地絡故障検出装置
【課題】送電側の中性点が直接接地された超高圧送電系統における地絡鉄塔の特定が可能な地絡故障検出装置を提供する。
【解決手段】サージアブソーバ１４０、１４２に地絡時の故障電流を検出した検出コイル部１、２出力を抑制する機能に加えて、第１および第２の検出コイル部１、２の磁気飽和を低減する機能をもたせ、更に、コア７とコア７に巻回されたコイル９との間に非磁性の空芯部分を有するように構成し、磁気飽和により第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んだ場合に、第１および第２の検出コイル部１、２の非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出を可能にする。
【解決手段】サージアブソーバ１４０、１４２に地絡時の故障電流を検出した検出コイル部１、２出力を抑制する機能に加えて、第１および第２の検出コイル部１、２の磁気飽和を低減する機能をもたせ、更に、コア７とコア７に巻回されたコイル９との間に非磁性の空芯部分を有するように構成し、磁気飽和により第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んだ場合に、第１および第２の検出コイル部１、２の非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電鉄塔の地絡故障の検出に関し、特に、超高圧送電系統における送電鉄塔の地絡故障を検出する地絡故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電鉄塔の地絡故障を検出するものとして、例えば本出願人が先に提案した特許文献１に記載の地絡故障点表示装置がある。このような特許文献１に記載の地絡故障点表示装置を、送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路における送電鉄塔の地絡故障の検出に適用した場合、送電側の中性点が抵抗を介することなく直接接地されているため、地絡故障が発生した場合に数十ｋＡ以上の多大な故障電流が架空地線に分流し、地絡故障を検出するための回路を損傷するおそれがあるばかりでなく、地絡時の故障電流が極めて大きくなること、また、地絡故障用継電器の遮断タイミングによっては架空地線を流れる電流に直流成分が重畳することなどから、故障電流を検出した検出コイルの出力波形が歪み、地絡故障の検出が困難になるなどの問題を生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４５８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１に記載の地絡故障点表示装置は、送電電圧が１５４ｋＶ以下の抵抗接地系の送電線路における地絡故障の検出には有効に機能するものであるが、山岳地などの地域に建設されることのある１８７ｋＶ以上の超高圧送電系統に対しては、上述したように、検出回路の損傷のおそれがあること、地絡故障時の故障電流が極めて大きくなること、架空地線を流れる電流に直流成分が重畳する場合があることなどから、検出出力の波形が歪んで地絡故障の検出ができなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような観点に基づいてなされたものであり、多大な故障電流による検出回路の損傷の防止を図ることができると共に、地絡時の故障電流が多大になること、また、架空地線を流れる電流に直流成分が重畳することによる故障検出への支障を生じさせることなく、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電系統の地絡鉄塔の特定が可能な地絡故障検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、中性点が直接接地された超高圧送電線路の架空地線に送電鉄塔を挟んで夫々取り付けられ、地絡時に前記架空地線に分流する故障電流を検出する第１および第２の検出コイル部と、前記第１および第２の検出コイル部で検出された地絡時の故障電流の位相から地絡故障が発生した送電鉄塔を検出する検出手段とを備え、前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部の夫々の出力側に酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバを並列に挿入して前記第１および第２の検出コイル部の出力を直接入力し、地絡時の故障電流の位相を検出するように構成され、前記サージアブソーバに地絡電流検出時の検出コイルの出力を所定電圧に抑制する機能に加えて、前記第１および第２の検出コイル部の磁気飽和を低減する機能をもたせると共に、前記第１および第２の検出コイル部が、コアとこのコアに巻回されたコイルとの間に前記コアに加えて非磁性の空芯部分を有するように構成され、磁気飽和により前記第１および第２の検出コイル部の出力波形が歪んだ場合に、前記第１および第２の検出コイル部の前記非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出が可能となるようにした地絡故障検出装置によって、上記目的を達成する。
【０００７】
このような構成によれば、中性点が直接接地されているために地絡故障時に多大な故障電流が流れた場合でも、サージアブソーバによって所定電圧に抑えられ、検出回路の損傷等を防止することができる。
【０００８】
また、このような構成によれば、酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバに第１および第２の検出コイル部のコアの磁気飽和を低減する機能をもたせている。即ち、架空地線を流れる故障電流からこれらの検出コイル部に誘起される電圧がサージアブソーバによって所定電圧に抑えられる。第１および第２の検出コイル部からの出力電圧を上述の所定電圧に維持するために、サージアブソーバには第１および第２の検出コイル部のコアの磁束を打消す方向に電流が多く流れ、これによって、第１および第２の検出コイル部の磁気飽和が低減され、これら検出コイル部の出力波形の歪みの改善を図ることができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、地絡時の故障電流が多大になること、また、地絡故障用継電器の遮断タイミングによっては故障電流に直流成分が重畳することから、第１および第２の検出コイル部で検出した電流の波形に歪みを生じることとなるが、第１および第２の検出コイル部のコアが磁気飽和しても、コアとコイルとの間の非磁性の空芯部分を磁束が貫くこととなる。そのため、空芯部分は磁気飽和がないため、架空地線を流れる電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部の出力に重畳され、出力波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。
【００１０】
