前記第１のサージアブソーバへ注入され
ることがほとんどなくなる。これにより、前記第２、第
３のサージアブソーバは前記真空遮断器に対応して設置
された第１のサージアブソーバの負担を軽減することが
でき、配電系統は繰り返し発生する地絡に対し稼動を継
続することができる。

【００１７】第４の発明の特徴は、変圧器と、この変圧
器の二次側回路に回路保護として挿入される真空遮断器
と、前記真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサー
ジアブソーバを有する配電系統において、前記変圧器と
前記真空遮断器の間にある各相毎の線路と大地間に避雷
器を接続し、且つ前記避雷器にコンデンサとリアクトル
の直列回路を接続し、且つ前記リアクトルと並列に前記
第１のサージアブソーバより低い制限電圧特性を有する
第２のサージアブソーバを接続したことにある。

【００１８】この第４の発明によれば、前記避雷器に並
列接続したコンデンサとリアクトルの直列回路の前記リ
アクトルと並列接続した例えば酸化亜鉛素子を用いた第
２のサージアブソーバを、真空遮断器に対応して設置さ
れた第１のサージアブソーバより制限電圧が低く且つ大
容量とすれば、この第２のサージアブソーバは地絡時の
過渡振動電圧を十分抑制するため、サージエネルギーは
前記第１のサージアブソーバへ注入されることがほとん
どなくなる。これにより、前記第２のサージアブソーバ
は前記真空遮断器に対応して設置された第１のサージア
ブソーバの負担を軽減することができ、配電系統は繰り
返し発生する地絡に対し稼動を継続することができる。

【００１９】第５の発明の特徴は、変圧器の中性点が抵
抗接地或いはリアクトル接地された変圧器と、この変圧
器の二次側回路に回路保護として挿入される真空遮断器
と、前記二次側回路に設置され、前記真空遮断器の開閉
サージを抑制する第１のサージアブソーバを有する配電
系統において、前記変圧器の中性点と大地間にコンデン
サとリアクトルの直列回路を接続し、且つ前記リアクト
ルと並列に放電管を接続したことにある。

【００２０】この第５の発明によれば、変圧器の中性点
と大地間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回
路の前記リアクトルと並列に接続された放電管は、真空
遮断器に対応して設置された第１のサージアブソーバの
制限電圧よりも低い電圧で放電するようにしておけば、
地絡時の過渡振動電圧により、この放電管が放電するこ
とにより、この地絡時の過渡振動電圧を抑制して、サー
ジエネルギーは前記第１のサージアブソーバへ注入され
ることがほとんどなくなるため、前記放電管は前記真空
遮断器に対応して設置されたサージアブソーバの負担を
軽減することができ、配電系統は繰り返し発生する地絡
に対し稼動を継続することができる。

【００２１】第６の発明の特徴は、中性点が抵抗接地さ
れた変圧器と、この変圧器の二次側回路に回路保護とし
て挿入される真空遮断器と、この真空遮断器の開閉サー
ジを抑制する第１のサージアブソーバを有する配電系統
において、前記変圧器の中性点に接続された接地抵抗器
と直列にリアクトルを挿入し、且つ前記変圧器の中性点
と大地間に、前記第１のサージアブソーバより低い制限
電圧特性を有した第２のサージアブソーバを接続したこ
とにある。

【００２２】この第６の発明によれば、変圧器の中性点
と大地間に接続された例えば酸化亜鉛素子を用いた第２
のサージアブソーバを、真空遮断器に対応して設置され
た第１のサージアブソーバより制限電圧が低く且つ大容
量とすれば、この第２のサージアブソーバは地絡時の過
渡振動電圧を十分抑制するため、サージエネルギーは前
記第１のサージアブソーバへ注入されることがほとんど
なくなる。これにより、前記第２のサージアブソーバは
前記真空遮断器に対応して設置された第１のサージアブ
ソーバの負担を軽減することができ、配電系統は繰り返
し発生する地絡に対し稼動を継続することができる。

【００２３】第７の発明の特徴は、変圧器と、この変圧
器の二次側回路に回路保護として挿入される真空遮断器
と、この真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサー
ジアブソーバを有する配電系統において、前記変圧器の
中性点と大地間に、前記第１のサージアブソーバより低
い制限電圧特性を有した第２のサージアブソーバを接続
し、且つこの第２のサージアブソーバに並列に高インピ
ーダンスの接地変圧器の一次巻線を接続し、且つ前記高
インビーダンスの接地変圧器二次側に抵抗器を接続した
ことにある。

