JPS5922449B2 - ル−プ配電線路の地絡保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は非接地系もしくは高抵抗接地系のループ配電
線路の地絡保護装置に関するものである。

第１図は、従来の非接地系もしくは２ＯＡ以下程度の高
抵抗接地系のループ配電線路の地絡保護装置を示す単線
接続図である。

図において１は電源、２は給電用母線３−１〜３−６は
回路しゃ断器、４−１〜４−６０相電流を検出するＯ相
変流器（以下ＺＣＴという）、５−１〜５−６は０相電
流とＯ相電圧の入力で動作する地絡方向継電器（第１図
ではＯ相電圧の回路は省略した。

）であり第１図中には各々の地絡継電器が検出するＯ相
電流の方向を矢印で示した。

６−１．６−２は電力の給電を受けてこれを消費する負
荷である。

第２図はループの配電線路で地絡事故が発生した場合の
地絡事故電流の分布を示す図である。

図においてＴは地絡事故点、（■ｏｆ１）はしゃ断器３
−１ 、ＺＣＴ４−１を通過して地絡事故点７に向って
流れるＯ相電流、（工ｏｆ２）はしゃ断器３−２〜３−
６ 、ＺＣＴ４−２〜４−６を通過して地絡事故点７に
向って流れる０相電流を示す。

第３図は一般に衆知の如く並行２回線送電線路やループ
配電線路の各相線路インピーダンス間にアンバランスが
存在している場合とか、あるいは他からの電磁誘導等が
ある場合に線路に循環０相電流が流れることがあるが第
１図の回路において前記の如き循環Ｏ相電流が流れるよ
うな状況になった場合の循環Ｏ相電流分布例を示す図で
ある。

図において（Ｉｏｃ）はループ配電線路を流れる循環０
相電流を示す。

第３図に示すような循環０相電流が流れている状態にあ
る時に第２図に示すように地絡事故が点７において発生
した場合は第３図に示されているＩｏｃと第２図に示さ
れている■ｏｆ、及びＩｏｆ２が重畳して回路を流れる
ことになる。

従来の地絡保護装置ではループ配電線路の各々の区間の
両端に各々ＺＣＴと地絡方向継電器を設け、各両端に設
けられた地絡方向継電器の動作方向は互に向き合ってい
る如く配置されている。

即ち第１図において地絡方向継電器５−１と５−２゜５
−３と５−４．５−５と５−６は各々各配電線路の両端
に設けられ動作方向は各々相手端の方向に向き合ってい
る形である。

第３図に示すような循環０相電流Ｉｏｃが存在しない状
態の時に、第２図に示す１にて地絡事故が発生すると地
絡点７に向って両側から０相電流が流れ込むことになる
。

この値が各々地絡方向継電器の動作値以上に達すると、
事故区間の両端の地絡方向継電器は両方共動作するが、
事故区間外のループ配電線路の各々の区間の両端に設け
られ、動作方向が各々互に相手端の方向に向きあってい
る地絡方向継電器は一方は動作、他方は不動作になる。

即ち第２図において５−１と５−２が前記事故区間両端
の地絡継電器であり各々の動作方向とＯ相電流の方向が
共に同方向で一致にいるので、地絡方向継電器５−１と
５−２は共に動作するが事故区間外のループ配電線路の
両端に設けられて対向させている各地絡方向継電器５−
３と５−４及び５−５と５−６については第２図を見れ
ば明白な如く、０相電流の方向と動作方向が一致してい
る地絡方向継電器５−４と５−６は動作するが、０相電
流の方向と動作方向が逆になっている５−３と５−５は
動作しない。

従って、ループ配電線路の各々の両端に設けている地絡
方向継電器の両方が動作した場合は、その区間内のルー
プ配電線路に地絡事故が発生していると判定し、いずれ
か一方の地絡継電器が動作しても対向させている他方の
地絡継電器が不動作の時は外部事故であると判定して、
事故区間の検出を行っている。

即ち第２図において地絡方向継電器５−１と５−２は共
に動作するので、５−１と５−２の間の事故であると判
定し、この地絡方向継電器５−１と５−２が共に動作し
ているという条件で各々両端のしゃ断器３−１と３−２
とにトリップ指令が発せられる。

