JPS588225B2 - ヘンアツキホゴケイデンホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は励磁突流電流対策をもつ単巻変圧器の保護継
電方式に関する。

従来、この種保護継電方式は、負荷電流に励磁突流電流
が重畳した場合にリレーが誤動作しないようにするため
、各３相のリレー各々に励磁突流対策回路を設けていた
が、価格が高《スペース面で難があった。

第１図はこのような従来の単巻変圧器の保護方式の接続
図を示すが、Ｂ相、Ｃ相も同様に構成されるのでＡ相の
みを示している。

図中、Ａ−Ｔは被保護変圧器である単巻変圧器で、１次
側に５００ＫＶ，または２次側に２７５ＫＶが発生する
。

Ｔ−Ｃは３３κ■の３次巻線で、１次、２次及び３次側
に設けられた変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３より電流を
取り出し、励磁突流対策回路付の比率差動リレー８７に
導き、これにより単巻変圧器Ａ−Ｔ、３次巻線Ｔ−Ｃが
一括保護される。

第２図に励磁突流対策をもつ比率差動リレー８７の回路
を示す。

Ｔ０，Ｔ２，Ｔ３は各々変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３
よりの電流を導入する変圧器、Ｔｏはこれらの電流の差
動電流を導入する差動変圧器、１はＴ１，Ｔ２，Ｔ３よ
りの入力の最大値を導出する最大値導出回路、２は最大
値導出回路１の出力に比し差動変圧器Ｔ。

の出力が、所定比率以上の時出力を出す比較回路、３は
差動電流の内の第２高調波成分Ｉｆ２を導出するフィル
タ、４は同様に基本波成分Ｉｆ１を導出するｆ０フィル
タ、５は■ｆ２とＩｆ１を比較し、 （一般にはＫ’＝０．１５− ０．３の定数）の時出力をする比較回路、ＩＮはインヒ
ビット回路、０は出力端子である。

フィルタ３，４及び比較回路５によりいわゆる励磁突流
検出回路を構成しており、励磁突流に多く含まれる第２
高調波成分Ｉｆ２を検出している。

簡単に比率差動リレー８７の動作を説明する。

保護対象の変圧器の外部事故時には、差動電流が生じな
いので、比較回路２は出力をしない。

もちろん励磁突流検出回路１０も出力をしない。

一方、変圧器に内部事故が発生すると、差動電流が発生
し、比較回路２が出力を出す。

この時、とＫ′との関係は となり、第２高調波 成分Ｉｆ２は少いため、励磁突流（突入電流）検出回路
１０は動作することはなく、従って励磁突流検出回路１
０は出力をしないので、インヒビット回路ＩＮは出力を
する。

次に、第１図において、２次側のしゃ断器ＣＢ一２およ
び３次のしゃ断器ＣＢ−３を開とし、１次側のしゃ析器
ＣＢ−１を投入すると、励磁突流が発生し、比較差動リ
レー８７には差動電流が生じ、比較回路２は出力をする
が、この場合はとなり励磁突流検出回賂１０が出力をし
、インヒビット回路ＩＮは出力をしない。

即ち、励磁突流時は励磁突流検出回路１０がこれを検出
して比率差動リレー８７の不要動作をロックしているこ
とがわかる。

Ｒ−Ｔは別置調整変圧器で、その励磁巻線Ｃ１が３次巻
線ＴＣより励磁され、その調整巻線Ｃ２のタップを切替
えることにより、２次一定（２７５ＫＶ）に対し、１次
の電圧を例えば５００ＫＶ±２５κ■にすることができ
る。

