JPS6112661Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁気飽和特性のない変流器に関し、特
に、高圧線断線事故区間自動区分装置に使用され
て高い信頼性を提供し、短絡電流に直線的に比例
した出力電圧を提供して前記区分装置の正確な動
作を保証する変流器に関する。

送配電線路における雷等による断線事故は、断
線リレーの適用によつて検出することが可能であ
るが、事故区間の捜査に時間を要するため、その
間長い時間にわたつて停電事故が継続することに
なる。それを解決するため、事故区間を迅速、か
つ自動的に局限する高圧線断線事故区間自動区分
装置が使用され、健全区間へ送電を可能にしてい
る。この装置には、高圧配電線を数区間に分割
し、各区間に短絡電流を検出する変流器を内蔵し
た開閉器と、前記変流器の出力信号に基づいて、
１つの状態を取りながら、送配電線路の無電圧を
感知して制御信号を提供する断線検出機構と、前
記制御信号に基づいてリレーを操作することによ
り開閉器を開放状態にロツクする時限式事故捜査
機構とが含まれている。

この開閉器に内蔵される従来の変流器は、ある
値以上の短絡電流によつて磁気飽和を起こし、短
絡電流に１次的に正比例する正確な出力を得るこ
とが困難であつた。従つて、装置全体の信頼性が
乏しく、誤動作を伴う場合があつた。

従つて、本考案の目的は、磁気飽和特性がな
く、短絡電流に直線的に比例した出力電圧を提供
し、それによつて高圧線断線事故区間自動区分装
置に信頼性の高い動作を保証する変流器を提供す
ることである。

本考案による変流器は、所定の変流比を有した
コイルと、前記コイルに接続された引出線と、前
記コイルが巻回される磁気コアとより成り、前記
磁気コアは動作領域において磁気飽和現象を防止
するように非磁性体と鉄芯とが磁気的に直列に配
置される構成を有し、３相電路への適用について
は、３個の前記変流器がエポキシ樹脂によつて一
体モールドされている。前記コイルは環状を呈
し、その中心部に開閉器用電線が通る貫通孔が形
成されている。

前記非磁性体は空隙部であつても良く、ゴムあ
るいはプラスチツク等の絶縁体であつても良い。

以下、添付図面を参照して本考案の実施例を詳
細に説明する。

第１図イを参照すると、本考案による３相変流
器が示されている。変流器全体がエポキシ樹脂１
６０によつて一体モールドされており、開閉器用
電線が通る３つの貫通孔１６１が設けられてい
る。エポキシ樹脂モールド体１６０から３本の引
き出し線１６２が出されており、その導体が環状
のコイル１６４に接続されている。環状コイル１
６４が巻回される磁気コアは２個の鉄芯１６３と
空隙部１６６とより構成されており、鉄芯１６３
の間には非磁性スペーサ１６５が介在している。
同じ構成を有する３個のコイル１６４が配置され
ており、その間にコイル間の相互誘導に伴う干渉
を防止する、例えば、鉄テープ等の磁気シールド
１６７が設けられている。しかし、相互誘導作用
が特に認められれない場合は、これを省略するこ
とも可能であり、また、それを設けるとしても、
図示される形状に限定されるものではなく、半円
形でも良く、あるいは円形にしてコイル１６４全
体を包囲するように配置しても良い。

第１図ロを参照すると、本考案による他の構成
の３相変流器（右半分だけが図示されている）が
示されている。第１図イと同じように、エポキシ
樹脂モールド体１６０は開閉器用電線が通る貫通
孔１６１を有しており、引出線１６２が環状コイ
ル１６４に接続されている。環状コイル１６４は
３個の鉄芯１６３と３個のゴム絶縁体１６５より
成る磁気コア上に巻回されており、コイル１６４
の間には、磁気シールド１６７が設けられてい
る。

