JP5073003B2 - 配電用変圧器2次側地絡検出システム - Google Patents
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Description
ここで、前記地絡個所検出装置が、前記第1および第2のCT出力電流の方向が同じか否かおよび前記ZCT出力電流の方向が外部方向か内部方向かに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが逆方向であると、電力ケーブル内部事故と判定し、前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ZCT出力電流の方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ZCT出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記2次電力ケーブルよりも前記配電用変圧器と反対側に設置された接地形計器用変圧器(GPT1)から入力されるGPT出力電圧(VGPT1)が零相電圧整定値(V00)以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行ってもよい。
本発明の第2の配電用変圧器2次側地絡検出システムは、配電用変圧器(1)の2次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器2次側地絡検出システムであって、前記配電用変圧器と2次電力ケーブル(2)よりも該配電用変圧器側のサージアブソーバ(SA)または充電電流補償用コンデンサとの間に設置された接地形計器用変圧器(GPT1)と、前記2次電力ケーブルの前記配電用変圧器側の端部に該2次電力ケーブルが貫通するように設けられた第1の零相変流器(ZCT1)と、前記2次電力ケーブルの他の端部に該2次電力ケーブルが貫通するとともに該2次電力ケーブルの金属シースの接地線が前記配電用変圧器に向けて貫通するように設けられた第2の零相変流器(ZCT2)と、前記第1および第2の零相変流器から入力される第1および第2のZCT出力電流(IZCT1,IZCT2)に基づいて、前記配電用変圧器の2次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置(50)とを具備することを特徴とする。
ここで、前記地絡個所検出装置が、前記第1のZCT出力電流IZCT1の方向と、前記第2のZCT出力電流IZCT2の方向および大きさとに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記第1のZCT出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第2のZCT出力電流の大きさが零であると、電力ケーブル内部事故と判定し、前記第1のZCT出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第2のZCT出力電流の大きさが零でなく方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、前記第1のZCT出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記接地形計器用変圧器から入力されるGPT出力電圧(VGPT1)が零相電圧整定値(V00)以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行ってもよい。
(1)配電用変圧器の2次側で地絡事故があった場合に流れる事故電流の経路は決まっているため、2次電力ケーブルの配電用変圧器側の端部に2次電力ケーブルが貫通するように零相変流器を設け、サージアブソーバまたは充電電流補償用コンデンサの接地線に第1の計器用変流器を取り付けるとともに、2次電力ケーブルの金属シースの接地線に第2の計器用変流器を取り付けて、これらを流れる電流の方向を求めることにより、または、配電用変圧器とサージアブソーバまたは充電電流補償用コンデンサとの間に接地形計器用変圧器を設置し、2次電力ケーブルの配電用変圧器側の端部に2次電力ケーブルが貫通するように第1の零相変流器を設けるとともに、2次電力ケーブルの他の端部に2次電力ケーブルが貫通するとともに2次電力ケーブルの金属シースの接地線が配電用変圧器に向けて貫通するように第2の零相変流器を設けて、これらを流れる電流の方向を求めることにより、電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定することができる。
(2)配電用変圧器の3次から22kV供給線が引き出されている場合などにおいて事故復旧の短縮化が図れる。
本発明の第1の実施例による配電用変圧器2次側地絡検出システムは、図1(a)に示すように、3本の2次電力ケーブル2(赤相、白相および青相の2次電力ケーブル)の配電用変圧器1側の端部に3本の2次電力ケーブル2が貫通するように設けられた零相変流器ZCTと、配電用変圧器1と3本の2次電力ケーブル2との間に設けられたサージアブソーバSAの接地線に取り付けられた第1の計器用変流器CT1と、3本の2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(2次電力ケーブル2の変圧器2次遮断器CB0側の端部に設けられている。)に取り付けられた第2の計器用変流器CT2と、地絡個所検出装置10とを具備する。