別置調整変圧器Ｒ−Ｔの保護は、夫々変流器ＣＴｃ，Ｃ
ＴＲから電流Ｉｃ，ＩＲを導出し、リレー６１に入力し
、 （Ｋは定数）の時、 動作させることで達成する。

リレー６１は例えは特開昭４７−２６６５２号に示され
ているものズ簡単に説明すると、次のようになる。

今、健全時、２次側（２７５ＫＶ）に負荷電流＝Ｉ２が
流れると、１次電流は、 となり（３次の負荷は小さいので無視できる）、単巻変
圧器Ａ−Ｔの共通巻線の電流ＩＣは、ＩＣ＝Ｉ２−Ｉ１
となる。

従って、最大タツプＴ２では タツプＴ１では タツプＴ０では となる。

即ちタップの位置Ｔ。

ＴＩＴ２（尚第１図では簡単のため、３点としたが一般
には１０−１５点を備える。

）により、 は から （＝無限大）まで変化 する。

次に調整変圧器Ｒ−Ｔの内部に事故、例えば励磁巻線Ｃ
１が層間短絡事故になった場合について述べる。

２次電流としては、３次巻線ＴＣ側より背後インピーダ
ンスで定まった大きさの電流ＩＲＦが流れる。

一方、調整変圧器Ｒ−Ｔの調整巻線側を流れる故障電流
ＩＣＦは、単巻変圧器Ａ−Ｔの全巻数に比し、調整巻線
Ｃ１の巻数が非常に小さいので、単巻変圧器Ａ−Ｔの共
通巻線の電流ＩＣ≒ＩＣＦである。

従って調整変圧器Ｒ−Ｔの内部事故時は となる。

以上よりリレー６１が動作する電流比較感度をにしてお
けば、健全時には、調整 変圧器Ｒ−Ｔの調整巻線側のタップを変化させてもリレ
ー６１は動作しないが、内部事故には確実に動作する。

次に、第１図に於る調整変圧器Ｒ−Ｔの調整巻線側に設
けたタップを最低タップとし、第３図で示す励磁突流電
流があったときのリレー６１の応動について述べる。

２次の遮断器ＣＢ−２および３次の遮断器ＣＢ一３を開
放状態で、１次遮断器ＣＢ−１を投入すると、単巻変圧
器Ａ−Ｔの１次側に励磁突流電流ＩＣＩが流れ、これに
対応して３次巻線Ｔｃに電流ＩＲＩが流れ、これが調整
変圧器Ｒ−Ｔの励磁巻線Ｃ１側に流れる。

これらの電流＋Ｃ複雑な要因により必ずしも巻数比通り
にならず励磁巻線側の変流器ＣＴＲに流れる電流ＩＲＩ
の値の解析方法は簡単ではない。

しかし、実測値によれば殆んどのタップ位置において健
全時の単巻変圧器Ａ−Ｔの共通巻線の電流ＩＣと調整変
圧器Ｒ−Ｔの励磁巻線の電流ＩＲとの比 に対し、励磁突流時の の値は小 さ《なり、即ち励磁突流時には、単巻変圧器Ａ−Ｔの共
通巻線の電流に比し調整変圧器Ｒ−Ｔの励磁巻線の電流
が相対的に明らかに大きくなる。

このように、無負荷時の励磁突流により調整変圧器Ｒ−
Ｔの励磁巻線側電流ＩＲＩと単巻変圧器Ａ−Ｔの共通巻
線電流ＩＣＩの比は となる。

リレー６１の誤動作対策としては、変流器ＣＴＲの２次
側あるいは変流器ＣＴＣの２次側に、一般に比率差動リ
レー８１の差動回路等に用いられている励磁突流検出回
路を設け、これの出力でリレー６１を制御するものがあ
る。

例えば励磁突流電流の中には、第２高調波成分Ｉｆ２が
大きな割合（通常１５〜３０％）で含まれている点に着
目し、基本波電流成分１ｆｔと比較し、でリレー６１を
ロックする対策がある。

しかし、ここで叫題となるのは、負荷電流に励磁突流が
重畳すると、その合成電流における第２高調波成分■ｆ
２の含有率が小さくなるので、では確実に励磁突流を検
出できないという欠点がある。