第１図イの構成によれば、磁気コアとしてその
約半分の量を占める空隙部１６６が存在すること
と、鉄芯１６３がスペーサ１６５によつて分割さ
れているため、磁気飽和現象が実質的になく、ま
た、第１図ロにおいても、十分な長さのゴム絶縁
体１６５が存在するため、磁気飽和を実質的に抑
制することができる。従つて、第２図に示される
ように、開閉器用電線に流れる一次電流、即ち、
短絡電流に直線的に比例した出力を得ることが可
能であり、１つの結果によれば、図示されるよう
に、7KAまでの短絡電流においても磁気飽和が
生じないことを確認している。

第３図および第４図を参照すると、以上説明さ
れた３相変流器が開閉器に内蔵されている状態が
示されている。開閉器本体に固定されたブツシン
グ１１に３相変流器１６が設置されており、その
中を貫通する電線路に流れる短絡電流に直線的に
比例した出力電圧を変流器の引出線に提供する構
成を有している。ここで、１２は固定碍子、１３
は消弧室、１４は可動導体、１５は回転碍子、１
７はハンガーフツクをそれぞれ示している。

第５図を参照すると、本考案の変流器を適用し
た断線事故区間自動区分装置が配置された配電系
統が示されている。

変電所SSから順次分岐されている配電系統
を、短絡電流Isの大きさに基づいて区間分けを行
い（図の鎖線イ、ロ、ハ、ニおよびホで示される
ように）、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤ点にそれぞれ断線
事故区間自動区分装置が設置される。そして、各
断線事故区間自動区分装置の断線検出部の短絡電
流検出レベルは段階的に、例えば、Ａ点の装置が
5KAIso2KA（但し、Isoは整定値、以下同
じ）、ＢおよびＣ点の装置は2KAIso1KA、Ｄ
点の装置は1KAIso0.3KAとなるように整定
される。いま、ハーニの区間で断線事故が発生し
たと仮定すると、Ｂ点の装置2KAIs1KAの電
流が流れ、Ｂ点の装置のみが事故を検出し、これ
を記憶する。そして時限式事故捜査部の無電圧感
知により、断線リレーによる変電所SSの遮断器
の遮断動作後、Ｂ点の開閉器を開放状態にロツク
し、変電所SSの再閉路動作によつてＢ点の装置
以降を区分するよう制御される。

次に、断線事故区間自動区分装置について説明
する。第６図にその概略説明図を示す。三相の配
電系統が主変圧器に近い領域とそれ以外の領域
とに分けられている。領域は発電機の保護手
段であつて本考案の変流器を有する事故区間自動
区分装置と直接関係しないため、その説明を省略
する。図において、１は開閉器、２は断線検出機
構付時限式事故捜査器、３は変圧器である。断線
検出機構付時限式事故捜査器２には、開閉器１に
内蔵された短絡電流検出用の変流器の信号と、配
電線路電圧信号とが与えられ、論理回路を介し
て、開閉器１の動作を制御する構成を有してい
る。なお、説明を簡単にするために、第６図にお
いて、断線検出機構付時限式事故捜査器２に与え
られる入力が単相配電線路から得るように示され
ているが、実際には三相の各線から同じ構成で各
信号が同時に断線検出機構付時限式事故捜査器２
に与えられるように構成される。

