JP5996709B1 - High voltage insulation monitoring device - Google Patents
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Abstract
【課題】活線状態で構内高圧電路の絶縁劣化状態を監視する装置を提供する。【解決手段】地絡事故発生時、構内高圧電路12に流れる零相電流I0、シールド線14に流れる零相電流I0Sを変流器15,18で検出し、零相電流I0,I0Sに基づいて地絡抵抗Rgを計測する高圧絶縁監視装置であって、構内対地間アドミタンスY0を−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)の関係式で算出すると共に、構内対地間アドミタンスYを−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)の関係式で算出し、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrから算出される地絡電流Igについて、各相地絡電流Iga,Igb,Igcを算出し、それら各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出することにより地絡抵抗Rgを計測する。【選択図】図4An apparatus for monitoring an insulation deterioration state of a campus high piezoelectric path in a live line state is provided. SOLUTION: When a ground fault occurs, a zero phase current I0 flowing through a high voltage path 12 on the premises and a zero phase current I0S flowing through a shield wire 14 are detected by current transformers 15 and 18, and based on the zero phase currents I0 and I0S. A high-voltage insulation monitoring device for measuring the ground fault resistance Rg, which calculates premises-to-ground admittance Y0 by the relational expression of -Y0 = (I02-I01) ωC0S / (I0S2-I0S1) and calculates premises-to-ground admittance Y -E = (I0-I01) ωC0S / (I0S-I0S1) The ground fault current Ig calculated from the real part Yr of the premises-to-ground admittance Y is calculated for each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is calculated, and the odd power {ΣIg1 / (2T + 1)} (2T + 1) of the sum of odd-numbered sums ΣIg1 / (2T + 1) of each phase ground fault currents Iga, Igb, Igc is resistance The ground fault resistance Rg is measured by calculating as the ground fault current Igr. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、非接地系電路で発生した地絡事故により非接地系電路に接続された構内高圧電路に発生する零相電流を検出することにより、構内高圧電路の絶縁劣化状態について地絡抵抗を計測することで監視する高圧絶縁監視装置に関する。 The present invention detects the zero-phase current generated in the campus high-voltage circuit connected to the non-grounded electrical circuit due to the ground fault occurring in the non-grounded system circuit, thereby reducing the ground fault resistance for the insulation degradation state of the campus high-voltage circuit. The present invention relates to a high-voltage insulation monitoring device that monitors by measuring.
非接地系電路に接続している高圧電路には、各種の電気設備(例えば、変圧器、進相コンデンサ、計器用変圧器、変流器など)が接続されており、その高圧電路に設置された零相変流器ZCTにより、地絡事故の発生時に構内高圧電路に流れる零相電流を検出することで、構内高圧電路の絶縁劣化状態を監視するようにしている。高圧電路との接続点である受電点から負荷側を構内と称して保護範囲とし、前述の受電点から系統側を構外と称して保護範囲外としているのが一般的である。 Various electrical equipment (for example, transformers, phase-advancing capacitors, instrument transformers, current transformers, etc.) is connected to the high-voltage circuit connected to the non-grounded circuit, and installed on the high-voltage circuit. In addition, the zero-phase current transformer ZCT detects the zero-phase current flowing in the campus high-voltage path when a ground fault occurs, thereby monitoring the insulation deterioration state of the campus high-voltage path. In general, the load side from the power receiving point, which is a connection point with the high piezoelectric path, is referred to as a premise, and the protection range is referred to, and the system side from the power receiving point is referred to as the premise, and is outside the protection range.
このようにして、地絡事故の発生時に構内高圧電路に流れる零相電流を零相変流器ZCTで検出することにより、その地絡事故が構内地絡であるか否かを判定することで、構内高圧電路の絶縁劣化状態を監視するようにしている。従来、構内高圧電路の絶縁劣化状態を監視する手段として、例えば、特許文献1に開示されたものが提案されている。
In this way, by detecting the zero-phase current flowing in the campus high piezoelectric path at the time of occurrence of the ground fault with the zero-phase current transformer ZCT, it is determined whether or not the ground fault is a campus ground fault. The insulation deterioration state of the campus high piezoelectric path is monitored. Conventionally, for example, a device disclosed in
この特許文献1は、非接地系電路の線路定数を活線状態で計測すると共に、この線路定数から電路の絶縁状態を的確に把握する線路定数計測装置、およびこれによって計測された線路定数に基づいて算出した零相電流から地絡電流を精度よく求めることができる非接地系電路の地絡監視装置を開示したものである。
This
つまり、特許文献1に開示された線路定数計測装置は、非接地系電路に流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、その非接地系電路の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、電路の一部の電圧を検出して零相分を除いた基準電圧を作成する基準電圧作成手段と、線路定数計測開始時の零相電流と零相電圧を記憶し、検出している零相電圧がこの記憶値から所定値以上変動したとき、検出している零相電流と零相電圧を記憶する電路変化検出手段と、各相の対地アドミタンスのベクトル和を第1の線路定数とし、各相の対地アドミタンスの不平衡分によって流れる零相電流を基準電圧によって表した式における対地アドミタンスを第2の線路定数とするとき電路変化検出手段によって記憶された零相電圧および零相電流に基づき、二元連立ベクトル方程式を解いて、第1の線路定数および第2の線路定数を算出する線路定数演算手段とを備えたものである。
That is, the line constant measuring device disclosed in
また、特許文献1に開示された地絡監視装置は、前述の線路定数計測装置を有し、この装置によって算出した第1の線路定数と第2の線路定数を用い、零相電流、零相電圧、基準電圧をベクトル量として入力し、所定の演算式に基づくベクトル演算を行って地絡電流を算出する地絡電流演算手段を備えたものである。
Moreover, the ground fault monitoring apparatus disclosed in
ところで、特許文献1では、電路に現出した零相電圧を零相電圧検出手段により検出するようにしている。この零相電圧検出手段は、電路にスター接続された3つのコンデンサの中心接続点とアース間に分圧コンデンサを接続し、その分圧コンデンサの両端電圧を変成器を介して取り出す構成のものである。この場合、変成器自体が高価なものであり、また、地絡電流の計測時、変圧器の取り付けおよび取り外しに手間がかかり、その変圧器の取り付けおよび取り外し時には電路を停電させなければならないという改善すべき点が残されていた。
By the way, in
また、構内高圧電路の絶縁劣化状態を監視する手段として、JISC4601,4609で規定されているように一般的に普及している地絡継電器(GR/DGR)や、本出願人が先に提案した高圧絶縁監視装置(特開平11−271384号公報)がある。 In addition, as means for monitoring the insulation deterioration state of the campus high piezoelectric road, the ground fault relay (GR / DGR) which is generally spread as defined in JISC4601, 4609 and the applicant previously proposed. There is a high voltage insulation monitoring device (Japanese Patent Laid-Open No. 11-271384).
しかしながら、前者の地絡継電器では、零相電流が100mA程度以下である構内高圧電路での地絡事故を検出する機能がない。また、後者の高圧絶縁監視装置では、構内高圧電路の各相電圧(対地電圧)の位相を計測する手段を備えていないので、演算により得られた地絡電流が抵抗性地絡、誘導性地絡あるいは容量性地絡のいずれであるかを特定することができない。さらに、この高圧絶縁監視装置では、零相電流が20mA以下である微小地絡を検出する機能がない。 However, the former ground fault relay does not have a function of detecting a ground fault in a high voltage road on the premises where the zero phase current is about 100 mA or less. In addition, since the latter high-voltage insulation monitoring device does not have means for measuring the phase of each phase voltage (ground voltage) of the premises high-voltage piezoelectric path, the ground fault current obtained by the calculation is a resistive ground fault, inductive ground. Whether it is a fault or a capacitive ground fault cannot be specified. Furthermore, this high voltage insulation monitoring device does not have a function of detecting a micro ground fault with a zero-phase current of 20 mA or less.
そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡易な手段により活線状態で、構内高圧電路の絶縁劣化状態を安価に監視し得る高圧絶縁監視装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described improvements, and the object of the present invention is to provide a high voltage insulation monitor that can monitor the insulation deterioration state of the campus high piezoelectric path at a low cost by a simple means. To provide an apparatus.
本発明は、非接地系電路での地絡事故の発生時、非接地系電路に接続された構内高圧電路に流れる零相電流I0、および構内高圧電路に設置された電力ケーブルのシールド線に流れる零相電流I0Sを変流器で検出し、構内高圧電路に流れる零相電流I0と、電力ケーブルのシールド線に流れる零相電流I0Sに基づいて地絡抵抗を計測する高圧絶縁監視装置である。 The present invention provides a zero-phase current I 0 that flows through a high voltage path on a campus connected to a non-grounded circuit when a ground fault occurs on a non-grounded circuit, and a shield line of a power cable installed on the high voltage path on the campus. through the zero-phase current I 0S is detected by current transformer, the zero-phase current I 0 flowing through the premises pressure path, high insulation monitoring to measure the ground fault resistance based on the zero-phase current I 0S flowing through the shield wire of the power cable Device.
前述した目的を達成するための技術的手段として、本発明の高圧絶縁監視装置は、構内高圧電路の健全時の構内対地間アドミタンスY0を−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)の関係式で算出すると共に、構内高圧電路の地絡時の構内対地間アドミタンスYを−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)あるいは−Y=(I0−I02)ωC0S/(I0S−I0S2)の関係式で算出し、構内対地間アドミタンスYと構内対地間アドミタンスY0との差分である構内対地間アドミタンスYの実数部Yrから算出される地絡電流Igについて、対地電圧を基準位相として各相地絡電流Iga,Igb,Igcを算出し、それら各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出することにより地絡抵抗を計測する演算部を具備したことを特徴とする。 As a technical means for achieving the above-described object, the high voltage insulation monitoring apparatus according to the present invention sets the premises admittance Y 0 when the premises high piezoelectric path is healthy to −Y 0 = (I 02 −I 01 ) ωC 0S / While calculating with the relational expression (I 0S2 −I 0S1 ), the premises admittance Y at the time of ground fault of the campus high piezoelectric road is −Y = (I 0 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S −I 0S1 ) or -Y = (I 0 −I 02 ) ωC 0S / (I 0S −I 0S2 ), and the difference between the premises admittance Y and the premises admittance Y 0 is the difference between the premises admittance Y With respect to the ground fault current Ig calculated from the real part Yr, each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is calculated using the ground voltage as a reference phase, and each of the phase ground fault currents Iga, Igb, Igc is raised to the power of an odd number. sum ΣIg 1 / (2T + 1) odd power of {ΣIg 1 / (2T + 1 )} a (2T + 1) resistance Characterized by comprising an arithmetic unit for measuring the ground fault resistance by calculating as sex grounding current Igr.
このように、対地電圧を基準位相として各相地絡電流Iga,Igb,Igcを算出し、それら各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出することにより地絡抵抗を計測することで、非接地系電路で発生した地絡事故が微小地絡であっても、その地絡事故を正確に検出することができる。 In this way, each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is calculated using the ground voltage as a reference phase, and the odd-numbered sum ΣIg 1 / (2T + 1) of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is calculated. By measuring the ground fault resistance by calculating the odd power {ΣIg 1 / (2T + 1) } (2T + 1) as the resistive ground fault current Igr, the ground fault occurred in the ungrounded circuit Even if it is a micro ground fault, the ground fault accident can be detected accurately.
本発明における演算部は、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)をその最大値mの逆数倍で補正することにより、奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の真値(ΣIg1/(2T+1))/mを算出し、奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の真値(ΣIg1/(2T+1))/mの奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出するように構成することが望ましい。このようにすれば、地絡事故をより一層正確に検出することができる。
The arithmetic unit in the present invention corrects the odd sum of the squares ΣIg 1 / (2T + 1) of each phase ground fault currents Iga, Igb, Igc by an inverse multiple of the maximum value m, thereby obtaining an
本発明における演算部は、抵抗性地絡電流Igrの位相について、商用周波成分で演算を行ない、抵抗性地絡電流Igrの電流値について、尖頭値または準尖頭値による演算を行なうように構成することが望ましい。このようにすれば、抵抗性地絡電流を正確に算出することができる。 The calculation unit according to the present invention calculates the phase of the resistive ground fault current Igr using the commercial frequency component, and calculates the peak value or the quasi-peak value for the current value of the resistive ground fault current Igr. It is desirable to configure. In this way, the resistive ground fault current can be accurately calculated.
本発明における演算部は、抵抗性地絡電流Igrの位相について、商用周波成分で演算を行ない、抵抗性地絡電流Igrの電流値について、零相電流I0から構内対地間静電容量と零相電圧の積と不平衡電流を差し引いた値で高調波成分を含んだ歪み波形による演算を行なうように構成することが望ましい。このようにすれば、抵抗性地絡電流を正確に算出することができる。 The calculation unit according to the present invention calculates the phase of the resistive ground fault current Igr using a commercial frequency component, and calculates the current value of the resistive ground fault current Igr from the zero-phase current I 0 to the on-premises electrostatic capacitance and the zero. It is desirable to perform the calculation based on the distortion waveform including the harmonic component by subtracting the product of the phase voltage and the unbalanced current. In this way, the resistive ground fault current can be accurately calculated.
本発明によれば、地絡事故の発生時に電力ケーブルのシールド線に流れる零相電流I0Sを変流器で検出することにより、簡易な手段により活線状態で、構内高圧電路の絶縁劣化状態について地絡抵抗を計測することで監視する安価な装置を実現できる。また、対地電圧を基準位相として各相地絡電流Iga,Igb,Igcを算出し、それら各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出することにより地絡抵抗を計測することで、非接地系電路で発生した地絡事故が微小地絡であっても、その地絡事故を正確に検出することができる。 According to the present invention, by detecting the zero-phase current I 0S flowing through the shield line of the power cable at the time of the occurrence of the ground fault with the current transformer, the insulation deterioration state of the high voltage road on the premises is kept in a live state by a simple means. It is possible to realize an inexpensive device for monitoring by measuring the ground fault resistance. Also, each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is calculated using the ground voltage as a reference phase, and an odd number of sums ΣIg 1 / (2T + 1) of odd numbers of the respective phase ground fault currents Iga, Igb, Igc. By measuring the ground fault resistance by calculating the squared {ΣIg 1 / (2T + 1) } (2T + 1) as the resistive ground fault current Igr, Even if it is a fault, the ground fault can be accurately detected.
本発明の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、非接地系電路での地絡事故の発生時、その非接地系電路に接続された構内高圧電路に流れる零相電流、および電力ケーブル(例えば、JISC3606に規程される高圧架橋ポリエチレンケーブル)のシールド線に流れる零相電流に基づいて、地絡抵抗を計測する高圧絶縁監視装置を説明する。 Embodiments of the present invention are described in detail below. In the following embodiments, when a ground fault occurs in a non-grounded electric circuit, a zero-phase current flowing in a high-voltage road on the premises connected to the non-grounded electric circuit and a power cable (for example, a high-voltage bridge specified in JISC3606) A high voltage insulation monitoring device that measures ground fault resistance based on a zero-phase current flowing in a shield wire of a polyethylene cable) will be described.