事故区間外のしゃ断器３−３と３−４に対しては地絡方
向継電器５−３と５−４が共に動作している時のみトリ
ップ指令を発するようにしているが、前記した如く、地
絡方向継電器５−３は不動作であるので、しゃ断器３−
３と３−４に対してはトリップ指令は発せられない。

同様にしゃ断器３−５と３−６に対しても地絡方向継電
器５−５と５−６が共に動作している時のみトリップ指
令を発するようにしているが、地絡方向継電器５−５は
前記の如く不動作であるので、しゃ断器３−５と３−６
に対してもトリップ指令は発せられない。

このようにして、しゃ断器３−１と３−２のみがトリッ
プされるから地絡事故点７は回路から切り離され、事故
除去されることになる。

地絡事故が他の区間で発生した場合でも同様にして事故
区間が検出され、事故区間両端のしゃ断器がトリップさ
れ事故除去される。

ところが第３図に示すような循環０相電流Ｉｏｃが存在
する状態の時に、第２図に示す点７にて地絡事故が発生
すると、前記の如く第２図に示すＯ相電流■ｏｆ１及び
■ｏｆ２、第３図に示す循環０相電流Ｉｏｃが重畳して
流れることになり、循環０相電流Ｉｏｃの値がＯ相電流
工Ｏｆ２に比し充分小さい値であれば特に問題にはなら
ず前記循環０相電流Ｉｏｃが存在しない場合と同様にし
て事故区間の検出が可能であるが、■ｏｃ≧Ｉ ｏ ｆ
２の関係が成立する範囲では、地絡方向継電器５−２
、５−４．５−６の入力になる０相電流は、０もしく
は動作方向と逆方向のＯ相電流になるので、各地絡方向
継電器５−２．５−４．５−６は動作しない。

一方前記の如くループ配電線路両端の地絡方向継電器〔
事故点Ｔの場合５−１及び５−２〕が共に動作して始め
て内部事故と判定するから、この場合は、事点７両端の
地絡方向継電器５−１゜５−２は各々５−１は動作５−
２は不動作となるので外部事故と判定することになって
事故区間の検出が不可能になってしまうことになる。

非接地系もしくは２ＯＡ以下程度の高抵抗接地系では、
■ｏｆ１及び■ｏｆ２の値は完全地絡が発生した状態で
もその値は小さいから、直接接地系や１００Ａ以上程度
の抵抗接地系に比しＩｏｃ≧Ｉ ｏ ｆ ２のような状
態になる可能性が大きい。

以上のように従来の地絡保護装置では、循環。

相電流Ｉｏｃが存在しており、■ｏｃ≧Ｉｏｆ２のよう
な状態にある時には事故区間の検出が不可能になってし
まうという欠点があった。

この発明は上記のような循環０相電流Ｉｏｃ が存在し
ておりＩｏｃ≧■ｏｆ２のような状態にあっても確実に
事故区間の検出が可能な地絡保護装置を提供する事を目
的としている。

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第４図はこの発明の一実施例による地絡保護装置の構成
を示す単線接続図である。

第４図において８−１．８−３．８−５は各ループ配電
線路の各両端に設けられたＺＣＴの２次端子を各々電気
的に接続する制御線、８−１１．１３３．８−５５は前
記８−１．８−３．８−５と同等の制御線であるが、第
４図に示す如く各ループ配電線路の各両端に設けられた
ＺＣＴの２次端子（合計４個）を各々頂点とする四辺形
の対角線に相当する如く接続して、（即ち該配電線路区
間内での地絡事故発生時に、両端のＺＣＴの２次出力の
和が得られるように接続して）この対角線状に接続した
制御線に各々図の如く地絡方向リレーを接続せしめる。

尚各地絡方向リレー５−１〜５−６の動作方向は各々図
中に矢印で示しているが、矢印の方向に電流が流れその
値が動作値以上に達すると動作するように接続されてい
る。

第５図はＺＣＴ４−１と４−２の各々２次回路における
電流分布を示す接続図であり、前記循環０相電流（Ｉｏ
ｃ）が存在する時のＺＣＴ２次回路の電流分布を示して
いる。

