JP2000134790A - 保護継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同一回路に接続した発電機及び変圧器における
放熱等の許容耐量等から、逆相及び過励磁等の各種保護
継電器における保護特性の作動整定補正をし、異常事象
に際して各機器を適切に保護する保護継電装置を提供す
ることにある。 【解決手段】請求項１記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路３における逆相電流Ｉｎにより作動す
る逆相過電流継電器21と、発電機１のロータ温度の放熱
演算による発電機１の逆相耐量補正データから、前記逆
相過電流継電器21における逆相電流−動作時間特性の作
動整定値を補正する演算部23とからなることを特徴とす
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、発電機の主回路及
び界磁回路等から異常を検出して、発電機及びこの発電
機回路に接続された変圧器の保護を行う保護継電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機及び変圧器の保護を行う保護装置
については、その異常事象と異常検出方法により各種あ
り、図９の回路構成図は逆相検出による保護装置を示
す。発電機１においては図示しない原動機により駆動さ
れると共に、界磁巻線２の励磁により発電して、この電
力は発電機主回路３を経由して変圧器４より外部系統等
へ供給される。

【０００３】正常運転時の発電機１における電機子電気
量は回転子と同期しており、回転子回転数と電機子電気
量の周波数は全く同じである。すなわち、回転子側から
見た電機子の電気量は常に一定不変量となる。

【０００４】しかしながら、発電機主回路３のみなら
ず、電力系統における相間短絡事故や負荷不平衡が生じ
ると逆相分が発生し、その相回転は正相分と逆回転とな
ることから、回転子側から観察される逆相分電気量は、
同期速度の２倍の速さで逆方向へ回転していることにな
る。この逆相分が、発電機１の回転子鉄心表面やスロッ
ト楔表面、ロータバー上に過電流による温度上昇から、
過熱を引き起こす原因となっている。

【０００５】従来から発電機１に対する逆相保護として
は、上記の逆相事象から発電機１及び、この発電機１と
接続されている変圧器４を保護するために、発電機主回
路３における逆相電流Ｉｎを検出器５にて検出し、発電
機１のＩｎ² ｔ＝Ｋ特性（ｔ：動作時間、Ｋ：定数）を
備えた、保護継電器である逆相過電流継電器６にて保護
している。

【０００６】なお、前記逆相過電流継電器６において
は、その動作特性として逆相電流Ｉｎと動作時間ｔに対
する、発電機逆相耐量７とトリップ要素整定値８及び警
報要素整定値９が整定されている。

【０００７】従って、前記逆相電流Ｉｎが各整定値を超
えた場合に、逆相過電流継電器６は異常と判定して作動
し、警報要素整定値９で図示しない警報装置による警報
を、トリップ要素整定値８にて遮断器の遮断あるいは負
荷低減等を行うことにより、いずれも、発電機逆相耐量
７以下にて発電機１を安全に保護する。また、この際に
前記発電機１と接続されている変圧器４についても、通
電電流が停止あるいは減少されることにより安全に保護
される。

【０００８】図10の回路構成図は、過励磁検出による保
護装置を示す。ここで過励磁事象とは、発電機１及び変
圧器４で構成する系統において、何らかの原因により、
前記各機器における電圧／周波数（以下、Ｖ／Ｆと略称
する）値が大きくなると、磁気回路である鉄心において
Ｖ／Ｆ過励磁に起因した磁束の飽和が生じる。

【０００９】これにより、鉄心自体の渦電流発生と過熱
や、増大した漏洩磁束により近接する導体構造物に生じ
た渦電流による過熱を引起こす事象であり、これにより
発電機１及び変圧器４が過熱されることから、この過励
磁事象による事故は、場合によって全系統へ波及する可
能性もある。

【００１０】この過励磁保護の方法としては、発電機主
回路３の電圧Ｖ及び周波数Ｆを検出器10にて検出し、保
護継電器である過励磁継電器11において、発電機Ｖ／Ｆ
耐量または変圧器Ｖ／Ｆ耐量と、熱蓄積の量に対応する
時間（動作時間）を基本要素として保護を行う。

【００１１】前記過励磁継電器11においては、その動作
特性としてＶ／Ｆ値と動作時間ｔに対する、発電機Ｖ／
Ｆ耐量12及び変圧器Ｖ／Ｆ耐量13と共に、トリップ要素
整定値８及び警報要素整定値９が整定されている。従っ
て、前記検出器10にて検出された前記Ｖ／Ｆが、発電機
Ｖ／Ｆ耐量12及び変圧器Ｖ／Ｆ耐量13以下で、各整定値
を超えた場合には異常と判定して作動し、図示しない警
報装置による警報と、遮断器の遮断あるいは負荷低減等
を行うことにより、発電機１及び変圧器４を安全に保護
する。

【００１２】図11の回路構成図は、過負荷検出による保
護装置を示す。ここで過負荷事象とは、外部系統や例え
ば所内系統の負荷状態により、発電機１と変圧器４及び
所内変圧器14が過負荷となり、機器の温度上昇を招く可
能性のある事象である。