また、本発明において、前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部のコイルに並列に挿入された２つの前記サージアブソーバを含むサージアブソーバ回路と、前記サージアブソーバ回路に並列に挿入された直列接続の２つの双方向ツェナーダイオードを含む位相検出回路と、前記位相検出回路の出力を全波整流する整流回路とを含むように構成することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記検出手段が、更に、前記整流回路の全波整流出力を入力し、所定の定電流を与える定電流回路と、前記定電流回路によって定電流充電される充電回路と、前記充電回路の充電電圧が所定値以上になった場合に地絡故障を表す検出出力を与える検出回路とを有するように構成することができる。
【００１２】
更に、本発明において、前記第１および第２の検出コイル部の前記コアに磁気ギャップを形成するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中性点が直接接地された超高圧送電系統の地絡鉄塔の検出が可能で、極めて大きな地絡電流による検出回路の損傷を防止することができると共に、故障電流を検出した検出コイル部の出力波形の歪みを改善することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、定電流充電を行うことにより商用周波数の半サイクル分と同じような電流波形をもつ雷に対して誤動作を防止することができると共に、直流成分により検出コイル部の出力波形が歪んだ場合でも定電流充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図で、入力端子ａおよびｂが図１の同符号の出力端子ａおよびｂに接続される。
【図３】図３は、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電線路の送電鉄塔に取り付けられた本発明による地絡故障検出装置を示す図で、地絡故障を生じた超高圧送電線路の地絡鉄塔を示している。
【図４】図４は、地絡故障が発生した場合における、図３の地絡鉄塔に隣接した健全鉄塔の送電鉄塔の状態を示す図である。
【図５】図５は第１および第２の検出コイル部の構成を示す図である。
【図６】図６は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、磁気飽和状態の第１（第２）の検出コイル部の出力を示している。
【図７】図７は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、サージアブソーバ回路および位相検出回路を通してピーク電圧が制限された第１（第２）の検出コイル部の出力を示している。
【図８】図８は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、第１（第２）の検出コイル部の出力にコアの空芯部分による出力が重畳した場合を示している。
【図９】図９は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、第１（第２）の検出コイル部の出力にコアの空芯部分による出力が更に重畳した場合を示している。
【図１０】図１０は架空地線に流れる電流に直流成分が重畳した場合の地絡故障検出装置の動作波形図の一例を示す実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態として、以下に本発明の一実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１および図２は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図で、図１の出力端子ａおよびbは図２の同符号の入力端子ａおよびｂに接続される。
【００１８】
地絡故障検出装置は、図１および図２に示されるように、第１の検出コイル部１、第２の検出コイル部２、検出手段３および表示部４を備えている。そして、このような地絡故障検出装置は、次に述べるように超高圧送電線路の鉄塔に取り付けられる。
【００１９】
図３は、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電線路の鉄塔に取り付けられた本発明による地絡故障検出装置を示す図で、超高圧送電系統における送電鉄塔５に地絡故障が発生した場合を示している。即ち、図３では、送電鉄塔５が地絡故障を発生した故障鉄塔である。
【００２０】
送電鉄塔５は、送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路を形成する送電鉄塔のひとつを示す。送電電圧が１５４ｋＶ以下の抵抗接地系統の送電線路では、送電側の中性点が抵抗を介して接地されており、地絡時の故障電流が抵抗で調整されるようになっている。これに対し、超高圧送電線路は中性点が直接接地されているため、抵抗接地系統より大きな数十ｋＡ以上の故障電流が架空地線６に流れることとなる。
【００２１】
図３において、第１および第２の検出コイル部１、２は、送電鉄塔５を挟む架空地線６の若番側と老番側に夫々取り付けられている。この送電鉄塔５に落雷や鳥獣などによって地絡故障が発生すると、大地に向かって流れる故障電流Ｉａと架空地線６に分流する故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が流れる。架空地線６に分流する故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は鉄塔５を中心として互いに逆方向に流れ、第１の検出コイル部１に架空地線６の一方の故障電流Ｉｂ１によって電流Ｉｃ１が誘起され、第２の検出コイル部２に他方の故障電流Ｉｂ２によって電流Ｉｃ１と同位相の電流Ｉｃ２が誘起される。検出手段３では、誘起された電流Ｉｃ１、Ｉｃ２が同位相であることから地絡故障が発生した送電鉄塔５が判別され、表示部４にその旨表示される。
【００２２】
図４は、地絡故障が発生した場合の、図３の地絡鉄塔に隣接した健全鉄塔の送電鉄塔の状態を示す図である。即ち、図４では、送電鉄塔５が地絡故障を発生していない健全鉄塔である。他の送電鉄塔で地絡故障が発生した場合には、送電鉄塔５を挟んで架空地線６に地絡故障が発生した送電鉄塔から故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が同一方向に流れる。第１の検出コイル部１には一方の故障電流Ｉｂ１によって電流Ｉｃ１が誘起され、第２の検出コイル部２には他方の故障電流Ｉｂ２によって電流Ｉｃ１と逆位相の電流Ｉｃ２が誘起される。検出手段３では、誘起された電流Ｉｃ１、Ｉｃ２が逆位相であることから相殺され、表示部４へ表示出力が与えられることはない。
【００２３】
図５は第１および第２の検出コイル部の構成を示す図である。
【００２４】
第１および第２の検出コイル部１、２は、本例ではフェライトで形成されたＩ字状コア７およびＵ字状コア８を有している。第１および第２の検出コイル部１、２は、Ｕ字状コア８を上下動させるか又はＵ字状コア８の一側部８ａ又は８ｂを支点として回動させることなどにより、架空地線６と着脱自在に構成されている。
【００２５】