【００２４】この第７の発明によれば、前記変圧器の中
性点と大地間に接続された例えば酸化亜鉛素子の第２の
サージアブソーバを、真空遮断器に対応して設置された
第１のサージアブソーバより制限電圧が低く且つ大容量
とすれば、この第２のサージアブソーバは地絡時の過渡
振動電圧を十分抑制するため、サージエネルギーは前記
第１のサージアブソーバへ注入されることがほとんどな
くなる。これにより、前記第２のサージアブソーバは前
記真空遮断器に対応して設置された第１のサージアブソ
ーバの負担を軽減することができ、配電系統は繰り返し
発生する地絡に対し稼動を継続することができる。

【００２５】第８の発明の特徴は、変圧器と、この変圧
器の二次側回路に回路保護として挿入される真空遮断器
と、この真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサー
ジアブソーバを有する配電系統において、変圧器の二次
側の各相毎の線路に一端を接続したコンデンサとリアク
トルの直列回路を設置すると共に、これら直列回路の他
端を互いに共通接続し、且つ前記各リアクトル毎に前記
第１のサージアブソーバより低い制限電圧特性を有する
第２のサージアブソーバを並列接続したことにある。

【００２６】この第８の発明によれば、変圧器の二次側
の各相毎の線路に一端を接続したコンデンサとリアクト
ルの直列回路で、他端を互いに共通接続した前記直列回
路の各リアクトル毎に並列接続された例えば酸化亜鉛素
子の第２のサージアブソーバを、真空遮断器に対応して
設置された第１のサージアブソーバより制限電圧が低く
且つ大容量とすれば、この第２のサージアブソーバは地
絡時の過渡振動電圧を十分抑制し、前記第１のサージア
ブソーバにサージエネルギーはほとんど注入されない。
これにより、前記第２のサージアブソーバは前記真空遮
断器に対応して設置された第１のサージアブソーバの負
担を軽減するため、配電系統は繰り返し発生する地絡に
対し稼動を継続することができる。

【００２７】第９の発明の特徴は、前記第２のサージア
ブソーバと直列にヒューズを挿入し、このヒューズのエ
レメントが断線した時に補助接点が駆動して前記真空遮
断器を開路する制御回路を設けたことにある。

【００２８】この第９の発明によれば、前記第２のサー
ジアブソーバに直列に挿入されたヒューズは、地絡時
に、前記第２のサージアブソーバの機能が劣化した場
合、前記ヒューズのエレメントが溶断する。このヒュー
ズの溶断が起きると、補助接点が駆動され、これによ
り、前記制御回路は前記真空遮断器を開放する。これに
より、前記変圧器などの損傷などの重大事故の発生が防
止される。

【００２９】第１０の発明の特徴は、前記第２のサージ
アブソーバの課電率を０．９以上にしたことにある。

【００３０】この第１０の発明によれば、第２のサージ
アブソーバは１線地絡が生じた時のみ、電圧が掛り、通
常かかる電圧はほぼ０ボルトであるため、課電率を０．
９以上にしても、地絡時の過渡振動電圧を抑制機能を十
分に果たすことができる。

【００３１】第１１の発明の特徴は、前記第１、第２又
は第３のサージアブソーバは酸化亜鉛素子により構成さ
れることにある。

【００３２】この第１１の発明によれば、酸化亜鉛素子
を用いたサージアブソーバは、エネルギー耐量が大き
く、制限電圧を低くすることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の配電系統の第１の
実施の形態を示した配線図である。本例は請求項１に対
応し、変圧器、真空遮断器、電動機が各々１台で構成し
た配電系統の一部を示したものである。図１において、
変圧器１の一次巻線２はΔ結線され、高圧電源系統に接
続されている。変圧器１の二次巻線３はＹ結線され、各
相の出力端子から真空遮断器（ＶＣＢ）４の入力端子に
接続され、ＶＣＢ４の出力端子は電動機５の入力端子に
接続されている。変圧器１の二次巻線３の中性点と大地
間には、抵抗器６とサージアブソーバ７が並列接続され
ている。また、ＶＣＢ４の出力端子部と大地間にはサー
ジアブソーバ８ａ、８ｂ、８ｃがそれぞれの相に接続さ
れている。但し、図１で示された線路の相の区別を、図
中上位の線路をＲ相、中位の線路をＳ相、下位の線路を
Ｔ相と呼称する。

【００３４】次に本実施の形態の動作について説明す
る。図１において、サージアブソーバ７、８ａ、８ｂ、
８ｃを取り除いた回路で、時間１５ｍｓでＴ相で地絡が
発生したときのＲ相、Ｓ相、Ｔ相及び中性点の電圧波形
は図１０及び図１１に示した如くなり、図１０で○マー
クの線がＲ相電圧、Δマークの線がＳ相電圧、＋マーク
の線がＴ相電圧を示している。地絡発生と共に、Ｔ相電
圧はほぼ０になるが、他の健全相は過渡振動電圧が発生
すると共に、商用周波電圧の振幅も大きくなる。