【００１３】発電機１で発生した電力を発電機主回路３
から変圧器４及び所内変圧器14を介して、図示しない外
部系統及び所内系統における負荷に供給するが、前記各
負荷の状態で発電機１と変圧器４及び所内変圧器14が過
負荷となった場合には、発電機１と変圧器４及び所内変
圧器14を保護するために、発電機主回路３及び所内回路
の電流を検出器15において検出する。

【００１４】前記検出器15にて検出した発電機主回路３
及び所内回路の電流は過電流継電器16に取込まれるが、
この過電流継電器16には動作特性として、電流Ｉと時間
ｔ（動作時間）に対する、発電機１と変圧器４及び所内
変圧器14の過負荷耐量17と共に、トリップ要素整定値８
が整定されている。

【００１５】従って、前記電流Ｉが過負荷耐量17以下
で、トリップ要素整定値８を超えた場合に、過電流継電
器16は異常と判定して作動し、図示しない遮断器の遮断
あるいは負荷低減等を行うことにより、発電機１と変圧
器４及び所内変圧器14を安全に保護する。

【００１６】図12の回路構成図は、界磁地絡検出による
保護装置を示す。ここで界磁地絡事象とは、発電機１の
界磁巻線２を含む界磁回路において通常は非接地で使用
されている。従って、界磁回路で１箇所だけの地絡はさ
して支障はないが、異なる２箇所で地絡が発生した場合
には、界磁回路と共に界磁巻線２に過電流が流れて大き
な事故となり、また、界磁巻線２の一部が短絡した場合
は、発電機１のロータに磁気的不平衡や振動が生じる事
象である。

【００１７】この界磁地絡保護の方法としては、界磁回
路に設けた界磁電流検出器18と検出器19により、発電機
１の界磁回路における地絡抵抗と、保護継電器である界
磁地絡継電器20の内部抵抗（一定）の電圧降下を相対比
較することにより界磁地絡抵抗を検出して、前記界磁地
絡継電器20にて発電機１の保護を行っている。

【００１８】なお、前記界磁地絡継電器20には、動作特
性として界磁地絡抵抗Ｒｇ（検出感度）と界磁電圧Ｖｆ
に対する、トリップ要素整定値８が整定されている。従
って、前記界磁地絡抵抗Ｒｇが、トリップ要素整定値８
を超えた場合に、界磁地絡継電器20は異常と判定して作
動し、図示しない遮断器の遮断等を行うことにより、発
電機１を安全に保護する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前記した各種の保護継
電器においては、いずれも電気的な異常要因である電
流、電圧、周波数、抵抗値の異常挙動を検出して、発電
機１あるいは変圧器４及び所内変圧器14等の機器側にお
ける放熱等の許容耐量と、保護継電器の保護（動作）特
性を協調させることにより、発電機１あるいは変圧器４
及び所内変圧器14の各機器における過熱保護を適切に行
っている。

【００２０】しかしながら、各機器側の許容耐量は、機
器または周囲の温度状況及び、絶縁物の劣化状況により
変化するものである。また一方、各保護継電器の保護特
性は、それらの状況に関わらず整定値が一定であること
から、厳密な意味での機器保護が困難であった。

【００２１】本発明の目的とするところは、同一回路に
接続した発電機及び変圧器における放熱等の許容耐量等
から、逆相及び過励磁等の各種保護継電器における保護
特性の作動整定補正をして、異常事象に際して各機器を
適切に保護する保護継電装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る保護継電装置は、発電機主回
路における逆相電流により作動する逆相過電流継電器
と、発電機のロータ温度の放熱演算による発電機の逆相
耐量補正データから前記逆相過電流継電器における逆相
電流−動作時間特性の作動整定を変更する演算部とから
なることを特徴とする。

【００２３】発電機のロータ温度の放熱演算による発電
機の逆相耐量補正データにより、逆相過電流継電器の作
動整定が変更されるので、逆相により逆相耐量が低下し
た発電機は、その逆相耐量の許容内で安全に保護され
る。

【００２４】請求項２記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路における逆相電流により作動する逆相
過電流継電器と、前記発電機主回路に流れた逆相電流の
履歴演算による発電機の逆相耐量補正データから前記逆
相過電流継電器における逆相電流−動作時間特性の作動
整定を変更する演算部からなることを特徴とする。逆相
電流の履歴演算による逆相耐量補正データにより、逆相
過電流継電器の作動整定が変更されるので、逆相により
逆相耐量が低下した発電機は、その逆相耐量の許容内で
安全に保護される。

【００２５】請求項３記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路の電圧及び周波数から過励磁により作
動する過励磁継電器と、前記発電機の温度及び前記発電
機回路に接続された変圧器の温度より放熱演算した発電
機及び変圧器の過励磁耐量補正データから前記過励磁継
電器における過励磁電圧及び周波数−動作時間特性の作
動整定を変更する演算部とからなることを特徴とする。

【００２６】発電機の温度と、前記発電機回路に接続さ
れた変圧器の温度から、放熱演算による発電機及び変圧
器の過励磁耐量補正データにより、過励磁継電器の作動
整定が変更されるので、過励磁の温度上昇により過励磁
耐量が低下した発電機及び変圧器は、その過励磁耐量の
許容内で安全に保護される。