Ｉ字状コア７は、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２などによって構成された非磁性の空芯部分を有している。このような非磁性の空芯部分は、後述するように、Ｉ字状コア７およびＵ字状コア８が磁気飽和して出力波形に歪みが生じても、このような非磁性の空芯部分は磁気飽和することなく、故障電流の増大に従って空芯部分から歪みのない出力が与えられて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、検出コイル部１、２の出力波形の歪みが改善される。
【００２６】
更に、第１および第２の検出コイル部１、２は、Ｉ字状コア７とＵ字状コア８との間に本例では２つのギャップ１３を有し、Ｉ字状コア７およびＵ字状コア８の磁気飽和が低減されるように構成されている。本例では、所望の厚さの非磁性部材、例えば真鍮の板をＩ字状コア７とＵ字状コア８との間に挿入することによって、ギャップ１３の幅を調節できるようになっている。
【００２７】
図１および図２に戻り、検出手段３は、サージアブソーバ回路１４、位相検出回路１５、整流回路１６、定電流回路１７、充電回路１８および検出回路１９を有している。
【００２８】
サージアブソーバ回路１４は、酸化亜鉛素子からなる２つのサージアブソーバ１４０、１４２を有している。一方のサージアブソーバ１４０は、第１の検出コイル部１の出力側に並列に挿入されて、第１の検出コイル部１の出力を他の素子を介在させることなく直接入力するように構成されている。同様に、他方のサージアブソーバ１４２は、第２の検出コイル部２の出力側に並列に挿入されて、第２の検出コイル部２の出力を他の素子を介在させることなく直接入力するように構成されている。更に、一方のサージアブソーバ１４０は、直列接続の双方向ツェナーダイオード１５０、１５１を有する位相検出回路１５の一方の双方向ツェナーダイオード１５０に保護抵抗１４１を介して並列に接続され、他方のサージアブソーバ１４２は、他方の双方向ツェナーダイオード１５１に保護抵抗１４３を介して並列に接続されている。
【００２９】
このようなサージアブソーバ回路１４により、中性点が直接接地された系統において地絡故障時に多大な故障電流が流れた場合でも、検出コイル部１、２からの出力は、サージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、検出のための回路の損傷等を防止することができる。
【００３０】
本発明では、酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバ１４０、１４２に第１および第２の検出コイル部１、２からの地絡時の出力を抑制する機能に加えて、第１および第２の検出コイル部１、２の磁気飽和を低減する機能をもたせている。即ち、架空地線６を流れる故障電流から第１および第２の検出コイル部１、２に誘起される電圧がサージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、第１および第２の検出コイル部１、２からの検出出力をこの所定電圧に抑えるために、サージアブソーバ１４０、１４２には第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁束を打消す方向に電流が多く流れ、これによって、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和が低減され、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形の歪みの防止を図ることができる。
【００３１】
位相検出回路１５の出力は整流回路１６に与えられ、定格電流以上の電流の流入を防止する保護抵抗１６０を介してダイオード１６１〜１６４によって全波整流された後、図２の定電流回路１７に与えられる。
【００３２】
定電流回路１７は、整流回路１６の整流出力を平滑するコンデンサ１７０、定電圧レギュレータ１７１、後段回路への電流値を決めるための抵抗１７２、およびレギュレータ１７１の発振に伴うノイズを防止するコンデンサ１７３を有し、所定の定電流を充電回路１８に与える。このように定電流充電が行われることによって、継続時間がある値以下の電流に対しては動作しないように構成されており、商用周波数の半サイクル分と同じような電流波形をもつ雷に対して誤動作を防止することができる。これと共に、整流回路１６からの整流出力を平滑コンデンサ１７０で平滑することで、整流出力の脈動を抑えるように構成されており、直流成分の重畳によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んだ場合でも所定の定電流で充電することができる。
【００３３】
充電回路１８は、充電用コンデンサ１８０とこれに並列挿入された抵抗１８１とを有し、充電用コンデンサ１８０が抵抗１８１との時定数に従って所定の定電流で充電される。検出回路１９は、抵抗１９０とツェナーダイオード１９１とトリガ抵抗１９２との直列接続と、トリガ抵抗１９２に並列挿入されたノイズ防止用コンデンサ１９３と、サイリスタ１９４を有している。トリガ抵抗１９２はサイリスタ１９４のゲートにゲート電圧を与えるものであり、ノイズ防止用コンデンサ１９３はノイズによるの誤動作を防止するためのものである。このような構成の検出回路１９は、充電回路１８の充電電圧を監視し、充電電圧が所定値以上になることでサイリスタ１９４をオンさせ、表示部４に地絡故障を表す出力を与える。
【００３４】
図６、図７、図８および図９は第１（第２）の検出コイル部１（２）とコア７、８の磁気飽和との関係を示す実験結果で、図６は磁気飽和状態の第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力を示し、図７はサージアブソーバ回路１４および位相検出回路１５を通してピーク電圧が制限された第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力を示し、図８は第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力にＩ字状コア７の空芯部分による出力が重畳した場合を示し、図９は第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力にＩ字状コア７の前述した空芯部分による出力が更に重畳した場合を示している。
【００３５】
送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路は、送電側の中性点が直接接地されているので、地絡故障が発生した場合、数十ｋＡ以上の極めて大きな故障電流が流れる。酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバ１４０、１４２により磁気飽和の低減が図られるが、架空地線６を流れる故障電流が大きく、第１および第２の検出コイル部１、２のＩ字状コア７およびＵ字状コア８が図６に示されるように磁気飽和状態になり、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪むこととなる。
【００３６】
