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【発明の名称】 保護継電器制御回路試験装置
【発明者】 【氏名】千葉 学

【氏名】小野寺 博志

【氏名】藤巻 建一

【氏名】及川 裕行
【要約】 【課題】開閉器と継電器に対する絶縁抵抗測定と回路計機能、継電器測定を１つの試験装置に組み込み試験用コネクタ装置を介して試験装置の測定機能に接続したままで、多数の試験を連続して行い得るようにする。

【解決手段】開閉器３にはＺＣＴ４、ＺＰＤ５、トリップ回路６を配置し、ＤＧＲ７と接続するとともに、各出力手段に対して試験用コネクタ装置８に専用の端子を設ける。前記試験用コネクタ装置に対して接続する試験装置１０では、電圧出力部１１、トリップ回路抵抗測定部１２、絶縁抵抗測定部１３、電流出力部１４、トリップ電圧検出部１５を配置し、操作部２０により各手段を動作させて表示部材２１に表示する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高圧受電の責任分界点近くに開閉器を配置した電気設備において、高圧電路を開閉する主接点と零相変流器およびトリップ回路、および、地絡方向動作に対応させる零相基準入力装置とを配置し、前記開閉器と地絡継電器または、地絡方向継電器に接続し、前記零相変流器とトリップ回路および零相基準入力装置、地絡方向継電器の回路の各々を１つの試験用コネクタ装置に設けたコネクタに接続し、前記試験用コネクタ装置を介して接続する試験装置には、測定手段と操作部および表示部材を配置し、前記測定手段と操作部、表示部材を１つのユニットとして構成したことを特徴とする保護継電器制御回路試験装置。
【請求項２】 前記試験装置に設ける測定手段を、電圧出力部、トリップ回路抵抗測定部、絶縁抵抗測定部と、電流出力部およびトリップ電圧検出部とから構成し、前記各測定手段のうちの任意のものを組み合わせることにより、絶縁抵抗計機能と、回路計機能および継電器試験機能の３種類の試験機能を発揮可能に構成することを特徴とする請求項１に記載の保護継電器制御回路試験装置。
【請求項３】 前記試験装置に設けた電流出力部により、無停電での開閉器零相変流器機能の試験に対応可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載の保護継電器制御回路試験装置。
【請求項４】 前記試験装置に配置するトリップ電圧検出部に対応させて、ピークホールド回路とタイムカウンタ回路およびカウンタ停止回路を配置し、一度の試験で継電器動作時間の制御とトリップ電圧の測定を可能にしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の保護継電器制御回路試験装置。
【請求項５】 前記開閉器と試験装置とを接続する試験用コネクタ装置には、前記試験装置に配置する測定手段に接続する端子に対応させて専用のコネクタを配置して構成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の保護継電器制御回路試験装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自家用受電設備等において、高圧受電の責任分界点付近に設置されている引外し形高圧交流負荷開閉器と地絡継電器または地絡方向継電器に対して、年次点検を行う際に用いる保護継電器制御回路試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自家用受電設備等においては、高圧電路に対して変圧器等を介して低圧電路を接続し、各需要部に給電する低圧給電経路を設けている。前記高圧電路においては、高圧受電の責任分界点近傍に、引外し形高圧交流負荷開閉器（以下「開閉器」という）と、地絡継電器または地絡方向継電器（以下「継電器」という）を配置して構成している。例えば、図１に示されるように構成している零相変流器４の例において、高圧配電系統１と負荷２の間に零相変流器４を配置し、設置点高圧電路の零相電流の情報を得、零相変流器４に接続された地絡継電器により、高圧電路での漏電や絶縁劣化の状態を検知し、自動的に主接点３ａを動作させて給電を自動的に停止させ、電気事故を未然に防ぐ等の手段を用いることができる。