次に、負荷電流に励磁突流が重畳した場合として第４図
に示すイ及び口の場合が考えられる。

イは並列運転において相手の変圧器ＴＲ２が投入された
場合に、変圧器ＴＲ１の側にも突流が発生した場合であ
る。

口は同一母線に発生した外部事故が除去され、変圧器Ｔ
Ｒ１の電圧が故障電圧から健全電圧に回復した場合であ
る。

負荷電流に励磁突流が重畳した場合について少し詳しく
述べる。

励磁突流の大きさを■、励磁突流Ｉに含まれる基本波成
分をＩｆ１、また第２高調波成分をＩｆ２、基本波成分
■ｆ１に対する第２高調波成分Ｉｆ２の含有率 をＫ′Ｉとし、負荷電流を■Ｌとする と、負荷電流ＩＬに励磁突流■が重畳した場合の含有率
Ｋ／Ｉは、 となる（負荷電流ＩＬより励磁突流■は大略９０°遅れ
る）。

例えば、励磁突流■≒Ｉｂ（Ｉｆｔ＞Ｉｆ２＋Ｉｆ３・
・・・・・・・・より）と負荷電流ＩＬとがほぼ等しい
場合は 即ち 同様に Ｏ時 の時、Ｋ′Ｉ＝０．２５Ｋ’ｌとなり、当然励磁突流工
の大きさが小さくなれば合成後の含有率ｒ′１はＫ′■
に比べて小さ《なっている。

第４図でのべた負荷電流に重畳する励磁突流の大きさは
、無負荷時の場合に比べて非常に小さいことは周知の通
りである。

前述のように、リレー６１が動作するのは、 のときであるため、 負荷電流に励磁突流が重畳し、電流■Ｒが負荷電流ＩＬ
に比し、相対的に増加したとき、電流工Ｒ（またはＩｃ
）に含まれる周波数Ｉｆ２成分Ｉｆｔ成分を比較し、励
磁突流を検出することにより、リレー６１をロックする
ことは、困難であることがわかる。

励磁突流時のみでなく、内部事故時にも若干の第２高調
波成分が含まれており、負荷電流ＩＬ［励磁突流■が重
畳した場合も、これを確実に検出するため、検出回路の
検出レベルのつ値をむやみに小さくすることは、本来の
内部事故に応動できないことになるので、許容できない
。

本発明は、このように負荷電流に励磁突流が重畳した場
合もリレー６１が誤動作しないようにした保護継電方式
である。

本発明は、励磁突流が発生すると、この電流が必ず変圧
器の中性点にも流れることに着目してなされたものであ
る。

これを第５図の励磁突流波形で示す。

３相同時に投入したとき、各相の電圧は１２０°づつず
れているため、投入位相角によりある１相の励磁突流Ｉ
ａは極端に大きくなるのに対し、他の相の突流Ｉｂ，Ｉ
ｏは小さくなる。

突流電流相互の位相差も１２０°でなく、これらの合成
電流、即ち中性点に流れる電流ＩＯの大きさは、大略、
最大突流相と同じである。

Ａ相に最大突流が発生している第５図の例では、電流Ｉ
Ｏも犬略Ａ相と同じ現象を示している。

第６図は本発明の一実施例の接続図を示す。

尚、第１図のものと相当する部分は同一符号を用いる。

第６図において、単巻変圧器Ａ−Ｔの１次側に変流器Ｃ
Ｔ１Ａ２次側に変流器ＣＴ２、３次巻線ＴＣに変流器Ｃ
Ｔ３をそれぞれ設け、調整変圧器Ｒ−Ｔの励磁巻線側に
変流器ＣＴＲを調整巻線側に変流器ＣＴＣを設けて変流
器ＣＴＲとＣＴＣの２次側間にリレー６１を設げること
は、第１図の場合と同じである。