サージアブソーバ１４０、１４２によるコア７、８の磁気飽和の低減は、次のように行われる。前述したように、架空地線６を流れる故障電流から第１および第２の検出コイル部１、２に誘起される電圧がサージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、第１および第２の検出コイル部１、２からの検出出力を上述の所定電圧に維持するために、サージアブソーバ１４０、１４２には第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁束を打消す方向の電流が多くなり、これによって、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和が低減され、図７に示されるように、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が微分波のような歪み波形から方形波に近づいた波形になり、サージアブソーバ１４０、１４２が、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形の歪みを低減させる方向に作用することがわかる。
【００３７】
架空地線６を流れる故障電流が更に増大して第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８が磁気飽和しても、Ｉ字状コア７とコイル９との間の非磁性の空芯部分、即ち、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２などによって構成された非磁性の空芯部分を磁束が貫き、空芯部分は磁気飽和しないので、図８および図９に示されるように、架空地線６を流れる故障電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、検出コイル部１、２の出力波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。これにより本発明では、多大な故障電流が検出されて第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んでも、故障電流の位相検出を行うことができる。
【００３８】
図１０は架空地線６に流れる電流に直流成分が重畳した場合の地絡故障検出装置の動作波形図の一例を示す実験結果であり、（ａ）は直流成分が重畳した架空地線６を流れる電流を示し、（ｂ）は直流成分が重畳した架空地線６の電流を検出した第１（第２）の検出コイル部１、２の出力波形を示し、（ｃ）は定電流回路１７の平滑コンデンサ１７０の電圧波形を示し、（ｄ）は充電回路１８の充電用コンデンサ１８１の電圧波形を示している。
【００３９】
架空地線６を流れる電流が大きくなると、図１０の（ｂ）に示されるように、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８が磁気飽和して第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪むこととなる。また、中性点が直接接地の超高圧送電線路では、故障電流の遮断タイミングによっては、故障電流に送電線路と大地との間のインダクタンスによる直流成分が重畳することがある。このとき、架空地線６に流れる故障電流は、図１０の（ａ）に示されるように、０点を中心に変化しない電流波形となるため、コア７、８の磁気飽和によって検出コイル部１、２の出力波形は更に歪むことになる。しかしながら、コア７、８が磁気飽和しても、Ｉ字状コア７とコイル９との間の非磁性の空芯部分、即ち、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２によって構成された非磁性の空芯部分を磁束が貫くこととなる。これらの空芯部分は磁気飽和しないので、架空地線６を流れる故障電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、故障電流の波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。これにより、本発明によれば、直流成分が重畳して第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んでも、位相検出を行うことができる。なお、図１０の（ｄ）の時点Ｓは検出手段３の動作点である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、送電側の中性点が直接接地されている超高圧送電線路における送電鉄塔の地絡故障を検出する検出装置として有効に利用することができ、地絡故障時の多大な故障電流による回路の損傷を防止し、また、多大な故障電流の検出に伴う第１および第２の検出コイル部のコアの磁気飽和等に拘わらず故障電流の位相検出を行うことができ、超高圧送電線路の送電鉄塔の地絡故障を検出する検出装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 第１の検出コイル部
２ 第２の検出コイル部
３ 検出手段
５ 送電鉄塔
６ 架空地線
７ Ｉ字状コア
８ Ｕ字状コア
９ コイル
１０ ボビン
１１ ゴム部材
１２ 空間部
１３ ギャップ
１４ サージアブソーバ回路
１５ 位相検出回路
１６ 整流回路
１７ 定電流回路
１８ 充電回路
１９ 検出回路
１４０、１４２ サージアブソーバ
１５０、１５１ 双方向ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電鉄塔の地絡故障の検出に関し、特に、超高圧送電系統における送電鉄塔の地絡故障を検出する地絡故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電鉄塔の地絡故障を検出するものとして、例えば本出願人が先に提案した特許文献１に記載の地絡故障点表示装置がある。このような特許文献１に記載の地絡故障点表示装置を、送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路における送電鉄塔の地絡故障の検出に適用した場合、送電側の中性点が抵抗を介することなく直接接地されているため、地絡故障が発生した場合に数十ｋＡ以上の多大な故障電流が架空地線に分流し、地絡故障を検出するための回路を損傷するおそれがあるばかりでなく、地絡時の故障電流が極めて大きくなること、また、地絡故障用継電器の遮断タイミングによっては架空地線を流れる電流に直流成分が重畳することなどから、故障電流を検出した検出コイルの出力波形が歪み、地絡故障の検出が困難になるなどの問題を生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４５８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１に記載の地絡故障点表示装置は、送電電圧が１５４ｋＶ以下の抵抗接地系の送電線路における地絡故障の検出には有効に機能するものであるが、山岳地などの地域に建設されることのある１８７ｋＶ以上の超高圧送電系統に対しては、上述したように、検出回路の損傷のおそれがあること、地絡故障時の故障電流が極めて大きくなること、架空地線を流れる電流に直流成分が重畳する場合があることなどから、検出出力の波形が歪んで地絡故障の検出ができなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような観点に基づいてなされたものであり、多大な故障電流による検出回路の損傷の防止を図ることができると共に、地絡時の故障電流が多大になること、また、架空地線を流れる電流に直流成分が重畳することによる故障検出への支障を生じさせることなく、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電系統の地絡鉄塔の特定が可能な地絡故障検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、中性点が直接接地された超高圧送電線路の架空地線に送電鉄塔を挟んで夫々取り付けられ、地絡時に前記架空地線に分流する故障電流を検出する第１および第２の検出コイル部と、前記第１および第２の検出コイル部で検出された地絡時の故障電流の位相から地絡故障が発生した送電鉄塔を検出する検出手段とを備え、前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部の夫々の出力側に酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバを並列に挿入して前記第１および第２の検出コイル部の出力を直接入力し、地絡時の故障電流の位相を検出するように構成され、前記サージアブソーバに地絡電流検出時の検出コイルの出力を所定電圧に抑制する機能に加えて、前記第１および第２の検出コイル部の磁気飽和を低減する機能をもたせると共に、前記第１および第２の検出コイル部が、コアとこのコアに巻回されたコイルとの間に前記コアに加えて非磁性の空芯部分を有するように構成され、磁気飽和により前記第１および第２の検出コイル部の出力波形が歪んだ場合に、前記第１および第２の検出コイル部の前記非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出が可能となるようにした地絡故障検出装置によって、上記目的を達成する。
【０００７】
このような構成によれば、中性点が直接接地されているために地絡故障時に多大な故障電流が流れた場合でも、サージアブソーバによって所定電圧に抑えられ、検出回路の損傷等を防止することができる。
【０００８】
また、このような構成によれば、酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバに第１および第２の検出コイル部のコアの磁気飽和を低減する機能をもたせている。即ち、架空地線を流れる故障電流からこれらの検出コイル部に誘起される電圧がサージアブソーバによって所定電圧に抑えられる。第１および第２の検出コイル部からの出力電圧を上述の所定電圧に維持するために、サージアブソーバには第１および第２の検出コイル部のコアの磁束を打消す方向に電流が多く流れ、これによって、第１および第２の検出コイル部の磁気飽和が低減され、これら検出コイル部の出力波形の歪みの改善を図ることができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、地絡時の故障電流が多大になること、また、地絡故障用継電器の遮断タイミングによっては故障電流に直流成分が重畳することから、第１および第２の検出コイル部で検出した電流の波形に歪みを生じることとなるが、第１および第２の検出コイル部のコアが磁気飽和しても、コアとコイルとの間の非磁性の空芯部分を磁束が貫くこととなる。そのため、空芯部分は磁気飽和がないため、架空地線を流れる電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部の出力に重畳され、出力波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。
【００１０】
また、本発明において、前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部のコイルに並列に挿入された２つの前記サージアブソーバを含むサージアブソーバ回路と、前記サージアブソーバ回路に並列に挿入された直列接続の２つの双方向ツェナーダイオードを含む位相検出回路と、前記位相検出回路の出力を全波整流する整流回路とを含むように構成することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記検出手段が、更に、前記整流回路の全波整流出力を入力し、所定の定電流を与える定電流回路と、前記定電流回路によって定電流充電される充電回路と、前記充電回路の充電電圧が所定値以上になった場合に地絡故障を表す検出出力を与える検出回路とを有するように構成することができる。
【００１２】
更に、本発明において、前記第１および第２の検出コイル部の前記コアに磁気ギャップを形成するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中性点が直接接地された超高圧送電系統の地絡鉄塔の検出が可能で、極めて大きな地絡電流による検出回路の損傷を防止することができると共に、故障電流を検出した検出コイル部の出力波形の歪みを改善することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、定電流充電を行うことにより商用周波数の半サイクル分と同じような電流波形をもつ雷に対して誤動作を防止することができると共に、直流成分により検出コイル部の出力波形が歪んだ場合でも定電流充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図で、入力端子ａおよびｂが図１の同符号の出力端子ａおよびｂに接続される。
【図３】図３は、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電線路の送電鉄塔に取り付けられた本発明による地絡故障検出装置を示す図で、地絡故障を生じた超高圧送電線路の地絡鉄塔を示している。
【図４】図４は、地絡故障が発生した場合における、図３の地絡鉄塔に隣接した健全鉄塔の送電鉄塔の状態を示す図である。
【図５】図５は第１および第２の検出コイル部の構成を示す図である。
【図６】図６は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、磁気飽和状態の第１（第２）の検出コイル部の出力を示している。
【図７】図７は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、サージアブソーバ回路および位相検出回路を通してピーク電圧が制限された第１（第２）の検出コイル部の出力を示している。
【図８】図８は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、第１（第２）の検出コイル部の出力にコアの空芯部分による出力が重畳した場合を示している。
【図９】図９は第１（第２）の検出コイル部とコアの磁気飽和との関係を示す実験結果で、第１（第２）の検出コイル部の出力にコアの空芯部分による出力が更に重畳した場合を示している。