上記開閉器１、断線検出機構付時限式事故捜査
器２および変圧器３より構成される自動区分装置
が第７図においてさらに詳しく説明される。

装置の上半分は断線検出機構であり、下半分の
枠内の部分は時限式事故捜査器である。

配電線に設けられた開閉器１は本考案による三
相変流器BCT（各相用の変流器BCT₁，BCT₂お
よびBCT₃からなる）と開閉接点CCから構成され
ている。三相変流器BCTで検出された電流は、
補助変流器Tr₁，Tr₂およびTr₃を介して零相電流
整流回路RE₁、各相電流整流回路RE₂，RE₃およ
びRE₄に与えられている。整流回路RE₁の出力e₁₀
は整定回路SE₁を介し、レベル検出回路DE₁およ
びDE₂に同時に与えられ、レベル検出回路DE₁の
出力e₂₆はAND回路AND₄の出力e₂₇と共にOR回路
OR₂に与えられている。一方、レベル検出回路
DE₂の出力e₂₅は、後述されるOR回路OR₁の出力
e₂₃と共にAND回路AND₄に与えられている。OR
回路OR₁には、各相の電流が整流（整流回路
RE₂，RE₃およびRE₄）された後、整定回路SE₂，
SE₃およびSE₄を介してレベル検出回路DE₃，DE₄
およびDE₅に与えられ、得られた出力e₁₄，e₁₅お
よびe₁₆の論理演算より得られる出力e₂₀，e₂₁およ
びe₂₂が与えられている。上記出力e₁₄，e₁₅および
e₁₆の論理演算は３個のインバータと３個のAND
回路AND₁，AND₂およびAND₃より成る論理回路
で行われる。すなわち、AND回路AND₁の入力に
は、出力e₁₄および反転した出力e₁₅およびe₁₆が、
またAND回路AND₂には出力e₁₅および反転した
出力e₁₄およびe₁₆が、さらにAND回路AND₃に
は、出力e₁₆、および反転した出力e₁₄およびe₁₅が
それぞれ与えられる構成を有している。OR回路
OR₂の出力e₂₈は単安定形マルチバイブレータSS
の入力となり、その出力e₂₉は後述される断線事
故区間自動区分装置の電源の不足電圧検出回路の
出力e₃₁と共にAND回路AND₇に与えられてい
る。AND回路AND₇の出力e₃₂によりキープリレ
ーK₂，K₃および機械的表示手段INDが駆動され
る構成を有している。そして、キープリレーK₃
のａ接点で表示ランプL₂の回路の開閉が行われ
る。

一方、変圧器３あるいは３′の出力e₁あるいは
e₁′はスイッチSW₁を枠内の時限式事故捜査器に
それぞれ供給される構成を有している。この捜査
器を構成する回路には、キープリレーK₂のｂ接
点および後述するキープリレーK₁のｂ接点の並
列回路を介して出力e₁（あるいはe₁′）がAND回
路AND₆の入力となり、その出力e₄はタイマーＸ
の駆動信号となりタイマーＸの出力e₅はOR回路
OR₃の入力となる。OR回路OR₃の出力e₆はリレ
ーR₁の駆動信号となると共にタイマーＺを介し
てOR回路OR₃に帰還されている。また、タイマ
ーＸの出力e₅はキープリレーK₁の駆動信号とな
ると共に、キープリレーK₁のａ接点を介してて
タイマーＹの駆動信号となつている。そして、タ
イマーＹの出力e₈はキープリレーK₁，K₂，K₃お
よび機械的表示手段INDのリセツト信号となつて
いる。なお上記リセツトラインはスイッチSW₂に
より手動によつても操作し得る構成をとつてい
る。スイッチSW₁を介して得る出力e₁（あるいは
e₁′）は整流回路RE₅、平滑回路RE₆を経て、無電
圧検出回路DE₆および定電圧回路STにも与えら
れている。無電圧検出回路DE₆の出力e₃₀でタイ
マーTAを駆動し、その出力e₃₁は前記したAND回
路AND₇の入力をなつている。定電圧回路STの出
力で本装置の各回路が駆動される。構成の説明と
して、最後になつたが、開閉器の接点CCの励磁
コイルへの電力の供給は、スイッチSW₁が選択し
た出力e₁（あるいはe₁′）がリレーR₁のａ接点を
介することによつて与えられるように構成されて
いる。

次に、第８図より第１１図を参照しながら、以
上説明された構成を有する装置について、その動
作の説明を行う。第８図より第１０図はタイムチ
ヤートで、その時間軸は時刻t₀を基準として描か
れたものであり、同一符号は同一時刻を示すもの
である。

いま時刻t₀（以下、時刻については単に符号の
みで示すものとする）において、開閉接点CCは
開状態、キープリレーK₁，K₂，K₃は非セツト状
態、三相電線路は非活線状態にあるものとし、t₁
において、三相電線は活線状態になり、配電線路
は正常状態にあるものとする。スイツチSW₁を介
して与えられる電圧e₁によつて、AND回路AND₆
以下の論理回路がt₁〜t₃にかけて、第８図の矢印
に示すシーケンス動作を行い、事故捜査器が動作
状態に入る。この間開閉接点CCが投入され（t₂
後）、開閉器１以降も活線状態になつている。一
方、三相変流器BCTを介して入力される整流回
路RE₁〜RE₄以降の回路にあつては、配電線が正
常状態であるので、単安定マルチバイブレータ
SSにはトリガがかゝわらず、従つて、出力e₂₉は
「０」でキープリレーK₂，K₃および機械的表示手
段INDも初期状態を維持する。そして、t₄に三相
短絡事故が発生し（第９図のe₁₄，e₁₅，e₁₆参
照）、t₅に変電所の遮断器がトリツプ（第８図の
e₁参照）したと仮定すれば、これらの状況変化に
よつて、スイッチSW₁以降の回路において、リレ
ーR₁の励磁が解かれ、よつて開閉接点CCが開状
態になり、同時に無電圧検出回路DE₆で無電圧検
出信号e₃₀を得て、タイマーTAを駆動し、t₆で信
号e₃₁に「１」状態を得る（第１１図のe₃₁参照）。
一方、これより先t₄で短絡事故電流レベル検出回
路DE₁〜DE₅で検出され（第９図参照）、OR回路
OR₂の出力e₂₈が「１」状態をとる。そして、
「１」状態の出力e₂₈をトリガとして、単安定マル
チバイブレータSSは準安定状態に移行している
（第９図のe₂₉参照）。従つて、信号e₃₁およびe₂₉を
入力とするAND回路AND₇の出力e₃₂は「１」状
態となつて（第１０図のe₃₂参照）キープリレー
K₂，K₃および機械的表示手段IND₁をセツトする
（第１０図のK₂，K₃参照）。これによつて、t₆で
三相配電線路に短絡事故電流が流れたことを知る
ことができる。t₇で変電所からの再送電が開始さ
れる。再送電が行われて、キープリレーK₂およ
びK₃はまだリセツトされていないので、AND回
路AND₆の出力e₄は「０」状態であり、したがつ
て、タイマーＸの駆動はなく、リレーR₁は非励
磁状態で、開閉接点CCの投入はなく、ランプL₂
が点灯するだけである。すなわち、事故捜査器の
回路で開閉器１の開閉接点CCの投入を停止（ロ
ツク）させたことになる。

上記動作から以下のことが言える。いま、第１
１図のイのようにＡ点およびＢ点に設置した断線
事故区間自動区分装置に第８図〜第１０図のt₀〜
t₇（t₈以前）の動作があつて、Ａ点およびＢ点の
断線事故区間自動区分装置の表示手段に第１１図
ロのような２種の異なる表示形態をみることがで
き、その表示形態から短絡事故点を判断すること
ができる。したがつて、いま事故点がイの×印点
であるとすれば、その短絡事故点の修復が行われ
た後t₈にて、手動リセツトスイッチSW₂でキープ
リレーK₁，K₂，K₃のセツトを解くと共に機械的
表示手段INDの表示も非事故表示に切替えること
ができる。この操作によつて開閉接点CCの投入
がなされる。