【００３５】中性点電圧は、地絡発生以前で０である
が、地絡発生と同時に過渡振動電圧が現れると共に、商
用周波電圧が現れる。

【００３６】過渡振動の発生する回路は図１２の等価回
路で表すことができる。図１２で、ＬＴＲは変圧器１を
二次側から見た１相当たりのインダクタンス、Ｃ１は各
相の浮遊キャパシタンス、ＲＮは中性点の接地抵抗とす
る。この回路で示した地絡点で地絡が発生すると、健全
相の浮遊キャパシタンスＣ１の電荷が変圧器１の二次巻
線３を経て、地絡点に流入する電流ｉ１、ｉ２として流
れる。この電流ｉ１、ｉ２の放電回路を形成するよう
に、中間部に抵抗ＲＮがあるため、図１０、図１１に示
すような過渡減衰振動電圧波形が現れる。

【００３７】この回路状態で、変圧器１の中性点にサー
ジアブソーバ７を設置すると、図１１に示した過渡振動
電圧で、サージアブソーバ７が動作し、過渡振動電圧の
波高値が抑制される。このことにより、健全相に現れた
過渡振動電圧の波高値も抑制される。抑制された波高値
はＶＣＢ４に対応して設置された健全相のサージアブソ
ーバ８ａ、８ｂの動作レベルより低く設定されることに
より、地絡時にこれらサージアブソーバ８ａ、８ｂにサ
ージエネルギーはほとんど注入されない。従って、間欠
地絡が発生するケースでは、ＶＣＢ４より電源側に設置
されたサージアブソーバ７だけにエネルギー耐量の大き
な物を使用することで、配電系統を稼動することができ
る。

【００３８】本実施の形態によれば、少ない数のサージ
アブソーバを上記した適切な位置に設置することによ
り、即ち、ＶＣＢ４の負荷側に３個の通常のサージアブ
ソーバを設置し、ＶＣＢ４の電源側に１個の制限電圧を
前者よりも低くした大容量でエネルギー耐量の大きなサ
ージアブソーバ７を設置するだけで、配電系統の繰り返
しサージ保護を行うことができ、繰り返し発生する地絡
に対して稼働を継続することができる。

【００３９】尚、図１の二次巻線の中点と大地間には抵
抗器６の代わりにリアクトルを接続してもよい。

【００４０】図２は本発明の配電系統の第２の実施の形
態を示した配線図である。本例は、請求項２に対応し、
図１に示した配電系統の中から変圧器１のＹ結線された
二次巻線３の中性点部を示しており、他の構成は図１に
示した配電系統と同様である。変圧器１の二次巻線３の
中性点と大地間には、抵抗器６と、コンデンサ１１ａと
リアクトル１１ｂの直列回路がそれぞれ接続されてい
る。さらに、前記リアクトル１１ｂと並列にサージアブ
ソーバ１１ｃが接続されている。

【００４１】次に本実施の形態の動作について説明す
る。本例も、Ｔ相にて地絡が発生する共に、図１１に示
す過渡振動電圧が変圧器１の二次巻線３の中性点に発生
すると、この電圧がコンデンサ１１ａとリアクトル１１
ｂの直列回路に加わることになり、その結果リアクトル
１１ｂの分担電圧は図１３に示したようになる。但し、
図１３にてＰはリアクトル端電圧を示し、Ｑは中性点電
圧を示しており、過渡振動分が強調され、商用周波成分
が相対的に少なくなる。

【００４２】リアクトル１１ｂと並列に接続されたサー
ジアブソーバ１１ｃはこの強調された過渡振動電圧で動
作し、その波高値を抑制する。この結果、中性点に現れ
ていた過渡振動電圧の波高値が抑制され、健全相に現れ
ていた過渡振動電圧の波高値も抑制される。抑制された
波高値はＶＣＢ４に対応して設置された健全相のサージ
アブソーバ８ａ、８ｂ（図１参照）の動作レベルより低
く設定されているため、地絡時にこれらサージアブソー
バ８ａ、８ｂにサージエネルギーはほとんど注人されな
い。従って、間欠地絡が発生するケースでは、ＶＣＢ４
より電源側に設置されたサージアブソーバ１１ｃだけに
エネルギー耐量の大きな物を使用することで、地絡が繰
り返し発生しても、配電系統を稼動することができ、図
１に示した第１の実施の形態と同様の効果がある。