【図１０】図１０は架空地線に流れる電流に直流成分が重畳した場合の地絡故障検出装置の動作波形図の一例を示す実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態として、以下に本発明の一実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１および図２は本発明による地絡故障検出装置の一実施例を示す図で、図１の出力端子ａおよびbは図２の同符号の入力端子ａおよびｂに接続される。
【００１８】
地絡故障検出装置は、図１および図２に示されるように、第１の検出コイル部１、第２の検出コイル部２、検出手段３および表示部４を備えている。そして、このような地絡故障検出装置は、次に述べるように超高圧送電線路の鉄塔に取り付けられる。
【００１９】
図３は、送電側の中性点が直接接地された超高圧送電線路の鉄塔に取り付けられた本発明による地絡故障検出装置を示す図で、超高圧送電系統における送電鉄塔５に地絡故障が発生した場合を示している。即ち、図３では、送電鉄塔５が地絡故障を発生した故障鉄塔である。
【００２０】
送電鉄塔５は、送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路を形成する送電鉄塔のひとつを示す。送電電圧が１５４ｋＶ以下の抵抗接地系統の送電線路では、送電側の中性点が抵抗を介して接地されており、地絡時の故障電流が抵抗で調整されるようになっている。これに対し、超高圧送電線路は中性点が直接接地されているため、抵抗接地系統より大きな数十ｋＡ以上の故障電流が架空地線６に流れることとなる。
【００２１】
図３において、第１および第２の検出コイル部１、２は、送電鉄塔５を挟む架空地線６の若番側と老番側に夫々取り付けられている。この送電鉄塔５に落雷や鳥獣などによって地絡故障が発生すると、大地に向かって流れる故障電流Ｉａと架空地線６に分流する故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が流れる。架空地線６に分流する故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は鉄塔５を中心として互いに逆方向に流れ、第１の検出コイル部１に架空地線６の一方の故障電流Ｉｂ１によって電流Ｉｃ１が誘起され、第２の検出コイル部２に他方の故障電流Ｉｂ２によって電流Ｉｃ１と同位相の電流Ｉｃ２が誘起される。検出手段３では、誘起された電流Ｉｃ１、Ｉｃ２が同位相であることから地絡故障が発生した送電鉄塔５が判別され、表示部４にその旨表示される。
【００２２】
図４は、地絡故障が発生した場合の、図３の地絡鉄塔に隣接した健全鉄塔の送電鉄塔の状態を示す図である。即ち、図４では、送電鉄塔５が地絡故障を発生していない健全鉄塔である。他の送電鉄塔で地絡故障が発生した場合には、送電鉄塔５を挟んで架空地線６に地絡故障が発生した送電鉄塔から故障電流Ｉｂ１、Ｉｂ２が同一方向に流れる。第１の検出コイル部１には一方の故障電流Ｉｂ１によって電流Ｉｃ１が誘起され、第２の検出コイル部２には他方の故障電流Ｉｂ２によって電流Ｉｃ１と逆位相の電流Ｉｃ２が誘起される。検出手段３では、誘起された電流Ｉｃ１、Ｉｃ２が逆位相であることから相殺され、表示部４へ表示出力が与えられることはない。
【００２３】
図５は第１および第２の検出コイル部の構成を示す図である。
【００２４】
第１および第２の検出コイル部１、２は、本例ではフェライトで形成されたＩ字状コア７およびＵ字状コア８を有している。第１および第２の検出コイル部１、２は、Ｕ字状コア８を上下動させるか又はＵ字状コア８の一側部８ａ又は８ｂを支点として回動させることなどにより、架空地線６と着脱自在に構成されている。
【００２５】
Ｉ字状コア７は、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２などによって構成された非磁性の空芯部分を有している。このような非磁性の空芯部分は、後述するように、Ｉ字状コア７およびＵ字状コア８が磁気飽和して出力波形に歪みが生じても、このような非磁性の空芯部分は磁気飽和することなく、故障電流の増大に従って空芯部分から歪みのない出力が与えられて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、検出コイル部１、２の出力波形の歪みが改善される。
【００２６】
更に、第１および第２の検出コイル部１、２は、Ｉ字状コア７とＵ字状コア８との間に本例では２つのギャップ１３を有し、Ｉ字状コア７およびＵ字状コア８の磁気飽和が低減されるように構成されている。本例では、所望の厚さの非磁性部材、例えば真鍮の板をＩ字状コア７とＵ字状コア８との間に挿入することによって、ギャップ１３の幅を調節できるようになっている。
【００２７】
図１および図２に戻り、検出手段３は、サージアブソーバ回路１４、位相検出回路１５、整流回路１６、定電流回路１７、充電回路１８および検出回路１９を有している。
【００２８】
サージアブソーバ回路１４は、酸化亜鉛素子からなる２つのサージアブソーバ１４０、１４２を有している。一方のサージアブソーバ１４０は、第１の検出コイル部１の出力側に並列に挿入されて、第１の検出コイル部１の出力を他の素子を介在させることなく直接入力するように構成されている。同様に、他方のサージアブソーバ１４２は、第２の検出コイル部２の出力側に並列に挿入されて、第２の検出コイル部２の出力を他の素子を介在させることなく直接入力するように構成されている。更に、一方のサージアブソーバ１４０は、直列接続の双方向ツェナーダイオード１５０、１５１を有する位相検出回路１５の一方の双方向ツェナーダイオード１５０に保護抵抗１４１を介して並列に接続され、他方のサージアブソーバ１４２は、他方の双方向ツェナーダイオード１５１に保護抵抗１４３を介して並列に接続されている。
【００２９】
このようなサージアブソーバ回路１４により、中性点が直接接地された系統において地絡故障時に多大な故障電流が流れた場合でも、検出コイル部１、２からの出力は、サージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、検出のための回路の損傷等を防止することができる。
【００３０】
本発明では、酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバ１４０、１４２に第１および第２の検出コイル部１、２からの地絡時の出力を抑制する機能に加えて、第１および第２の検出コイル部１、２の磁気飽和を低減する機能をもたせている。即ち、架空地線６を流れる故障電流から第１および第２の検出コイル部１、２に誘起される電圧がサージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、第１および第２の検出コイル部１、２からの検出出力をこの所定電圧に抑えるために、サージアブソーバ１４０、１４２には第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁束を打消す方向に電流が多く流れ、これによって、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和が低減され、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形の歪みの防止を図ることができる。
【００３１】