次に、二相短絡事項電流の発生について説明す
る。t₁₂で二相短絡事故があつて、信号e₂₄および
e₁₄に「１」状態を得たとする（第９図のe₂₄，e₁₄
参照）。AND回路AND₁の出力e₂₀のみ「１」状態
となり、OR回路OR₁を介してAND回路AND₄の
入力となる。一方、出力e₂₄はレベル検出回路
DE₂にひつかゝつて、その出力e₂₅が「１」状態
となつて、AND回路AND₄の入力となる。よつ
て、その出力e₂₇は「１」状態となり、OR回路
OR₂を介して単安定マルチバイブレータSSのト
リガとなる。

以下、前記三相短絡事故発生と同様にその動作
を理解することができる。

上記実施例において、各レベル検出回路のレベ
ルを以下のようにすることによつて、第１２図に
示されるように保護できる範囲を決定することが
できる。

レベル検出回路DE₁…整定値×√３ レベル検出回路DE₂…整定値×〓３／２ レベル検出回路DE₃，DE₄，DE₅ …整定値×〓３／２×0.8 以上の説明により、本考案による変流器、およ
びその変流器を適用した断線事故区間自動区分装
置の構成が明らかになつた。本考案の変流器によ
れば、磁気通路を形成する磁気コアに所定の長さ
を有した空隙部あるいは絶縁体等の非磁性体部分
が設けられていることと、更に、鉄芯がスペーサ
によつて分割されているため、想定される短絡電
流では磁気飽和が生じなく、従つて、それに直線
的に比例した出力を提供することができる。

そのため、その出力を入力とする断線検出機構
も磁気飽和に基づく誤動作もなく、安定した動作
の実現が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ、ロは本考案の２つの実施例をそれぞ
れ示す一部破断説明図である。第２図は本考案の
変流器の動作特性説明図である。第３図は本考案
の変流器を内蔵する開閉器の内部説明図である。
第４図は第３図の開閉器の電気的説明図である。
第５図は高圧断線事故区間自動区分装置の設備を
示す説明図である。第６図は高圧線断線事故区間
自動区分装置の概略図である。第７図は高圧線断
線事故区間自動区分装置の構成を示す説明図であ
る。第８図より第１２図は高圧線断線事故区間自
動区分装置の動作を示す説明図である。 符号の説明、１……開閉器、１１……ブツシン
グ、１２……固定碍子、１３……消弧室、１４…
…可動導体、１５……回転碍子、１６……三相変
流器、１７……ハンガーフツク、１６０……モー
ルド体、１６１……貫通孔、１６２……引出し
線、１６３……鉄芯、１６４……コイル、１６５
……スペーサ非磁性体、１６６……空隙部、１６
７……磁気シールド、２……断線検出機構付時限
式事故捜査器、３……変圧器、BCT……三相変
流器、CC……開閉接点、Tr₁，Tr₂，Tr₃……補
助変流器、RE₁，RE₂，RE₃，RE₄，RE₅……整
流回路、RE₆……平滑回路、SE₁，SE₂，SE₃，
SE₄……整定回路、DE₁，DE₂，DE₃，DE₄，DE₅
……レベル検出回路、DE₆……無電圧検出回路、
AND₁，AND₂，AND₃，AND₄，AND₅，AND₆，
AND₇……AND回路、OR₁，OR₂，OR₃……OR回
路、SS……単安定マルチバイブレータ、K₁，
K₂，K₃……キープリレー、R₁……リレー、L₁…
…機械的表示手段、Ｘ，Ｙ，Ｚ，TA……タイマ
ー、L₂……表示ランプ、ST……定電圧回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 所定の変流比を有したコイルと、前記コイルに
   接続された引出線と、前記コイルが巻回される磁
   気コアとより構成される変流器において、 前記磁気コアが所定の磁気飽和特性を有する鉄
   芯と、該鉄芯と直列に位置して磁気抵抗の増加に
   よつて磁気力に応じた磁束のレベルを低くし、そ
   れによつて動作領域において磁気飽和現象を防ぐ
   非磁性体を設けたことを特徴とする変流器。