【００２７】請求項４記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路の電圧及び周波数から過励磁により作
動する過励磁継電器と、前記発電機主回路に印可された
電圧及び周波数の履歴演算による前記発電機及び発電機
回路に接続された変圧器の過励磁耐量補正データから前
記過励磁継電器における過励磁電圧及び周波数−動作時
間特性の作動整定を変更する演算部とからなることを特
徴とする。

【００２８】過励磁による電圧及び電流の履歴演算によ
る過励磁耐量補正データにより、過励磁継電器の作動整
定が変更されるので、過励磁により過励磁耐量が低下し
た発電機及び変圧器は、その過励磁耐量の許容内で安全
に保護される。

【００２９】請求項５記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路における過電流により作動する過電流
継電器と、発電機の固定子巻線温度及び発電機回路に接
続された変圧器の巻線または絶縁油温度、もしくは両方
の温度から放熱演算による過負荷耐量補正データから前
記過電流継電器における継電器電流−動作時間特性の作
動整定を変更する演算部とからなることを特徴とする。

【００３０】発電機の固定子鉄心または固定子鉄心端部
の温度、もしくはその両方の温度と前記発電機回路に接
続された変圧器の巻線または絶縁油温度、もしくはその
両方の温度から放熱演算による発電機及び変圧器の過負
荷耐量補正データにより、過電流継電器の作動整定が変
更されるので、過負荷の温度上昇により過負荷耐量が低
下した発電機及び変圧器は、その過負荷耐量の許容内で
安全に保護される。

【００３１】請求項６記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機主回路における過電流により作動する過電流
継電器と、前記発電機主回路に流れた過電流の履歴演算
による前記発電機及び発電機回路に接続された変圧器の
過負荷耐量補正データから前記過電流継電器における電
流−動作時間特性の作動整定を変更する演算部とからな
ることを特徴とする。

【００３２】過負荷による過電流の履歴演算による過負
荷耐量補正データにより、過電流継電器の作動整定が変
更されるので、過負荷により過負荷耐量が低下した発電
機及び変圧器は、その過負荷耐量の許容内で安全に保護
される。

【００３３】請求項７記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機の界磁回路における界磁地絡抵抗により作動
する界磁地絡継電器と、前記界磁回路から求めたロータ
温度の放熱演算による界磁地絡抵抗補正データから前記
界磁地絡継電器における界磁電流−動作時間特性の作動
整定を変更する演算部からなることを特徴とする。発電
機のロータ温度の放熱演算による発電機の界磁地絡抵抗
補正データにより、界磁地絡継電器の作動整定が変更さ
れるので、界磁地絡によりロータ耐量が低下した発電機
は、そのロータ耐量の許容内で安全に保護される。

【００３４】請求項８記載の発明に係る保護継電装置
は、発電機の界磁回路における界磁地絡抵抗により作動
する界磁地絡継電器と、前記界磁回路から求めたロータ
温度履歴のロータ耐量演算による界磁地絡抵抗補正デー
タから前記界磁地絡継電器における界磁電流−動作時間
特性の作動整定を変更する演算部とからなることを特徴
とする。

【００３５】発電機のロータ温度履歴の放熱演算による
発電機の界磁地絡抵抗補正データにより、界磁地絡継電
器の作動整定が変更されるので、界磁地絡によりロータ
耐量が低下した発電機は、そのロータ耐量の許容内で安
全に保護される。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ
構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省
略する。第１実施の形態は請求項１に係り、逆相検出に
よる保護装置で、図１の回路構成図に示すように発電機
１においては、図示しない原動機により駆動されると共
に、界磁巻線２を励磁することにより発電し、この電力
は発電機主回路３を経由して変圧器４より外部系統へ供
給される。

【００３７】発電機１における逆相保護として、前記発
電機主回路３から逆相電流Ｉｎを検出すると共に、その
動作特性として逆相電流Ｉｎと動作時間ｔに対する発電
機逆相耐量７と、トリップ要素整定値８及び警報要素整
定値９が整定されている保護継電器である逆相過電流継
電器21を備えている。

【００３８】また、前記界磁巻線２の界磁回路には、界
磁電流検出器18を設けて界磁電流Ｉｆを検出すると共に
界磁電圧Ｖｆを取り出して、前記界磁電流Ｉｆと界磁電
圧Ｖｆによる界磁抵抗Ｒ（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）から、発電機１
のロータ温度を検出するための検出器22を設ける。

【００３９】さらに、前記発電機主回路３からの逆相電
流と、前記検出器22で検出したロータ温度データから、
ロータ温度を補正するための放熱演算をして、前記逆相
過電流継電器21の作動整定を変更する逆相耐量補正デー
タを出力する演算部23とから構成している。また、前記
逆相過電流継電器21においては、その動作特性における
各作動整定値が前記演算部23からの逆相耐量補正データ
により、例えば白矢印で示すように「補正前」から「補
正後」へ、またはその逆方向への変更が任意にされる。