S/H回路23は、所定のサンプリング周波数(たとえば、商用周波数60Hzの場合には5,760Hz(電気角3.75°))でBPF22の出力信号をサンプリングしてホールドする。
MPX回路24は、S/H回路23の出力信号を切り換えてA/D変換器25に出力する。
A/D変換器25は、MPX回路24から入力されるアナログの第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2、ZCT出力電流IZCT並びに第1のGPT出力電圧VGPT1の交流成分をディジタルの第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2、ZCT出力電流IZCT並びに第1のGPT出力電圧VGPT1(以下、特に明記しない限り、「第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2」、「ZCT出力電流IZCT」および「第1のGPT出力電圧VGPT1」と称する。)の交流成分に変換する。
2次電力ケーブル2の内部で地絡事故が発生すると、図2(a)の等価回路で示すように、事故点→2次電力ケーブル2の金属シース→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の計器用変流器CT2)→サージアブソーバSAの接地線(第1の計器用変流器CT1)→2次電力ケーブル2の芯線(零相変流器ZCT)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→2次電力ケーブル2の金属シース→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線→事故点の経路で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の計器用変流器CT1を貫通する第1の事故電流I1の方向と第2の計器用変流器CT2を貫通する第1の事故電流I1の方向とは逆になるため、地絡個所特定装置10に入力される第1のCT出力電流ICT1の方向と第2のCT出力電流ICT2の方向とは逆方向(第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2の位相差が±90°の範囲外)となる(図3(a)参照)。
また、零相変流器ZCTを貫通する第1の事故電流I1は配電用変圧器1から2次電力ケーブル2に向うものとなるため、地絡個所特定装置10に入力されるZCT出力電流IZCTの方向は、外部方向(ZCT出力電流IZCTの位相が図3(b)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜−180°の範囲に入る方向)となる(図3(a)参照)。
2次電力ケーブル2と変圧器2次遮断器CB0との間で地絡事故が発生すると、図2(b)の等価回路で示すように、事故点→サージアブソーバSAの接地線(第1の計器用変流器CT1)→2次電力ケーブル2の芯線(零相変流器ZCT)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の計器用変流器CT2)→2次電力ケーブル2の金属シース→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線→事故点の経路で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の計器用変流器CT1を貫通する第1の事故電流I1の方向と第2の計器用変流器CT2を貫通する第2の事故電流I2の方向とは同じになるため、地絡個所特定装置10に入力される第1のCT出力電流ICT1の方向と第2のCT出力電流ICT2の方向とは同方向(第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2の位相差が±90°の範囲内)となる(図3(a)参照)。
また、零相変流器ZCTを貫通する第1の事故電流I1は配電用変圧器1から2次電力ケーブル2に向うものとなるため、地絡個所特定装置10に入力されるZCT出力電流IZCTの方向は、外部方向(ZCT出力電流IZCTの位相が図3(b)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜−180°の範囲に入る方向)となる(図3(a)参照)。
配電用変圧器と2次電力ケーブル2との間で地絡事故が発生すると、図2(c)の等価回路で示すように、事故点→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の計器用変流器CT2)→2次電力ケーブル2の金属シース→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線(零相変流器ZCT)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→サージアブソーバSAの接地線(第1の計器用変流器CT1)→2次電力ケーブル2の芯線→事故点の経路で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の計器用変流器CT1を貫通する第2の事故電流I2の方向と第2の計器用変流器CT2を貫通する第1の事故電流I1の方向とは同じになるため、地絡個所特定装置10に入力される第1のCT出力電流ICT1の方向と第2のCT出力電流ICT2の方向とは同方向(第1および第2のCT出力電流ICT1,ICT2の位相差が±90°の範囲内)となる(図3(a)参照)。