図において（ｉｏｃ）はＺＣＴＩ次通過循環０相電流（
Ｉｏｃ）に対応したＺＣＴ２次誘起電流で各電流の方向
は矢印で示している。

第６図は第５図と同様ＺＣＴ４−１．４−２．２次回路
の電流分布図であり、図の点７にて地絡事故が発生した
場合の地絡事故電流（Ｉｏｆｌ）。

（Ｉｏｆ２）が流れている時のＺＣＴ４−１．４−２．
２次回路の電流分布を示している。

図において、（ｉｏｆｌ）、（ｉｏｆ２）は各々地絡電
流（ＩｏｆｌＬ（Ｉｏｆ２ ）がＺＣＴ１次を通過した
場合ＺＣＴ ２次側に誘起される電流で各電流の方向は
矢印で示している。

第７図は本保護装置の制御動作を示す展開接続−歯であ
り、図においてＰは直流制御電源のプラス−１、Ｎは同
じくマイナス母線、５−１ａ〜５−２ａは各々上記地絡
方向リレー５−１〜５−２の出力接点で各々の地絡方向
リレーが動作した時閉路（以下ＯＮという）されるもの
、３−ＩＴ〜３−５Ｔは上記各々しゃ断器３−１〜３−
６のトリップ指令回路である。

第３図に示すような循環Ｏ相電流（Ｉｏｃ）が存在しな
い状態の時に第４図に示す点γにて地絡事故が発生する
と、地絡事故点７に向って地絡事故電流（Ｉｏｆ、）及
び（Ｉｏｆ２）が流れ、（Ｉｏｃ）は存在しないので流
れない。

この時、事故発生区間両端に設けられた各々のＺＣＴ４
−１．４−２の２次には各々の１次側通過地絡事故電流
（Ｉｏｆｌ）。

（Ｉｏｆ２）に各々対応した（ｉｏｆ、）、（ｉｏ、ｆ
２）が第６図に示す如く誘起されて流れ、地絡方向す５
−２の動作値以上に達すると地絡方向リレー５−１及び
５−２は動作し各々ＺＣＴ４−１とＺＣＴ４−２の間の
区間内に地絡事故が発生していることを検出する。

地絡方向リレー５−１゜５−２が動作すると第７図にお
いて各々の出力接点５ １ａ、５ ２ａは共にＯＮとな
り事故区間両端のしゃ断器各々のトリップ指令回路３−
１Ｔ及び３−２Ｔにトリップ指令が発せられてしゃ断器
３−１及び３−２はトリップされ事故点７は電源から切
り離される。

一方事故発生区間の両端以外に設けられ、各々の２次側
を制御線で電気的に接続されている各々の組のＺＣＴ即
ち４−３と４−４及び４−５と４−６の１次側には、第
４図に示すように零相電流（Ｉｏｆ２）が通過して流れ
るがこの時各組のＺＣＴ２次側に誘起して流れる電流は
第５図に示す（ｉｏｃ）と同様で（ｉｏｃ）を（ｉｏｆ
２）と読み変え方向が逆になっているものと同じ分布に
なる。

〔これは（Ｉｏｃ）も（Ｉｏｆ２）も共に該当区間を通
過して流れる通過０相電流であることを考えると明白に
なる。

〕第５図を見れば明白なように各々のＺＣＴ２次に誘起
された（ｉｏｃ）〔１ｏｆ２）も同様〕は制御線８−１
と対角線状に接続された８−１１に分流し帰路は各々８
−１１と８−１を各々通って流れるから各々２回路に分
流して流れ２回路のインピーダンスはお豆様〕づつ分流
して流れる事になる。

従って第５図を見れば明白な如く０相通過電流が各区間
を通過して流れる場合には対角線状に接続されている制
御線に流れる電流は互に相手端のＺＣＴ２次誘起電流が
キャンセルしあう結果Ｏとなり対角線状以外の連絡制御
線即ち第５図においては８−１のみを通って（ｉｏｃ）
（ｉｏｆ２も同様〕が環流することになる。

このようにして対角線状に接続する制御線〔第５図では
８−１１に相当する〕に各々地絡方向リレー〔第５図で
は５−１．５−２に相当する〕を１個づつ接続しておけ
ば各々４回路ある分流回路のインピーダンスが全て等し
くなって０相通過電流を地絡方向リレーに流入させない
ようにすることができる。