図1は本発明の一つの実施形態を示し、図2は本発明の他の実施形態を示す。図1および図2に示す6.6kVの非接地系電路(三相回路)では、変電所11から配電線路を通じて分岐接続される構内高圧電路12に設置された電力ケーブル13に各種の電気設備(例えば、変圧器、進相コンデンサ、計器用変圧器、変流器など)が接続されている。なお、図1および図2では、零相変流器15を構内高圧電路12に取り付けた状態を例示するが、貫通形の零相変流器を電力ケーブル13に取り付けるようにしてもよい。
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In the 6.6 kV ungrounded electric circuit (three-phase circuit) shown in FIGS. 1 and 2, various electric facilities (on the
地絡事故の発生時、構内高圧電路12に流れる零相電流I0、および電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sを検出することにより、構内高圧電路12の絶縁劣化状態について地絡抵抗を計測することで監視するようにしている。この絶縁監視では、高圧電路12と電力ケーブル13の接続点である受電点から負荷側を構内と称して保護範囲とし、受電点から系統側を構外と称して保護範囲外としている。
Upon the occurrence of a ground fault, by detecting the zero-phase current I 0S flowing through the shielded
なお、図1および図2は電力ケーブル13に接続された構内電気設備のA相に一線地絡事故が発生した場合を例示し、その時の地絡電流をIg、地絡抵抗をRgとする。図1および図2における符号CA1,CB1,CC1は高圧電路12と大地との間に存在する構外の対地静電容量であり、符号CA2,CB2,CC2は電力ケーブル13および各種電気機器と大地との間に存在する構内の対地静電容量である。また、符号IA,IB,ICは、各相に流れる電流である〔IA=(Ea−V0)・jωCA2、IB=(Eb−V0)・jωCB2、IC=(Ec−V0)・jωCC2〕。
1 and 2 exemplify a case where a one-line ground fault has occurred in the A phase of the on-premises electrical equipment connected to the
図1に示す実施形態では、高圧電路12に設置された零相変流器ZCT15により、地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0を検出する構成を採用している。一方、図2に示す実施形態では、地絡保護継電器16が接続された既設の零相変流器ZCT15の二次側にクランプ式変流器17を接続し、このクランプ式変流器17により、地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0を検出する構成を採用している。
In the embodiment shown in FIG. 1, a configuration is adopted in which a zero-phase
図2に示す実施形態の場合、既設の零相変流器ZCT15の二次側にクランプ式変流器17を取り付けるだけで簡易に絶縁監視を行うことができる。しかも、電力ケーブル13に雷サージ等の過電圧が印加されても、その過電圧が高圧絶縁監視装置19へ直接印加することがないので過電圧に対する保護も確実となって信頼性の向上が図れる。なお、零相変流器ZCT15の二次側に接続する変流器としては、クランプ式以外に、例えば、貫通式変流器であってもよい。
In the case of the embodiment shown in FIG. 2, insulation monitoring can be performed simply by attaching the clamp type
この高圧絶縁監視装置19では、高圧電路12に設置された零相変流器ZCT15(図1参照)、あるいはその零相変流器ZCT15の二次側に接続されたクランプ式変流器17(図2参照)により、地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0を検出する。また、構内高圧電路12に設置された電力ケーブル13のシールド線14にクランプ式変流器18を取り付け、そのクランプ式変流器18により、地絡事故の発生時に電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sを検出する。
In this high-voltage
このクランプ式変流器18も、前述のクランプ式変流器17と同様、電力ケーブル13のシールド線14に取り付けるだけで簡易に絶縁監視を行うことができ、しかも、電力ケーブル13に雷サージ等の過電圧が印加されても、その過電圧が高圧絶縁監視装置19へ直接印加することがないので過電圧に対する保護も確実となって信頼性の向上が図れる。なお、電力ケーブル13のシールド線14に接続する変流器としては、クランプ式以外に、例えば、貫通式変流器であってもよい。
The clamp type
これらクランプ式変流器17,18は、磁気回路を構成して電流を検出するリング状部が本体先端に開閉可能に設けられた構造を具備する。クランプ式変流器17,18の零相変流器ZCT15の二次側および電力ケーブル13のシールド線14への装着は、リング状部を手動操作により開いてその内部に地絡保護継電器16との接続線および電力ケーブル13のシールド線14を取り込んだ後に閉じることで、磁気回路を構成するリング状部に接続線および電力ケーブル13のシールド線14を貫通させるようにして行われる。このような簡単な操作でその取り付け作業が容易であるので、現場における作業も効率よく実施できてその実用的価値は大きい。
These clamp type
ここで、地絡事故の発生により、構内高圧電路12に流れる零相電流I0および電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sは、電力ケーブル13に接続された構内電気設備の投入や遮断により変動する。図3は、高圧絶縁監視装置19の電源投入から計測開始時を経て計測開始後に至って増加する零相電流I0,I0Sを示す。
Here, due to the occurrence of a ground fault, the zero-phase current I 0 flowing through the campus high-
電源投入時(図中のA点)から零相電流I0,I0Sが共に高圧絶縁監視装置19において演算可能な最低レベルL(例えば2mA)に増加するまでを待機モードとし、零相電流I0,I0Sが共に演算可能な最低レベルLに達した時点で地絡抵抗Rgを計測開始する。この計測開始時(図中のB点)の零相電流I0,I0Sを零相電流I01,I0S1とし、計測開始後(図中のC点)に計測された零相電流I0,I0Sを現在値として零相電流I02,I0S2とする。
The standby mode is set until the zero-phase currents I 0 and I 0S both increase to the lowest level L (for example, 2 mA) that can be calculated in the high-voltage
なお、前述した計測開始時の零相電流I01,I0S1は、地絡抵抗Rgを演算するときの基準値の役目を負うので次のように扱う。つまり、最初に計測した零相電流I01,I0S1を標準として固定値とする。また、演算結果の地絡抵抗Rgが無限大に近く構内高圧電路12に地絡事故がないと判定できる時には、計測された現在値の零相電流I02,I0S2を零相電流I01,I0S1として自動または手動により更新する。この更新は、外部からの通信指令や、外部からの直接入力手段によって行われる。
Note that the zero-phase currents I 01 and I 0S1 at the start of measurement described above have the role of a reference value when calculating the ground fault resistance Rg, and are handled as follows. That is, the first measured zero phase currents I 01 and I 0S1 are set as fixed values. When the ground fault resistance Rg of the calculation result is close to infinity and it can be determined that there is no ground fault in the
高圧絶縁監視装置19では、零相電流I0,I0Sが共に演算可能な最低レベルLに達した時点、つまり、計測開始により、待機モードから暫定モードへ移行する。この暫定モードでは、零相電流I0の変動分ΔI0(=I02−I01)が0に近似する区間である(I02≒I01)。さらに、その変動分ΔI0(=I02−I01)が0よりも大きくなると、暫定モードから確定モードへ移行する。この待機モードから暫定モードへの移行、および暫定モードから確定モードへの移行は、高圧絶縁監視装置19の判定部20で行われる。なお、零相電流I0の変動分ΔI0が0に近似する場合と、零相電流I0の変動分ΔI0が0よりも大きくなる場合との境界値は、高圧絶縁監視装置19の計測および演算性能に依存するものである。
In the high voltage
ここで、電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sは、地絡事故の発生で高圧電路12に現出した零相電圧V0でもって、電力ケーブル13の芯線と大地間の対地静電容量C0S=CAS+CBS+CCS(図示せず)により流れる電流である〔I0S=ω・C0S・V0、ただし、ω=2π・電源周波数(Hz)〕。この電力ケーブル13の芯線と大地間の各相の対地静電容量CAS,CBS,CCSは、電力ケーブル13の太さ、長さおよび製造メーカ等の仕様により異なる。この対地静電容量CAS,CBS,CCSとしては、JISC3606または前述の仕様に示された値を使用し、構内電気設備の敷設記録による情報を基にして電力ケーブル13の仕様を高圧絶縁監視装置19に手動または自動で設定する。
Here, the zero-phase current I 0S flowing through the
手動設定方法としては、外部に設けた設定器(またはパソコン)と高圧絶縁監視装置19との通信手段により、電力ケーブル13の対地静電容量CAS,CBS,CCSまたは仕様を各相(A相,B相,C相)ごとに入力する方法や、高圧絶縁監視装置19の内部に設定回路を設けてダイヤルスイッチにより、電力ケーブル13の対地静電容量CAS,CBS,CCSまたは仕様を各相ごとに入力する方法がある。
As a manual setting method, the ground capacitances C AS , C BS , C CS or specifications of the
この方法を採用した場合、電力ケーブル13の構内対地間インピーダンスZ0Sは、各相の対地静電容量CAS,CBS,CCSと電源周波数の角速度ωを乗算したものの逆数の和になる〔Z0S=(1/ωCAS+1/ωCBS+1/ωCCS)〕。この構内対地間インピーダンスZ0Sの逆数である電力ケーブル13の構内対地間アドミタンスY0S(以下、単に構内対地間アドミタンスY0Sと称す)は、Y0S=1/(1/ωCAS+1/ωCBS+1/ωCCS)として、構内高圧電路12の地絡時の構内対地間アドミタンスY(以下、単に構内対地間アドミタンスYと称す)を算出するための演算処理に供される。
When this method is adopted, the ground-to-ground impedance Z 0S of the
自動設定方法としては、図3に示す確定モードにおいて、構内対地間アドミタンスYを演算部23で算出することにより、その構内対地間アドミタンスYの虚数部jYiが求められる。従って、この構内対地間アドミタンスYの虚数部jYiのスカラ量|Yi|と構内対地間アドミタンスY0Sのスカラ量|Y0S|は、零相電流I0の変動分ΔI0と零相電流I0Sの変動分ΔI0Sの比に比例する。つまり、構内対地間アドミタンスY0Sのスカラ量は、|Y0S|=(ΔI0S/ΔI0)・|Yi|の式で求められ、構内対地間アドミタンスYを算出するための演算処理に供される。なお、構内対地間アドミタンスYの虚数部(|Yi|=|ωC|)を電源周波数の角速度ω(=2π×電源周波数)で除算すると構内の対地静電容量C(三相あたり)となる。 As an automatic setting method, the imaginary part jYi of the premises-to-ground admittance Y is obtained by calculating the premises-to-ground admittance Y in the determination mode shown in FIG. Therefore, the scalar quantity of the imaginary part jYi of the premises ground between admittance Y | Yi | and scalar amounts of premises ground between admittance Y 0S | Y 0S | is variation [Delta] I 0 of the zero-phase current I 0 and zero-phase current I 0S It is proportional to the ratio of the variation ΔI 0S of. That is, the scalar quantity of the premises-to-ground admittance Y 0S is obtained by the equation | Y 0S | = (ΔI 0S / ΔI 0 ) · | Yi |, and is used for the arithmetic processing for calculating the premises-to-ground admittance Y. The When the imaginary part (| Yi | = | ωC |) of the premises-to-ground admittance Y is divided by the angular velocity ω (= 2π × power supply frequency) of the power supply frequency, the ground capacitance C (per three phases) is obtained.
地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0には、構内対地間アドミタンスYの不平衡の影響を受けた零相電流Ifが含まれる〔If=jω(CA2・Ea+CB2・Eb+CC2・Ec)〕。この構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifは、零相電圧V0の項がないので零相電圧V0の変動による影響を受けない。また、送電側の各相電圧(=Ea,Eb,Ec)が平衡三相電圧であるので影響を受けない。この零相電流Ifが変動の影響を受けるのは、構内の対地静電容量CA2,CB2,CC2の不平衡である。従って、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifは、通常10mA以下で計測される。
The zero-phase current I 0 that flows through the campus high
また、電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sには、構内対地間アドミタンスY0Sの不平衡の影響を受けた零相電流If0Sが含まれる。この零相電流If0Sが変動の影響を受けるのは、電力ケーブル13の対地静電容量であるが、その電力ケーブル13の対地静電容量は各相で等しいので(CAS=CBS=CCS)、零相電流If0Sは、通常、0mAとして計測される。
Further, the zero-phase current I 0S flowing through the
高圧絶縁監視装置19では、構内高圧電路12に設置された零相変流器ZCT15あるいはその二次側に接続されたクランプ式変流器17により検出された零相電流I0と、電力ケーブル13のシールド線14に取り付けられたクランプ式変流器18により検出された零相電流I0Sと、電力ケーブル13の芯線と大地間の対地静電容量CAS,CBS,CCSを電力ケーブル13の太さ、長さおよび製造メーカ等の仕様により手動設定または自動設定することで得られた対地間アドミタンスY0Sと、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifとに基づいて、以下の要領でもって地絡抵抗Rgを計測する。
In the high voltage
まず、図1に示す符号IA,IB,IC,Igは、IA=(Ea−V0)・jωCA2、IB=(Eb−V0)・jωCB2、IC=(Ec−V0)・jωCC2、Ig=(Ea−V0)/Rgで表される。また、構内高圧電路12に設置された零相変流器ZCT15あるいはその二次側に接続されたクランプ式変流器17により検出される零相電流I0は、I0=IA+IB+IC+Igとなる。
First, the codes I A , I B , I C , and Ig shown in FIG. 1 are I A = (Ea−V 0 ) · jωC A2 , I B = (Eb−V 0 ) · jωC B2 , I C = (Ec −V 0 ) · jωC C2 , Ig = (Ea−V 0 ) / Rg Further, the zero-phase current I 0 detected by the zero-phase
従って、その零相電流I0は、I0=Ig−jω(CA2+CB2+CC2)・V0+jω(Ea・CA2+Eb・CB2+Ec・CC2)で表される。ここで、Y=jω(CA2+CB2+CC2)、If=jω(Ea・CA2+Eb・CB2+Ec・CC2)であることから、零相電流I0は、I0=Ig−Y・V0+Ifで表される。 Therefore, the zero-phase current I 0 is expressed as I 0 = Ig−jω (C A2 + C B2 + C C2 ) · V 0 + jω (Ea · C A2 + Eb · C B2 + Ec · C C2 ). Here, since Y = jω (C A2 + C B2 + C C2 ) and If = jω (Ea · C A2 + Eb · C B2 + Ec · C C2 ), the zero-phase current I 0 is I 0 = Ig−Y • V 0 + If.
地絡電流Igは、Ig=I0−(−Y・V0+If)で表される。また、監視当初は構内電気設備の対地間絶縁が良好で地絡電流が流れないので(Ig=0)、零相電流I0は、I0=−Y・V0+Ifとなる。さらに、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifは、If=I0−(−Y・V0)となる。零相電圧V0を計測しないので、V0=I0S/Y0Sを用いると、If=I0−{−Y・(I0S/Y0S)}=I0−{−(Y/Y0S)・I0S}となる。 The ground fault current Ig is represented by Ig = I 0 − (− Y · V 0 + If). In addition, since the ground electrical current of the premises electrical equipment is good and no ground fault current flows (Ig = 0) at the beginning of monitoring, the zero-phase current I 0 is I 0 = −Y · V 0 + If. Further, the zero-phase current If caused by the imbalance of the premises-to-ground admittance Y is If = I 0 − (− Y · V 0 ). Since the zero-phase voltage V 0 is not measured, if V 0 = I 0S / Y 0S is used, If = I 0 − {− Y · (I 0S / Y 0S )} = I 0 − {− (Y / Y 0S ) · I 0S }.
図3に示す待機モードでは、零相電流I01,I0S1の値が演算可能な最低レベルLに達していないので絶縁監視はできない。次の暫定モードに移行した時は、零相電流I01,I0S1の値が演算可能な最低レベルLに達した時点でこれらを基準値とする。ここで、零相電流I0S1の値を基準値とするのは、電力ケーブル13には、絶縁体(架橋ポリエチレン)の特性上、絶縁破壊(電力ケーブル13の絶縁体である架橋ポリエチレンに起きる水トリー現象等による絶縁体間の橋絡現象)に至る直前まで電力ケーブル13の内部劣化による地絡電流はほとんど流れないからである。また、電力ケーブル13における三相の電線は同じサイズの同軸構造となっており同じ長さを有する構造であることから、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifが流れることもない。
In the standby mode shown in FIG. 3, since the values of the zero-phase currents I 01 and I 0S1 have not reached the lowest level L that can be calculated, insulation monitoring cannot be performed. When shifting to the next provisional mode, the zero-phase currents I 01 and I 0S1 are used as reference values when the values reach the lowest level L that can be calculated. Here, the value of the zero-phase current I 0S1 is used as a reference value for the
なお、電力ケーブル13が絶縁破壊に至った場合には、その電力ケーブル13に大電流が流れ、その電力ケーブル13の絶縁破壊状態は、絶縁監視の対象である。また、基準値とする零相電流I01については、監視当初で電気機器に地絡事故が生じていない状態(地絡電流Ig=0)を想定している。これ以後の計測値は、零相電流I02,I0S2の値として、暫定モードでの地絡電流Igおよび地絡抵抗Rgの算出に供される。以下、基本式に基づく確定モードを暫定モードよりも先に説明する。
When the
高圧絶縁監視装置19における確定モードでは、零相電流I0の変動分ΔI0(=I02−I01)が0よりも大きいことから(I02≠I01)、その変動分ΔI0を高圧絶縁監視装置19で演算することが容易である。そこで、この確定モードにおいて、高圧絶縁監視装置19では、まず、演算部23により、零相変流器ZCT15あるいはクランプ式変流器17により検出された零相電流I0と、クランプ式変流器18により検出された零相電流I0Sとを基準にして構内対地間アドミタンスYを以下の関係式でもって算出する。
In the definite mode in the high voltage
この確定モードでは、前述の式I0=−Y・V0+Ifを用いると、零相電流I01は、I01=−Y・V01+Ifとなり、また、零相電流I02は、I02=−Y・V02+Ifとなる。現在値の零相電流I02と計測開始時の零相電流I01との差分I02−I01=−Y(V02−V01)を算出することで、構内対地間アドミタンスYを演算部23で算出する〔−Y=(I02−I01)/(V02−V01)〕。 In this fixed mode, using the above-described formula I 0 = −Y · V 0 + If, the zero-phase current I 01 becomes I 01 = −Y · V 01 + If, and the zero-phase current I 02 becomes I 02 = −Y · V 02 + If. Calculate the difference I 02 −I 01 = −Y (V 02 −V 01 ) between the current zero-phase current I 02 and the zero-phase current I 01 at the start of measurement to calculate the premises admittance Y between the premises and the ground [−Y = (I 02 −I 01 ) / (V 02 −V 01 )].