【００４０】なお、この作動整定の変更については、前
記逆相耐量補正データにより保護継電器が行う場合と、
補正データについて保護継電器における作動整定の変更
に相応した等価的補正を行う場合があり、以下、全実施
の形態について前者の場合を例にして説明するが、いず
れの場合でも同様の結果が得られるものである。

【００４１】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１に逆相電流が流れた場合に、逆相電流Ｉｎ
が前記逆相過電流継電器21における前記各整定値を超え
ると、逆相過電流継電器21が作動して警報及び保護を行
う。

【００４２】なお、この際に前記逆相電流により発電機
１のロータ温度が上昇するが、そのロータ温度の上昇は
検出器22により検出されると共に、この温度データは演
算部23へ取り込まれて、ロータ温度の放熱演算が行わ
れ、この時の発電機１の逆相耐量に応じて補正した逆相
耐量補正データが、前記逆相過電流継電器21に出力され
る。

【００４３】ここで、逆相電流が流れたことにより発電
機１の温度が上昇し、逆相耐量が低下した場合には、こ
の低下した逆相耐量に応じた逆相耐量補正データによ
り、逆相過電流継電器21では、その動作特性において整
定した発電機逆相耐量７とトリップ要素整定値８及び警
報要素整定値９を、白矢印で示すように「補正前」から
「補正後」に変更し、動作時間ｔの設定を動作時間ｔ₁
のように短く、また、逆相電流Ｉｎによる動作値を低く
変更する。

【００４４】従って、逆相過電流継電器21においては、
発電機１に流れる逆相電流Ｉｎが、前記「補正後」に変
更された各整定値を超えた場合に異常と判定し、先ず警
報要素整定値９において図示しない警報装置による警報
を行い、次のトリップ要素整定値８において、遮断器の
遮断あるいは負荷低減等を行うことで、ロータ温度の上
昇により逆相耐量が低下した発電機１を安全に保護す
る。

【００４５】なお、逆相電流が一時的に流れた後では一
定時間が経過すると、前記上昇した発電機１のロータ温
度は低下して定常温度に近づくが、これについても演算
部23は補正を行い、この場合には逆相過電流継電器21の
動作時間設定が長くなるように、前記白矢印と逆方向に
前記各整定値を変更するので、逆相電流が連続した場合
は勿論のこと、断続した場合でも発電機１を適切で確実
に保護することができる。

【００４６】第２実施の形態は請求項２に係り、逆相検
出による保護装置で上記第１実施の形態の変形であるこ
とから、第１実施の形態と同様の構成及び作用と効果に
ついては説明を省略して、異なる点について説明する。
図２の回路構成図に示すように発電機１においては、発
電機主回路３より外部系統に電力供給を行っている。

【００４７】また、発電機主回路３より発電機１の逆相
電流を検出する検出器５と、この検出器５が検出した逆
相電流の履歴を蓄積して、発電機１における絶縁物の劣
化に対応した逆相耐量補正データを出力する演算部24を
設ける。さらに、前記演算部24が出力する絶縁物劣化に
よる逆相耐量補正データから、発電機１に対する逆相保
護で、その動作特性として逆相電流Ｉｎと動作時間ｔに
対する発電機逆相耐量７とトリップ要素整定値８、及び
警報要素整定値９が整定されている保護継電器の逆相過
電流継電器21とから構成している。

【００４８】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１に逆相電流が流れた場合に、検出器５にて
逆相電流値を計測し、計測した逆相電流値の履歴を演算
部24にて記憶すると共に、蓄積された逆相電流の履歴に
より前記発電機１の絶縁物劣化に対応した補正演算を行
う。

【００４９】ここで、逆相電流が流れたことにより発電
機１の逆相耐量が低下する場合には、前記演算部24から
の逆相耐量補正データに応じて、前記逆相過電流継電器
21では、その動作特性において整定された、発電機逆相
耐量７とトリップ要素整定値８及び警報要素整定値９
を、白矢印で示すように「補正前」から「補正後」に変
更して、動作時間ｔの設定を動作時間ｔ₁ のように短
く、また、逆相電流Ｉｎによる動作値を低く変更する。

【００５０】従って、逆相過電流継電器21においては、
発電機１に流れる逆相電流Ｉｎが、前記「補正後」に変
更した各整定値を超えた場合に異常と判定して、警報を
発すると共に発電機１を安全に保護する。

【００５１】第３実施の形態は請求項３に係り、過励磁
検出による保護装置で、図３の回路構成図に示すよう
に、発電機１においては図示しない原動機により駆動さ
れると共に、界磁巻線２を励磁することにより発電し
て、この電力を発電機主回路３を経由して変圧器４より
外部系統に供給している。発電機１及び変圧器４におけ
る過励磁保護として、発電機主回路３の電圧及び周波数
（Ｖ／Ｆ）で作動し、発電機１及び変圧器４を保護する
保護継電器である過励磁継電器25を設けている。

