主変圧器の２次電力ケーブルの地絡事故検出方法

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【発明の名称】	主変圧器の２次電力ケーブルの地絡事故検出方法
【発明者】	【氏名】平山正承
【要約】	【課題】６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器の２次側電力ケーブルでの地絡事故を簡易に安価な装置で検出する検出方法の提供する。【解決手段】６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器１の２次側の２次電力ケーブル２の金属シールド層４が片側のみ接地された接地線３に配置した貫通型変流器CSで接地線３に流れる電流を検出し、２次電力ケーブル内の地絡事故の発生を判定する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器の２次側の２次電力ケーブルの金属シールド層が片側のみ接地された接地線に配置した貫通型変流器で接地線に流れる電流を検出し、２次電力ケーブル内の地絡事故の発生を判定することを特徴とする主変圧器の２次電力ケーブルの地絡事故検出方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、６．６ＫＶ配電用主変圧器の２次電力ケーブルの地絡事故検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、図６に示すように、６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器１の２次側の配電線６と母線５とに発生した地絡事故は、各配電線６に配置された地絡方向継電器DGR と母線５に配置された微地絡過電圧継電器OVG とにより検出されている。配電線のいずれかで地絡事故が発生した場合であって、しかもその地絡事故が完全地絡などの大きい場合には、地絡事故の発生した配電線に配置された地絡方向継電器DGR にて検知し、遮断器CB2 にて地絡事故の発生した配電線のみを遮断するが、地絡事故が不完全地絡などの小さい場合には、地絡方向継電器DGR は動作しないため、この状態でも動作する微地絡過電圧継電器OVG にて検出し、５秒間の後、各配電線の遮断器を順次遮断する。
【０００３】次に、母線内および２次電力ケーブル内で地絡事故が発生した場合には、各配電線に配置された地絡方向継電器DGR は動作しないが、母線に配置された微地絡過電圧継電器OVG が作動し、遮断器CB2 で配電線を遮断した後、遮断器CB1 で母線を遮断していくが、遮断器CB1 、CB2 を遮断しても故障個所が発見できず、主変圧器１次側から順次停止し、変圧器を停止して、多数の配電線需要家への送電を長時間停止させ、故障個所を検査する状況となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状に鑑み、６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器の２次側電力ケーブルでの地絡事故を簡易に安価な装置で検出する検出方法の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の主変圧器の２次電力ケーブルの地絡事故検出方法は、６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器の２次電力ケーブルの金属シールド層が片側のみ接地された接地線に配置した貫通型変流器で接地線に流れる電流を検出し、２次電力ケーブル内の地絡事故の発生を判定することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。図１において、６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器１の２次側の２次電力ケーブル２は、その金属シールド層４の片端側（母線側）のみが接地線３にて接地されており、この接地線３には、貫通型変流器CSが設置されていて、接地線３を流れる地絡電流を検出することができるようになされている。なお、接地線は必ずしも母線側の一端部でなくてもよい。
【０００７】主変圧器１の２次側の２次電力ケーブル２の地絡事故の場合には、地絡電流（配電線を含んだ対地静電容量による充電電流など）が地絡点に向かって流れ、ケーブルの金属シールド層４を経て接地線３などへ流れ、大地に戻る。このとき、遮断器CB1,CB2 が各配電線６を遮断する前に接地線３に流れるケーブル外部の対地充電電流を貫通型変流器CSにて検出し、その電流値の範囲により２次電力ケーブル２において地絡事故が発生したことを判定することができる。
【０００８】そこで、２次電力ケーブル２において地絡事故が発生した場合、貫通型変流器CSに流れる電流を検討することとする。なお、配電用変電所は、一般に配電線６からの誘導障害を抑制する目的から、非接地形態で金属シールド層４の片側接地が採用されており、そのため地絡事故時の地絡電流値は主として対地静電容量による充電電流と配電線系統の地絡事故を検出する微地絡過電圧継電器OVG を動作させるための接地変圧器GPT の３次制限抵抗によって決定される。また、地絡事故の程度としては、完全地絡の状態から樹木等が配電線に接触した程度の微地絡状態にまで至るものである。
【０００９】図２において、２次電力ケーブル２内で地絡事故が発生した場合、配電線６の対地静電容量Ｃo による充電電流（３相分）は２次電力ケーブル内の地絡点に向かって流れ、ケーブルの金属シールド層４から接地線３を経て大地からＩ_gCO(対地静電容量Ｃo に流れる電流) として戻る。また、母線部分５についても同様にして大地から接地変圧器GPT の接地線を経て接地変圧器GPT の３次制限抵抗により制限されたＩ_gr(GPTの接地線を流れる電流) として戻る。さらに、２次電力ケーブル内の充電電流Ｉ_Ci（３相分）は地絡点を経由して金属シールド層４に戻る。そこで、地絡点を流れる地絡電流Ｉ_gはＩ_gCO＋Ｉ_gr＋Ｉ_Ciで表されるが、Ｉ_Ciは接地線３には流れないので、貫通型変流器CSにて検出される事故電流Ｉ_CSは、次式で表される。
Ｉ_CS＝Ｉ_gCO＋Ｉ_gr (1)【００１０】次に、図３において、２次電力ケーブル外で地絡事故が発生した場合、配電線６の対地静電容量Ｃ_Oによる充電電流（３相分）は地絡点を経てＩ_Coとして戻るが、母線部分５については前述同様に大地を経由して変圧器GPT の３次制限抵抗により制限されたＩ_grとして戻り、さらに、２次電力ケーブル内の対地静電容量による充電電流Ｉ_Ci（３相分）は地絡点を経由して接地線３から金属シールド層４へ戻る。そこで、地絡点を流れる地絡電流Ｉ_gはＩ_Co＋Ｉ_gr＋Ｉ_Ciで表されるが、Ｉ_CoとＩ_grは接地線３を流れないので、貫通型変流器CSにて検出される事故電流Ｉ_CSは、次式で表される。
Ｉ_CS＝Ｉ_Ci (2)【００１１】ここで、実際の変電設備から接地線３に流れる事故電流Ｉ_CSを検討することとする。図２で示した２次電力ケーブル間での地絡事故は図４に示す等価回路で表すことができる。この等価回路から接地線３に流れる事故電流Ｉ_CSは式（3)，式（4)により求めることができる。
【００１２】
【数１】