ここで、零相電圧V01,V02は計測していないので、その代わりに、クランプ式変流器18により検出された電力ケーブル13のシールド線14の零相電流I0S1,I0S2を演算処理に供する。つまり、これら零相電流I0S1,I0S2は、この零相電圧V01,V02と構内対地間アドミタンスY0Sを乗算したもの(V01=I0S1/Y0S,V02=I0S2/Y0S)であることから、−Y=(I02−I01)/(V02−V01)は、−Y=(I02−I01)/{(I0S2/Y0S)−(I0S1/Y0S)}=(I02−I01)/{(I0S2−I0S1)/Y0S)}={(I02−I01)/(I0S2−I0S1)}・Y0Sとなる。
Here, since the zero-phase voltages V 01 and V 02 are not measured, the zero-phase currents I 0S1 and I 0S2 of the
ここで、零相電流I0の変動分(I02−I01)をΔI0、零相電流I0Sの変動分(I0S2−I0S1)をΔI0Sとすると、−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sとなり、この関係式から構内対地間アドミタンスYが求まる。このように、電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sを基準値として構内高圧電路12に流れる零相電流I0から構内対地間アドミタンスYが求められる。つまり、零相電流I0の変動分ΔI0と零相電流I0Sの変動分ΔI0Sの比(ΔI0/ΔI0S)に構内対地間アドミタンスY0Sを乗算することにより、構内対地間アドミタンスYが求められる。
Here, if the variation of the zero phase current I 0 (I 02 −I 01 ) is ΔI 0 and the variation of the zero phase current I 0S (I 0S2 −I 0S1 ) is ΔI 0S , −Y = (ΔI 0 / ΔI 0S ) · Y 0S , and premises-to-ground admittance Y is obtained from this relational expression. In this way, the premises admittance Y is obtained from the zero phase current I 0 flowing in the campus high
この構内対地間アドミタンスYを複素数計算すると、−Y=Yr+jYiから、実数部Yrと虚数部Yiが求まる。−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sの分子の項に対地間の地絡電流Igが含まれる時は、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrを演算部24で算出することにより、地絡抵抗Rgを確定的に計測することができる〔Rg=1/Yr〕。
When this premises-to-ground admittance Y is calculated as a complex number, a real part Yr and an imaginary part Yi are obtained from -Y = Yr + jYi. When a ground fault current Ig between ground is included in the numerator of −Y = (ΔI 0 / ΔI 0S ) · Y 0S , the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the premises-to-ground admittance Y is calculated by the
また、前述した式I0=Ig−Y・V0+Ifを用いることにより、零相電流I02から地絡電流Igを求める。この時は、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifが不明であるので、地絡抵抗Rgが無限大に近い値の時に零相電流I0から構内対地間アドミタンスYと零相電圧V0を乗算したものをベクトル減算して求めて確定する(If=I0+Y・V0)。 Further, the ground fault current Ig is obtained from the zero-phase current I 02 by using the above-described formula I 0 = Ig−Y · V 0 + If. At this time, since the zero-phase current If due to the imbalance of the premises-to-ground admittance Y is unknown, the premises-to-ground admittance Y and the zero-phase voltage are calculated from the zero-phase current I 0 when the ground fault resistance Rg is close to infinity. A value obtained by multiplying V 0 is obtained by vector subtraction and determined (If = I 0 + Y · V 0 ).
監視当初は地絡電流Igが流れないので(Ig=0)、現在値の零相電流I02から、地絡電流Igは、Ig=I02−(If−Y・V02)で表され、零相電圧V02は計測していないことから、V02=I0S2/Y0Sを用いると、Ig=I02−{If−Y・(I0S2/Y0S)}=I02−{If−(Y/Y0S)・I0S2}となり、地絡電流Igが得られる。 Since the ground fault current Ig does not flow at the beginning of monitoring (Ig = 0), the ground fault current Ig is expressed by Ig = I 02 − (If−Y · V 02 ) from the current zero-phase current I 02 . Since the zero phase voltage V 02 is not measured, using V 02 = I 0S2 / Y 0S , Ig = I 02 − {If−Y · (I 0S2 / Y 0S )} = I 02 − {If− (Y / Y 0S ) · I 0S2 }, and the ground fault current Ig is obtained.
この地絡検出時に地絡抵抗が大きい時(Rg>約10kΩ)は、実数部|Yr|≪虚数部|Yi|となる。従って、相電圧Ea,Eb,Ecと対地電圧Va,Vb,Vcとはほぼ等しい。相電圧=線間電圧/√3=6600V/√3=3810Vであることから、この相電圧Ea,Eb,Ecとほぼ等しい対地電圧Va,Vb,Vcを用いて地絡抵抗Rgが次の式で求められる。つまり、地絡抵抗Rg=対地電圧/地絡電流=3810V/Igとなる。 When the ground fault resistance is large when this ground fault is detected (Rg> about 10 kΩ), the real part | Yr | << the imaginary part | Yi | Therefore, the phase voltages Ea, Eb, Ec and the ground voltages Va, Vb, Vc are substantially equal. Since phase voltage = line voltage / √3 = 6600 V / √3 = 3810 V, ground fault resistance Rg is expressed by the following equation using ground voltages Va, Vb, Vc substantially equal to phase voltages Ea, Eb, Ec. Is required. That is, the ground fault resistance Rg = ground voltage / ground fault current = 3810 V / Ig.
本出願人は、模擬電気室(一線地絡電流=7.89A)を用いて以下の試験条件で地絡実験(確定モード)を行った。 The present applicant conducted a ground fault experiment (determined mode) under the following test conditions using a simulated electric room (single wire ground fault current = 7.89 A).
・電力ケーブル:公称断面積22mm2、長さ20m=0.0162[μF](1相当たり)電源周波数60Hz
・地絡抵抗Rg:1000[kΩ]
・構内の対地静電容量C:0.2[μF]
・残留電圧:約100[V]
・ Ground fault resistance Rg: 1000 [kΩ]
・ Ground capacitance C on ground: 0.2 [μF]
・ Residual voltage: about 100 [V]
[計算値]
Y0S=1/(1/ωC)=ωC=6.107×10-6∠90[S]
Y={(35.3×10-3∠293.2−24.3×10-3∠293.2)}/{(0.696×10-3∠291.7−0.465×10-3∠291.1)}×6.107×10-6∠90
−Y=−1.031×10-6+j0.2155×10-3
Rg=1/Yr=1/1.031×10-6=970.1[kΩ]
C=Yi/3ω=0.2155×10-3/1130.97=0.1905[μF]
[Calculated value]
Y 0S = 1 / (1 / ωC) = ωC = 6.107 × 10 −6 ∠90 [S]
Y = {(35.3 × 10 −3 ∠293.2-24.3 × 10 −3 ∠293.2)} / {(0.696 × 10 −3 ∠291.7−0.465 × 10 − 3 ∠291.1)} × 6.107 × 10 −6 ∠90
−Y = −1.031 × 10 −6 + j0.2155 × 10 −3
Rg = 1 / Yr = 1 / 1.031 × 10 −6 = 970.1 [kΩ]
C = Yi / 3ω = 0.2155 × 10 −3 /1130.97=0.1905 [μF]
以上のように、確定モードにおける計算結果として得られた地絡抵抗Rg(970.1[kΩ])は、実際の地絡抵抗Rg(1000[kΩ])に近似することから、地絡抵抗Rgを精度よく検出できることが判明した。また、構内の対地静電容量についても、計算結果として得られた構内の対地静電容量C(0.1905[μF])は、実際の構内の対地静電容量(0.2[μF])に近似することが判明した。 As described above, since the ground fault resistance Rg (970.1 [kΩ]) obtained as the calculation result in the definite mode approximates the actual ground fault resistance Rg (1000 [kΩ]), the ground fault resistance Rg It was found that can be detected with high accuracy. As for the ground capacitance on the premises, the ground capacitance C (0.1905 [μF]) on the premises obtained as the calculation result is the actual ground capacitance (0.2 [μF]) on the premises. It turns out to approximate.
なお、前述した確定モードにおいて、計測開始時の零相電流I01と、計測開始後の零相電流I02とが等しくなった時には、零相電流I0の変動分ΔI0(=I02−I01)〔−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sの分子〕が0なので、構内対地間アドミタンスYが0となる。その結果、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrが無限大となることから、地絡抵抗(Rg=∞)がなく健全であると判定する。 Incidentally, in the fixed mode as described above, the zero-phase current I 01 at the start of measurement, when the zero-phase current I 02 after the start of measurement is equal to the variation [Delta] I 0 of the zero-phase current I 0 (= I 02 - Since I 01 ) [− Y = (ΔI 0 / ΔI 0S ) · Y 0S numerator] is zero, the premises admittance Y is zero. As a result, since the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the premises-to-ground admittance Y becomes infinite, it is determined that there is no ground fault resistance (Rg = ∞) and is sound.
一方、計測開始時の零相電流I0S1と、計測開始後の零相電流I0S2とが等しくなった時には、零相電流I0Sの変動分ΔI0S〔−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sの分母〕が0となるので、構内対地間アドミタンスYが無限大となる。その結果、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrが0となることから、地絡抵抗(Rg=0)がなるので、この場合、地絡抵抗Rgの演算を行わないか、あるいは、暫定モードで地絡抵抗Rgの演算を行う。
On the other hand, when the zero-phase current I 0S1 at the start of measurement becomes equal to the zero-phase current I 0S2 after the start of measurement, the variation ΔI 0S [−Y = (ΔI 0 / ΔI 0S ) of the zero-phase current I 0S Since the denominator of Y 0S ] is 0, the on-site admittance Y is infinite. As a result, since the
次に、高圧絶縁監視装置19における暫定モードでは、待機モードで計測した零相電流I0,I0Sの計測値が有効となり、この2つの計測値を基準である零相電流I01,I0S1とし、現在値としての零相電流I02の計測値と零相電流I0S2の計測値が得られた時に暫定モードとなる。暫定モードに入った直後は、零相電流I01と零相電流I02、零相電流I0S1と零相電流I0S2は近似している。従って、−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sの変動分ΔI0が0に近似する状態になるので、構内対地間アドミタンスYが正確に計算できない。
Next, in the provisional mode in the high voltage
そこで、この暫定モードにおいて、高圧絶縁監視装置19では、まず、演算部21により、零相変流器ZCT15あるいはクランプ式変流器17により検出された零相電流I0と、クランプ式変流器18により検出された零相電流I0Sとに基づいて構内対地間アドミタンスYを以下の関係式でもって算出する。
Therefore, in this temporary mode, in the high voltage
なお、この暫定モードでは、零相電流I0Sを基準にした時に、零相電流I0が+90°≦I0≦−90°(構内地絡相当の位相)になる場合が通常であるが、零相電流I0が小さい場合や雷サージによる乱れた波形では、その零相電流I0が−90°≦I0≦+90°(構外地絡相当の位相)になる場合もある。そのため、暫定モードでは、構内対地間アドミタンスYの算出を、零相電流I0が+90°≦I0≦−90°の場合と、零相電流I0が−90°≦I0≦+90°の場合とに分けて以下に説明する。 In this provisional mode, when the zero-phase current I 0S is used as a reference, the zero-phase current I 0 is normally + 90 ° ≦ I 0 ≦ −90 ° (phase corresponding to the ground fault on the campus). When the zero-phase current I 0 is small or the waveform is disturbed by a lightning surge, the zero-phase current I 0 may be −90 ° ≦ I 0 ≦ + 90 ° (phase corresponding to an off-ground ground fault). Therefore, in the provisional mode, the premises-to-ground admittance Y is calculated when the zero-phase current I 0 is + 90 ° ≦ I 0 ≦ −90 ° and the zero-phase current I 0 is −90 ° ≦ I 0 ≦ + 90 °. This will be described separately for each case.
[構内地絡相当の位相]
零相電流I0S1を基準にした時に、零相電流I02が+90°≦I0≦−90°になる場合、ΔI0≒0、ΔI0S≒0の状態では、−Y=(I02−I01)/(V02−V01)の演算により、構内対地間アドミタンスYを求めることができない。この時は、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifが不明であるので、零相電流I0Sの位相を基準として計測された零相電流I0(複素数)の虚数部(=I0image)を零相電流Ifの虚数部(=Ifimage)に代入する。零相電流Ifの実数部(=Ifreal)は、0[mA]にして演算処理に使用する。従って、I0=−Y・V0+Ifに現在値として測定された零相電流I02,I0S2を適用する。なお、計測直後なので地絡電流Igは観測されない。
[Phase equivalent to ground fault on campus]
The zero-phase current I 0S1 when the reference, if the zero-phase current I 02 is + 90 ° ≦ I 0 ≦ -90 °,
零相電流I02は、I02=−Y・V02+Ifとなり、この式から、構内対地間アドミタンスYは、−Y=(I02−If)/V02で表される。ここで、零相電圧V02は計測していないので、V02=I0S2/Y0Sを用いると、−Y=(I02−If)/(I0S2/Y0S)={(I02−If)/I0S2}・Y0Sとなり、この関係式から構内対地間アドミタンスYが求まる。 The zero-phase current I 02 is I 02 = −Y · V 02 + If. From this equation, the premises admittance Y between the premises and the ground is expressed by −Y = (I 02 −If) / V 02 . Here, since the zero-phase voltage V 02 is not measured, if V 02 = I 0S2 / Y 0S is used, −Y = (I 02 −If ) / (I 0S2 / Y 0S ) = {(I 02 − If) / I 0S2 } · Y 0S , and the premises-to-ground admittance Y is obtained from this relational expression.
この構内対地間アドミタンスYを複素数計算すると、−Y=Yr+jYiから、実数部Yrと虚数部Yiが求まる。−Y={(I02−If)/I0S2}・Y0Sの分子の項に対地間の地絡電流Igが含まれる時は、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrを演算部24で算出することにより、地絡抵抗Rgを暫定的に計測することができる〔Rg=1/Yr〕。
When this premises-to-ground admittance Y is calculated as a complex number, a real part Yr and an imaginary part Yi are obtained from -Y = Yr + jYi. -Y = {(I 02 -If ) / I 0S2 } · Y 0S When the ground fault Ig between ground is included in the numerator term, the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the campus-to-ground admittance Y is By calculating the
また、前述した式I0=Ig−Y・V0+Ifを用いることにより、零相電流I02から地絡電流Igを求める。つまり、地絡電流Igは、Ig=I02−(If−Y・V02)で表され、零相電圧V02は計測していないので、V02=I0S2/Y0Sを用いると、Ig=I02−{If−Y・(I0S2/Y0S)}=I02−{If−(Y/Y0S)・I0S2}となり、地絡電流Igが得られる。 Further, the ground fault current Ig is obtained from the zero-phase current I 02 by using the above-described formula I 0 = Ig−Y · V 0 + If. That is, the ground fault current Ig is expressed as Ig = I 02 − (If−Y · V 02 ), and the zero-phase voltage V 02 is not measured. Therefore, when V 02 = I 0S2 / Y 0S is used, Ig = I 02 - {If-Y · (I 0S2 / Y 0S)} = I 02 - {If- (Y / Y 0S) · I 0S2} next, the ground fault current Ig is obtained.
この地絡検出時に地絡抵抗が大きい時(Rg>約10kΩ)は、実数部|Yr|≪虚数部|Yi|となる。従って、相電圧Ea,Eb,Ecと対地電圧Va,Vb,Vcとはほぼ等しい。相電圧=線間電圧/√3=6600V/√3=3810Vであることから、この相電圧Ea,Eb,Ecとほぼ等しい対地電圧Va,Vb,Vcを用いて地絡抵抗Rgが次の式で求められる。つまり、地絡抵抗Rg=対地電圧/地絡電流=3810V/Igとなる。 When the ground fault resistance is large when this ground fault is detected (Rg> about 10 kΩ), the real part | Yr | << the imaginary part | Yi | Therefore, the phase voltages Ea, Eb, Ec and the ground voltages Va, Vb, Vc are substantially equal. Since phase voltage = line voltage / √3 = 6600 V / √3 = 3810 V, ground fault resistance Rg is expressed by the following equation using ground voltages Va, Vb, Vc substantially equal to phase voltages Ea, Eb, Ec. Is required. That is, the ground fault resistance Rg = ground voltage / ground fault current = 3810 V / Ig.
[構外地絡相当の位相]
零相電流I0S1を基準にした時、零相電流I02が−90°≦I0≦+90°になる場合は、零相電流I0が小さい場合や雷サージによる乱れた状態である。この時は、構内対地間アドミタンスYの不平衡による零相電流Ifが不明であるので、零相電流I0Sの位相を基準として計測された零相電流I01を零相電流Ifに相当するものとして用いる〔If=I01〕。
[Phase equivalent to ground fault]
When the zero-phase current I 0S1 is used as a reference and the zero-phase current I 02 is −90 ° ≦ I 0 ≦ + 90 °, the zero-phase current I 0 is small or it is disturbed by a lightning surge. At this time, since the zero-phase current If due to the imbalance of the premises-to-ground admittance Y is unknown, the zero-phase current I 01 measured with reference to the phase of the zero-phase current I 0S corresponds to the zero-phase current If. [If = I 01 ].
零相電流I02は、I02=−Y・V02+I01となり、この式から、構内対地間アドミタンスYは、−Y=(I02−I01)/V02で表される。ここで、零相電圧V02は計測していないので、V02=I0S2/Y0Sを用いると、−Y=(I02−I01)/(I0S2/Y0S)={(I02−I01)/I0S2}・Y0Sとなり、この関係式から構内対地間アドミタンスYが求まる。 The zero-phase current I 02 becomes I 02 = −Y · V 02 + I 01 , and the premises-to-ground admittance Y is expressed by −Y = (I 02 −I 01 ) / V 02 from this equation. Here, since the zero-phase voltage V 02 is not measured, if V 02 = I 0S 2 / Y 0S is used, −Y = (I 02 −I 01 ) / (I 0S 2 / Y 0S ) = {(I 02 −I 01 ) / I 0S2 } · Y 0S , and the premises-to-ground admittance Y is obtained from this relational expression.
この構内対地間アドミタンスYを複素数計算すると、−Y=Yr+jYiから、実数部Yrと虚数部Yiが求まる。−Y={(I02−I01)/I0S2}・Y0Sの分子の項に対地間の地絡電流Igが含まれる時は、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrを演算部24で算出することにより、地絡抵抗Rgを暫定的に計測することができる〔Rg=1/Yr〕。 When this premises-to-ground admittance Y is calculated as a complex number, a real part Yr and an imaginary part Yi are obtained from -Y = Yr + jYi. -Y = {(I 02 -I 01 ) / I 0S2 } · Y 0S When the ground fault Ig between ground is included in the numerator term, the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the local ground-to-ground admittance Y Can be tentatively measured by calculating the calculation unit 24 [Rg = 1 / Yr].