【０００３】また、零相変流器４においては、試験回路としてのＫｔ−Ｌｔ端子を介して、等価的零相電流を模擬することにより、地絡継電器の試験を容易に行うことができるように構成されている。さらに、地絡方向継電器を使用する場合に配置されている零相基準入力装置５の例においては、前記図１と図３とに示されているように構成されている。つまり、高圧配電系統１と負荷２とを接続する開閉器３においては、開閉器の近傍に高圧電路のＲ、Ｓ、Ｔのそれぞれに対して、対地電圧分圧用のコンデンサＣｄ１〜Ｃｄ３およびＣｄ４を介して接地端子Ｅに接続し、変圧器９ａを配置し、前記変圧器９ａの二次側に継電器に零相電圧信号を送出する端子Ｙ１、Ｙ２を設けている。
【０００４】そして、前記端子Ｙ１、Ｙ２に地絡方向継電器のような継電器の入力端子を接続することにより、高圧電路での零相電圧の大きさおよび位相の信号を得ることができるようにしている。また、前記零相基準入力装置９においては、Ｖｏ（零相電圧）試験端子としての端子Ｔ１を介して、試験電圧を前記装置の一次端子に等価的にＶｏ印加を模擬することにより、継電器試験を容易に行うことができるように構成している。前記自家用受電設備に対しては、年次点検を行うことが義務付けられているもので、以下に示すような試験項目について行われる。
【０００５】ａ：開閉器トリップ回路の絶縁抵抗測定開閉器は屋外に設置されていることが多く、浸水、発錆等による絶縁劣化を把握するため、開閉器トリップ回路の絶縁抵抗計により、対地間の絶縁抵抗測定を行う。
【０００６】ｂ：開閉器のトリップ回路の直流抵抗測定開閉器には継電器が地絡動作した場合、継電器のトリップ電圧を開閉器のトリップ回路に印加し、自動的に開閉器を遮断する機能がある。開閉器のトリップ回路が正常な場合は、数十Ω〜数百Ω程度の直流抵抗があり、トリップ回路の直流抵抗測定をテスターの直流抵抗レンジにより測定し、トリップ回路の良否を判定する。
【０００７】ｃ：継電器のトリップ電圧測定継電器がテスト釦等により正常に動作すると、開閉器の主接点を開放動作させるための直流または交流電圧（以下「トリップ電圧」という）が継電器より出力され、継電器が不良に場合はトリップ電圧が出力されない。このトリップ電圧を測定し、継電器の良否を判断するために、テスターの電圧レンジを利用して測定する。なお、無停電における試験時は開閉器の誤開放を避けるため、継電器のトリップ電圧出力端子と開閉器のトリップ回路を切り離して行う。
【０００８】ｄ：地絡継電器動作時間測定開閉器の零相変流器（以下「ＺＣＴ」という）の試験回路（Ｋｔ−Ｌｔ回路）に、整流電流値を超えた商用周波数と同じ交流試験電流（一般に整定電流値の１３０〜４００％）を流し、ＺＣＴに接続された地絡継電器（以下「ＧＲ」という）が、定められた時間内に動作するか否かを、継電器試験器により実施する。また、地絡方向継電器（以下「ＤＧＲ」という）試験の場合は、交流試験電流を流すと同時に、零相電圧（以下「Ｖｏ」という）整定電圧値を超えた商用周波数電圧（一般に整定電圧値の１５０％）を、零相基準入力装置（以下「ＺＰＤ」という）のＶｏ試験端子（単体試験の場合はＺＰＤ一次端子）に印加する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記ａ〜ｄに記載しているような各々の試験を行う場合には、各試験項目毎に異なる試験装置を使用する必要があり、それ等の各試験装置を接続変えながら試験を行うことは、非常に繁雑な作業を強いられるという問題がある。また、前記各試験を順次行う場合に、試験の手順を誤ると被試験物としての給電回路の短絡が生じたり、測定器を焼損する等の危険があり、安全性、作業性の面において多くの問題がある。