従って結局ＺＣＴ４−３と４−４及び４−５と４−６の
１次側を（■０ｆ２）が共に通過して流れるので前記の
ように地絡方向リレー５−３．５−４゜５−５．５−６
には共に電流は流れ込まず、従って動作しないのでしゃ
断器３−３．３−４．３−５．３−６には各々トリップ
指令は発せられない。

以上は地絡事故点がＺＣＴ４−１と４−２の間にある場
合について説明したが、地絡事故点が他の区間即ちＺＣ
Ｔ４−３と４−４の間にある場合あるいはＺＣＴ４−５
と４−６の間にある場合についても同様にして地絡事故
点両端のしゃ断器のみにトリップ指令が発せられ事故区
間両端以外のしゃ断器にはトリップ指令は発せられない
。

次に第３図に示すような循環０相電流（Ｉｏｃ）が存在
している状態の時に第４図に示す７にて地絡事故が発生
すると第４図に示す如く循環０相電流（Ｉｏｃ）とＯ相
電流（Ｉｏｆｌ）、（ＩＯｆ２）が重畳して流れるよう
になるが、この中（Ｉｏｃ）はループ内のすべてのＺＣ
Ｔを通過して流れるのでループ内のすべての区間に対し
て通過Ｏ相電流となる。

従って各区間における循環０相電流Ｉｏｃに対応するＺ
ＣＴ２次回路の２次誘起電流分布は第５図に示す如くな
って前に説明したように各地絡方向リレーには（ｉｏｃ
）成分は流れ込まず（ｉｏｃ）成分は第４図に示す各区
間両端のＺＣＴ２次連絡制御線８−１．８−３．８−５
を各々環流する。

又事故発生区間以外の各区間、即ち第４図のＺＣＴ４−
３と４−４の間及びＺＣＴ４−５と４−６の間では地絡
事故電流（Ｉｏｆ２）が通過して流れるので前記事故区
間以外の各区間では（ＩＯｆ２）に対応するＺＣＴ２次
誘起電流（ｔｏｆ２）の成分はＯ相循環電流（Ｉｏｃ）
の場合と同様に各地絡方向リレーには流れ込まず各区間
両端者々のＺＣＴ２次連絡制御線の中対角線状に接続さ
れたもの以外の制御線即ち第４図において８−３．８−
５を各々環流する。

従って事故区間以外の各区間即ち第４図においてＺＣＴ
４−３と４−４の間及びＺＣＴ４−５と４−６の間の各
区間では（Ｉｏｃ）、（Ｉｏｆ２）に各々対応するＺＣ
Ｔ２次誘起電流（ｉｏｃ）、（ｉｏｆ２）は各々の区間
保護用として設置されている地絡方向リレー５−３．５
−４．５−５．５−６のいずれにも流れ込まず前記各Ｚ
ＣＴ２次連絡制御線８−３．８−５を環流するだけであ
るから地絡リレー５−３．５−４．５−５．５−６はい
ずれも不動作でしゃ断器３−３ 、３−４ 、３−５
、３−６にはトリップ指令が発せられることは無い。

一方事故発生区間では一方からは事故地絡電流（ＩＯｆ
ｌ）が区間内に流れ込み、他方からは（ＩＯｆ２）が流
れ込む状況になる為、ＺＣＴ２次誘起電流分布は第６図
に示すようになる。

実際には０相循環電流（Ｉｏｃ）が重畳して流れるが、
前に説明したように、（Ｉｏｃ）に対応するＺＣＴ２次
誘起電流（ｉｏｃ）の成分は該当リレー５−１ 、５−
２には共に流れ込まないのでリレーの動作には何等関与
はしない。

従って地絡方向リレー５−１゜５−２に流れ込む電流は
第６図に示す電流のみとなる。

第６図を参照すれば明白なように、前記Ｏ相循環電流（
Ｉｏｃ）が存在しない場合と同様になって地絡方向リレ
ー５−１．５−２には共に各々リレーの動作方向に向っ
て流れることになって−１，５−２の動作値以上に達す
ると地絡リレー５−１及び５−２は動作し、ＺＣＴ４−
１とＺＣＴ４−２の間の区間内に地絡事故が発生してい
ることを検出する。