【００４３】尚、図２の二次巻線の中点と大地間には抵
抗器６の代わりにリアクトルを接続してもよい。

【００４４】図３は本発明の配電系統の第３の実施の形
態を示した配線図である。本例は請求項３に対応し、図
１に示した配電系統の中から変圧器１のＹ結線された二
次巻線３部を示し、他の構成は図１に示した第１の実施
の形態と同様である。変圧器１の二次巻線３の中性点と
大地間には抵抗器６とサージアブソーバ７が並列接続さ
れている。また、変圧器１の二次巻線３の出力部には、
各相線路と大地間にサージアブソーバ１３ａ、１３ｂ、
１３ｃが接続されている。

【００４５】次に本実施の形態の動作について説明す
る。Ｔ相で地絡発生とともに、図１０、図１１に示す過
渡振動電圧が健全相であるＲ相、Ｓ相の対地間および中
性点に発生する。この過渡振動電圧で、サージアブソー
バ１３ａ、１３ｂ、７が動作し、過渡振動電圧の波高値
を抑制する。抑制された波高値はＶＣＢ４に対応して設
置された健全相のサージアブソーバ８ａ、８ｂ（図１参
照）の動作レベルより低く設定されているため、地絡時
にこれらサージアブソーバ８ａ、８ｂにサージエネルギ
ーはほとんど注入されない。従って、間欠地絡が発生す
るケースでは、ＶＣＢ４より電源側に設置されたサージ
アブソーバ７、１３ａ、１３ｂ、１３ｃだけにエネルギ
ー耐量の大きな物を使用することで、地絡が繰り返し発
生しても、配電系統を稼動することができる。

【００４６】尚、図３の二次巻線の中点と大地間には抵
抗器６の代わりにリアクトルを接続してもよい。

【００４７】図４は本発明の配電系統の第４の実施の形
態を示した配線図である。本例は請求項４に対応し、図
１に示した配電系統の中から変圧器１のＹ結線された二
次巻線３の部分と前記二次巻線３の出力部を示してい
る。変圧器１の二次巻線３の出力部の各相の線路と大地
間には、避雷器１４Ａ１、１４Ｂ１、１４Ｃ１と、コン
デンサ１４Ａ２、１４Ｂ２、１４Ｃ２とリアクトル１４
Ａ３、１４Ｂ３、１４Ｃ３の直列回路が接続されてい
る。更に、リアクトル１４Ａ３、１４Ｂ３、１４Ｃ３と
並列にサージアブソーバ１４Ａ４、１４Ｂ４、１４Ｃ４
が接続されている。

【００４８】次に本実施の形態の動作について説明す
る。高圧系統で発生した雷サージ電圧は変圧器を介して
二次巻線３側に移行することが知られており、そのよう
な現象が予測される系統では、変圧器の二次巻線３側の
対地間に避雷器と、コンデンサの並列回路が設置され
る。図４は、その避雷器とコンデンサの並列回路を変形
したものである。

【００４９】Ｔ相で地絡発生と共に、図１０、図１１に
示す過渡振動電圧が健全相であるＲ相、Ｓ相の対地間及
び中性点に発生する。この過渡振動電圧がコンデンサ１
４Ａ２、１４Ｂ２とリアクトル１４Ａ３、１４Ｂ３の直
列回路に加わることになり、その結果、リアクトル１４
Ａ３、１４Ｂ３の分担電圧は図１３に示した如くにな
り、過渡振動分が強調され、商用周波成分が相対的に少
なくなる。

【００５０】リアクトル１４Ａ３、１４Ｂ３と並列に接
続されたサージアブソーバ１４Ａ４、１４Ｂ４はこの強
調された過渡振動電圧に動作し、その波高値を抑制す
る。抑制された波高値はＶＣＢ４に対応して設置された
健全相のサージアブソーバ８ａ、８ｂ（図１参照）の動
作レベルより低く設定されることにより、地絡時にこれ
らサージアブソーバ８ａ、８ｂにサージエネルギーはほ
とんど注入されない。従って、間欠地絡が発生するケー
スでは、ＶＣＢ４より電源側に設置されたサージアブソ
ーバ１４Ａ４、１４Ｂ４、１４Ｃ４だけにエネルギー耐
量の大きな物を使用することで、地絡が繰り返し発生し
ても、配電系統を稼動することができる。

【００５１】図５は本発明の配電系統の第５の実施の形
態を示した配線図である。本例は請求項５に対応し、変
圧器１のＹ結線された二次巻線３の中性点部を示してい
る。変圧器の二次巻線３の中性点と大地間には、抵抗器
６と、コンデンサ１１ａとリアクトル１１ｂの直列回路
がそれぞれ接続されている。更に、前記リアクトル１１
ｂと並列に極性を互いに逆転させたイグナトロン１５ａ
１、１５ａ２が接続されている。更に、前記リアクトル
１１ｂと並列にグリッド駆動装置１５ｂが接続され、グ
リッド駆動回路の２つの出力はイグナトロン１５ａ１、
１５ａ２のグリッドに接続されている。