【００１０】つまり、従来の試験方法を採用する場合には、多数の測定器を揃える必要があるために、多種の測定器を準備する作業、試験の確認のための作業、および試験の後での撤去作業に多くの時間がかかる。また、試験項目を変更する都度、測定器および結線をやり変える必要があり、作業が繁雑で時間が多くかかるものであり、誤結線等の不都合により、感電したり被試験物の焼損が発生したりする等の問題がある。さらに、無停電試験を行う場合に、開閉器トリップ回路の外し忘れ等により、開閉器の誤動作による全停電の危険がある。
【００１１】本発明は、前述したような従来の試験方法を用いる場合の問題を解消するもので、複数の試験機能を１つの装置にまとめて構成し、試験作業を安全かつ短時間で行い得る装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、高圧受電の責任分界点近くに、継電器を開閉器を配置した電気設備に関する。本発明の請求項１の発明は、開閉器に主接点と零相変流器およびトリツプ回路と零相基準入力装置を配置し、前記開閉器と継電器を接続し、前記零相変流器とトリップ回路および零相基準入力装置、継電器の回路の各々を１つの試験用コネクタ装置に設けたコネクタに接続し、前記試験用コネクタ装置を介して接続する試験装置には、測定手段と操作部および表示部材を配置し、前記測定手段と操作部、表示部材を１つのユニットとして構成したことを特徴とする。
【００１３】請求項２の発明は、前記試験装置に設ける測定手段を、電圧出力部、トリップ回路抵抗測定部、絶縁抵抗測定部と、電流出力部およびトリップ電圧検出部とから構成し、前記各測定手段のうちの任意のものを組み合わせることにより、絶縁抵抗計機能と、回路計機能および継電器試験機能の３種類の試験機能を発揮可能に構成することを特徴とする。請求項３の発明は、前記試験装置に設けた電流出力部により、無停電での開閉器ＺＣＴ機能の試験に対応可能に構成したことを特徴とする。請求項４の発明は、前記試験装置に配置するトリップ電圧検出部に対応させて、ピークホールド回路とタイムカウンタ回路およびカウンタ停止回路を配置し、一度の試験で動作時間とトリップ電圧の測定を可能にしたことを特徴とする。請求項５の発明は、前記開閉器と試験装置とを接続する試験用コネクタ装置には、前記試験装置に配置する測定手段に接続する端子に対応させて専用のコネクタを配置して構成することを特徴とする。
【００１４】前述したように構成したことにより、本発明の保護継電器制御回路試験装置においては、開閉器に設けた各測定部に対して、出力端子を試験用コネクタ装置に一括して配置し、前記試験用コネクタ装置を介して試験装置の測定用の端子を全て接続し、試験装置に設けた操作部を用いて測定の作業を行うようにしているので、開閉器と継電器に対する各種のデータを容易に得ることができる。また、前記試験装置においては、多数の測定手段を１つの試験装置に対してユニットとして組み込んでいるものであるから、必要とされるデータを操作部を用いて容易に得ることができる。そして、ピークホールド付きの電圧測定機能を設け、トリップ電圧を利用してカウンタのストップ動作を行うことにより、一度の試験で動作時間とトリップ電圧の測定を行うことができるとともに、ＤＧＲに対する試験を電圧出力部の機能を利用して行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図示される例にしたがって、本発明の保護継電器制御回路試験装置を説明する。図１に示す例は、配電系統側の高圧電路１から自家用側の高圧電路２とを、主接点３ａを設けた開閉器３を用いて接続し、負荷装置に給電する経路を構成する場合の自家用受電設備に関するものである。前記図１においては、前記開閉器３内で高圧電路１側にＺＣＴ４を配置し、高圧電路２側にＺＰＤ５を配置するとともにトリップ回路６を設けている。前記ＺＣＴ４とＺＰＤ５には、ＤＧＲ７に接続され、前記ＤＧＲ７には接地端子Ｅを介してアースされている。