【００５２】なお、この過励磁継電器25の動作特性とし
ては、Ｖ／Ｆ値と動作時間ｔに対する、発電機Ｖ／Ｆ耐
量12及び変圧器Ｖ／Ｆ耐量13と共に、トリップ要素整定
値８及び警報要素整定値９が整定されている。また、前
記界磁巻線２の界磁回路に界磁電流検出器18を設けて、
界磁電流Ｉｆを検出すると共に、界磁電圧Ｖｆを取り出
して、前記界磁電流Ｉｆと界磁電圧Ｖｆによる界磁抵抗
Ｒ（Ｒ＝Ｖｆ／Ｉｆ）から、発電機１の過励磁による温
度を検出する検出器26を備える。

【００５３】さらに、前記発電機主回路３の電圧変圧器
４の巻線４ａ、または巻線４ａや鉄心を冷却する絶縁
油、もしくはその両方の温度を検出する検出器27と、こ
の検出器27と前記検出器26で検出した、主変圧器４の温
度データ及び発電機１の温度データとから、放熱演算に
より発電機１及び変圧器４におけるＶ／Ｆ耐量による補
正を演算して、その過励磁耐量補正データを前記過励磁
継電器25に出力する演算部28とにより構成している。

【００５４】なお、前記過励磁継電器25においては、そ
の動作特性が前記演算部28からの補正データにより、例
えば白矢印で示すように「補正前」から「補正後」へ、
またはその逆方向の変更を任意にする。

【００５５】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１及び変圧器４が過励磁となった場合には、
発電機１の鉄心温度や、変圧器４の巻線温度及び絶縁油
温度が上昇するので、これらの温度データは、前記検出
器26及び検出器27から検出演算部28へ取り込まれ、発電
機１の鉄心及び変圧器４の巻線におけるＶ／Ｆ耐量につ
いての放熱演算を行う。

【００５６】ここで、過励磁となったことにより発電機
１及び変圧器４のＶ／Ｆ耐量が低下した場合には、演算
部28からの過励磁耐量補正データに応じて過励磁継電器
25では、その動作特性において整定してある発電機Ｖ／
Ｆ耐量12及び変圧器Ｖ／Ｆ耐量13と、トリップ要素整定
値８及び警報要素整定値９を、白矢印で示すように「補
正前」から「補正後」に変更し、動作時間ｔの設定を短
くＶ／Ｆ値による動作値を低く変更する。

【００５７】従って、過励磁継電器25では、発電機１及
び変圧器４におけるＶ／Ｆ値が、前記「補正後」に変更
された各整定値を超えた場合に異常と判定して、警報を
発すると共に安全に保護する。

【００５８】なお、過励磁が一時的なものであり一定時
間が経過すると、前記上昇した発電機１及び変圧器４の
温度は低下して定常温度に近づくが、これにつれて演算
部28は補正を行い、この場合に過励磁継電器25の動作時
間設定を長くするように、前記白矢印と逆方向に各整定
値を変更するので、過励磁が連続した場合は勿論のこ
と、断続した場合にも発電機１及び変圧器４は適切で確
実に保護される。

【００５９】第４実施の形態は請求項４に係り、過励磁
検出による保護装置で上記第３実施の形態の変形である
ことから、第３実施の形態と同様の構成及び作用と効果
については説明を省略する。図４の回路構成図に示すよ
うに、発電機１においては外部系統に電力供給を行って
いる。

【００６０】発電機１及び変圧器４における過励磁保護
として、前記発電機主回路３の電圧Ｖ及び周波数Ｆ（Ｖ
／Ｆ）を検出する検出器10と、この検出器10からの電圧
及び周波数により、電圧及び周波数の履歴から発電機１
及び変圧器４における絶縁物の劣化によるＶ／Ｆ耐量を
補正する過励磁耐量補正データを出力する演算部29を設
けている。

【００６１】さらに、前記Ｖ／Ｆで作動し、演算部29が
出力する絶縁物劣化によるＶ／Ｆ耐量からの過励磁耐量
補正データにより作動整定値を変更する、発電機１及び
変圧器４の過励磁保護をする保護継電器である過励磁継
電器25にて構成している。

【００６２】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１及び変圧器４が過励磁となった場合には、
検出器10にて電圧及び周波数を検出し、この検出した電
圧及び周波数の履歴を演算部29に記憶する。さらに演算
部29では、前記蓄積された電圧及び周波数の履歴により
絶縁物の劣化補正演算を行い、発電機１及び変圧器４の
Ｖ／Ｆ耐量を補正した過励磁耐量補正データを前記過励
磁継電器25へ出力する。

【００６３】ここで、過励磁となったことにより発電機
１及び変圧器４のＶ／Ｆ耐量が低下した場合には、演算
部29からの過励磁耐量補正データに応じて過励磁継電器
25では、その動作特性で整定してある発電機Ｖ／Ｆ耐量
12及び変圧器Ｖ／Ｆ耐量13と、トリップ要素整定値８及
び警報要素整定値９を、白矢印のように「補正前」から
「補正後」に変更し、動作時間ｔの設定を短くＶ／Ｆ値
により作動する整定値を低く変更する。