また、零相変流器ZCTを貫通する第1の事故電流I1は2次電力ケーブル2から配電用変圧器1に向うものとなるため、地絡個所特定装置10に入力されるZCT出力電流IZCTの方向は内部方向(ZCT出力電流IZCTの位相が図3(c)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜180°の範囲に入る方向)となる(図3(a)参照)。
その結果、第1のCT出力電流ICT1の方向と第2のCT出力電流ICT2の方向とが逆方向であると、地絡個所特定部27は電力ケーブル内部事故と判定する(ステップS14)。
一方、第1のCT出力電流ICT1の方向と第2のCT出力電流ICT2の方向とが同方向であると、地絡個所特定部27はZCT出力電流IZCTの方向が内部方向であるか外部方向であるかを調べる(ステップS13)。
その結果、ZCT出力電流IZCTの方向が外部方向であると、地絡個所特定部27は負荷側外部事故と判定する(ステップS15)。
一方、ZCT出力電流IZCTの方向が内部方向であると、地絡個所特定部27は配電用変圧器側外部事故と判定する(ステップS16)。
これにより、地絡事故個所を特定することができる。
本実施例による配電用変圧器2次側地絡検出システムは、図5(a)に示すように、3本の2次電力ケーブル2(赤相、白相および青相の2次電力ケーブル)の配電用変圧器1側の端部に3本の2次電力ケーブル2が貫通するように設けられた第1の零相変流器ZCT1と、3本の2次電力ケーブル2の変圧器2次遮断器CB0側の端部に3本の2次電力ケーブル2が貫通するとともに3本の2次電力ケーブル2の金属シースの接地線が変圧器2次遮断器CB0から配電用変圧器1に向けて貫通するように設けられた第2の零相変流器ZCT2と、地絡個所検出装置50とを具備する。
なお、本実施例による配電用変圧器2次側地絡検出システムでは、第1の接地形計器用変圧器GPT1は、配電用変圧器1とサージアブソーバSAとの間に設置される。
S/H回路63は、所定のサンプリング周波数(たとえば、商用周波数60Hzの場合には5,760Hz(電気角3.75°))でBPF62の出力信号をサンプリングしてホールドする。
MPX回路64は、S/H回路63の出力信号を切り換えてA/D変換器65に出力する。
A/D変換器65は、MPX回路64から入力されるアナログの第1および第2のZCT出力電流IZCT1,IZCT2並びに第1のGPT出力電圧VGPT1の交流成分をディジタルの第1および第2のZCT出力電流IZCT1,IZCT2並びに第1のGPT出力電圧VGPT1(以下、特に明記しない限り、「第1および第2のZCT出力電流IZCT1,IZCT2」および「第1のGPT出力電圧VGPT1」と称する。)の交流成分に変換する。
2次電力ケーブル2の内部で地絡事故が発生すると、図6(a)の等価回路で示すように、事故点→2次電力ケーブル2の金属シース(第2の零相変流器ZCT2)→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の零相変流器ZCT2)→サージアブソーバSAの接地線→2次電力ケーブル2の芯線(第1の零相変流器ZCT1)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→2次電力ケーブル2の金属シース→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線→事故点の経路で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の零相変流器ZCT1を貫通する第1の事故電流I1の方向は、配電用変圧器1から2次電力ケーブル2に向うものとなるため、地絡個所特定装置50に入力される第1のZCT出力電流IZCT1の方向は外部方向(第1のZCT出力電流IZCT1の位相が図7(c)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜−180°の範囲に入る方向)となる(図7(a)参照)。
また、第2の零相変流器ZCT2を貫通する2次電力ケーブル2の金属シースを流れる第1の事故電流I1と2次電力ケーブル2の金属シースの接地線を流れる第1の事故電流I1とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、地絡個所特定装置10に入力される第2のZCT出力電流IZCT2は零となる(図7(a)参照)。