【００５２】次に本実施の形態を説明する。Ｔ相で地絡
が発生すると共に、図１１に示す過渡振動電圧が中性点
に発生すると、この電圧がコンデンサ１１ａとリアクト
ル１１ｂの直列回路に加わることになり、その結果、リ
アクトル１１ｂの分担電圧は図１３に示す如くになり、
過渡振動分が強調され、商用周波成分が相対的に少なく
なる。

【００５３】この強調された過渡振動分をグリッド駆動
装置１５ｂで検知し、その極性に合わせて駆動信号をグ
リッド駆動装置１５ｂよりイグナトロン１５ａ１、１５
ｂ１に送出する。駆動信号はイグナトロン１５ａ１、１
５ａ２のクリッドに入力され、過渡振動分の極性に合わ
せてイグナトロン１５ａ１、１５ａ２の一方が点弧する
ため、イグナトロン１５ａ１、或いはイグナトロン１５
ａ２にパルス電流が流れる。

【００５４】これにより、リアクトル１１ｂに加わる強
調された過渡振動電圧の波高値を抑制し、この結果、中
性点に現れていた過渡振動電圧の波高値が抑制され、健
全相に現れていた過渡振動電圧の波高値も抑制される。
抑制された波高値はＶＣＢ４に対応して設置された健全
相のサージアブソーバ８ａ、８ｂ（図１参照）の動作レ
ベルより低く設定されることにより、地絡時にこれらサ
ージアブソーバ８ａ、８ｂにサージエネルギーはほとん
ど注入されない。従って、間欠地絡が発生するケースで
は、ＶＣＢ４より電源側に設置されたイグナトロン１５
ａ１、１５ａ２だけにエネルギー耐量の大きな物を使用
することで、地絡が繰り返し発生しても、配電系統を稼
動することができる。

【００５５】尚、図５の二次巻線の中点と大地間には抵
抗器６の代わりにリアクトルを接続してもよい。

【００５６】図６は本発明の配電系統の第６の実施の形
態を示した配線図である。本例は請求項６に対応し、図
１に示した配電系統の中の変圧器のＹ結線された二次巻
線３の中性点部を示している。変圧器の二次巻線３の中
性点と大地間にはリアクトル１６ａと抵抗器１６ｂの直
列回路が接続されている。更に、二次巻線３の中性点と
大地間に前記サージアブソーバ１６ｃが接続されてい
る。

【００５７】次に本実施の形態の動作について説明す
る。配電系統では、当然のことながら対地間に浮遊のキ
ャパシタンスが存在する。抵抗接地方式を採用した配電
系統で、１線地絡時には浮遊キャパシタンスに流れる電
流と中性点接地抵抗に流れる電流の合成が零相電流とし
て現われる。この零相電流と零相電圧の位相差は地絡位
置の特定に利用される。

【００５８】一方、最近の配電系統では電力ケーブルを
多用することが多く、結果として浮遊キャパシタンスに
流れる電流が大きくなり、健全部に流れる電流と地絡発
生部に流れる電流と零相電圧との位相差に差異が少なく
なり、地絡位置の特定を困難にする。これを補償するた
めに、中性点に設置される抵抗器１６ｂと直列にリアク
トル１６ａを接続することにより、地絡時に中性点に流
れる電流の位相差を遅らせる。浮遊キャパシタンスに流
れる電流は進みの電流であるため、中性点電流の遅れ成
分と相殺する効果が生じる。また、地絡時に中性点に発
生する過渡振動電圧は高周波であるため、抵抗器１６ｂ
単独のケースに比して、抵抗器１６ｂとリアクトル１６
ａの直列回路の方がインピーダンスが大きくなり、結果
として、中性点の過渡振動電圧はより高くなり、図１の
実施の形態のに比べて、サージアブソーバ１６ｃが動作
しやすくなり、地絡が繰り返し発生しても配電系統を円
滑に稼働することができる。

【００５９】図７は本発明の配電系統の第７の実施の形
態を示した配線図である。本例は、請求項７に対応し、
図１に示した配電系統の中から変圧器のＹ結線された二
次巻線３の中性点部を示している。変圧器１の二次巻線
３の中性点と大地間には接地変圧器１７ａの一次巻線と
サージアブソーバ１７ｃが並列に接続されている。更
に、接地変圧器１７ａの二次巻線には抵抗器１７ｂが接
続されている。