位相検出回路１５の出力は整流回路１６に与えられ、定格電流以上の電流の流入を防止する保護抵抗１６０を介してダイオード１６１〜１６４によって全波整流された後、図２の定電流回路１７に与えられる。
【００３２】
定電流回路１７は、整流回路１６の整流出力を平滑するコンデンサ１７０、定電圧レギュレータ１７１、後段回路への電流値を決めるための抵抗１７２、およびレギュレータ１７１の発振に伴うノイズを防止するコンデンサ１７３を有し、所定の定電流を充電回路１８に与える。このように定電流充電が行われることによって、継続時間がある値以下の電流に対しては動作しないように構成されており、商用周波数の半サイクル分と同じような電流波形をもつ雷に対して誤動作を防止することができる。これと共に、整流回路１６からの整流出力を平滑コンデンサ１７０で平滑することで、整流出力の脈動を抑えるように構成されており、直流成分の重畳によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んだ場合でも所定の定電流で充電することができる。
【００３３】
充電回路１８は、充電用コンデンサ１８０とこれに並列挿入された抵抗１８１とを有し、充電用コンデンサ１８０が抵抗１８１との時定数に従って所定の定電流で充電される。検出回路１９は、抵抗１９０とツェナーダイオード１９１とトリガ抵抗１９２との直列接続と、トリガ抵抗１９２に並列挿入されたノイズ防止用コンデンサ１９３と、サイリスタ１９４を有している。トリガ抵抗１９２はサイリスタ１９４のゲートにゲート電圧を与えるものであり、ノイズ防止用コンデンサ１９３はノイズによるの誤動作を防止するためのものである。このような構成の検出回路１９は、充電回路１８の充電電圧を監視し、充電電圧が所定値以上になることでサイリスタ１９４をオンさせ、表示部４に地絡故障を表す出力を与える。
【００３４】
図６、図７、図８および図９は第１（第２）の検出コイル部１（２）とコア７、８の磁気飽和との関係を示す実験結果で、図６は磁気飽和状態の第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力を示し、図７はサージアブソーバ回路１４および位相検出回路１５を通してピーク電圧が制限された第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力を示し、図８は第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力にＩ字状コア７の空芯部分による出力が重畳した場合を示し、図９は第１（第２）の検出コイル部１（２）の出力にＩ字状コア７の前述した空芯部分による出力が更に重畳した場合を示している。
【００３５】
送電電圧が１８７ｋＶ以上の超高圧送電線路は、送電側の中性点が直接接地されているので、地絡故障が発生した場合、数十ｋＡ以上の極めて大きな故障電流が流れる。酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバ１４０、１４２により磁気飽和の低減が図られるが、架空地線６を流れる故障電流が大きく、第１および第２の検出コイル部１、２のＩ字状コア７およびＵ字状コア８が図６に示されるように磁気飽和状態になり、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪むこととなる。
【００３６】
サージアブソーバ１４０、１４２によるコア７、８の磁気飽和の低減は、次のように行われる。前述したように、架空地線６を流れる故障電流から第１および第２の検出コイル部１、２に誘起される電圧がサージアブソーバ１４０、１４２によって所定電圧に抑えられ、第１および第２の検出コイル部１、２からの検出出力を上述の所定電圧に維持するために、サージアブソーバ１４０、１４２には第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁束を打消す方向の電流が多くなり、これによって、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和が低減され、図７に示されるように、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が微分波のような歪み波形から方形波に近づいた波形になり、サージアブソーバ１４０、１４２が、第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形の歪みを低減させる方向に作用することがわかる。
【００３７】
架空地線６を流れる故障電流が更に増大して第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８が磁気飽和しても、Ｉ字状コア７とコイル９との間の非磁性の空芯部分、即ち、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２などによって構成された非磁性の空芯部分を磁束が貫き、空芯部分は磁気飽和しないので、図８および図９に示されるように、架空地線６を流れる故障電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、検出コイル部１、２の出力波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。これにより本発明では、多大な故障電流が検出されて第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んでも、故障電流の位相検出を行うことができる。
【００３８】
図１０は架空地線６に流れる電流に直流成分が重畳した場合の地絡故障検出装置の動作波形図の一例を示す実験結果であり、（ａ）は直流成分が重畳した架空地線６を流れる電流を示し、（ｂ）は直流成分が重畳した架空地線６の電流を検出した第１（第２）の検出コイル部１、２の出力波形を示し、（ｃ）は定電流回路１７の平滑コンデンサ１７０の電圧波形を示し、（ｄ）は充電回路１８の充電用コンデンサ１８１の電圧波形を示している。
【００３９】
架空地線６を流れる電流が大きくなると、図１０の（ｂ）に示されるように、第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８が磁気飽和して第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪むこととなる。また、中性点が直接接地の超高圧送電線路では、故障電流の遮断タイミングによっては、故障電流に送電線路と大地との間のインダクタンスによる直流成分が重畳することがある。このとき、架空地線６に流れる故障電流は、図１０の（ａ）に示されるように、０点を中心に変化しない電流波形となるため、コア７、８の磁気飽和によって検出コイル部１、２の出力波形は更に歪むことになる。しかしながら、コア７、８が磁気飽和しても、Ｉ字状コア７とコイル９との間の非磁性の空芯部分、即ち、コイル９との間の非磁性のボビン１０、Ｉ字状コア７の外周囲を囲う非磁性のゴム部材１１、ゴム部材１１とボビン１０との間およびゴム部材１１とＩ字状コア７との間の空間部１２によって構成された非磁性の空芯部分を磁束が貫くこととなる。これらの空芯部分は磁気飽和しないので、架空地線６を流れる故障電流が大きくなればなるほど空芯部分から歪みのない出力が増えて第１および第２の検出コイル部１、２の出力に重畳され、故障電流の波形の歪みを改善して位相検出が可能になる。これにより、本発明によれば、直流成分が重畳して第１および第２の検出コイル部１、２のコア７、８の磁気飽和によって第１および第２の検出コイル部１、２の出力波形が歪んでも、位相検出を行うことができる。なお、図１０の（ｄ）の時点Ｓは検出手段３の動作点である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、送電側の中性点が直接接地されている超高圧送電線路における送電鉄塔の地絡故障を検出する検出装置として有効に利用することができ、地絡故障時の多大な故障電流による回路の損傷を防止し、また、多大な故障電流の検出に伴う第１および第２の検出コイル部のコアの磁気飽和等に拘わらず故障電流の位相検出を行うことができ、超高圧送電線路の送電鉄塔の地絡故障を検出する検出装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 第１の検出コイル部