【００１６】前記各機構の出力回路は、試験用コネクタ８に設けた端子群８ａ〜８ｄのそれぞれを介して、後述する試験装置の各機構に接続できるようにしている。前記試験用コネクタ８に設ける端子においては、端子８ａにはＺＰＤ５を、端子８ｂにはトリップ回路６を、ＺＣＴ４の試験回路を端子８ｃに、ＤＧＲ７のトリップ電圧出力端子８ｄに各々接続している。そして、前記試験用コネクタ装置に設けた複数の端子を介して接続される試験装置においては、試験を行う項目に対応させて、試験用コネクタ８の任意の端子に各測定部を接続して試験を行い、必要とするデータを収集することができるようにしている。
【００１７】前記試験用コネクタ装置８に配置する複数の端子８ａ〜８ｄは、専用のコネクタとして構成し、異なるコネクタを装着不能にすることにより、誤結線が生じないようにしている。また、ＺＣＴ４のＫｔ、ＬｔおよびＶｏ試験端子に対するＴ配線は、試験時以外はＤＧＲ７のスペア端子Ｋｔ、Ｌｔ、Ｔにそれぞれ接続される。さらに、試験時以外は、開閉器のトリップ回路は、ＤＧＲのトリップ信号出力端子Ｖａ、Ｖｃに接続されている。
【００１８】前記開閉器３とＤＧＲ７に対して、試験用コネクタ装置を介して接続される試験装置１０においては、端子８ａに接続する電圧出力部１１と、端子８ｂに接続するトリップ回路抵抗測定部１２、絶縁抵抗測定部１３と、端子８ｃに接続する電流出力部１４、および、端子８ｄに接続するトリップ電圧検出部１５とをそれぞれ配置している。前記電圧出力部１１とトリップ回路抵抗測定部１２、絶縁抵抗測定部１３のそれぞれは、操作部２０を介して操作され、その測定データ表示部２１に表示できるようにする。また、前記電流出力部１４においては、開閉器ＺＣＴ４の試験端子Ｋｔ−Ｌｔに接続して、交流試験電流の出力を行うとともに、前記回路１４の出力をスタート信号として、タイムカウンタ回路１６を作動させる。
【００１９】前記ＤＧＲ７のトリップ電圧出力端子にはトリップ電圧検出部１５を接続し、前記回路１５からは継電器動作信号をカウンタ停止回路１７に向けて出力し、タイムカウンタ回路１６に対するストップ信号を出力する。また、前記回路１５からは、トリップ電圧情報をピークホールド回路１８に向けて出力し、前記回路１７、１８のそれぞれの動作は、操作部２０に設定した情報により行い、その測定結果を表示部２１に向けて表示させる。
【００２０】前記図１に示される実施例において、開閉器および試験装置に配置する各構成部材は、以下に示すような構成を有するもので、次の作用を行うものとして構成される。ＺＣＴ４は、ＺＣＴの設置点におけるＺＣＴ一次電流を測定する装置で、試験用端子Ｋｔ−Ｌｔが設けられている。また、トリップ回路６は開閉器の引き外し装置で、トリップコイルおよびパレットスイッチ等により構成され、継電器からのトリップ信号により励磁されて、主接点３ａを自動的に開路する働きをする。
【００２１】ＺＰＤ５は、ＺＰＤ一次端子に接続された高圧電路の零相電圧を検出するもので、ＺＰＤには前記図３に示された装置のように、Ｖｏ試験端子（Ｔ１端子）を設け、Ｖｏ試験端子に試験電圧を印加して、ＺＰＤ一次端子に等価的にＶｏ印加を模擬することにより、継電器試験を容易に行うことができる。電圧出力部１１は、ＤＧＲ試験用交流電圧発生回路であり、ＺＰＤ一次端子と対地間に試験電圧を印加する。また、この回路は、試験電圧切り替え機能を持つ。
【００２２】トリップ回路抵抗測定部１２と絶縁抵抗測定部１３は、トリップ回路抵抗測定動作によりトリップ回路の直流抵抗を測定し、絶縁抵抗測定動作によりトリップ回路の対地間絶縁抵抗を測定する。また、電流出力部１４は、ＧＲまたはＤＧＲ７試験用交流電流発生回路で、継電器動作時間測定操作により、ＺＣＴ試験端子（Ｋｔ−Ｌｔ間）に試験電流を流すと同時に、タイムカウンタ１６に対する始動信号を送出する。試験電流値を変化させた場合の動作時間特性試験を行うため、電流切り替え機能を持つ。