地絡方向リレー５−１．５−２が動作すると第７図にお
いて各々の出力接点５−１ａ。

５−２ａは共にＯＮとなり事故区間両端のしゃ断器各々
のトリップ指令回路３−１Ｔ及び３−２Ｔにトリップ指
令が発せられしゃ断器３−１及び３−２はトリップされ
事故点７は電源から切り離される。

このようにしてＯ相循環電流（Ｉｏｃ）が存在している
状態でも各地絡方向リレーは循環０相電流（Ｉｏｃ）の
影響を受けることがないので事故区間両端のしゃ断器の
みに確実にトリップ指令が発せられ事故区間以外のしゃ
断器にトリップ指令は発せられない。

以上は地絡事故点が７即ちＺＣＴ４−１と４−２の間に
ある場合について説明したが地絡事故点が他の区間即ち
ＺＣＴ４−３と４−４の間にある場合及びＺＣＴ４−５
と４−６の間にある場合についても同様にして地絡事故
点両端のしや断器のみにトリップ指令が発せられた事故
区間両端以外のしゃ断器にトリップ指令は発せられない
。

尚上記実施例では負荷点が２箇所でループ配電線路区間
が３区間の場合について説明したが負荷点がｍ箇所（但
しｍは正の整数でｍ≧１）、ループ配電線路区間が（ｍ
＋１）区間の場合についても同様の効果を奏することは
いうまでもない。

以上のように本発明によれば、各配電線路区間に第４図
に示すように、ＺＣＴと、ＺＣＴの２次端子を接続する
連絡制御線を設け、該配電線路区間内での地絡事故発生
時に、両端のＺＣＴの２次出力の和が得られるように接
続されている上記連絡制御線２本の各々に地絡方向継電
器を各１個接続配設するようにしたので、該当ループ内
に循環０相電流（Ｉｏｃ）が存在している状態であって
も確実に事故区間の検出を行うことが出来るという効果
がある。

また上述したように各配電線路区間の両端に設けられた
ＺＣＴの２次端子から各々２本づつの連絡制御線を設け
、各地絡方向継電器をそれぞれ異なる連絡制御線に接続
するようにしたので、他の地絡方向継電器と関係なく各
々の地絡方向継電器の試験等を行なうこともできるとい
うメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非接地系もしくは２０Ａ以下程度の高抵
抗接地系のループ配電線路の地絡保護装置を示す単線接
続図、第２図はループ配電線路で地絡事故が発生した場
合の地絡電流の分布を示す単線接続図、第３図はループ
配電線路に循環Ｏ相電流が流れるような状況になった場
合の循環０相電流の分布例を示す単線接続図、第４図は
この発−明の一実施例による地絡保護装置の構成を示す
単線接続図、第５図はこの発明の一実施例による地絡保
護装置のＺＣＴ４−１．４−２の２次回路における循環
０相電流通過時の電流分布を示す詳細図、第６図はこの
発明の一実施例による地絡保護装置の区間内事故発生時
におけるＺＣＴ４−１ 。 ４−２の２次回路における事故電流成分の電流分布を示
す詳細図、第７図はこの発明の一実施例による地絡保護
装置の制御動作を示す展開接続図である。 図において、４−１〜４−６は零相変流器、５−１〜５
−６は地絡方向継電器、７は地絡事故点、８−１．８−
３．８−５はＺＣＴの２次端子を各各電気的に接続する
連絡制御線、８−１１．８−３３．８−５５は該配電線
路区間内での地絡事故発生時に、両端のＺＣＴの２次出
力の和が得られるように接続されている連絡制御線であ
る。 各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非接地系又は高抵抗接地系のループ配電線路におい
   て、各配電線路区間の各々の両端に零相変流器（以下Ｚ
   ＣＴ）を設け、この各配電線路区間の各々の両端のＺＣ
   Ｔの２次端子合計４個の各１端子から各々２本づつ連絡
   制御線を引き出して、互いに相手端のＺＣＴの異なる２
   端子に各々電気的に接続し、該配電線路区間内での地絡
   事故発生時に、その配電線路区間の両端に設けられたＺ
   ＣＴの２次出力の和が得られるように接続されている上
   記連絡制御線２本の各々に地絡方向継電器を各１個接続
   設置することにより、各地絡方向継電器にループ内循環
   零相電流が流れ込まないようにして循環零相電流の影響
   を受けないように構成したことを特徴とするループ配電
   線路の地絡保護装置。