また、前述した式I02=Ig−Y・V02+I01を用いることにより、零相電流I02から地絡電流Igを求める。つまり、地絡電流Igは、Ig=I02−(I01−Y・V02)で表され、零相電圧V02は計測していないので、V02=I0S2/Y0Sを用いると、Ig=I02−{I01−Y・(I0S2/Y0S)}=I02−{I01−(Y/Y0S)・I0S2}となり、地絡電流Igが得られる。 Further, the ground fault current Ig is obtained from the zero-phase current I 02 by using the above-described formula I 02 = Ig−Y · V 02 + I 01 . That is, the ground fault current Ig is represented by Ig = I 02 − (I 01 −Y · V 02 ), and the zero phase voltage V 02 is not measured. Therefore, when V 02 = I 0S2 / Y 0S is used, Ig = I 02 - {I 01 -Y · (I 0S2 / Y 0S)} = I 02 - {I 01 - (Y / Y 0S) · I 0S2} , and the ground fault current Ig is obtained.
この地絡検出時に地絡抵抗が大きい時(Rg>約10kΩ)は、実数部|Yr|≪虚数部|Yi|となる。従って、相電圧Ea,Eb,Ecと対地電圧Va,Vb,Vcとはほぼ等しい。相電圧=線間電圧/√3=6600V/√3=3810Vであることから、この相電圧Ea,Eb,Ecとほぼ等しい対地電圧Va,Vb,Vcを用いて地絡抵抗Rgが次の式で求められる。つまり、地絡抵抗Rg=対地電圧/地絡電流=3810V/Igとなる。 When the ground fault resistance is large when this ground fault is detected (Rg> about 10 kΩ), the real part | Yr | << the imaginary part | Yi | Therefore, the phase voltages Ea, Eb, Ec and the ground voltages Va, Vb, Vc are substantially equal. Since phase voltage = line voltage / √3 = 6600 V / √3 = 3810 V, ground fault resistance Rg is expressed by the following equation using ground voltages Va, Vb, Vc substantially equal to phase voltages Ea, Eb, Ec. Is required. That is, the ground fault resistance Rg = ground voltage / ground fault current = 3810 V / Ig.
本出願人は、模擬電気室(一線地絡電流=7.89A)を用いて以下の試験条件で地絡実験(暫定モード)を行った。 The present applicant conducted a ground fault experiment (provisional mode) under the following test conditions using a simulated electric room (single wire ground fault current = 7.89 A).
・電力ケーブル:公称断面積22mm2、長さ20m=0.0162[μF](1相当たり)電源周波数60Hz
・地絡抵抗Rg:1000[kΩ]
・構内の対地静電容量C:0.2[μF]
・残留電圧:約100[V]
・ Ground fault resistance Rg: 1000 [kΩ]
・ Ground capacitance C on ground: 0.2 [μF]
・ Residual voltage: about 100 [V]
[計算値]
Y0S=1/(1/ωC)=ωC=6.107×10-6∠90[S]
Y={(I02−If)/I0S2}×Y0S
={(24.3×10-3∠293.2−0.460×10-3∠180.0)}/(0.696×10-3∠291.7)×6.107×10-6∠90
−Y=−6.910×10-6+j0.1589×10-3
Rg=1/Yr=1/6.910×10-6=144.7[kΩ]
C=Yi/3ω=0.1589×10-3/1130.97=0.140[μF]
[Calculated value]
Y 0S = 1 / (1 / ωC) = ωC = 6.107 × 10 −6 ∠90 [S]
Y = {(I 02 −If ) / I 0S2 } × Y 0S
= {(24.3 × 10 −3 ∠293.2−0.460 × 10 −3 ∠180.0)} / (0.696 × 10 −3 ∠291.7) × 6.107 × 10 −6 ∠90
−Y = −6.910 × 10 −6 + j0.1589 × 10 −3
Rg = 1 / Yr = 1 / 6.910 × 10 −6 = 144.7 [kΩ]
C = Yi / 3ω = 0.589 × 10 −3 /1130.97=0.140 [μF]
以上のように、暫定モードにおける計算結果として得られた地絡抵抗Rg(144.7[kΩ])は、実際の地絡抵抗Rg(1000[kΩ])よりも小さい値となって地絡抵抗Rgの精度が低いが、暫定モードであっても地絡事故の有無を監視できることが判明した。また、構内の対地静電容量については、計算結果として得られた構内の対地静電容量C(0.140[μF])は、実際の構内の対地静電容量(0.2[μF])に近似することが判明した。 As described above, the ground fault resistance Rg (144.7 [kΩ]) obtained as the calculation result in the provisional mode becomes a value smaller than the actual ground fault resistance Rg (1000 [kΩ]), and the ground fault resistance is obtained. Although the accuracy of Rg is low, it has been found that the presence or absence of a ground fault can be monitored even in the provisional mode. As for the ground capacitance on the premises, the ground capacitance C (0.140 [μF]) on the premises obtained as a calculation result is the actual ground capacitance (0.2 [μF]) on the premises. It turns out to approximate.
以上のようにして、地絡事故の発生時に電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sをクランプ式変流器18で検出することにより、簡易な手段により活線状態で、構内高圧電路12の絶縁劣化状態について地絡抵抗Rgを計測することで監視する安価な装置を実現できる。
As described above, the zero-phase current I 0S flowing through the
また、計測開始時に零相電流I0の変動分ΔI0が0に近似する場合、構内対地間アドミタンスYを−Y={(I02−If)/I0S2}・Y0Sあるいは−Y={(I02−I01)/I0S2}・Y0Sの関係式でもって算出することにより、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrを暫定モードでの地絡抵抗Rgとして計測することができる。このようにして、暫定モードでの地絡抵抗Rgを計測することで、計測開始時における構内高圧電路12の絶縁劣化状態を的確に判定することができる。
Further, when the variation ΔI 0 of the zero-phase current I 0 approximates to 0 at the start of measurement, the premises-to-ground admittance Y is set to −Y = {(I 02 −If ) / I 0S2 } · Y 0S or −Y = { By calculating with the relational expression of (I 02 −I 01 ) / I 0S2 } · Y 0S , the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the premises premises admittance Y is measured as the ground fault resistance Rg in the provisional mode. be able to. In this way, by measuring the ground fault resistance Rg in the provisional mode, it is possible to accurately determine the insulation deterioration state of the campus high
さらに、計測開始後に零相電流I0の変動分ΔI0が0よりも大きくなった場合、構内対地間アドミタンスYを−Y=(ΔI0/ΔI0S)・Y0Sの関係式でもって算出することにより、構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの逆数1/Yrを確定モードでの地絡抵抗Rgとして計測することができる。このようにして、確定モードでの地絡抵抗Rgを計測することで、計測開始後における構内高圧電路12の絶縁劣化状態を的確に判定することができる。
Further, when the variation ΔI 0 of the zero-phase current I 0 becomes larger than 0 after the measurement is started, the premises-to-ground admittance Y is calculated by a relational expression of −Y = (ΔI 0 / ΔI 0S ) · Y 0S. Thus, the reciprocal 1 / Yr of the real part Yr of the premises-to-ground admittance Y can be measured as the ground fault resistance Rg in the definite mode. In this way, by measuring the ground fault resistance Rg in the definite mode, it is possible to accurately determine the insulation deterioration state of the campus high
以上で説明した地絡電流Igは、電力ケーブル13に接続された構内電気設備の投入などにより増加することがある。このような地絡電流Igの増加が発生すると、地絡事故の誤検出となる。一方、抵抗性地絡電流Igrは、電力ケーブル13に接続された構内電気設備の投入などにより、対地電圧Va,Vb,Vcまたは相電圧Ea,Eb,Ecより進み位相の電流となるが、三相平衡分がキャンセルされて対地定数の増加となり(電路開放は対地定数の減少となり)三相平衡分のみが進み位相の電流となり検出される。つまり、構内電気設備の投入などにより地絡電流Igの増加分は、三相不平衡分が進み位相(1相が不平衡で大きい時は増加、2相が不平衡で大きい時は減少、2相が不平衡で小さい時は増加、各相が不平衡の時は検出不可となる)の電流となるので、対地電圧位相で検波した場合、抵抗性地絡電流Igrは、増加することがない。そこで、対地電圧位相で検波した抵抗性地絡電流Igrに基づいて地絡抵抗Rgを計測することにより、地絡事故を正確に検出することができる。また、地絡事故が微小地絡(例えば、20mA以下)の場合、抵抗性地絡電流Igrに基づいて地絡抵抗Rgを計測する必要があることも判明した。
The ground fault current Ig described above may increase due to the on-site electrical equipment connected to the
この抵抗性地絡電流Igrは、図4および図5に示す高圧絶縁監視装置25により、以下の要領でもって算出される。なお、図4および図5において、図1および図2と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。図4は、高圧電路12に設置された零相変流器ZCT15により、地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0を検出する構成を例示する(図1参照)。図5は、地絡保護継電器16が接続された既設の零相変流器ZCT15の二次側にクランプ式変流器17を接続し、このクランプ式変流器17により、地絡事故の発生時に構内高圧電路12に流れる零相電流I0を検出する構成を例示する(図2参照)。また、図4および図5では、零相変流器15を構内高圧電路12に取り付けた状態を例示するが、貫通形の零相変流器を電力ケーブル13に取り付けるようにしてもよい。
This resistive ground fault current Igr is calculated by the high voltage
構内高圧電路12の構内電気設備で発生した地絡電流Igから抵抗性地絡電流Igrを計測する機能を追加するためには、構内高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相を特定する必要がある。構内高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相を特定するために、電力供給側の変電所では接地形計器用変圧器(EVT)を使用する。しかしながら、高圧受電設備規程(JEAC8011−2008)では、自家用構内電気設備で接地形計器用変圧器(EVT)を使用することが認められていない。
In order to add a function of measuring the resistive ground fault current Igr from the ground fault current Ig generated in the local electrical equipment of the local high
そこで、図4および図5に示す構内高圧電路12の自家用構内電気設備では、接地用計器用変圧器(EVT)を使用せず、対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相を特定するために、トリプレックス型電力ケーブル(CVTケーブル)13のシールド線14に流れる零相電流I0Sを利用する。この電力ケーブル13は、3本の単相ケーブル13a,13b,13cが撚り合わさった構造を有する。図4および図5の高圧絶縁監視装置25では、電力ケーブル13の各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCを、クランプ式変流器18a,18b,18cでもって検出する構成を例示する。
In order to identify the reference phase of the ground voltages Va, Vb, and Vc without using the grounding instrument transformer (EVT) in the private electric equipment for private use of the private high-
なお、各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCをベクトル加算することにより、シールド線14に流れる零相電流I0Sが得られる。このような演算処理を実行することにより、シールド線14に流れる零相電流I0Sを計測値として検出するクランプ式変流器18を省略することができる。また、三相一括シールド構造の電力ケーブル(CVケーブル)のみが敷設されている場合には、そのCVケーブルとは別に、短いトリプレックス型電力ケーブル(CVTケーブル)を付設すればよい。
The zero-phase current I 0S flowing in the
また、各相ケーブル13a,13b,13cの長さが短い場合、シールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCが小さくなるため、クランプ式変流器18a,18b,18cによる零相電流I0SA,I0SB,I0SCの検出が困難となる。このような場合には、クランプ式変流器18a,18b,18cにおける巻数(ターン数)をn倍することにより、クランプ式変流器18a,18b,18cの検出感度を高くすることで零相電流I0SA,I0SB,I0SCの検出を容易にすることができる。高圧絶縁監視装置25では、クランプ式変流器18a,18b,18cにより検出された零相電流I0SA,I0SB,I0SCの計測値を1/n倍することにより、演算処理時、巻数のn倍に対する補正を行う。この補正は、シールド線14に流れる零相電流I0Sをクランプ式変流器18により検出する場合についても同様である。
In addition, when the lengths of the
高圧絶縁監視装置25では、前述した−Y=(I02−I01)/(V02−V01)の関係式に基づいて、現在値の零相電圧V02が、V02=I0S2/ωC0Sであり、計測開始時の零相電圧V01が、V01=I0S1/ωC0Sであることから、構内高圧電路12の健全時の構内対地間アドミタンスY0(以下、単に構内対地間アドミタンスY0と称す)を、−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)の関係式でもって演算部26により算出する。ここで、現在値の零相電流I02と計測開始時の零相電流I01には、地絡電流Igが含まれない。
In high-pressure
一方、構内対地間アドミタンスYは、−Y=Yr+jYiで表される。構内対地間アドミタンスY0は、地絡電流Igを含まないことから、この構内対地間アドミタンスYの虚数部Yiに相当する。地絡事故が発生すると、零相変圧器ZCT15あるいはクランプ式変流器17により検出された零相電流I0は、地絡電流Igが含まれた電流(I0=I01+IgあるいはI0=I02+Ig)になる。
On the other hand, the campus-to-ground admittance Y is represented by -Y = Yr + jYi. The premises-to-ground admittance Y 0 does not include the ground fault current Ig, and therefore corresponds to the imaginary part Yi of the premises-to-ground admittance Y. When a ground fault occurs, the zero-phase current I 0 detected by the zero-phase transformer ZCT15 or the clamp-type
そこで、零相電流I01,I0S1を基準とした場合、構内対地間アドミタンスYを、−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)の関係式でもって演算部27により算出する。また、零相電流I02,I0S2を基準とした場合、構内対地間アドミタンスYを、−Y=(I0−I02)ωC0S/(I0S−I0S2)の関係式でもって演算部27により算出する。構内対地間アドミタンスYの実数部Yrを、Yr=Y−Y0の関係式でもって演算部28により算出する。その結果、この構内対地間アドミタンスYの実数部Yrは、Yr=(Ig・ωC0S)/(I0S2−I0S1)となり、地絡電流Igは、Ig=Yr(I0S2−I0S1)/ωC0Sとなる。なお、構内対地間アドミタンスYの虚数部Yiは、Yi=1/ω(CA2+CB2+CC2)であることから、構内電気設備の構内全体の対地間静電容量を監視することができる。
Therefore, when the zero-phase currents I 01 and I 0S1 are used as a reference, the premises-to-ground admittance Y is calculated by a relational expression of −Y = (I 0 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S −I 0S1 ). 27. Further, when the zero-phase currents I 02 and I 0S2 are used as a reference, the premises-to-ground admittance Y is calculated by a relational expression of −Y = (I 0 −I 02 ) ωC 0S / (I 0S −I 0S2 ). 27. The real part Yr of the premises-to-ground admittance Y is calculated by the
図6は一線地絡事故が発生した場合の等価回路を示す。この地絡電流Igは、図7に示すように、対地電圧Va(Va=Ea−V0)を基準としたA相成分Igaからなる。図8は、一線地絡事故が発生した場合の三相ベクトルを示す。この地絡電流Igは、図8に示すように、対地電圧Va,Vb,Vc(Va=Ea−V0,Vb=Eb−V0,Vc=Ec−V0)を基準とした各相成分Iga,Igb,Igc(以下、各相地絡電流と称す)からなる。 FIG. 6 shows an equivalent circuit when a one-line ground fault occurs. As shown in FIG. 7, the ground fault current Ig is composed of an A-phase component Iga based on the ground voltage Va (Va = Ea−V 0 ). FIG. 8 shows a three-phase vector when a one-line ground fault occurs. As shown in FIG. 8, this ground fault current Ig is a component of each phase with reference to ground voltages Va, Vb, Vc (Va = Ea−V 0 , Vb = Eb−V 0 , Vc = Ec−V 0 ). Iga, Igb, Igc (hereinafter referred to as each phase ground fault current).