２ 第２の検出コイル部
３ 検出手段
５ 送電鉄塔
６ 架空地線
７ Ｉ字状コア
８ Ｕ字状コア
９ コイル
１０ ボビン
１１ ゴム部材
１２ 空間部
１３ ギャップ
１４ サージアブソーバ回路
１５ 位相検出回路
１６ 整流回路
１７ 定電流回路
１８ 充電回路
１９ 検出回路
１４０、１４２ サージアブソーバ
１５０、１５１ 双方向ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性点が直接接地された超高圧送電線路の架空地線に送電鉄塔を挟んで夫々取り付けられ、地絡時に前記架空地線に分流する故障電流を検出する第１および第２の検出コイル部と、
前記第１および第２の検出コイル部で検出された地絡時の故障電流の位相から地絡故障が発生した送電鉄塔を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部の夫々の出力側に酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバを並列に挿入して前記第１および第２の検出コイル部の出力を直接入力し、地絡時の故障電流の位相を検出するように構成され、前記サージアブソーバに前記検出コイル部からの出力を抑制する機能に加えて、前記第１および第２の検出コイル部の磁気飽和を低減する機能をもたせると共に、
前記第１および第２の検出コイル部が、コアとこのコアに巻回されたコイルとの間に非磁性の空芯部分を有するように構成され、
磁気飽和により前記第１および第２の検出コイル部の出力波形が歪んだ場合に、前記第１および第２の検出コイル部の前記非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出が可能となるようにしたことを特徴とする地絡故障検出装置。
【請求項２】
前記検出手段が、
前記第１および第２の検出コイル部のコイルに並列に挿入された２つの前記サージアブソーバを含むサージアブソーバ回路と、
前記サージアブソーバ回路に並列に挿入された直列接続の２つの双方向ツェナーダイオードを含む位相検出回路と、
前記位相検出回路の出力を全波整流する整流回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【請求項３】
前記検出手段が、更に、
前記整流回路の全波整流出力を入力し、所定の定電流を与える定電流回路と、
前記定電流回路によって定電流充電される充電回路と、
前記充電回路の充電電圧が所定値以上になった場合に地絡故障を表す検出出力を与える検出回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の地絡故障検出装置。
【請求項４】
前記第１および第２の検出コイル部の前記コアに所定幅の磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【請求項１】
中性点が直接接地された超高圧送電線路の架空地線に送電鉄塔を挟んで夫々取り付けられ、地絡時に前記架空地線に分流する故障電流を検出する第１および第２の検出コイル部と、
前記第１および第２の検出コイル部で検出された地絡時の故障電流の位相から地絡故障が発生した送電鉄塔を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段が、前記第１および第２の検出コイル部の夫々の出力側に酸化亜鉛素子からなるサージアブソーバを並列に挿入して前記第１および第２の検出コイル部の出力を直接入力し、地絡時の故障電流の位相を検出するように構成され、前記サージアブソーバに前記検出コイル部からの出力を抑制する機能に加えて、前記第１および第２の検出コイル部の磁気飽和を低減する機能をもたせると共に、
前記第１および第２の検出コイル部が、コアとこのコアに巻回されたコイルとの間に非磁性の空芯部分を有するように構成され、
磁気飽和により前記第１および第２の検出コイル部の出力波形が歪んだ場合に、前記第１および第２の検出コイル部の前記非磁性の空芯部分による出力に基づいて地絡時の故障電流の歪みを改善し、位相検出が可能となるようにしたことを特徴とする地絡故障検出装置。
【請求項２】
前記検出手段が、
前記第１および第２の検出コイル部のコイルに並列に挿入された２つの前記サージアブソーバを含むサージアブソーバ回路と、
前記サージアブソーバ回路に並列に挿入された直列接続の２つの双方向ツェナーダイオードを含む位相検出回路と、
前記位相検出回路の出力を全波整流する整流回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【請求項３】
前記検出手段が、更に、
前記整流回路の全波整流出力を入力し、所定の定電流を与える定電流回路と、
前記定電流回路によって定電流充電される充電回路と、
前記充電回路の充電電圧が所定値以上になった場合に地絡故障を表す検出出力を与える検出回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の地絡故障検出装置。
【請求項４】
前記第１および第２の検出コイル部の前記コアに所定幅の磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９６９６１（Ｐ２０１３−９６９６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２９４４（Ｐ２０１１−２４２９４４）
【出願日】平成２３年１１月５日（２０１１．１１．５）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００２３２９２２）日油技研工業株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月５日（２０１１．１１．５）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００２３２９２２）日油技研工業株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
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