【００２３】トリップ電圧検出、補助接点動作検出部１５は、継電器動作時のトリップ電圧を検出し、信号をピークホールド回路１８に送出する。また、継電器動作時のトリップ電圧または継電器の補助接点動作を検出し、カウンタ停止回路に信号を送出する。また、カウンタ停止回路１７は、トリップ電圧検出、補助接点動作検出回路からの信号により、タイムカウンタ回路１６に向けて停止信号を送出するタイムカウンタ回路１６は、試験用電流が発生した時点から、継電器が動作するまでの継電器動作時間を測定する。前記ピークホールド回路１８は、継電器動作時のトリップ電圧は徐々に減衰することが多いため、トリップ電圧検出回路からの電圧信号の最大値を保持・表示することにより、継電器動作時のトリップ電圧の最大値を表示させる働きをする。また、リセット回路を含んで構成される。さらに、操作部２０、表示部２１は、各種試験時の操作と電圧値、動作時間等のデータまたは本器の動作状態等を表示する。
【００２４】前記各回路を１つの装置としてまとめている試験装置１０においては、以下の試験機能を持たせた装置として構成し、試験作業の効率化と安全性の向上を図っているのである。
■ 開閉器トリップ回路の絶縁抵抗測定機能： 開閉器３のトリップ回路６と対地間に直流電圧を印加し、対地間に流れた電流より対地間絶縁抵抗測定を行う。
■ 開閉器トリップ回路の直流抵抗測定機能： 二重積分法によるか、または開閉器３のトリップ回路６に定電流回路から一定電流を流し、トリップ回路端子間の直流電圧から抵抗値換算をすること等により、トリップ回路の直流抵抗を測定する。
■ 継電器動作時のトリップ電圧測定機能： 二重積分法、ＤＣ−ＤＣコンバータ等により、継電器動作時のトリップ電圧を測定するとともに、最大電圧出力電圧を保持するピークホールド回路を設ける。なお、この回路で電圧の絶対値を表示する場合は、直流出力に対して自動反転機能を持つ。
【００２５】■ 継電器動作時間測定機能： この機能は、試験用交流電流を流す機能と、試験電流が流れ始めてから、継電器が動作するまでの時間を測定する機能があり、次のａ、ｂの機能を持たせている。
ａ 交流試験電流発生回路および試験用電圧発生回路： 交流定電流発生回路、または単巻電圧調整器（スライダック）と抵抗器等との組み合わせ等により、商用周波数と同じ試験用交流電流を発生する。また、地絡方向継電器の簡易試験のために必要な交流電圧発生回路は、定電圧発生回路または、単巻電圧調整器と抵抗器等との組み合わせ等により、商用周波数と同じ交流試験電圧を発生する。出力電圧は、電流出力部の電流位相に対して同相または逆相等の、一定の位相関係を持つ。
ｂ 動作時間測定： 試験用電流を流した瞬間より、タイムカウンタを始動させ、継電器動作時のトリップ電圧または、継電器の補助接点動作を検知してタイムカウンタを停止させ、継電器動作時間を測定する。
【００２６】
【発明の効果】本発明の保護継電器制御回路試験装置は、前述したように構成しているものであるから、開閉器に設けた各測定値の出力部に対して、出力端子を試験用コネクタ装置に一括して配置し、前記試験用コネクタ装置を介して試験装置の測定用の端子を全て接続し、試験装置に設けた操作部を用いて測定の作業を行うようにしているので、開閉器と継電器に対する各種のデータを容易に得ることができる。また、前記試験装置においては、多数の測定手段を１つの試験装置に対してユニットとして組み込んでいるものであるから、必要とされるデータを操作部を用いて容易に行うことができる。そして、ピークホールド付きの電圧測定機能を設け、トリップ電圧を利用してカウンタのストップ動作を行うことにより、一度の試験で動作時間とトリップ電圧の測定を行うことができるとともに、ＤＧＲに対する試験を電圧出力部の機能を利用して行うことができる。
【出願人】 【識別番号】５９２１８４２７８
【氏名又は名称】財団法人東北電気保安協会
【出願日】 平成１０年（１９９８）３月２３日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 紘
【公開番号】 特開平１１−２７１３７６
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１０−９４０８７