2次電力ケーブル2と変圧器2次遮断器CB0との間で地絡事故が発生すると、図6(b)の等価回路で示すように、事故点→サージアブソーバSAの接地線→2次電力ケーブル2の芯線(第1の零相変流器ZCT1)→2次電力ケーブル2の芯線(第2の零相変流器ZCT2)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の零相変流器ZCT2)→2次電力ケーブル2の金属シース(第2の零相変流器ZCT2)→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線(第2の零相変流器ZCT2)→事故点の経路で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の零相変流器ZCT1を貫通する第1の事故電流I1の方向は、配電用変圧器1から2次電力ケーブル2に向うものとなるため、地絡個所特定装置50に入力される第1のZCT出力電流IZCT1の方向は外部方向(第1のZCT出力電流IZCT1の位相が図7(c)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜−180°の範囲に入る方向)となる(図7(a)参照)。
また、第2の零相変流器ZCT2を貫通する2次電力ケーブル2の金属シースを流れる第2の事故電流I2と2次電力ケーブル2の金属シースの接地線を流れる第2の事故電流I2とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、2次電力ケーブル2の芯線を流れる電流は、第1の事故電流I1と第2の事故電流I2の和となるので、地絡個所特定装置10に入力される第2のZCT出力電流IZCT2の方向は外部方向となる(図7(a)参照)。
配電用変圧器と2次電力ケーブル2との間で地絡事故が発生すると、図6(c)の等価回路で示すように、事故点→2次電力ケーブル2の金属シースの接地線(第2の零相変流器ZCT2)→2次電力ケーブル2の金属シース(第2の零相変流器ZCT2)→2次電力ケーブル2の対地静電容量C→2次電力ケーブル2の芯線(第1の零相変流器ZCT1)→事故点の経路で第1の事故電流I1が流れるとともに、事故点→サージアブソーバSAの接地線→2次電力ケーブル2の芯線→事故点で第2の事故電流I2が流れる。
その結果、第1の零相変流器ZCT1を貫通する第1の事故電流I1の方向は、2次電力ケーブル2から配電用変圧器1に向うものとなるため、地絡個所特定装置50に入力される第1のZCT出力電流IZCT1の方向は内部方向(第1のZCT出力電流IZCT1の位相が図7(b)に示すように第1のGPT出力電圧VGPT1の位相を基準としたときに0°〜180°の範囲に入る方向)となる(図7(a)参照)。
また、第2の零相変流器ZCT2を貫通する2次電力ケーブル2の金属シースを流れる第1の事故電流I1と2次電力ケーブル2の金属シースの接地線を流れる第1の事故電流I1とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、地絡個所特定装置10に入力される第2のZCT出力電流IZCT2は零となる(図7(a)参照)。
その結果、第1のZCT出力電流IZCT1の方向が内部方向であると、地絡個所特定部67は配電用変圧器側外部事故と判定する(ステップS26)。
一方、第1のZCT出力電流IZCT1の方向が外部方向であると、地絡個所特定部67は第2のZCT出力電流IZCT2の方向および大きさを調べる(ステップS23)。
その結果、第2のZCT出力電流IZCT2の大きさが零であると、地絡個所特定部67は電力ケーブル内部事故と判定する(ステップS24)。
一方、第2のZCT出力電流IZCT2の大きさが零でなく、かつ、第2のZCT出力電流IZCT2の方向が外部方向であると、地絡個所特定部67は負荷側外部事故と判定する(ステップS25)。
これにより、地絡事故個所を特定することができる。
2 2次電力ケーブル
3 地絡過電圧継電器
4 地絡順序遮断装置
10,50 地絡個所検出装置
20,60 アナログ入力部
21,61 入力変換器
22,62 バンドパスフィルタ(BPF)
23,63 サンプリングホールド回路(S/H回路)
24,64 マルチプレクサ回路(MPX回路)
25,65 アナログ/ディジタル変換器(A/D変換器)
26,66 整定値メモリ
27,67 地絡個所特定部
28,68 表示制御部
SA サージアブソーバ
GPT1,GPT2 第1および第2の接地形計器用変圧器
CB 変圧器1次遮断器
CB0 変圧器2次遮断器
CB1,CB2 配電線遮断器
CT1,CT2 第1および第2の計器用変流器
ZCT 零相変流器
ZCT1,ZCT2 第1および第2の零相変流器
VGPT1,VGPT2 第1および第2のGPT出力電圧
V0 零相電圧
V00 零相電圧整定値
IZCT ZCT出力電流
IZCT1,IZCT2 第1および第2のZCT出力電流
I0 零相電流
ICT1,ICT2 第1および第2のCT出力電流
I1,I2 第1および第2の事故電流
C 対地静電容量
S11〜16,S21〜S26 ステップ
Claims (8)
- 配電用変圧器(1)の2次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器2次側地絡検出システムであって、
2次電力ケーブル(2)の前記配電用変圧器側の端部に該2次電力ケーブルが貫通するように設けられた零相変流器(ZCT)と、
前記配電用変圧器と前記2次電力ケーブルとの間に設けられたサージアブソーバ(SA)または充電電流補償用コンデンサの接地線に取り付けられた第1の計器用変流器(CT1)と、