【００６４】従って、過励磁継電器25においては、発電
機１及び変圧器４におけるＶ／Ｆ値が、前記「補正後」
に変更された各整定値を超えた場合に異常と判定して、
警報を発すると共に発電機１及び変圧器４を安全に保護
する。

【００６５】第５実施の形態は請求項５に係り、過負荷
検出による保護装置で、図５の回路構成図に示すように
発電機１においては、図示しない原動機により駆動され
ると共に、界磁巻線２が励磁されることにより発電し
て、この電力は発電機主回路３を経由して変圧器４より
外部系統へ、また、例えば所内変圧器14により所内系統
へ供給する。

【００６６】発電機１と変圧器４及び所内変圧器14にお
ける過負荷保護として、前記発電機主回路３から検出し
た過負荷電流で作動し、その動作特性として電流Ｉと動
作時間ｔに対する、過負荷耐量17とトリップ要素整定値
８が整定されている保護継電器である過電流継電器30を
備えている。

【００６７】また、前記変圧器４の変圧器巻線４ａ、ま
たは変圧器巻線４ａや鉄心を冷却する絶縁油、もしく
は、その両方の温度を検出する検出器27と、前記所内変
圧器14の変圧器巻線または鉄心を冷却する絶縁油温度の
検出器31、及び前記発電機１の固定子巻線１ａの温度を
検出する検出器32を設けている。

【００６８】さらに、前記発電機主回路３から過負荷電
流と、検出器32と検出器27及び検出器31が検出した発電
機１の温度と変圧器４及び所内変圧器14の温度により発
電機１と変圧器４及び所内変圧器14の過負荷耐量を補正
するための放熱演算をし、その過負荷耐量補正データを
過電流継電器30に出力する演算部33により構成されてい
る。

【００６９】なお、前記過電流継電器30においては、前
記動作特性が前記演算部33からの過負荷耐量補正データ
により、例えば白矢印で示すように「補正前」から「補
正後」へ、またはその逆方向への変更をする。

【００７０】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１と変圧器４及び所内変圧器14に過負荷電流
が流れると、発電機１の固定子巻線１ａと、変圧器４及
び所内変圧器14の巻線の温度が上昇し、変圧器４及び所
内変圧器14の絶縁油温度も上昇する。

【００７１】この温度上昇は検出器32と検出器27及び検
出器31により検出され、この温度データにより演算部33
は発電機１と変圧器４及び所内変圧器14の過負荷耐量に
おける放熱演算をし、この過負荷耐量補正データを過電
流継電器30に出力する。過電流継電器30では、前記演算
部33からの過負荷耐量補正データに応じて、発電機１及
び変圧器４の過負荷耐量17と共に、トリップ要素整定値
８を白矢印で示すように、「補正前」から「補正後」に
変更し、動作時間ｔの設定を動作時間ｔ₁ のように短く
変更する。

【００７２】従って、過電流継電器30においては、発電
機１及び変圧器４に流れる電流Ｉが、前記「補正後」に
変更された整定値を超えた場合に異常と判定して、遮断
器の遮断あるいは負荷低減等を行うことで、過負荷によ
る温度上昇で過負荷耐量が低下した発電機１と変圧器４
及び所内変圧器14について安全に保護する。

【００７３】なお、過負荷となった後一定時間が経過す
ると、検出した発電機１及び変圧器４の温度が定常温度
に近づくが、これにつれて演算部33は補正を行い、過電
流継電器30の動作時間を長くする指示を出す。これによ
り過負荷電流が連続した場合は勿論のこと、断続した場
合でも発電機１及び変圧器４の保護が適切で確実に行え
る。

【００７４】第６実施の形態は請求項６に係り、過負荷
検出による保護装置で、上記第５実施の形態の変形であ
ることから、第５実施の形態と同様の構成と作用及び効
果については説明を省略する。図６の回路構成図に示す
ように発電機１においては、変圧器４より外部系統へ、
また例えば所内変圧器14により所内系統へ電力供給を行
う。

【００７５】発電機１と変圧器４及び所内変圧器14にお
ける過負荷保護として、前記発電機主回路３及び所内回
路の過負荷電流で作動し、その動作特性として電流Ｉと
動作時間ｔに対する、過負荷耐量17とトリップ要素整定
値８が整定されている保護継電器である過電流継電器30
を備えている。

【００７６】また、前記発電機主回路３及び所内変圧器
14の系統の過電流を検出する検出器15と、この検出器15
からの過負荷電流の履歴を記憶し、さらに蓄積された前
記過負荷電流の履歴により絶縁物劣化の補正演算して、
その過負荷耐量補正データを過電流継電器30に出力する
演算部34とから構成している。

【００７７】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１と変圧器４及び所内変圧器14に過負荷電流
が流れると、この過負荷電流は検出器15において検出さ
れ、この過負荷電流データにより演算部34は、過負荷電
流の履歴による絶縁物劣化からの過負荷耐量の補正演算
をして、過負荷耐量補正データを過電流継電器30に出力
する。