【００１３】なお、ここで Voは零相電圧（ GPT３次に発生する電圧Vo' とは Vo'＝(3/n)Voの関係がある) 、Rnは GPT３次制限抵抗(25 Ω）Rn' の１次換算値であって、(n/3)²×Rn' ＝1200×25＝30000 Ωであり(nは GPTの変圧比: 60√3)、 Ci は２次電力ケーブルの対地静電容量（１相分）、 Co は Ci 以外の対地静電容量（大部分がフィーダの対地静電容量、１相分）、Rgは地絡点抵抗、E は系統の線間電圧(6.6KV) である。
【００１４】図３で示した２次電力ケーブル間での地絡事故は図５に示す等価回路で表すことができる。この等価回路から接地線３に流れる事故電流Ｉ_CSは式（3)，式（5)により求めることができる。
【００１５】
【数２】

【００１６】実際に使用される２次電力ケーブルとしての架橋ポリエチレン電力ケーブルCVは断面積が800mm²から1200mm²であるので、ケーブル長を20ｍとしたさいの静電容量は最小、最大を考慮して式 (6)，式(7) から算出すると、ほぼ 0.012～0.014 μF 値となる。
CV 800 mm² ：Ｃi ＝0.60μF/Km×0.02 Km ＝0.012 μF (6) CV 1200 mm² ：Ｃi ＝0.71μF/Km×0.02 Km ＝0.014 μF (7)【００１７】また、配電線に使用されるケーブルとしてのトリプレックス型ケーブルCVT(CVの３本一括形成のもの）は断面積が 250mm²から800 mm²であるので、配電線の亘長の静電容量は最小最大の両面を考慮して式(8),式(9) から算出すると、ほぼ0.066 ～2.72μF 値となる。
CVT 250 mm² ：Ｃo ＝0.55μF/Km×0.03Km×4 ＝0.066 μF (8) 亘長30m, 4配電線 CVT 400 mm² ：Ｃo ＝0.68μF/Km×0.5 Km×8 ＝2.72 μF (9) 亘長500m,8配電線【００１８】地絡時の地絡点抵抗は、地絡事故が完全地絡時の 0Ωから微地絡時の6kΩまでと規定されており、それ以上の地絡点抵抗は地絡事故として扱わないため、地絡点抵抗Rgの最小最大の両面を考慮して 0Ωと6kΩについて式(4),(5),(6),(7),(8),(9) から事故電流Ｉ_CSを算出すると、次の結果が得られる。
１．２次電力ケーブル内で、完全地絡が発生したとき、■２次電力ケーブル内でCV 800 mm² のときCVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.311 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝11.721 A■２次電力ケーブル内でCV 1200 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.311 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝11.721 A【００１９】２．２次電力ケーブル内で、地絡抵抗 6 kΩで地絡事故が発生したとき、■２次電力ケーブルがCV 800 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.237 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.631 A■２次電力ケーブルがCV 1200 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.236 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.630 A【００２０】３．２次電力ケーブル以外の個所で完全地絡が発生したとき、■２次電力ケーブルがCV 800 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.052 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.052 A■２次電力ケーブルがCV 1200 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.061 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.061 A【００２１】４．２次電力ケーブル以外の個所で地絡抵抗 6 kΩで地絡事故が発生したとき、■２次電力ケーブルがCV 800 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.039 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.003 A■２次電力ケーブルがCV 1200 mm² のとき、CVT 250 mm²,亘長30m, 4配電線：Ｉ_CS＝0.046 ACVT 400 mm²,亘長500m,8配電線：Ｉ_CS＝0.003 A【００２２】以上の結果から、２次電力ケーブル内で地絡事故が発生したときの事故電流Ｉ_CSは、ほぼ0.2 A 以上であり、２次電力ケーブル以外の個所で地絡事故が発生したときの事故電流Ｉ_CSは、ほぼ0.07 A以下であって、前者は後者よりも地絡事故の大小、電力ケーブルの使用条件の如何にかかわらず大きいことがわかる。以上の結果から式(1) と式(2) とから得られる事故電流Ｉ_CSの間には次式が成立する。
Ｉ_gr＋Ｉ_gCO＞Ｉ_Ci (10)しかも、上記事故電流Ｉ_CSの間には、識別可能な大きな差異があるので、遮断器CB1,CB2 が配電線を遮断する前に簡易に安価な装置にて接地線３における事故電流を測定することにより、２次電力ケーブル内の地絡事故を検出することができ、地絡事故の個所の早急な発見、修理が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、６．６ＫＶ配電用変電設備における主変圧器の２次側の２次電力ケーブルでの地絡事故を簡易に安価な装置で検出する検出方法を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００２３５９０１【氏名又は名称】美和電気株式会社
【出願日】	平成１０年６月１９日（１９９８．６．１９）
【代理人】	【識別番号】１０００６７９２１【弁理士】【氏名又は名称】大島道男
【公開番号】	特開２０００－９７８６（Ｐ２０００－９７８６Ａ）
【公開日】	平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【出願番号】	特願平１０－１８８０５９