【００６０】次に本実施の形態の動作について説明す
る。抵抗接地方式を採用した場合に、変圧器の中性点と
大地間に直接抵抗器を設置する場合と、接地変圧器を設
置する場合がある。接地変圧器を設置する場合では、接
地変圧器の一次側と中性点と大地間に接続し、二次側に
抵抗が接続される。この接地変圧器は通常数％のインピ
ーダンスの機器が使用される。本例では、この接地変圧
器のインピーダンスを数１０％の高インピーダンスにす
ることにより、接地変圧器の漏れインダクタンスを図６
に示した実施の形態で示したリアクトル１６ａと同じ機
能を持たせ、第６の実施の形態と同様の動作と効果を得
るものである。

【００６１】図８は本発明の配電系統の第８の実施の形
態を示した配線図である。本例は請求項８に対応し、図
１に示した配電系統の中から変圧器のＹ結線された二次
巻線３からＶＣＢ４に至る部位を示している。変圧器の
二次巻線３はＹ結線され、各相の出力端子はＶＣＢ４の
入力端子に接続されている。変圧器の二次巻線３の中性
点と大地間には、抵抗器６とサージアブソーバ７とヒュ
ーズ１８の直列回路とが並列接続されている。

【００６２】ここで、ヒューズ１８には、ヒューズ１８
のエレメントが溶断すると作動する制御用の接点１８ａ
が取り付けられている。この接点１８ａは、ＶＣＢ４の
引き外し信号接点１８ｂと並列に接続され、ＶＣＢ４の
引き外しコイル４ａと直列に接続されている。

【００６３】次に本実施の形態の動作について説明す
る。地絡時の過渡振動電圧に対する抑制効果、ＶＣＢ４
に対応したサージアブソーバ８ａ、８ｂ、８ｃ（図１参
照）への効果は第１の実施の形態と同様である。

【００６４】ところで、サージアブソーバ７に蓄積され
るエネルギーがオーバーして、サージアブソーバ７の機
能が低下すると、素子の抵抗値が低下し、ついにはサー
ジアブソーバ７が破損して重大な事故に進展する懸念が
ある。このため、サージアブソーバ７と直列にヒューズ
１８を接続し、同回路に流れる電流が大きくなると、ヒ
ューズ１８のエレメントが溶断し、サージアブソーバ７
を回路から切り離す。

【００６５】この状態では１線地絡が繰返される。しか
し、ヒューズ１８のエレメントの溶断で動作する接点１
８ａが１線地絡が発生しているフィーダのＶＣＢ４の引
き外し回路に挿入されていてるため、前記エレメントが
溶断して、接点１８ａが動作してこれが導通し、これに
より引き外しコイル４ａを励磁する。励磁された引き外
しコイル４ａはＶＣＢ４を開路することにより、地絡点
を回路より切離し、重大事故発生を防止することができ
る。

【００６６】ここで、上記各実施の形態の変圧器の二次
巻線での中性点に使用するサージアブソーバ等の課電率
は、一般に、長期の寿命を維持するために課電率は０．
５〜０．７の値が採用されている。しかし、これらのサ
ージアブソーバ７、１６ｃ、１７ｃ等の課電率を０．９
以上に設定しても、実用的には支障がない。

【００６７】その理由は以下の如くである。上記のよう
な各実施の形態で説明した中性点に設置するサージアブ
ソーバ７、１６ｃ、１７ｃ等は１線地絡が発生した時に
だけ電圧が現れ、通常の電圧はほぼ０Ｖである。課電率
を０．９にしても、数週間の寿命が予測できることか
ら、地絡時の過電圧保護としてはこの値で十分機能す
る。課電率を大きくすることにより、過電圧保護レベル
を低く設定できることから、地絡時に発生する過渡振動
電圧の波高値をより低く抑制でき、上記した効果を得る
には有利となる。

【００６８】尚、酸化亜鉛素子の寿命を判断する値とし
て、課電率が使用される。課電率は （１）式で表される。課電率＝（素子に加わる電圧波高値）／（素子に１ｍＡを 流す電圧）…（１） 図９は本発明の配電系統の第９の実施の形態を示した配
線図である。本例は請求項９に対応し、非接地方式を採
用した配電系統の過電圧保護を示し、図１に示した配電
系統の中から変圧器のΔ結線された二次巻線１９部と前
記二次巻線１９の出力部を示している。変圧器の二次巻
線１９がΔ結線されていることから、この配電系統は非
接地方式である。変圧器１の二次巻線１９の出力部の各
相の線路には、コンデンサ２０ａ１、２０ｂ１、２０ｃ
１とリアクトル２０ａ２、２０ｂ２、２０ｃ２の直列回
路の一端が接続され、各直列回路の他端は一点で接続さ
れ、中性点を形成している。また、リアクトル２０ａ
２、２０ｂ２、２０ｃ２と並列に、サージアブソーバ２
０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３が接続されている。