【００７８】過電流継電器30では、発電機１と変圧器４
及び所内変圧器14に流れる電流Ｉが、前記「補正後」に
変更された整定値を超えた場合に異常と判定して、遮断
器の遮断あるいは負荷低減等を行うことで、過負荷電流
による絶縁物劣化から過負荷耐量が低下した発電機１と
変圧器４及び所内変圧器14を安全に保護する。

【００７９】第７実施の形態は請求項７に係り、界磁地
絡（界磁地絡抵抗）検出による保護装置で、図７の回路
構成図に示すように発電機１においては、図示しない原
動機により駆動されると共に、界磁巻線２を励磁するこ
とにより発電され、この電力は発電機主回路３を経由し
て外部系統へ供給される。

【００８０】発電機１における界磁地絡保護として、界
磁地絡電流（界磁地絡抵抗）により作動し、その動作特
性として地絡電流Ｉｇと動作時間ｔに対するトリップ要
素整定値８が整定されている保護継電器である界磁地絡
継電器35を備えている。また、前記界磁巻線２の界磁回
路に設けた界磁電流検出器18と、この界磁電流検出器18
からの界磁電流及び界磁電圧を取り出して、界磁抵抗Ｒ
（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）から発電機１のロータ温度を検出する検
出器22を設ける。

【００８１】さらに、前記検出器22からのロータ温度か
ら放熱演算をして、界磁地絡抵抗を補正するための界磁
抵抗補正データを、前記界磁地絡継電器35に出力する演
算部36とから構成している。なお、前記界磁地絡継電器
35においては、前記動作特性が前記演算部36からの界磁
抵抗補正データに応じて、例えば白矢印で示すように
「補正前」から「補正後」へ、またその逆方向への変更
を可能としている。

【００８２】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１の界磁回路に地絡が発生して、界磁巻線２
に界磁地絡電流が流れた場合にロータ温度が上昇する。
しかし、このロータ温度データは検出器22から演算部36
に取り込まれ、ロータ温度の放熱演算を行い界磁地絡抵
抗の補正をすると共に、この界磁地絡補正データは、界
磁地絡継電器35に出力される。

【００８３】これにより界磁地絡継電器35においては、
トリップ要素整定値８を白矢印で示すように、「補正
前」から「補正後」に低下させて、検出感度設定を高め
る変更をする。従って、界磁地絡継電器35は、発電機１
の界磁巻線２に流れる地絡電流Ｉｇが、前記「補正後」
に変更された整定値を超えた場合に異常と判定して、遮
断器の遮断あるいは負荷低減等を行うことで、界磁地絡
の発生によりロータ温度が上昇した発電機１について安
全に保護する。

【００８４】なお、前記演算部36は、地絡電流Ｉｇが流
れた後一定時間が経過して、検出するロータ温度が定常
値に近づくにつれて界磁地絡抵抗値を補正し、界磁地絡
継電器35の整定値をもとへ戻すように指示を出す。これ
により、界磁地絡が連続した場合は勿論のこと、断続し
た場合でも発電機１の保護が適切で確実に行える。

【００８５】第８実施の形態は請求項８に係り、界磁地
絡検出による保護装置で、上記第７実施の形態の変形で
あることから、第７実施の形態と同様の構成と作用及び
効果については説明を省略する。図８の回路構成図に示
すように発電機１においては、発電した電力を外部系統
へ供給する。

【００８６】発電機１における界磁地絡保護として、界
磁地絡電流により作動し、その動作特性として地絡電流
Ｉｇと動作時間ｔに対する、トリップ要素整定値８が整
定されている保護継電器である界磁地絡継電器35を備え
ている。また、前記界磁巻線２の界磁回路に設けた界磁
電流検出器18と、この界磁電流検出器18からの界磁電流
及び界磁電圧を取り出して、界磁抵抗Ｒ（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）
から発電機１のロータ温度を検出する検出器22を設け
る。

【００８７】さらに、前記検出器22からのロータ温度デ
ータから、ロータ温度の履歴を記憶すると共に、絶縁物
の劣化による界磁地絡抵抗の補正をし、この界磁地絡抵
抗補正データを、前記界磁地絡継電器35に出力する演算
部37とから構成している。

【００８８】次に、上記構成による作用について説明す
る。発電機１の界磁回路に地絡が発生して、界磁巻線２
に界磁地絡電流が流れた場合に、ロータ温度が上昇し、
これに伴い絶縁物の劣化により絶縁耐力が低下すること
になる。

【００８９】しかし、このロータ温度は検出器22から演
算部37に取り込まれて、その履歴から絶縁物劣化による
界磁地絡抵抗の補正がされるので、界磁地絡継電器35
は、演算部37からの界磁地絡抵抗補正データに応じて、
トリップ要素整定値８を白矢印で示すように、「補正
前」から「補正後」に低下させて検出感度設定を高める
変更をする。

【００９０】従って、界磁地絡継電器35は、発電機１の
界磁巻線２に流れる地絡電流Ｉｇが、前記「補正後」に
変更された整定値を超えた場合に異常と判定して、遮断
器の遮断あるいは負荷低減等を行うことで、界磁地絡の
発生によりロータ温度が上昇した発電機１について安全
に保護する。

