JPS5825724Y2 - 停電補償付地絡継電器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は地絡継電器の改良に関する。

最近の高圧需要家の受電設備においては、受電設備内の
短絡事故に備え、かつ過負荷保護の性能を向上させると
ともに、設備の簡素化を図るために、受電用遮断器にパ
ワーヒユーズが設置されている。

こうして、需要家の設備内に短絡（過電流）事故が発生
した場合に、パワーヒユーズが変電所の過電流継電器よ
りも早く溶断するようにし、事故の生じた需要家を配電
線から切り離すようにしている。

また、地絡事故が単独で生じた場合には地絡継電器が動
作して需要家の開閉器が変電所の地絡継電器より早く遮
断し、事故需要家を配電線から切り離すようにしている
。

ところが、需要家の受電設備内において、地絡短絡事故
（地絡事故と短絡事故が同時に生じた場合）が発生する
と、３相交流のそれぞれのラインに接続されている３本
のパワーヒユーズのうち１本または２本は瞬時に溶断し
て短絡事故は解消するが、溶断せずに残っている１本ま
たは２本のパワヒユーズと負荷設備の変圧巻線等を通じ
て地絡電流が通じて地絡電流が流れ、地絡事故はそのま
ま継続する。

しかるに、通常地絡継電器はパワーヒユーズより負荷側
に設置された電灯用変圧器から電源供給を受けているた
め、パワーヒユーズの溶断と同時に地絡継電器への電源
供給が停止する。

そのため、地絡継電器は動作不能となり、必要な遮断動
作が行われないことになる。

したがって、変電所で行われる再閉路動作も失敗に終り
、事故を発生した需要家が含まれる配電線の全部が停電
となる重大事故に及んでし１う。

上記のような問題を基本的に解決する発明については本
出願人がすでに出願しているところであるが（特願昭５
０−１５８２７６参照）、本考案はこの基本的発明をさ
らに改良し、充電時間が極端に短かい場合でも地絡検出
に基ずく遮断動作が行われるよう改善した電源部を持つ
地絡継電器を提供することを目的とする。

以下、本考案の１実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図において電源トランス１の１次側巻線は図示しな
い３相配電線のパワーヒユーズより負荷側の所定の２線
に接続されている。

この電源トランスの１の２次側巻線は整流ブリッジ２に
接続され、整流ブリッジ２の出力端子には蓄勢コンデン
サ３が接続される。

この蓄勢コンデンサ３の両端にはスピードアップコンデ
ンサ５と逆防止用ダイオード７と蓄勢コンデンサ３とで
成る直列回路が接続される。

このダイオード７とコンデンサ８とからなる直列回路に
並列に電圧クリップ用のツェナーダイオード６が接続さ
れる。

コンデンサ５とダイオード７の直列回路に並列に電流制
限用抵抗４が接続されている。

零相変流器１０からの出力に基づき地絡検出する主回路
部９には蓄勢コンデンサ８の両端から電源供給がなされ
る。

つぎに、上記構成の動作につき第２図ａ、ｂｙＣを参照
しながら説明する。

整流ブリッジ２の出力電圧をＥとすると、コンデンサ３
の端子電圧は第２図ａに示すように変化する。

この図で実線は充電時間が長い場合があり、破線は短か
い充電時間Ｔ１のときである。

一方、コンデンサ８の両端電圧すなわち主回路部９に供
給する電圧は、充・放電時に第２図すに示すように変化
する。

すなわち、電源トランス１の１次側巻線に電源投入され
ると、コンデンサ５，８はコンデンサ５，８、ダイオー
ド７を含む直列回路を通じて充電され始める。

このとき、コンデンサ８の両端電圧は過渡的にピークを
生じようとするが（第２図す点線参照）、ツェナーダイ
オード６によりクリップされ、ツェナー電圧Ｖｚに抑え
られる。

このとき、ツェナーダイオード６に流れる電流によりコ
ンデンサ５の充電が急速になされる。

コンデンサ５，８はこのようにダイオード７を挾む直列
回路を通じて充電されるため、その充電時定数はほぼ整
流ブリッジ２の出力インピーダンスと自身の容量値とに
よって決まり、したがって充電時定数は小で急速に充電
されることになる。

コンデンサ５，８の充電が完了し定常状態に落ち着くと
、コンデンサ８の両端電圧は、抵抗４の抵抗値をＲ１、
主回路部９の合成抵抗値をＲ２とした場合に、 に落ち着いて安定する。

電源トランス１への電源の供給が停止し各コンデンサが
放電する場合には、コンデンサ３の充電電荷は抵抗４お
よび主回路部９を経て放電し、コンデンサ５の充電電荷
は抵抗４、主回路部９およびツェナーダイオード６を経
て放電する。

また、コンデンサ８の充電電荷は主回路部９を経て放電
する。

したがって、いずれのコンデンサの充電電荷も比較的高
インピーダンスに構成されている主回路部９を経て放電
するので、その放電時定数はそれぞれ大きなものとなっ
ている。