そこで、電力ケーブル13の各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCをクランプ式変流器18a,18b,18cでもって検出する。この零相電流I0SA,I0SB,I0SCは、各相の構内対地間アドミタンスY0A,Y0B,Y0Cから、I0SA=Va・Y0A、I0SB=Vb・Y0B、I0SC=Vc・Y0Cとなる。この零相電流I0SA,I0SB,I0SCは、対地静電容量に流れる電流なので、対地電圧Va,Vb,Vcを基準にして、進み90°位相差を持っている。零相電流I0Sは、零相電圧V0をケーブルの対地インピーダンスで除算した値として検出される。
Therefore, the zero-phase currents I 0SA , I 0SB , I 0SC flowing in the
構内高圧電路12の構内電気設備で発生した地絡電流Igから抵抗性地絡電流Igrを計測する機能を追加するため、構内高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相を特定する。つまり、この高圧絶縁監視装置25では、クランプ式変流器18a,18b,18cにより検出された各相シールド線14a,14b,14cの零相電流I0SA,I0SB,I0SCの進み90°位相差を演算部32で補正する。
In order to add a function of measuring the resistive ground fault current Igr from the ground fault current Ig generated in the local electrical equipment of the local
この補正処理としては、簡易的に遅延回路(50Hzまたは60Hzの1/4サイクル時間遅延)を設ける方法、電源同期したPLL回路により電源周波数の逓倍の高周波を生成し、ロジックカウンタで遅延する方法、零相電流をADC変換してフーリエ変換した複素数に遅れ90°の単位ベクトルを乗算する方法、シールド線に流れる各相の零相電流を各相の対地間アドミタンスで除算する方法などがある。このように、零相電流I0SA,I0SB,I0SCを演算部32で位相補正することにより、対地電圧Va,Vb,Vcが得られる。
As this correction processing, a method of simply providing a delay circuit (1/4 cycle time delay of 50 Hz or 60 Hz), a method of generating a high frequency multiplied by the power supply frequency by a PLL circuit synchronized with the power supply, and delaying by a logic counter, There are a method of multiplying a complex number obtained by ADC conversion of a zero-phase current and a Fourier transform by a unit vector having a delay of 90 °, a method of dividing the zero-phase current of each phase flowing through a shield wire by the ground-to-ground admittance of each phase, and the like. In this way, the ground voltages Va, Vb, and Vc are obtained by correcting the phases of the zero-phase currents I 0SA , I 0SB , and I 0SC by the
この対地電圧Va,Vb,Vcに基づいて、地絡電流Igを演算部29で位相検波(フーリエ変換)することにより、各相地絡電流Iga,Igb,Igcを得る。図8に示すように、対地電圧Va,Vb,Vcを基準とした場合、地絡抵抗Rgに流れる各相地絡電流Iga,Igb,Igcは各相の対地電圧Va,Vb,Vcと同位相となる。
Based on the ground voltages Va, Vb, and Vc, the ground fault current Ig is subjected to phase detection (Fourier transform) by the
ここで、抵抗性地絡Rg(図12参照)の場合、図9(A)(B)に示すように、地絡電流Igについて、A相地絡電流Igaを+1.0puとした場合、B相地絡電流Igbは、−0.5puとなり、C相地絡電流Igcは、−0.5puとなる。また、誘導性地絡Lg(図11参照)の場合、図10(A)(B)に示すように、地絡電流IgLについて、A相地絡電流Igaは、0.0puとなり、B相地絡電流Igbは、+0.866puとなり、C相地絡電流Igcは、−0.866puとなる。さらに、容量性地絡Cg(図11参照)の場合、図11(A)(B)に示すように、地絡電流IgCについて、A相地絡電流Igaは、0.0puとなり、B相地絡電流Igbは、−0.866puとなり、C相地絡電流Igcは、+0.866puとなる。 Here, in the case of the resistive ground fault Rg (see FIG. 12), as shown in FIGS. 9A and 9B, when the A-phase ground fault current Iga is +1.0 pu, Phase ground fault current Igb is -0.5 pu, and C phase ground fault current Igc is -0.5 pu. In the case of the inductive ground fault Lg (see FIG. 11), as shown in FIGS. 10A and 10B, for the ground fault current IgL, the A-phase ground fault current Iga is 0.0 pu, and the B-phase ground The fault current Igb is +0.866 pu, and the C-phase ground fault current Igc is -0.866 pu. Further, in the case of the capacitive ground fault Cg (see FIG. 11), as shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B), the A-phase ground fault current Iga is 0.0pu for the ground fault current IgC, and the B-phase ground The fault current Igb is −0.866 pu, and the C-phase ground fault current Igc is +0.866 pu.
前述したように、特定の一相(A相)に一線地絡が発生し、他の二相(B相、C相)が健全である場合を想定している。この高圧絶縁監視装置25では、三相の対地電圧Va,Vb,Vcを基準にして位相検波することにより、各相地絡電流Iga,Igb,Igcを得ている。従って、A相が地絡した場合、A相地絡電流Igaは、地絡監視する上で意味があるが、他のB相地絡電流IgbおよびC相地絡電流Igcは、地絡監視する上で意味を持たない。
As described above, it is assumed that a single-line ground fault occurs in a specific one phase (A phase) and the other two phases (B phase and C phase) are healthy. The high voltage
しかしながら、前述したように、抵抗性地絡Rgだけでなく、誘導性地絡Lgや容量性地絡Cgを考慮すると、地絡している相(A相)と、地絡していない他の二相(B相、C相)とを検出してしまう。この高圧絶縁監視装置25では、各相地絡電流Iga,Igb,Igcを得た段階でA相地絡、B相地絡あるいはC相地絡を区別して判定することができない。そのため、各相地絡電流Iga,Igb,Igcから、構内高圧電路12の対地間絶縁劣化で生じた抵抗性地絡電流Igrを求める必要がある。
However, as described above, in consideration of not only the resistive ground fault Rg but also the inductive ground fault Lg and the capacitive ground fault Cg, the ground fault phase (A phase) and other faults that are not ground faults. Two phases (B phase and C phase) are detected. The high voltage
そこで、高圧絶縁監視装置25の演算部30では、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数乗和ΣIg(2T+1)=Iga(2T+1)+Igb(2T+1)+Igc(2T+1)を算出する(但し、T:整数)。つまり、基本的に三角関数を2乗すると周波数は2倍になり、同様に、三角関数を3乗すると周波数は3倍になる。このことから、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数乗和ΣIg(2T+1)の波形が、三相の対地電圧Va,Vb,Vcと同期することにより、抵抗性地絡電流Igrを得ることが可能となる。
Therefore, in the
このように、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数乗和ΣIg(2T+1)の波形が、各相の対地電圧Va,Vb,Vcと同期するのに対して、鏡像関係にある各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の波形は、各相の対地電圧Va,Vb,Vcと反転同期する(180°位相差)。このことから、高圧絶縁監視装置25の演算部30では、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)=−1×(Iga1/(2T+1)+Igb1/(2T+1)+Igc1/(2T+1))を算出することにより(但し、T:整数)、抵抗性地絡電流Igrを得ることも可能である。
As described above, the waveform of the odd-numbered sum ΣIg (2T + 1) of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is synchronized with the ground voltage Va, Vb, Vc of each phase, but has a mirror image relationship. The waveform of the odd-numbered sum ΣIg 1 / (2T + 1) of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is inverted and synchronized with the ground voltages Va, Vb, Vc of each phase (180 ° phase difference). From this, in the
なお、奇数乗和ΣIg(2T+1)および奇数分の1乗和ΣIg1/(2T1)におけるTがマイナス値や中間小数点の場合、奇数乗和ΣIg(2T+1)および奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の演算では数学的に解が存在しないことから、Tは整数である必要がある。
When T in the odd-numbered sum ΣIg (2T + 1) and the odd-numbered sum ΣIg 1 / ( 2T1 ) is a negative value or an intermediate decimal point, the odd-numbered sum ΣIg (2T + 1) and the odd-numbered
以下の実施形態では、奇数乗和ΣIg(2T+1)および奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の例示として、T=1の時、つまり、3乗和ΣIg3および3分の1乗和ΣIg1/3について説明するが、他の奇数乗和ΣIg(2T+1)および奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)、例えば、5乗和ΣIg5および5分の1乗和ΣIg1/5、7乗和ΣIg7および7分の1乗和ΣIg1/3、9乗和ΣIg9および9分の1乗和ΣIg1/9、11乗和ΣIg11および11分の1乗和ΣIg1/11を用いることも可能である。
In the following embodiment, as an example of the odd-numbered sum of power ΣIg (2T + 1) and the odd-numbered sum of powers ΣIg 1 / (2T + 1) , when T = 1, that is, the third-order sum ΣIg 3 and 3 minutes will be described for one sum ShigumaIg 1/3, other odd sum ΣIg (2T + 1) and odd number of 1 square sum ΣIg 1 / (2T + 1) , for example, 5 sum ShigumaIg 5 and 5
ここで、3乗和ΣIg3の最大値nは、図12に示すように1.0よりも小さくなる。つまり、この3乗和ΣIg3の最大値nは、(1/π∫i3dθ)1/3=(Imax3/π∫sin3θdθ)1/3=Imax(4/π)1/3=0.75となる(i=Imax・sinθ、i=Iga,Igb,Igc)。演算部30では、3乗和ΣIg3の最大値nを1.0にするため、3乗和ΣIg3をその最大値nの逆数倍(1/n)で補正することにより、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nが得られる。この3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3を算出することにより、構内高圧電路12の対地間絶縁劣化で生じた抵抗性地絡電流Igrが得られる。
Here, the maximum value n of the cube sum ΣIg 3 is smaller than 1.0 as shown in FIG. That is, the maximum value n of the cube sum ΣIg 3 is (1 / π∫i 3 dθ) 1/3 = (Imax 3 / π∫sin 3 θdθ) 1/3 = Imax (4 / π) 1/3 = 0.75 (i = Imax · sin θ, i = Iga, Igb, Igc). In the
この奇数乗和ΣIg(2T+1)の次数が大きくなると、5乗和ΣIg5では0.9375、7乗和ΣIg7では0.9844、9乗和ΣIg9では0.9961、11乗和ΣIg11では0.9990のように1.0に近づくことになる。このように、奇数乗和ΣIg(2T+1)を用いる場合には、抵抗性地絡電流Igrを得るため、奇数乗和ΣIg(2T+1)の奇数乗根{ΣIg(2T+1)}1/(2T+1)を算出する必要がある。但し、後述するように、奇数乗和ΣIg(2T+1)を正規化する場合には、奇数乗根{ΣIg(2T+1)}1/(2T+1)の演算を省略することが可能である。 When the order of the odd power sum ΣIg (2T + 1) increases, 0.9375 for the fifth power sum ΣIg 5 , 0.9844 for the seventh power sum ΣIg 7 , 0.9961 for the ninth power sum ΣIg 9 , and 11th power sum ΣIg 11 is close to 1.0 as 0.9990. As described above, when the odd-numbered sum of power ΣIg (2T + 1) is used, the odd-numbered root {ΣIg (2T + 1) } of the odd-numbered sum of power ΣIg (2T + 1) is obtained in order to obtain the resistive ground fault current Igr. It is necessary to calculate 1 / (2T + 1) . However, as will be described later, when the odd power sum ΣIg (2T + 1) is normalized, it is possible to omit the calculation of the odd power root {ΣIg (2T + 1) } 1 / (2T + 1). It is.
一方、3分の1乗和ΣIg1/3の最大値mは、図12に示すように1.0よりも小さくなる。この3分の1乗和ΣIg1/3の最大値mは、図13のA相の位相90[deg]と、B相の位相210[deg]と、C相の位相330[deg]の時に最大となる。その最大値mは、
m=(sin90°)1/3+(sin210°) 1/3+(sin330°) 1/3
=1.0+(−1/(21/3)+(−1/(21/3)
=1.0−22/3
=−0.5874
となる。演算部30では、3分の1乗和ΣIg1/3の最大値mを1.0にするため、この3分の1乗和ΣIg1/3をその最大値nの逆数倍(1/m)で補正することにより、この3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mが得られる。この3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより、構内高圧電路12の対地間絶縁劣化で生じた抵抗性地絡電流Igrが得られる。
On the other hand, the maximum value m of the one-third sum ΣIg 1/3 is smaller than 1.0 as shown in FIG. The maximum value m of the one-third sum ΣIg 1/3 is the phase A phase 90 [deg], the phase B 210 [deg] and the phase C 330 [deg] in FIG. Maximum. Its maximum value m is
m = (sin90 °) 1/3 + (sin210 °) 1/3 + (sin330 °) 1/3
= 1.0 + (-1 / (2 1/3 ) + (-1 / (2 1/3 )
= 1.0-2 2/3
= -0.5874
It becomes. The
この奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の次数が大きくなると、5分の1乗和ΣIg1/5では−0.7411、7分の1乗和ΣIg1/7では−0.8144、9分の1乗和ΣIg1/9では−0.8517、11分の1乗和ΣIg1/11では−0.8778のように0.9に近づくことになる。このように、奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)を用いる場合には、抵抗性地絡電流Igrを得るため、奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を算出する必要がある。但し、奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)についても、奇数乗和ΣIg(2T+1)と同様に正規化することも可能である。その場合には、奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)の演算を省略することもできる。 When the order of the odd-numbered sum of powers ΣIg 1 / (2T + 1) is increased, −0.5411 is obtained for the one- fifth sum ΣIg 1/5 , and −0 is obtained for the one-third sum ΣIg 1/7. 8144, the 1/9 sum ΣIg 1/9 is close to 0.9, such as −0.8517, and the 1/11 sum ΣIg 1/11 is −0.8778. As described above, when the odd-numbered sum of squares ΣIg 1 / (2T + 1) is used, in order to obtain the resistive ground fault current Igr, the odd-numbered sum of squares ΣIg 1 / (2T + 1) is an odd number. It is necessary to calculate the power {ΣIg 1 / (2T + 1) } (2T + 1) . However, the odd-numbered sum ΣIg 1 / (2T + 1) can also be normalized in the same manner as the odd-numbered sum ΣIg (2T + 1) . In that case, the operation of odd power {ΣIg 1 / (2T + 1) } (2T + 1) can be omitted.
ここで、抵抗性地絡電流Igrを演算するに際して、その位相計算については商用周波成分(50/60Hz)の複素数(ベクトル)で演算する。一方、電流値の大きさについては、商用周波成分の基本波で検出するようにしてもよいが、絶縁劣化初期の地絡現象で、零相電流I0の電流値が小さく、絶縁物表面が乾燥している場合は、微小放電(シンチレーション)を伴う地絡現象になることが多く、零相電流I0は、放電パルス電流を含んだ波高率の大きい歪み波形となり易い。零相電流I0の波高率が一定値以上(3程度)となる場合には、尖頭値(Peak値)あるいは準尖頭値(Quasi-Peak値)で検出することにより地絡監視を行う。一方、絶縁物表面が湿潤している場合は、放電を伴わない高抵抗の地絡現象になることがある。この時は、商用周波成分を使用して地絡監視を行っており、正弦波形の波高率〔=(最大値/実効値)×100%〕が√2になる。 Here, when calculating the resistive ground fault current Igr, the phase calculation is performed with a complex number (vector) of the commercial frequency component (50/60 Hz). On the other hand, the magnitude of the current value may be detected by the fundamental wave of the commercial frequency component. However, due to the ground fault phenomenon in the early stage of insulation deterioration, the current value of the zero-phase current I 0 is small and the surface of the insulator is When it is dry, it often becomes a ground fault phenomenon accompanied by minute discharge (scintillation), and the zero-phase current I 0 tends to be a distorted waveform having a high crest factor including a discharge pulse current. When the crest factor of the zero-phase current I 0 exceeds a certain value (about 3), ground fault monitoring is performed by detecting the peak value (Peak value) or quasi-peak value (Quasi-Peak value). . On the other hand, when the insulator surface is wet, a high-resistance ground fault without discharge may occur. At this time, ground fault monitoring is performed using the commercial frequency component, and the crest factor [= (maximum value / effective value) × 100%] of the sine waveform becomes √2.
なお、尖頭値検波とは、単純に検波出力波形のピークの高さを検出することを意味する。この検波での測定結果は、放電パルス電流の持続時間や頻度にほとんど影響されず、放電パルス電流の最大値の大きさを検出するものとなる。例えば、地絡時の放電現象を評価するためには、同じ最大値を持つ放電パルス電流であってもその発生頻度が多い場合は劣化が進んでおり、放電パルス電流の発生頻度が少ない場合は、初期劣化の現象であるといえるので絶縁劣化の状況が異なる。従って、尖頭値検波で放電パルス電流による劣化判定は、最適な判定方法ではないが、比較的容易に簡単な回路で実現できるので一般的によく使用されており、尖頭値検波は、地絡現象を監視する手段の一つとして採用される。 The peak value detection simply means detecting the peak height of the detection output waveform. The measurement result of this detection is almost unaffected by the duration and frequency of the discharge pulse current, and detects the maximum value of the discharge pulse current. For example, in order to evaluate the discharge phenomenon at the time of ground fault, even if the discharge pulse current having the same maximum value is frequently generated, the deterioration is advanced, and when the discharge pulse current is not frequently generated Since it can be said that this is a phenomenon of initial deterioration, the situation of insulation deterioration is different. Therefore, although it is not an optimum determination method for peak value detection and deterioration due to discharge pulse current, it is generally used because it can be realized with a simple circuit relatively easily. It is adopted as one of the means for monitoring the entanglement phenomenon.
また、準尖頭値検波は、放電パルスの持続時間が長い、あるいは頻度が高い時に測定結果が高くなるように構成された回路要素で検出することを意味する。この特性は、原理的には検波出力を適当な充電時定数と放電時定数 (放電時定数は充電時定数よりもかなり大きい) とを持った充放電回路に通すことによって実現される。尖頭値検波と違って準尖頭値検波は放電パルスの頻度を反映するが、平均値検波のように放電パルスの頻度を線形に反映するわけではなく、これらの各検波方式を比較すると、準尖頭値検波は尖頭値検波と平均値検波の中間的な値となる。準尖頭値検波は、地絡時の放電現象を評価するためのレベル(放電パルスの持続時間が短く、かつ頻度が低い時は、放電パルスの検出レベルが高くてもそれほど大きな検出値にならない) を反映するように考えられた検出方式である。この準尖頭値検波は、地絡現象の放電パルスを監視する手段の一つとして採用される。 Further, the quasi-peak detection means that detection is performed by a circuit element configured such that the measurement result becomes high when the duration of the discharge pulse is long or the frequency is high. This characteristic is realized in principle by passing the detection output through a charge / discharge circuit having an appropriate charge time constant and discharge time constant (the discharge time constant is considerably larger than the charge time constant). Unlike peak detection, quasi-peak detection reflects the frequency of the discharge pulse, but unlike the average value detection, it does not reflect the frequency of the discharge pulse linearly, and comparing each of these detection methods, Quasi-peak detection is an intermediate value between peak detection and average detection. Quasi-peak detection is a level used to evaluate the discharge phenomenon during a ground fault (when the discharge pulse duration is short and the frequency is low, the detection value is not so large even if the discharge pulse detection level is high. ) Is a detection method that is considered to reflect. This quasi-peak detection is employed as one of means for monitoring the discharge pulse of the ground fault phenomenon.