【００６９】次に本実施の形態の動作について説明す
る。Ｔ相で地絡が発生すると、３相の相電圧波形は図１
０に示すようになる。即ち、Ｔ相電圧は０Ｖとなり、Ｒ
相、Ｓ相電圧は過渡振動が発生し、その後、地絡前より
大きな商用周波電圧が現れる。このようなＲ、Ｓ相電圧
は図９におけるコンデンサ２０ａ１、２０ｂ１とリアク
トル２０ａ２、２０ｂ２の直列回路とコンデンサ２０ｃ
１とリアクトル２０ｃ２の直列回路で分担される。

【００７０】過渡振動電圧は高周波であるからリアクト
ル２０ａ２、２０ｂ２、２０ｃ２の分担電圧がコンデン
サ２０ａ１、２０ｂ１、２０ｃ１の分担電圧より大きく
なり、この大きくなった分担電圧で各リアクトル２０ａ
２、２０ｂ２、２０ｃ２と並列に接続されたサージアブ
ソーバ２０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３が動作し、過渡振
動電圧の波高値を抑制する。抑制された波高値はＶＣＢ
４に対応して設置された健全相のサージアブソーバ８
ａ、８ｂ（図１参照）の動作レベルより低く設定される
ことにより、地絡時にこれらサージアブソーバ８ａ、８
ｂにサージエネルギーはほとんど注入されない。従っ
て、間欠地絡が発生するケースでは、ＶＣＢ４より電源
側に設置されたサージアブソーバ２０ａ３、２０ｂ３、
２０ｃ３だけにエネルギー耐量の大きな物を使用するこ
とで、配電系統を稼動することができる。

【００７１】尚、図９に示したコンデンサ、リアクト
ル、サージアブソーバの回路ブロックはＹ結線されてい
るが、これをＶ結線で構成しても同様の動作により同様
の効果が得られる。更に、コンデンサ、リアクトルはＹ
結線し、サージアブソーバをコンデンサ、リアクトルの
接続点でＶ結線しても、同様の効果が得られる。

【００７２】又、上記実施の形態では、変圧器、真空遮
断器、電動機が各々１台で構成した配電系統を例にとっ
て説明したが、変圧器や負荷等が複数台ある配電系統に
も本発明を同様に適用して同様の効果を得ることができ
る。

【００７３】

【発明の効果】以上記述した如く、本発明の配電系統に
よれば、ＶＣＢとそれに対応したサージアブソーバが設
置された配電系統において、変圧器の中性点又は各相線
路に１個乃至４個の大容量で且つ制限電圧の低いサージ
アブソーバを布設することにより、繰り返し地絡が発生
した状況に対しても、配電系統の運用を継続させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配電系統の第１の実施の形態を示した
配線図である。

【図２】本発明の配電系統の第２の実施の形態を示した
配線図である。

【図３】本発明の配電系統の第３の実施の形態を示した
配線図である。

【図４】本発明の配電系統の第４の実施の形態を示した
配線図である。

【図５】本発明の配電系統の第５の実施の形態を示した
配線図である。

【図６】本発明の配電系統の第６の実施の形態を示した
配線図である。

【図７】本発明の配電系統の第７の実施の形態を示した
配線図である。

【図８】本発明の配電系統の第８の実施の形態を示した
配線図である。

【図９】本発明の配電系統の第９の実施の形態を示した
配線図である。

【図１０】Ｔ相の１線地絡発生時の各相電圧を示した波
形図である。

【図１１】１線地絡発生時の中性点電圧を示した波形図
である。

【図１２】１線地絡発生時の高周波振動電流の流れを示
した等価回路図である。

【図１３】コンデンサとリアクトルの直列回路に加わる
電圧とリアクトル分担電圧を示した波形図である。

【符号の説明】

１ 変圧器 ２ 一次巻線 ３、１９ 二次巻線 ４ ＶＣＢ ４ａ 引き外しコイル ５ 電動機 ６、１６ｂ、１７ｂ 抵抗器 ７、８ａ〜８ｃ、１１ｃ、１３ａ〜１３ｃ、１４Ａ４、
１４Ｂ４、１４Ｃ４、１６ｃ、１７ｃ、２０ａ３、２０
ｂ３、２０ｃ３ サージアブソーバ １１ａ、１４Ａ２、１４Ｂ２、１４Ｃ２、２０ａ１、２
０ｂ１、２０ｃ１ コンデンサ １１ｂ、１４Ａ３、１４Ｂ３、１４Ｃ３、１６ａ、２０
ａ２、２０ｂ２、２０ｃ２ リアクトル １４Ａ１、１４Ｂ１、１４Ｃ１ 避雷器 １１５ａ１、１１５ａ２ イグナトロン １５ｂ グリッド駆動装置 １７ａ 接地変圧器 １８ ヒューズ １８ａ 接点 １８ｂ 引き外し信号接点