【００９１】

【発明の効果】以上本発明によれば、発電機及びこれと
接続した変圧器における各部の温度上昇及び履歴から、
熱耐量あるいは絶縁物の劣化状況に起因する補正を行
い、この補正データから保護継電器における作動整定を
補正することにより、各種の故障状態に対応して発電機
及び変圧器を安全に保護するので、当該発電機及び変圧
器における信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図２】本発明に係る第２実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図３】本発明に係る第３実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図４】本発明に係る第４実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図５】本発明に係る第５実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図６】本発明に係る第６実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図７】本発明に係る第７実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図８】本発明に係る第８実施の形態の保護継電装置の
回路構成図。

【図９】従来の逆相保護継電装置の回路構成図。

【図１０】従来の過励磁保護継電装置の回路構成図。

【図１１】従来の過負荷保護継電装置の回路構成図。

【図１２】従来の界磁地絡保護継電装置の回路構成図。

【符号の説明】

１…発電機、１ａ…固定子巻線、２…界磁巻線、３…発
電機主回路、４…変圧器、４ａ…変圧器巻線、５，10，
15，19，22，26，27，31，32…検出器、６，21…逆相過
電流継電器、７…発電機逆相耐量、８…トリップ要素整
定値、９…警報要素整定値、11，25…過励磁継電器、12
…発電機Ｖ／Ｆ耐量、13…変圧器Ｖ／Ｆ耐量、14…所内
変圧器、16，30…過電流継電器、17…過負荷耐量、18…
界磁電流検出器、20，35…界磁地絡継電器、23，24，2
8，29，33，34，36，37…演算部、Ｆ…周波数、Ｉ…電
流、Ｉｎ…逆相電流、Ｒｇ…界磁地絡抵抗、ｔ，ｔ₁ …
動作時間、Ｖ…電圧、Ｖｆ…界磁電圧。

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 力生 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 辻 勝英 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G044 AA01 AA03 AA04 AD01 BA01 BA02 BA03 BA04 BA06 5G058 EE10 EF02 EG09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機主回路における逆相電流により作
   動する逆相過電流継電器と、発電機のロータ温度の放熱
   演算による発電機の逆相耐量補正データから前記逆相過
   電流継電器における逆相電流−動作時間特性の作動整定
   を変更する演算部とからなることを特徴とする保護継電
   装置。
2. 【請求項２】 発電機主回路における逆相電流により作
   動する逆相過電流継電器と、前記発電機主回路に流れた
   逆相電流の履歴演算による発電機の逆相耐量補正データ
   から前記逆相過電流継電器における逆相電流−動作時間
   特性の作動整定を変更する演算部とからなることを特徴
   とする保護継電装置。
3. 【請求項３】 発電機主回路の電圧及び周波数から過励
   磁により作動する過励磁継電器と、前記発電機の温度及
   び前記発電機回路に接続された変圧器の温度より放熱演
   算した発電機及び変圧器の過励磁耐量補正データから前
   記過励磁継電器における過励磁電圧及び周波数−動作時
   間特性の作動整定を変更する演算部とからなることを特
   徴とする保護継電装置。
4. 【請求項４】 発電機主回路の電圧及び周波数から過励
   磁により作動する過励磁継電器と、前記発電機主回路に
   印可された電圧及び周波数の履歴演算による前記発電機
   及び発電機回路に接続された変圧器の過励磁耐量補正デ
   ータから前記過励磁継電器における過励磁電圧及び周波
   数−動作時間特性の作動整定を変更する演算部とからな
   ることを特徴とする保護継電装置。
5. 【請求項５】 発電機主回路における過電流により作動
   する過電流継電器と、発電機の固定子巻線温度及び発電
   機回路に接続された変圧器の巻線または絶縁油温度、も
   しくはその両方の温度により放熱演算による過負荷耐量
   補正データから前記過電流継電器における継電器電流−
   動作時間特性の作動整定を変更する演算部とからなるこ
   とを特徴とする保護継電装置。
6. 【請求項６】 発電機主回路における過電流により作動
   する過電流継電器と、前記発電機主回路に流れた過電流
   の履歴演算による前記発電機及び発電機回路に接続され
   た変圧器の過負荷耐量補正データから前記過電流継電器
   における電流−動作時間特性の作動整定を変更する演算
   部とからなることを特徴とする保護継電装置。
7. 【請求項７】 発電機の界磁回路における界磁地絡抵抗
   により作動する界磁地絡継電器と、前記界磁回路から求
   めたロータ温度の放熱演算による界磁地絡抵抗補正デー
   タから前記界磁地絡継電器における界磁電流−動作時間
   特性の作動整定を変更する演算部とからなることを特徴
   とする保護継電装置。
8. 【請求項８】 発電機の界磁回路における界磁地絡抵抗
   により作動する界磁地絡継電器と、前記界磁回路から求
   めたロータ温度履歴のロータ耐量演算による界磁地絡抵
   抗補正データから前記界磁地絡継電器における界磁電流
   −動作時間特性の作動整定を変更する演算部とからなる
   ことを特徴とする保護継電装置。