充電時定数は、放電パルスの検出を目的に設定しており比較的短い1.0[nSEC]から1.0[μSEC]を設定する場合が多い。しかし、雷インパルスの発生を多く検出する設備では、充電時定数を大きくする。一方、放電時定数は、比較的長い0.1[μSEC]以上を設定する場合が多い。ただし、充電時定数と放電時定数を同じにすることはあっても、充電時定数より放電時定数を短くすることはない。 The charge time constant is set for the purpose of detecting the discharge pulse, and is often set to a relatively short 1.0 [nSEC] to 1.0 [μSEC]. However, the charging time constant is increased in equipment that detects the occurrence of many lightning impulses. On the other hand, the discharge time constant is often set to a relatively long value of 0.1 [μSEC] or more. However, even if the charging time constant and the discharging time constant are the same, the discharging time constant is not shortened from the charging time constant.
なお、本出願人が先に提案した高圧絶縁監視装置(特開平11−271384号公報参照)から算出される地絡電流Ig{=I0−(−YV0+If)}を用いて、同一の演算により抵抗性地絡電流Igrとして算出することができる。また、この実施形態では、基本調波に基づいて抵抗性地絡電流Igrを算出しているが、例えば、第3調波あるいは第9調波を含む奇数調波からなる高調波成分を含む抵抗性地絡電流Igrを算出するようにしてもよい。 It is to be noted that the ground fault current Ig {= I 0 − (− YV 0 + If)} calculated from the high voltage insulation monitoring device previously proposed by the present applicant (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-271384) is used to obtain the same The resistance ground fault current Igr can be calculated by calculation. In this embodiment, the resistive ground fault current Igr is calculated based on the fundamental harmonic. For example, the resistor includes a harmonic component composed of an odd harmonic including the third harmonic or the ninth harmonic. The ground fault current Igr may be calculated.
つまり、前述したように、絶縁劣化初期の地絡現象は、前述した放電に加えて、トラッキング劣化による地絡経路の変動による非線形回路を構成するために高調波成分を多く含んだ歪み波形になり易い。このように、高調波成分を含んだ地絡電流Ig〔=I0−(−YV0+If)〕は、零相電流I0から構内対地間静電容量と零相電圧の積−YV0(商用周波成分)と不平衡電流If(商用周波成分)を差し引いた値で高調波成分を含んだ歪み波形になり、商用周波成分の零相電流I0より大きな値になる。このようにして、計測した地絡電流Igは、基本波の商用周波成分と歪み成分(第2調波以降)を含んだ値になる。つまり、歪み波形を含んだ地絡電流Igを検出することができ、高感度の地絡電流Igの検出が可能となる。 In other words, as described above, the ground fault phenomenon in the early stage of insulation deterioration becomes a distorted waveform containing a large amount of harmonic components in order to form a nonlinear circuit due to fluctuations in the ground fault path due to tracking deterioration in addition to the discharge described above. easy. As described above, the ground fault current Ig [= I 0 − (− YV 0 + If)] including the harmonic component is obtained by multiplying the zero-phase current I 0 by the product of the on-premises electrostatic capacitance and the zero-phase voltage −YV 0 ( A value obtained by subtracting the commercial frequency component) and the unbalanced current If (commercial frequency component) results in a distorted waveform including a harmonic component, which is larger than the zero-phase current I 0 of the commercial frequency component. In this way, the measured ground fault current Ig becomes a value including the commercial frequency component and the distortion component (after the second harmonic) of the fundamental wave. That is, the ground fault current Ig including a distorted waveform can be detected, and a highly sensitive ground fault current Ig can be detected.
さらに、歪み波形を含んだ地絡電流Igから抵抗性地絡電流Igrを算出するために、地絡電流Igをフーリエ変換(FT変換)し、各高調波成分に分解した各調波成分を、各相の対地電圧Va,Vb,Vcの高調波基準ベクトル(基本波は正相、第2調波は反相、第3調波は零相の繰り返し)で位相検波する。そして、各相(A相、B相、C相)の高調波成分の2乗和の平方根を算出することにより得られた地絡電流Iga,Igb,Igcについて、3分の1乗和ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igrを得ることができる。このようにして、計測した抵抗性地絡電流Igrは、基本波の商用周波成分に対する高調波成分(第2調波以降)を含む値となる。 Further, in order to calculate the resistive ground fault current Igr from the ground fault current Ig including the distortion waveform, the harmonic current Ig is subjected to Fourier transform (FT transform) and decomposed into each harmonic component, Phase detection is performed with harmonic reference vectors of ground voltages Va, Vb, and Vc of each phase (the fundamental wave is a positive phase, the second harmonic is an antiphase, and the third harmonic is a zero phase). Then, for the ground fault currents Iga, Igb, Igc obtained by calculating the square root of the square sum of the harmonic components of each phase (A phase, B phase, C phase), the one-third sum ΣIg 1 / 3 = -1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 ) True value (ΣIg 1/3 ) / m to the third power {(ΣIg 1/3 ) / m} 3 The resistive ground fault current Igr can be obtained. Thus, the measured resistance ground fault current Igr becomes a value including the harmonic component (after the second harmonic) with respect to the commercial frequency component of the fundamental wave.
また、単純に歪み波形を含んだ地絡電流Igから見かけ上の抵抗性地絡電流Igrを算出するために各相の対地電圧Va,Vb,Vcの基準ベクトルで位相検波した地絡電流Iga,Igb,Igcについて、3分の1乗和ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igrを近似的に得ることができる。このようにして、計測した抵抗性地絡電流Igrは、基本波の商用周波成分に対する高調波成分(第2調波以降)を含む値となる。 In addition, in order to calculate the apparent resistive ground fault current Igr from the ground fault current Ig simply including a distorted waveform, the ground fault current Iga, phase-detected with reference vectors of the ground voltages Va, Vb, Vc of the respective phases. For Igb and Igc, the third power of ΣIg 1/3 = −1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 ), which is the true value (ΣIg 1/3 ) / m 3 {(ΣIg By calculating 1/3 ) / m} 3 , the resistive ground fault current Igr can be approximately obtained. Thus, the measured resistance ground fault current Igr becomes a value including the harmonic component (after the second harmonic) with respect to the commercial frequency component of the fundamental wave.
計測した抵抗性地絡電流Igrの波形が歪んでいることが認識される程度の時は、歪み率が約10%程度になることが経験的に判明している。つまり、零相電流I0に波形の歪み率(=高調波成分/基本波成分×100%)が大きくなると、1周期の実効値演算(RMS値)に対する基本波成分(商用周波成分)の比率が低下することになる。このように、零相電流I0の波形が歪んでいる時は、1周期の実効値演算(RMS値)を用いて検出する方式を用いると検出値の感度を高くすることができる。 It has been empirically found that the distortion rate is about 10% when it is recognized that the waveform of the measured resistance ground fault current Igr is distorted. That is, when the distortion factor (= harmonic component / fundamental wave component × 100%) of the waveform increases in the zero-phase current I 0 , the ratio of the fundamental wave component (commercial frequency component) to the RMS value of one cycle. Will drop. As described above, when the waveform of the zero-phase current I 0 is distorted, the sensitivity of the detection value can be increased by using the detection method using the effective value calculation (RMS value) of one cycle.
この地絡検出時に地絡抵抗が大きい時(Rg>約10kΩ)は、実数部|Yr|≪虚数部|Yi|となる。従って、相電圧Ea,Eb,Ecと対地電圧Va,Vb,Vcとはほぼ等しい。相電圧=線間電圧/√3=6600V/√3=3810Vであることから、この相電圧Ea,Eb,Ecとほぼ等しい対地電圧Va,Vb,Vcを用いて地絡抵抗Rgが次の式で求められる。つまり、地絡抵抗RgをRg=対地電圧/Igrの関係式でもって演算部31で算出する。
When the ground fault resistance is large when this ground fault is detected (Rg> about 10 kΩ), the real part | Yr | << the imaginary part | Yi | Therefore, the phase voltages Ea, Eb, Ec and the ground voltages Va, Vb, Vc are substantially equal. Since phase voltage = line voltage / √3 = 6600 V / √3 = 3810 V, ground fault resistance Rg is expressed by the following equation using ground voltages Va, Vb, Vc substantially equal to phase voltages Ea, Eb, Ec. Is required. That is, the ground fault resistance Rg is calculated by the
本出願人は、模擬電気室(一線地絡電流=7.89A)を用いて以下の試験条件で抵抗性地絡の人工地絡試験を行った。 The present applicant conducted an artificial ground fault test for a resistive ground fault under the following test conditions using a simulated electric room (single wire ground fault current = 7.89 A).
・電力ケーブル:公称断面積22mm2、長さ20m=0.0162[μF](1相当たり)電源周波数60Hz
・地絡抵抗Rg:200[kΩ]
・構内の対地静電容量C:0.5[μF]
・残留電圧:約100[V]
-Power cable: Nominal cross-sectional area 22mm 2 , length 20m = 0.0162 [μF] (per phase) power frequency 60Hz
・ Ground fault resistance Rg: 200 [kΩ]
・ Ground capacitance C on ground: 0.5 [μF]
・ Residual voltage: about 100 [V]
[抵抗性地絡](A相で地絡した場合)
構内対地間アドミタンスY0を演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I01:5.57[mA]∠178.18[deg]
I02:21.55[mA]∠217.96[deg]
I0S1:0.69[mA]∠36.12[deg]
I0S2:1.77[mA]∠45.00[deg]
ωC0S:2×π×60×3×0.607×10-6
=4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg](電源周波数:60Hz)
[Resistant ground fault] (When grounding in phase A)
Each measurement for calculating the premises ground between admittance Y 0 is as follows.
I 01 : 5.57 [mA] ∠ 178.18 [deg]
I 02 : 21.55 [mA] ∠ 217.96 [deg]
I 0S1 : 0.69 [mA] ∠ 36.12 [deg]
I 0S2 : 1.77 [mA] ∠ 45.00 [deg]
ωC 0S : 2 × π × 60 × 3 × 0.607 × 10 −6
= 4.574 × 10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg] (power supply frequency: 60 Hz)
前述の各計測値を用いた構内対地間アドミタンスY0の演算は、以下のとおりである。
−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)
=(21.55[mA]∠217.96[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S]∠90.0[deg]/(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])
=0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y 0 using the above-described measured values is as follows.
−Y 0 = (I 02 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S2 −I 0S1 )
= (21.55 [mA] ∠217.96 [deg] −5.57 [mA] ∠178.18 [deg]) × 4.574 × 10 −3 [S] ∠90.0 [deg] / ( 1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg])
= 0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
構内対地間アドミタンスYを演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I0(=I02+Ig):9.64[mA]∠75.80[deg](I0は、I02にIgが加算された値で計測される。)
I0S:1.06[mA]∠41.52[deg]
Each measurement value for calculating the premises admittance Y between the premises is as follows.
I 0 (= I 02 + Ig): 9.64 [mA] ∠75.80 [deg] (I 0 is measured by adding Ig to I 02 )
I 0S : 1.06 [mA] ∠41.52 [deg]
前述の各計測値を用いた構内対地間アドミタンスYの演算は、以下のとおりである。
−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)
=(9.64[mA]∠75.80[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]/(1.06[mA]∠41.52[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])
=1.897×10-3[S-1]∠269.00[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y using the above-described measured values is as follows.
-Y = (I 0 -I 01 ) ωC 0S / (I 0S -I 0S1 )
= (9.64 [mA] ∠75.80 [deg] −5.57 [mA] ∠178.18 [deg]) × 4.574 × 10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg] /(1.06 [mA] ∠41.52 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg])
= 1.897 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
この構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの演算は、以下のとおりである。
Yr=Y−Y0
=1.897×10-3[S-1]∠269.00[deg]−0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
=1.158×10-3[S-1]∠269.47[deg]
The calculation of the real part Yr of this premises-to-ground admittance Y is as follows.
Yr = Y−Y 0
= 1.897 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg] −0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
= 1.158 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.47 [deg]
地絡電流Igの演算は、以下のとおりである。
Ig=Yr(I0S2−I0S1)/ωC0S
=1.158×10-3[S-1]∠269.47[deg]×(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])/4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]
=18.16[mA]∠49.6[deg]
The calculation of the ground fault current Ig is as follows.
Ig = Yr (I 0S2 −I 0S1 ) / ωC 0S
= 1.158 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.47 [deg] × (1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg]) /4.574×10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg]
= 18.16 [mA] ∠ 49.6 [deg]
ここで、各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCから得た位相を90°補正して得られた高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相は、電源電圧AC100Vの電圧位相から、次の位相差を持っていた。
A相:49.5[deg]
B相:289.5[deg]
C相:169.5[deg]
Here, the ground of the high piezoelectric path 12 obtained by correcting the phase obtained from the zero-phase currents I 0SA , I 0SB , I 0SC flowing through the
Phase A: 49.5 [deg]
Phase B: 289.5 [deg]
Phase C: 169.5 [deg]
前述の各位相を基準にして位相検波した結果、各相地絡電流Iga,Igb,Igcは、以下のとおりである。
Iga=(18.17+j0.03)×10-3[A]
Igb=(−9.11+j15.73)×10-3[A]
Igc=(−9.05−j15.73)×10-3[A]
As a result of phase detection based on each of the aforementioned phases, the respective phase ground fault currents Iga, Igb, Igc are as follows.
Iga = (18.17 + j0.03) × 10 −3 [A]
Igb = (− 9.11 + j15.73) × 10 −3 [A]
Igc = (− 9.05−j15.73) × 10 −3 [A]
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3乗和ΣIg3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg3=Iga3+Igb3+Igc3
=18.173+(−9.11)3+(−9.05)3
=4497.5
The calculation of the cube sum ΣIg 3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 3 = Iga 3 + Igb 3 + Igc 3
= 18.17 3 + (− 9.11) 3 + (− 9.05) 3
= 4497.5
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3をその最大値n=0.75の逆数倍で補正することにより、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/n=5996.7が得られる。この3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=18.17[mA]が得られる。その結果、地絡抵抗Rg=Eg/Igr=3810[V]/18.17[mA]=209.7[kΩ]となる。 By correcting the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc by a reciprocal multiple of the maximum value n = 0.75, the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 = 5996.7 is obtained. By calculating the cube root {(ΣIg 3 ) / n} 1/3 of the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 , the resistive ground fault current Igr = 18.17 [mA] is obtained. . As a result, the ground fault resistance Rg = Eg / Igr = 3810 [V] /18.17 [mA] = 209.7 [kΩ].
一方、この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3分の1乗和ΣIg1/3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)
=−1×{18.171/3+(−9.11)1/3+(−9.05)1/3}
=−1×{2.63+(−2.089)+(−2.084)}
=1.544
On the other hand, calculation of the one-third sum ΣIg 1/3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 1/3 = −1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 )
= −1 × {18.17 1/3 + (− 9.11) 1/3 + (− 9.05) 1/3 }
= −1 × {2.63 + (− 2.089) + (− 2.084)}
= 1.544
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3をその最大値m=0.5874の逆数倍で補正することにより、3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/m=2.629が得られる。この3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=18.17[mA]が得られる。その結果、地絡抵抗Rg=Eg/Igr=3810[V]/18.17[mA]=209.7[kΩ]となる。
上表のように、抵抗性地絡では、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3の算出、および3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3の算出の両方において、A相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrが18.17mAで、その時の地絡抵抗Rgが209.7kΩという結果が得られた。また、B相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrが19.60mAで、その時の地絡抵抗Rgが194.2kΩという結果が得られた。さらに、C相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrが19.89mAで、その時の地絡抵抗Rgが191.2kΩという結果が得られた。このようにして、抵抗性地絡の場合には、抵抗性地絡電流Igrおよび地絡抵抗Rgを計測することが可能であることが判明した。
As the above table, the resistance ground fault, 3 sum true value of ΣIg 3 (ΣIg 3) / n of the
以上では、抵抗性地絡の人工地絡試験について説明したが、本出願人は、模擬電気室(一線地絡電流=7.89A)を用いて以下の試験条件で誘導性地絡の人工地絡試験も行った。 In the above description, the artificial ground fault test for the resistive ground fault has been described. However, the applicant of the present invention uses the simulated electric room (one-line ground fault current = 7.89 A) and the artificial ground for the inductive ground fault under the following test conditions. A tangle test was also performed.
・電力ケーブル:公称断面積22mm2、長さ20m=0.0162[μF](1相当たり)電源周波数60Hz
・地絡抵抗Lg:68[kΩ]{空芯コイル200mH、210V(Tr6300/210Vタップ)}
・構内の対地静電容量1C:0.5[μF]/相
-Power cable: Nominal cross-sectional area 22mm 2 , length 20m = 0.0162 [μF] (per phase) power frequency 60Hz
・ Ground fault resistance Lg: 68 [kΩ] {Air-core coil 200 mH, 210 V (Tr6300 / 210 V tap)}
・ Ground ground capacitance 1C: 0.5 [μF] / phase
[誘導性地絡](A相で地絡した場合)
構内対地間アドミタンスY0を演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I01:5.57[mA]∠178.18[deg]
I02:21.55[mA]∠217.96[deg]
I0S1:0.69[mA]∠36.12[deg]
I0S2:1.77[mA]∠45.00[deg]
ωC0S:2×π×60×3×0.607×10-6
=4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg](電源周波数:60Hz)
[Inductive ground fault] (When grounding in phase A)
Each measurement for calculating the premises ground between admittance Y 0 is as follows.