したがって、主回路部９の両端電圧は第２図すに示すよ
うに比較的長時間維持されることになり、停電後も主回
路部９は一定時間動作することが可能である。

このように、各コンデンサ３，５，８の充電時定数は小
さく放電時定数は大きく構成しているため、例えば電源
投入と同前に短絡地絡事故が発生し、即座にパワーヒユ
ーズが溶断する場合等、パワーヒユーズが溶断するまで
の時間のような短かい時間Ｔ□でも、第２図ａ、ｂ、ｃ
の破線で示すように主回路部９が動作するに足る電荷の
充電が行われ、かつその充電された電荷は比較的長い時
間かかつて放電されるため、この地絡継電器に備えられ
たリレーの動作時間Ｔ４よりも長い時間（Ｔ１＋Ｔ２）
、主回路部に動作可能な電圧が供給される（第２図す破
線参照）。

したがって、この地絡継電器から、リレーの動作時間が
終了した時点で、（すなわち、時間Ｔ４が終了した時点
から時間Ｔ２が終了する時点までの間）出力信号が生じ
ることになる。

（第２図Ｃ破線参照）。もちろん、長い充電時間ののち
に電源トランス１の１次側巻線に供給される電圧が零と
なったときには、第２図すの実線で示すようにリレーの
動作時間Ｔ５より充分に長い時間Ｔ３電源電圧が確保さ
れるため第２図Ｃの実線で示すような出力信号を得るこ
とができる。

したがって、例えばそれまで停電していた需要家の受電
設備の開閉器を投入すると同時に短絡地絡事故が発生し
た場合や、あるいは開閉器は投入されていて今まで停電
していた配電線が送電されると同時に短絡地絡事故が発
生した場合などでも、地絡継電器を動作させることがで
きる。

すなわち、これらの場合には、地絡継電器の蓄勢回路の
充電時間は電源投入からパワーヒユーズ溶断までの高高
半サイクルという極めて短かい時間であるうえに、短絡
事故のため電源電圧が著しく低下し、定格電圧の３０％
程度になる場合もあるが、このような場合でも継電器の
動作に必要な電荷を蓄勢できるからである。

なお、電源トランス１の１次側巻線に加わる電圧が定格
の３０％程度になる場合に対処するためには、このよう
な電圧でもコンデンサ３の端子電圧が主回路部の動作に
足りる電圧になるようトランス１を設計すればよい。

また、電源遮断時に３個のコンデンサ３，５，８が主回
路部９を通って放電するため、これら３個のコンデンサ
３，５，８の各々の容量は小さいものでよい。

特にコンデンサ８の両端にはツェナーダイオード６によ
り制限された電圧が加わるのみであるから、このコンデ
ンサ８の耐圧は小さなものでよい。

以上実施例について説明したように、本考案によれば、
電源投入時に短絡地絡事故が同時に発生した場合でも、
遮断器を動作させて地絡保護を図ることが可能である。

また、バッテリ等を使用していないので保守の手間が省
け、コストのうえでも有利である。

電源投入時の短時間に充電のための電力消費がなされる
のみであるから、全体的に消費電力が少なく通常の地絡
継電器と同等である。

このように、消費電力が少ないためトランス等は、電源
投入時の過電流による電圧降下を一定限度に止めるため
所定の電圧変動率を確保する必要性のある限度で考慮す
ればよいので通常型よりもやや太きｒｉＶＡのものでよ
い。

さらに本考案によれば、上記を実現するのに使用するコ
ンデンサは３個の小容量のコンデンサでよく、特にその
うちの１個のコンデンサは定電圧素子により制限された
電圧が加わるだけであるから耐圧の小さなものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回路図、第２図ａ、ｂ、
ｃは第１図の動作を説明するためのタイムチャートで、
ａはコンデンサ３の両端電圧、ｂはコンデンサ８の両端
電圧、Ｃは継電器の出力信号をそれぞれ示す。 １・・・・・・電源トランス、２・・・・・・整流ブリ
ッジ、３゜８・・・・・・蓄勢コンデンサ、４・・・・
・・電流制限抵抗、５・・・・・・スピードアップコン
デンサ、６・・・・・・電圧クリップ用ツェナーダイオ
ード、７・・・・・・逆流阻止用ダイオード、９・・・
・・・主回路部、１０・・・・・・零相変流器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 変圧器と、この変圧器の２次側巻線に接続された整流器
   と、この整流器の両端に接続された第１のコンデンサと
   、このコンデンサの両端に接続される第２のコンデンサ
   、タイオードおよび第３のコンデンサから成る直列回路
   と、前記ダイオードと第３のコンデンサとからなる直列
   回路に並列接続される定電圧素子と、前記第２のコンデ
   ンサとダイオードの直列回路に並列接続される抵抗とを
   備え、零相変流器からの出力に基づいて地絡を検出する
   主回路部に前記第３のコンデンサの両端より電源供給す
   るようにした停電補償付地絡継電器。