但し、本発明では、第１図と同様、Ｂ，Ｃ相についても
全く同様なのでＡ相、１相のみを示したが、第６図では
特に単巻変圧器Ａ−Ｔの中性点に変流器ＣＴ４を設けて
その２次電流を用いて励磁突流検出回路１０で励磁突流
を検出して、リレー６１又は及びリレー８７を制御する
ものである。

更に変流器ＣＴ１の２次側とリレー８７の間に過電流リ
レー５１を備える。

かくて、常時の負荷はもちろん、各相の電流工。

，Ｉｂ，■ｏも平衡しているので、中性点に流れる電流
ＩＯは零である。

第５図の説明でも明らかなように、負荷に励磁突流■が
重畳すると、中性点にはこの励磁突流Ｉのみが流れるの
で、変流器ＣＴ，に接続された励磁突流検出回路１０で
検出することができる。

以上の説明では、負荷電流に励磁突流が重畳した場合の
影響をリレー６１についてのみのべた。

このことは、第６図に示されたリレー５１についても同
様である。

リレー５１に励磁突流検出回路１０と同じものを内蔵さ
せても、負荷電流がある場合は確実に励磁突流を検出で
きず、リレー５１の感度あるいは動作時限によっては、
誤動作する。

しかし、第６図の励磁突流検出回路１０で制御すれば、
この問題は解決できる。

またリレー８７については差動電流回路に励磁突流検出
回路１０により制御されているので、負荷電流の影響は
ない。

リレー８７もリレー６１等と同様３相リレーであり、第
６図のように励磁突流検出回路１０は３相に対して１個
設ければよい。

本発明は、要約すると、第１に、従来調整変圧器保護用
のリレー６１、及び単巻変圧器１次側、２次側等に設け
られたリレー５１が、負荷電流に励磁突流が重畳した場
合誤動作していたが、本発明により、単巻変圧器の中性
点に励磁突流検出回路を設けこれの出力で、これらのリ
レーを制御すれば確実に誤動作を防ぐことができる。

第２にリレー８７等、負荷電流の影響を受けないものに
ついてもこの方法を用いれば、従来各相リレーに内蔵し
ていた励磁突流検出回路を前述のリレー５１、リレー６
１のものと併用することにより単巻変圧器保護装置１セ
ットに対し、１個のみとすることができ、著しく価格、
スペースの面で効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の保護方式の接続図、第２図は比率差動リ
レーの回路図、第３図は第１図に示す回路における励磁
突流を説明する回路図、第４図は負荷電流に励磁突流が
重畳する場合を示す図、第５図は第１図の単巻変圧器に
流れる励磁突流の波形図、第６図は本発明の一実施例に
よる保護継電方式の接続図である。 ＣＴ−１，ＣＴ−２，ＣＴ−３，ＣＴ−４，ＣＴＣ，Ｃ
ＴＲ・・・・・・変流器、Ａ−Ｔ・・・・・・単巻変圧
器、Ｒ−Ｔ・・・・・・調整変圧器、Ｔ−Ｃ・・・・・
・３次巻線、Ｃ１・・・・・・調整変圧器励磁巻線、Ｃ
２・・・・・・調整変圧器調整巻線巻線、１０・・・・
・・励磁突流検出回路、５１・・・・・・電流比較リレ
ー、６１・・・・・・過電流リレー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １次乃至３次巻線を有する単巻変圧器と、上記３次
   巻線の出力電圧が印加される励磁巻線および該励磁巻線
   と電磁的に結合して上記出力電圧に比例した電圧を発生
   し、これを上記単巻変圧器の１次巻線の電圧に加える調
   整巻線を有する調整変圧器と、上記励磁巻線の電流と上
   記調整巻線の電流との比が一定値以下であるとき動作し
   て上記調整変圧器を保護する比率差動リレーと、上記単
   巻変圧器の中性点を介する電流に含まれる２次高調波成
   分が所定値以上であるときに上記比率差動リレーの動作
   を鎖錠する励磁突入電流検出回路とを備えた単巻変圧器
   の保護継電方式。