I 01 : 5.57 [mA] ∠ 178.18 [deg]
I 02 : 21.55 [mA] ∠ 217.96 [deg]
I 0S1 : 0.69 [mA] ∠ 36.12 [deg]
I 0S2 : 1.77 [mA] ∠ 45.00 [deg]
ωC 0S : 2 × π × 60 × 3 × 0.607 × 10 −6
= 4.574 × 10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg] (power frequency: 60 Hz)
前述の各計測値を用いた構内対地間アドミタンスY0の演算は、以下のとおりである。
−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)
=(21.55[mA]∠217.96[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S]∠90.0[deg]/(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])
=0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y 0 using the above-described measured values is as follows.
−Y 0 = (I 02 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S2 −I 0S1 )
= (21.55 [mA] ∠217.96 [deg] −5.57 [mA] ∠178.18 [deg]) × 4.574 × 10 −3 [S] ∠90.0 [deg] / ( 1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg])
= 0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
構内対地間アドミタンスYを演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I0(=I02+Ig):32.01[mA]∠323.39[deg](I0は、I02にIgが加算された値で計測される。)
I0S:1.45[mA]∠339.79[deg]
Each measurement value for calculating the premises admittance Y between the premises is as follows.
I 0 (= I 02 + Ig): 32.01 [mA] ∠ 323.39 [deg] (I 0 is measured by a value obtained by adding Ig to I 02 )
I 0S : 1.45 [mA] ∠ 339.79 [deg]
前述の計測値を用いた構内対地間アドミタンスYの演算は、以下のとおりである。
−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)
=(32.01[mA]∠323.39[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]/(1.45[mA]∠339.79[deg]−1.77[mA]∠45.00[deg])
=1.121×10-3[S-1]∠168.75[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y using the above measured values is as follows.
-Y = (I 0 -I 01 ) ωC 0S / (I 0S -I 0S1 )
= (32.01 [mA] ∠ 323.39 [deg]-5.57 [mA] ∠ 178.18 [deg]) x 4.574 x 10 -3 [S -1 ] ∠ 90.0 [deg] /(1.45 [mA] ∠339.79 [deg] -1.77 [mA] ∠45.00 [deg])
= 1.121 × 10 −3 [S −1 ] ∠168.75 [deg]
この構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの演算は、以下のとおりである。
Yr=Y−Y0
=1.121×10-3[S-1]∠168.75[deg]−0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
=1.448×10-3[S-1]∠138.62[deg]
The calculation of the real part Yr of this premises-to-ground admittance Y is as follows.
Yr = Y−Y 0
= 1.121 × 10 −3 [S −1 ] ∠168.75 [deg] −0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
= 1.448 × 10 −3 [S −1 ] ∠138.62 [deg]
地絡電流Igの演算は、以下のとおりである。
Ig=Yr(I0S2−I0S1)/ωC0S
=1.448×10-3[S-1]∠138.62[deg]×(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])/4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]
=55.64[mA]∠322.09[deg]
The calculation of the ground fault current Ig is as follows.
Ig = Yr (I 0S2 −I 0S1 ) / ωC 0S
= 1.448 × 10 −3 [S −1 ] ∠138.62 [deg] × (1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg]) /4.574×10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg]
= 55.64 [mA] ∠322.09 [deg]
ここで、各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCから得た位相を90°補正して得られた高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相は、電源電圧AC100Vの電圧位相から、次の位相差を持っていた。
A相:49.5[deg]
B相:289.5[deg]
C相:169.5[deg]
Here, the ground of the high piezoelectric path 12 obtained by correcting the phase obtained from the zero-phase currents I 0SA , I 0SB , I 0SC flowing through the
Phase A: 49.5 [deg]
Phase B: 289.5 [deg]
Phase C: 169.5 [deg]
前述の各位相を基準にして位相検波した結果、各相地絡電流Iga,Igb,Igcは、以下のとおりである。
Iga=(2.52−j55.6)×10-3[A]
Igb=(46.9+j30.0)×10-3[A]
Igc=(−49.6+j25.6)×10-3[A]
As a result of phase detection based on each of the aforementioned phases, the respective phase ground fault currents Iga, Igb, Igc are as follows.
Iga = (2.52-j55.6) × 10 −3 [A]
Igb = (46.9 + j30.0) × 10 −3 [A]
Igc = (− 49.6 + j25.6) × 10 −3 [A]
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3乗和ΣIg3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg3=Iga3+Igb3+Igc3
=2.523+46.93+(−49.4)3
=−17483.8
The calculation of the cube sum ΣIg 3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 3 = Iga 3 + Igb 3 + Igc 3
= 2.52 3 +46.9 3 + (− 49.4) 3
= -17483.8
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3をその最大値n=0.75の逆数倍で補正することにより、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/n=−23311.8が得られる。この3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=−28.56[mA]が得られる。このように、抵抗性地絡電流Igrがマイナス値となることから、地絡抵抗Rgの演算は不能となる。 By correcting the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc by a reciprocal multiple of the maximum value n = 0.75, the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 = −23311.8 is obtained. By calculating the cube root {(ΣIg 3 ) / n} 1/3 of the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 , the resistive ground fault current Igr = −28.56 [mA] is obtained. It is done. Thus, since the resistive ground fault current Igr becomes a negative value, the ground fault resistance Rg cannot be calculated.
一方、この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3分の1乗和ΣIg1/3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)
=−1×{2.521/3+(46.9)1/3+(−49.6)1/3}
=−1×{1.36+(3.60)+(−3.67)}
=−1.29
On the other hand, calculation of the one-third sum ΣIg 1/3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 1/3 = −1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 )
= −1 × {2.52 1/3 + (46.9) 1/3 + (− 49.6) 1/3 }
= -1 * {1.36+ (3.60) + (-3.67)}
= -1.29
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3をその最大値m=0.5874の逆数倍で補正することにより、3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/m=−2.21が得られる。この3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=−10.76[mA]が得られる。このように、抵抗性地絡電流Igrがマイナス値となることから、地絡抵抗Rgの演算は不能となる。
上表のように、誘導性地絡では、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3の算出、および3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3の算出において、A相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrが−28.56mA、−10.76mAで、その時の地絡抵抗Rgが計測不能という結果が得られた。また、B相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrが−43.89mA、−29.92mAで、その時の地絡抵抗Rgが計測不能という結果が得られた。さらに、C相で地絡した場合、抵抗性地絡電流Igrおよび地絡抵抗Rgの両方が計測不能という結果が得られた。このようにして、誘導性地絡の場合には、抵抗性地絡電流Igrがマイナス値あるいは計測不能となるので、地絡抵抗Rgが計測されることはない。
As the above table, the inductive grounding, 3 sum true value of ΣIg 3 (ΣIg 3) / n of the
以上では、誘導性地絡の人工地絡試験について説明したが、本出願人は、模擬電気室(一線地絡電流=7.89A)を用いて以下の試験条件で容量性地絡の人工地絡試験も行った。 In the above, the artificial ground fault test of the inductive ground has been described. However, the applicant of the present invention uses a simulated electric room (single wire ground fault current = 7.89 A) to create a capacitive ground fault artificial ground under the following test conditions. A tangle test was also performed.
・地絡抵抗Cg:0.2[μF](構内対地間インピーダンスZ0S=132.6[kΩ]、定格電圧6600V、0.2[μF])
・構内の対地静電容量1C:0.5[μF]/相
・ Ground fault resistance Cg: 0.2 [μF] (Internal to ground impedance Z 0S = 132.6 [kΩ], rated voltage 6600 V, 0.2 [μF])
・ Ground ground capacitance 1C: 0.5 [μF] / phase
[容量性地絡](A相で地絡した場合)
構内対地間アドミタンスY0を演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I01:5.57[mA]∠178.18[deg]
I02:21.55[mA]∠217.96[deg]
I0S1:0.69[mA]∠36.12[deg]
I0S2:1.77[mA]∠45.00[deg]
ωC0S:2×π×60×3×0.607×10-6
=4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg](電源周波数:60Hz)
[Capacitive ground fault] (When a ground fault occurs in phase A)
Each measurement for calculating the premises ground between admittance Y 0 is as follows.
I 01 : 5.57 [mA] ∠ 178.18 [deg]
I 02 : 21.55 [mA] ∠ 217.96 [deg]
I 0S1 : 0.69 [mA] ∠ 36.12 [deg]
I 0S2 : 1.77 [mA] ∠ 45.00 [deg]
ωC 0S : 2 × π × 60 × 3 × 0.607 × 10 −6
= 4.574 × 10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg] (power frequency: 60 Hz)
前述の各計測値を用いた構内対地間アドミタンスY0の演算は、以下のとおりである。
−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)
=(21.55[mA]∠217.96[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S]∠90.0[deg]/(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])
=0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y 0 using the above-described measured values is as follows.
−Y 0 = (I 02 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S2 −I 0S1 )
= (21.55 [mA] ∠217.96 [deg] −5.57 [mA] ∠178.18 [deg]) × 4.574 × 10 −3 [S] ∠90.0 [deg] / ( 1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg])
= 0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
構内対地間アドミタンスYを演算するための各計測値は、以下のとおりである。
I0(=I02+Ig):23.53[mA]∠146.80[deg](I0は、I02にIgが加算された値で計測される。)
I0S=0.78[mA]∠87.78[deg]
Each measurement value for calculating the premises admittance Y between the premises is as follows.
I 0 (= I 02 + Ig): 23.53 [mA] ∠146.80 [deg] (I 0 is measured by adding Ig to I 02 )
I 0S = 0.78 [mA] ∠87.78 [deg]
前述の計測値を用いた構内対地間アドミタンスYの演算は、以下のとおりである。
−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)
=(23.53[mA]∠146.80[deg]−5.57[mA]∠178.18[deg])×4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]/(0.78[mA]∠87.78[deg]−1.77[mA]∠45.00[deg])
=0.917×10-3[S-1]∠344.9[deg]
The calculation of the premises-to-ground admittance Y using the above measured values is as follows.
-Y = (I 0 -I 01 ) ωC 0S / (I 0S -I 0S1 )
= (23.53 [mA] ∠146.80 [deg] −5.57 [mA] ∠178.18 [deg]) × 4.574 × 10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg] /(0.78 [mA] ∠ 87.78 [deg]-1.77 [mA] ∠ 45.00 [deg])
= 0.917 × 10 −3 [S −1 ] ∠344.9 [deg]
この構内対地間アドミタンスYの実数部Yrの演算は、以下のとおりである。
Yr=Y−Y0
=0.917×10-3[S-1]∠344.9[deg]−0.739×10-3[S-1]∠269.00[deg]
=1.021×10-3[S-1]∠29.05[deg]
The calculation of the real part Yr of this premises-to-ground admittance Y is as follows.
Yr = Y−Y 0
= 0.917 × 10 −3 [S −1 ] ∠344.9 [deg] −0.739 × 10 −3 [S −1 ] ∠269.00 [deg]
= 1.021 × 10 −3 [S −1 ] ∠29.05 [deg]
地絡電流Igの演算は、以下のとおりである。
Ig=Yr(I0S2−I0S1)/ωC0S
=1.021×10-3[S-1]∠29.05[deg]×(1.77[mA]∠45.00[deg]−0.69[mA]∠36.12[deg])/4.574×10-3[S-1]∠90.0[deg]
=29.45[mA]∠140.1[deg]
The calculation of the ground fault current Ig is as follows.
Ig = Yr (I 0S2 −I 0S1 ) / ωC 0S
= 1.021 × 10 −3 [S −1 ] ∠29.05 [deg] × (1.77 [mA] ∠45.00 [deg] −0.69 [mA] ∠36.12 [deg]) /4.574×10 −3 [S −1 ] ∠90.0 [deg]
= 29.45 [mA] ∠ 140.1 [deg]
ここで、各相ケーブル13a,13b,13cのシールド線14a,14b,14cに流れる零相電流I0SA,I0SB,I0SCから得た位相を90°補正して得られた高圧電路12の対地電圧Va,Vb,Vcの基準位相は、電源電圧AC100Vの電圧位相から、次の位相差を持っていた。
A相:49.5[deg]
B相:289.5[deg]
C相:169.5[deg]
Here, the ground of the high piezoelectric path 12 obtained by correcting the phase obtained from the zero-phase currents I 0SA , I 0SB , I 0SC flowing through the
Phase A: 49.5 [deg]
Phase B: 289.5 [deg]
Phase C: 169.5 [deg]
前述の各位相を基準にして位相検波した結果、各相地絡電流Iga,Igb,Igcは、以下のとおりである。
Iga=(−0.29+j29.44)×10-3[A]
Igb=(−25.35−j14.98)×10-3[A]
Igc=(25.65−j14.47)×10-3[A]
As a result of phase detection based on each of the aforementioned phases, the respective phase ground fault currents Iga, Igb, Igc are as follows.
Iga = (− 0.29 + j29.44) × 10 −3 [A]
Igb = (− 25.35−j14.98) × 10 −3 [A]
Igc = (25.65−j14.47) × 10 −3 [A]
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3乗和ΣIg3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg3=Iga3+Igb3+Igc3
=(−0.29)3+(−25.35)3+25.653
=−5580.46
The calculation of the cube sum ΣIg 3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 3 = Iga 3 + Igb 3 + Igc 3
= (−0.29) 3 + (− 25.35) 3 +25.65 3
= -5580.46
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3をその最大値n=0.75の逆数倍で補正することにより、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/n=−773.95が得られる。この3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=−9.18[mA]が得られる。このように、抵抗性地絡電流Igrがマイナス値となることから、地絡抵抗Rgの演算は不能となる。 By correcting the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc by a reciprocal multiple of the maximum value n = 0.75, the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 = -773.95 is obtained. By calculating the cube root {(ΣIg 3 ) / n} 1/3 of the true value (ΣIg 3 ) / n of the cube sum ΣIg 3 , the resistive ground fault current Igr = −9.18 [mA] is obtained. It is done. Thus, since the resistive ground fault current Igr becomes a negative value, the ground fault resistance Rg cannot be calculated.
一方、この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの実数部を使用して3分の1乗和ΣIg1/3の演算は、以下のとおりである。
ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)
=−1×{−0.2971/3+(−25.35)1/3+25.651/3}
=−1×{−0.668+(−2.938)+2.394}
=0.656
On the other hand, calculation of the one-third sum ΣIg 1/3 using the real part of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is as follows.
ΣIg 1/3 = −1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 )
= −1 × {−0.297 1/3 + (− 25.35) 1/3 +25.65 1/3 }
= -1 * {-0.668 + (-2.938) +2.394}
= 0.656
この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3をその最大値m=0.5874の逆数倍で補正することにより、3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/m=1.117が得られる。この3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/n}3を算出することにより、抵抗性地絡電流Igr=1.394[mA]が得られる。その結果、地絡抵抗Rg=Eg/Igr=3810[V]/1.394[mA]=2.73[MΩ]となる。このように、抵抗性地絡電流Igrが小さな値となり、地絡抵抗Rgが高抵抗値となることから、地絡を検出していないと判定するようにしている。
上表のように、容量性地絡では、3乗和ΣIg3の真値(ΣIg3)/nの立方根{(ΣIg3)/n}1/3の算出、および3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3の算出において、A相で地絡した場合、地絡電流Igrが−9.18mA、1.394mAで、その時の地絡抵抗Rgが計測不能、高抵抗値という結果が得られた。また、B相で地絡した場合、地絡電流Igrが−8.83mA、−1.35mAで、その時の地絡抵抗Rgが計測不能という結果が得られた。さらに、C相で地絡した場合、地絡電流Igrが−15.3mA、−5.42mAで、その時の地絡抵抗Rgが計測不能という結果が得られた。このようにして、容量性地絡の場合には、地絡電流Igrがマイナス値、小さな値となるので、地絡抵抗Rgが計測されることはない。
As the above table, the capacitive ground fault, 3 sum true value of ΣIg 3 (ΣIg 3) / n of the
次に、図13は、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3の波形(図12参照)を極座標表示したものである。図13に示すように、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3の値は、各相対地電圧Va,Vb、Vcの位相から若干でもずれると、急激に減少する傾向にある。つまり、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3の波形では、各相対地電圧Va,Vb,Vcの位相近傍での曲率が大きな曲線をなす。 Next, FIG. 13 is a polar coordinate display of the waveform of the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc (see FIG. 12). As shown in FIG. 13, the value of the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc tends to decrease sharply even if it slightly deviates from the phase of each relative ground voltage Va, Vb, Vc. is there. That is, in the waveform of the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc, a curve having a large curvature in the vicinity of the phase of each relative ground voltage Va, Vb, Vc is formed.
そこで、この各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3を監視レベル(例えば、20mAを1とする)で正規化し、その平方根を複数回演算することにより、位相検出角度φを広角度化することができる。このように、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3を監視レベルで正規化し、その平方根を複数回演算することにより、各相対地電圧Va,Vb,Vcからの位相ずれがあっても、その3乗和ΣIg3の値の減少を小さくすることができるので、抵抗性地絡電流Igrを正確に算出することができる。なお、位相検出角度φとは、各相での最大値の80%の値が各相となす角度を意味する。 Therefore, the phase detection angle φ is obtained by normalizing the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc with a monitoring level (for example, 20 mA is set to 1) and calculating the square root a plurality of times. Wide angle can be achieved. In this way, the phase deviation from each relative ground voltage Va, Vb, Vc is obtained by normalizing the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc with the monitoring level and calculating the square root a plurality of times. Even if there is, the decrease in the value of the cube sum ΣIg 3 can be reduced, so that the resistive ground fault current Igr can be accurately calculated. The phase detection angle φ means an angle formed by 80% of the maximum value in each phase.