前記2次電力ケーブルの金属シースの接地線に取り付けられた第2の計器用変流器(CT2)と、
前記零相変流器から入力されるZCT出力電流(IZCT)と前記第1および第2の計器用変流器から入力される第1および第2のCT出力電流(ICT1,ICT2)とに基づいて、前記配電用変圧器の2次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置(10)と、
を具備することを特徴とする、配電用変圧器2次側地絡検出システム。 - 前記地絡個所検出装置が、前記第1および第2のCT出力電流の方向が同じか否かおよび前記ZCT出力電流の方向が外部方向か内部方向かに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定することを特徴とする、請求項1記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。
- 前記地絡個所検出装置が、
前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが逆方向であると、電力ケーブル内部事故と判定し、
前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ZCT出力電流の方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、
前記第1のCT出力電流の方向と前記第2のCT出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ZCT出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定する、
ことを特徴とする、請求項2記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。 - 前記地絡個所検出装置が、前記2次電力ケーブルよりも前記配電用変圧器と反対側に設置された接地形計器用変圧器(GPT1)から入力されるGPT出力電圧(VGPT1)が零相電圧整定値(V00)以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うことを特徴とする、請求項1乃至3いずれかに記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。
- 配電用変圧器(1)の2次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器2次側地絡検出システムであって、
前記配電用変圧器と2次電力ケーブル(2)よりも該配電用変圧器側のサージアブソーバ(SA)または充電電流補償用コンデンサとの間に設置された接地形計器用変圧器(GPT1)と、
前記2次電力ケーブルの前記配電用変圧器側の端部に該2次電力ケーブルが貫通するように設けられた第1の零相変流器(ZCT1)と、
前記2次電力ケーブルの他の端部に該2次電力ケーブルが貫通するとともに該2次電力ケーブルの金属シースの接地線が前記配電用変圧器に向けて貫通するように設けられた第2の零相変流器(ZCT2)と、
前記第1および第2の零相変流器から入力される第1および第2のZCT出力電流(IZCT1,IZCT2)に基づいて、前記配電用変圧器の2次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置(50)と、
を具備することを特徴とする、配電用変圧器2次側地絡検出システム。 - 前記地絡個所検出装置が、前記第1のZCT出力電流IZCT1の方向と、前記第2のZCT出力電流IZCT2の方向および大きさとに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定することを特徴とする、請求項5記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。
- 前記地絡個所検出装置が、
前記第1のZCT出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第2のZCT出力電流の大きさが零であると、電力ケーブル内部事故と判定し、
前記第1のZCT出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第2のZCT出力電流の大きさが零でなく方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、
前記第1のZCT出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定する、
ことを特徴とする、請求項6記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。 - 前記地絡個所検出装置が、前記接地形計器用変圧器から入力されるGPT出力電圧(VGPT1)が零相電圧整定値(V00)以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うことを特徴とする、請求項5乃至7いずれかに記載の配電用変圧器2次側地絡検出システム。
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