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中性点が抵抗接地或いはリアクトル接地
   された変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 前記真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサージア
   ブソーバを有する配電系統において、 前記変圧器の中性点と大地間に、前記第１のサージアブ
   ソーバより低い制限電圧特性を有する第２のサージアブ
   ソーバを設置したことを特徴とする配電系統。
2. 【請求項２】 中性点が抵抗接地或いはリアクトル接地
   された変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 前記真空遮断器の開閉サージを抑制する前記第１のサー
   ジアブソーバを有する配電系統において、 前記変圧器の中性点と大地間にコンデンサとリアクトル
   の直列回路を接続し、前記リアクトルと並列に前記第１
   のサージアブソーバより低い制限電圧特性を有する第２
   のサージアブソーバを接続したことを特徴とする配電系
   統。
3. 【請求項３】 前記変圧器の二次側回路の各相毎の線路
   と大地間に、前記第１のサージアブソーバより低い制限
   電圧特性を有する第３のサージアブソーバを各相毎の線
   路と大地間に接続したことを特徴とする請求項１又は２
   記載の配電系統。
4. 【請求項４】 変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 前記真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサージア
   ブソーバを有する配電系統において、 前記変圧器と前記真空遮断器の間にある各相毎の線路と
   大地間に避雷器を接続し、且つ前記避雷器にコンデンサ
   とリアクトルの直列回路を接続し、且つ前記リアクトル
   と並列に前記第１のサージアブソーバより低い制限電圧
   特性を有する第２のサージアブソーバを接続したことを
   特徴とする配電系統。
5. 【請求項５】 変圧器の中性点が抵抗接地或いはリアク
   トル接地された変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 前記二次側回路に設置され、前記真空遮断器の開閉サー
   ジを抑制する第１のサージアブソーバを有する配電系統
   において、 前記変圧器の中性点と大地間にコンデンサとリアクトル
   の直列回路を接続し、且つ前記リアクトルと並列に放電
   管を接続したことを特徴とする配電系統。
6. 【請求項６】 中性点が抵抗接地された変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 この真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサージア
   ブソーバを有する配電系統において、 前記変圧器の中性点に接続された接地抵抗器と直列にリ
   アクトルを挿入し、且つ前記変圧器の中性点と大地間
   に、前記第１のサージアブソーバより低い制限電圧特性
   を有した第２のサージアブソーバを接続したことを特徴
   とする配電系統。
7. 【請求項７】 変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 この真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサージア
   ブソーバを有する配電系統において、 前記変圧器の中性点と大地間に、前記第１のサージアブ
   ソーバより低い制限電圧特性を有した第２のサージアブ
   ソーバを接続し、且つこの第２のサージアブソーバに並
   列に高インピーダンス変圧器の一次巻線を接続し、且つ
   前記高インビーダンス変圧器二次側に抵抗器を接続した
   ことを特徴とする配電系統。
8. 【請求項８】 変圧器と、 この変圧器の二次側回路に回路保護として挿入される真
   空遮断器と、 この真空遮断器の開閉サージを抑制する第１のサージア
   ブソーバを有する配電系統において、 変圧器の二次側の各相毎の線路に一端を接続したコンデ
   ンサとリアクトルの直列回路を設置すると共に、これら
   直列回路の他端を互いに共通接続し、且つ前記各リアク
   トル毎に前記第１のサージアブソーバより低い制限電圧
   特性を有する第２のサージアブソーバを並列接続したこ
   とを特徴とする配電系統。
9. 【請求項９】 前記第２のサージアブソーバと直列にヒ
   ューズを挿入し、このヒューズのエレメントが断線した
   時に補助接点が駆動して前記真空遮断器を開路する制御
   回路を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ６、７、８のいずれか１記載の配電系統。
10. 【請求項１０】 前記第２のサージアブソーバの課電率
    を０．９以上にしたことを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、６、７、８、９のいずれか１記載の配電系統。
11. 【請求項１１】 前記第１、第２又は第３のサージアブ
    ソーバは酸化亜鉛素子により構成されることを特徴とす
    る請求項１乃至１０いずれか１記載の配電系統。