つまり、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3の波形では、図14および図15に示すように、各相対地電圧Va,Vb,Vcの位相近傍での曲率を小さくすることができる。正規化した3乗和ΣIg3の平方根を複数回演算すると、3乗和ΣIg3の波形では、各相対地電圧Va,Vb,Vcの位相近傍での曲線を平坦に近づけることができ、位相検出角度φを広角度化することができる。 That is, in the waveform of the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc, as shown in FIGS. 14 and 15, the curvature in the vicinity of the phase of each relative ground voltage Va, Vb, Vc is reduced. be able to. When the square root of the normalized cube sum ΣIg 3 is calculated a plurality of times, in the waveform of the cube sum ΣIg 3 , the curves in the vicinity of the phases of the relative ground voltages Va, Vb, Vc can be made closer to flat, and phase detection is performed. The angle φ can be widened.
例えば、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3を正規化すると、その位相検出角度φ(0.8値)が±12°となり、その平方根を3回繰り返すと、位相検出角度φは、1回目の平方根(ΣIg3)1/2で±16°、2回目の平方根(ΣIg3)1/4で±20°、3回目の平方根(ΣIg3)1/8で±24°となる。このように、平方根を3回繰り返すと、位相検出角度φを正規化の2倍に広角度化することができる。 For example, when the cube sum ΣIg 3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is normalized, the phase detection angle φ (0.8 value) becomes ± 12 °, and when the square root is repeated three times, the phase detection The angle φ is ± 16 ° at the first square root (ΣIg 3 ) 1/2 , ± 20 ° at the second square root (ΣIg 3 ) 1/4 , ± 24 at the third square root (ΣIg 3 ) 1/8 °. As described above, when the square root is repeated three times, the phase detection angle φ can be widened to twice the normalization.
なお、演算部30では、3乗和ΣIg3の最大値nを1.0にするため、3乗和ΣIg3にその最大値nの逆数倍(1/n)を乗算し、また、3分の1乗和ΣIg1/3の最大値mを1.0にするため、3分の1乗和ΣIg1/3にその最大値mの逆数倍(1/m)を乗算することにより、抵抗性地絡電流Igrを補正するようにしている。また、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3を正規化することにより、抵抗性地絡電流Igrの位相角度を補正するようにしている。なお、健全相と地絡相の境界は、地絡相の対地電圧位相を基準に±90°位相差で区別している。この位相境界には6°以下程度の位相余裕を設けてもよい。
In addition, in order to set the maximum value n of the cube sum ΣIg 3 to 1.0, the
各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3乗和ΣIg3を正規化(2回の平方根)し、その正規化した結果の立方根{(ΣIg3)/n}1/3を算出することにより得られる抵抗性地絡電流Igr(3)は以下の式で求められる。
一方、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3を正規化せずに、その結果の3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより得られる抵抗性地絡電流Igr(1/3)は以下の式で求められる。
本出願人は、上式で得られた抵抗性地絡電流Igr(3)と抵抗性地絡電流Igr(1/3)との差分〔Igr(3)−Igr(1/3)〕を以下の式に基づいて計算することにより、両者の比較を行なった。
図16はその計算結果を示す。同図に示すように、抵抗性地絡電流Igr(3)と抵抗性地絡電流Igr(1/3)との差分〔Igr(3)−Igr(1/3)〕は、最大値t1で11.2%(図16の縦軸で示す電流[mA]の1を100%とした場合)、実質的に使用する位相範囲p1(相電圧位相基準の±10度)で0.14%となった。つまり、抵抗性地絡電流Igr(3)と抵抗性地絡電流Igr(1/3)とは、実質的にほぼ同じ値となって抵抗性地絡電流Igr(3)の波形と抵抗性地絡電流Igr(1/3)の波形が重なり、その差分ΔIgr=0.14%(相電圧位相基準の±10度)となる。 FIG. 16 shows the calculation result. As shown in the figure, the difference [Igr (3) −Igr (1/3)] between the resistive ground fault current Igr (3) and the resistive ground fault current Igr (1/3) is the maximum value t 1. 11.2% (when 1 of the current [mA] shown on the vertical axis in FIG. 16 is assumed to be 100%), 0.14 in the phase range p 1 substantially used (± 10 degrees of the phase voltage phase reference). %. That is, the resistive ground fault current Igr (3) and the resistive ground fault current Igr (1/3) have substantially the same value and the waveform of the resistive ground fault current Igr (3) and the resistive ground fault. The waveform of the ripple current Igr (1/3) overlaps, and the difference ΔIgr = 0.14% (± 10 degrees of phase voltage phase reference).
従って、抵抗性地絡電流Igr(3)の演算で行った2回の平方根が抵抗性地絡電流Igr(1/3)の演算では不要であることから、抵抗性地絡電流Igr(1/3)の演算が高速で行える利点を有する。 Therefore, since the two square roots performed in the calculation of the resistive ground fault current Igr (3) are not necessary in the calculation of the resistive ground fault current Igr (1/3), the resistive ground fault current Igr (1 / This has the advantage that the operation 3) can be performed at high speed.
さらに、本出願人は、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの5乗和ΣIg5を正規化(2回の平方根)し、その正規化した結果の立方根{(ΣIg5)/n}1/5を算出することにより得られる抵抗性地絡電流Igr(5)と、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの5分の1乗和ΣIg1/5を正規化せずに、その結果の5乗{(ΣIg1/5)/m}5を算出することにより得られる抵抗性地絡電流Igr(1/5)について、抵抗性地絡電流Igr(5)と抵抗性地絡電流Igr(1/5)との差分〔Igr(5)−Igr(1/5)〕を前述と同様に計算することにより、両者の比較を行なった。 Further, the present applicant normalizes (two square roots) the fifth sum ΣIg 5 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc, and the cube root {(ΣIg 5 ) / n} 1 of the normalized result. The result is obtained by normalizing the resistance ground fault current Igr (5) obtained by calculating / 5 and the one- fifth sum ΣIg 1/5 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc. For the resistive ground fault current Igr (1/5) obtained by calculating the fifth power {(ΣIg 1/5 ) / m} 5 , the resistive ground fault current Igr (5) and the resistive ground fault current Igr The difference [Igr (5) −Igr (1/5)] from (1/5) was calculated in the same manner as described above, thereby comparing the two.
図17はその計算結果を示す。同図に示すように、抵抗性地絡電流Igr(5)と抵抗性地絡電流Igr(1/5)との差分〔Igr(5)−Igr(1/5)〕は、最大値t2で16.2%(図17の縦軸で示す電流[mA]の1を100%とした場合)、実質的に使用する位相範囲p2(相電圧位相基準の±10度)で0.28%となった。つまり、抵抗性地絡電流Igr(5)の波形と抵抗性地絡電流Igr(1/5)の波形がほぼ重なるが、抵抗性地絡電流Igr(5)と抵抗性地絡電流Igr(1/5)との差分ΔIgr=0.28%(相電圧位相基準の±10度)となり、抵抗性地絡電流Igr(3)と抵抗性地絡電流Igr(1/3)との差分(ΔIgr=0.14%)よりも大きくなった。 FIG. 17 shows the calculation result. As shown in the figure, the difference [Igr (5) −Igr (1/5)] between the resistive ground fault current Igr (5) and the resistive ground fault current Igr (1/5) is the maximum value t 2. 16.2% (when 1 of the current [mA] shown on the vertical axis in FIG. 17 is assumed to be 100%), 0.28 in the phase range p 2 (± 10 degrees of the phase voltage phase reference) substantially used. %. That is, the waveform of the resistive ground fault current Igr (5) and the waveform of the resistive ground fault current Igr (1/5) almost overlap, but the resistive ground fault current Igr (5) and the resistive ground fault current Igr (1) / 5) and ΔIgr = 0.28% (± 10 degrees of phase voltage phase reference), and the difference (ΔIgr) between resistive ground fault current Igr (3) and resistive ground fault current Igr (1/3) = 0.14%).
従って、3分の1乗による演算の方が、5分の1乗による演算よりも誤差が小さく、べき乗数を大きくすると、演算誤差も大きくなることが判明した。つまり、3分の1乗を採用することが有効である。 Therefore, it has been found that the calculation by the third power has a smaller error than the calculation by the fifth power, and that the calculation error increases when the power multiplier is increased. In other words, it is effective to employ the third power.
このような手段以外に、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3=−1×(Iga1/3+Igb1/3+Igc1/3)をDCバイアスによりオフセットすることにより、抵抗性地絡電流Igrの補正および位相角度の補正を実現することが可能である。 In addition to such means, a one - third sum ΣIg 1/3 = −1 × (Iga 1/3 + Igb 1/3 + Igc 1/3 ) of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc is applied by DC bias. By offsetting, it is possible to realize the correction of the resistive ground fault current Igr and the correction of the phase angle.
図18は、一般的に普及している地絡継電器(GR/DGR)と、本出願人が先に提案した高圧絶縁監視装置(特開平11−271384号公報)と、本発明の実施形態における高圧絶縁監視装置25について、例えばA相が地絡した場合における各装置の監視感度を比較したものである。
FIG. 18 shows a ground fault relay (GR / DGR) that has been widely used, a high-voltage insulation monitoring device previously proposed by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 11-271384), and an embodiment of the present invention. For the high voltage
同図に示すように、地絡継電器(GR/DGR)では、零相電流が100mA程度より大きな領域S1で監視可能であり、特開平11−271384号公報を開示された高圧絶縁監視装置では、零相電流が20mAより大きな領域S2で監視可能である。これに対して、本発明の実施形態における高圧絶縁監視装置25では、零相電流が20mA以下の領域S3で監視可能であることから、微小地絡を検出することができる。なお、図18に示す20mAの半円面積を100%とした場合、抵抗性地絡電流(3)では領域S3の面積が16.6%である。これに対して、抵抗性地絡電流(1/3)では領域S3の面積が21.1%となって抵抗性地絡電流(3)よりも増加することから、位相誤差があっても監視可能となる。
As shown in the figure, in the ground fault relay (GR / DGR), the zero-phase current can be monitored in a region S 1 larger than about 100 mA. In the high voltage insulation monitoring apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-271384 The zero-phase current can be monitored in a region S 2 where the current is larger than 20 mA. In contrast, in the high-pressure
以上で説明した実施形態では、各相地絡電流Iga,Igb,Igcの3分の1乗和ΣIg1/3の真値(ΣIg1/3)/mの3乗{(ΣIg1/3)/m}3を算出することにより得られた抵抗性地絡電流Igrを用いて地絡抵抗Rgを算出するようにしている。これ以外に、演算部32で位相補正することにより得られた対地電圧Va,Vb,Vcを用いることも可能である。つまり、各相対地電圧Va,Vb,Vcを各相地絡電流Iga,Igb,Igcで除算することにより、各相地絡抵抗Rga(=Va/Iga),Rgb(=Vb/Igb),Rgc(=Vc/Igc)を算出し、この各相地絡抵抗Rga,Rgb,Rgcの3分の1乗和の3乗を算出することにより、正確な地絡抵抗Rgを得ることもできる。
In the embodiment described above, the true value (ΣIg 1/3 ) / m of the third power sum ΣIg 1/3 of each phase ground fault current Iga, Igb, Igc {(ΣIg 1/3 ) / M} 3 is used to calculate the ground fault resistance Rg using the resistive ground fault current Igr obtained by calculating. In addition to this, it is also possible to use the ground voltages Va, Vb, and Vc obtained by correcting the phase by the
また、この高圧絶縁監視装置25では、対地電圧Va,Vb,Vcが得られることにより、接地形計器用変圧器(EVT)と同様に対地電圧Va,Vb,Vcの監視が可能になる。構内電気設備が正常に稼働している時は、対地電圧Va,Vb,Vcは平衡している(Va≒Vb≒Vc)。この対地電圧Va,Vb,Vcは、高圧電路12の絶縁劣化やその他の異常要因の発生により不平衡となる。従って、対地電圧Va,Vb,Vcを監視することにより、高圧電路12の異常を判定することができる。
In addition, the high-voltage
ここで、各相の対地電圧Va(=Ea−V0),Vb(=Eb−V0),Vc(=Ec−V0)を演算部33でベクトル加算することにより零相電圧V0を算出することができる(Va+Vb+Vc=Ea+Eb+Ec−3V0、但し、Ea+Eb+Ec=0であることから、Va+Vb+Vc=−3V0)。この零相電圧V0を用いることにより、特別高圧の受電設備における非接地系電路の地絡監視を実現することができる。
Here, the ground voltage Va (= Ea−V 0 ), Vb (= Eb−V 0 ), Vc (= Ec−V 0 ) of each phase is vector-added by the
また、この高圧絶縁監視装置25では、零相電圧V0および構内対地間アドミタンスY0Sを算出している。一方、電力ケーブル13のシールド線14に流れる零相電流I0Sをクランプ式変流器18により検出するようにしている。従って、計測値である零相電流I0Sと、演算値である零相電圧V0および構内対地間アドミタンスY0Sとが、Y0S・V0=I0Sの条件を満足すれば、電力ケーブル13のシールド線14が健全であると判定することができる。また、Y0S・V0=I0Sの条件を満足しない場合、電力ケーブル13のシールド線14の絶縁劣化が生じていると判定することができる。
Further, the high voltage
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
12 構内高圧電路
13 電力ケーブル
14 電力ケーブルのシールド線
18 変流器
25 高圧絶縁監視装置
26〜32 演算部
I0 構内高圧電路に流れる零相電流
I0S 電力ケーブルのシールド線に流れる零相電流
Igr 抵抗性地絡電流
Iga,Igb,Igc 各相地絡電流
Rg 地絡抵抗
Va,Vb,Vc 対地電圧
Y 構内高圧電路の健全時および地絡時の構内対地間アドミタンス
Y0 構内高圧電路の健全時の構内対地間アドミタンス
Y0S 電力ケーブルの構内対地間アドミタンス
Yr 構内対地間アドミタンスの実数部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
計測開始時の前記零相電流I 0 ,I 0S をI 01 ,I 0S1 とし、計測開始後の前記零相電流I 0 ,I 0S をI 02 ,I 0S2 とし、前記電力ケーブルの芯線と大地間の対地静電容量をC 0S とし、電源周波数の角速度をωとし、整数をTとした時、
前記構内高圧電路の健全時の構内対地間アドミタンスY0を−Y0=(I02−I01)ωC0S/(I0S2−I0S1)の関係式で算出すると共に、構内高圧電路の地絡時の構内対地間アドミタンスYを−Y=(I0−I01)ωC0S/(I0S−I0S1)あるいは−Y=(I0−I02)ωC0S/(I0S−I0S2)の関係式で算出し、構内対地間アドミタンスYと構内対地間アドミタンスY0との差分である構内対地間アドミタンスYの実数部Yrから算出される地絡電流Igについて、対地電圧を基準位相として各相地絡電流Iga,Igb,Igcを算出し、それら各相地絡電流Iga,Igb,Igcの奇数分の1乗和ΣIg1/(2T+1)の奇数乗{ΣIg1/(2T+1)}(2T+1)を抵抗性地絡電流Igrとして算出することにより地絡抵抗を計測する演算部を具備したことを特徴とする高圧絶縁監視装置。 When a ground fault occurs in a non-grounded circuit, the zero-phase current I 0 that flows through the high-voltage yard connected to the non-grounded circuit, and the zero-phase that flows through the shield line of the power cable installed in the high-voltage yard A high-voltage insulation monitoring device that detects current I 0S with a current transformer and measures the ground fault resistance based on the zero-phase current I 0 flowing through the high voltage path on the premises and the zero-phase current I 0S flowing through the shield wire of the power cable. And
The zero phase currents I 0 and I 0S at the start of measurement are set to I 01 and I 0S1, and the zero phase currents I 0 and I 0S after the start of measurement are set to I 02 and I 0S2 , respectively, between the core of the power cable and the ground When the ground capacitance is C 0S , the angular velocity of the power supply frequency is ω, and the integer is T,
The ground-to-ground admittance Y 0 when the campus high-voltage road is healthy is calculated by the relational expression of −Y 0 = (I 02 −I 01 ) ωC 0S / (I 0S2 −I 0S1 ) and the ground fault of the campus high-voltage road The premises-to-ground admittance Y at the time is -Y = (I 0 -I 01 ) ωC 0S / (I 0S -I 0S1 ) or -Y = (I 0 -I 02 ) ωC 0S / (I 0S -I 0S2 ) Each phase of the ground fault current Ig calculated from the relational expression and calculated from the real part Yr of the premises admittance Y, which is the difference between the premises admittance Y and the premises admittance Y 0 , using the ground voltage as a reference phase. Ground fault currents Iga, Igb, Igc are calculated, and odd-numbered sums ΣIg 1 / (2T + 1) of odd-numbered sums of the respective phase ground fault currents Iga, Igb, Igc {ΣIg 1 / (2T + 1) } sushi calculation section for measuring the ground fault resistance by (2T + 1) a is calculated as a resistive ground fault current Igr High insulation monitoring apparatus characterized by the.
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