地絡継電器について

高圧受配電設備の継電器関係について御教示願います。
工場で設備保全の仕事をしており、工場内で使用している設備の電気図面を見て疑問に感じたものです。

3.3kV　3相の供給電源を高圧盤で受け、変圧器で3300Vから400Vに降圧し、低圧受配電盤に送電しています。
高圧盤にはZPD(零相電圧検出器）があり、過電流継電器と地絡方向継電器もあります。
変圧器の結線はΔ-Δ結線です。
ここで以下の質問です。

①高圧盤にある地絡方向継電器の地絡検出の守備範囲はどこまでなのでしょうか？
　トランスの二次側の低圧側で発生した地絡も高圧盤の地絡方向継電器が検知できるのでしょうか？
　それともあくまで「高圧盤~変圧器1次側」の間で発生した地絡検出のみが守備範囲なのでしょうか？

②また、他類似設備を見ていますとZPDではなく、EVTを使用して零相電圧を検知し、地絡方向継電器の動作に用しているものもあるようですが、ZPDとEVTの使い分けが良く分かりません。

③地絡方向継電器と地絡継電器の使い分けも良く分からずアドバイスを頂戴したいです。

No.3 ベストアンサー 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2020/12/25 19:19

・補足

38sqの高圧ケーブルの場合、どの程度の長さであれば、貰い事故が少なくて済むか、を検討します。
38sqのCVTの1線当りの対地静電容量：0.32μF/km(電線資料より)
同上、３線で長さがL㎞の対地静電容量C：3×0.32×L＝0.96LμF・・・①
地絡継電器の設定電流値：一般的に200mA(0.2A)
従って、リアクタンスXcは周波数を50Hzとすると
Xc=1/2πfC=1/(2×3.14×50×0.96L×10ｰ⁶)＝10⁶/301.44L(Ω)
完全地絡時のケーブルの対地電圧Eg:6600/√3=3810V
地絡時に動作する電流は200mAなので
Ig=Eg/Xc＝3810/(10⁶/301.44L)＝3810L/(3317)＝0.2
これより
L=0.174km＝174ｍ・・・②
高圧ケーブルには、変圧器などの高圧機器が接続され、対地静電容量は
①より大きな値になるので、ケーブル長は②の30～50％程度になるといわれています。
50％程度で考えるとL≒8０ｍとなります。

この回答へのお礼

誠にありがとうございます。具体的な計算例まで付けていただきありがとうございます。
変圧器二次側(低圧側)で発生した地絡は検出できない原理についてもご教示頂けないでしょうか？

お礼日時：2020/12/26 17:19

No.4 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2020/12/26 20:00

＞変圧器二次側(低圧側)で発生した地絡は検出できない原理についてもご教示頂けないでしょうか？

変圧器の一次側と、二次側は磁束でつながっていますが、接地系は切り離されているので、二次側の地絡電流を一次側の地絡保護装置は検知できないのです。

No.2 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2020/12/23 17:34

①変圧器二次側の地絡は原理的に検出できないのでしょうか。

その通りです。

②この地絡継電器で事足りるケースというのも知りたいです。

高圧引込みケーブルの対地静電容量が大きければ、地絡継電器の誤動作(もらい事故)が起きやすくなります。
高圧引込みケーブルが長ければ、対地静電容量が大きくなるので、ケーブル長が短ければ誤動作が少なくなる、ということです。
対地静電容量は、ケーブルサイズによって変わりますが、たとえば38sqの場合はケーブル長が80ｍ以下程度であれば、地絡継電器の誤動作が起きにくいとされています。

No.1 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2020/12/23 11:46

①「高圧盤~変圧器1次側」の間で発生した地絡検出のみが守備範囲です。

②ZPDはコンデンサを介して、EVTは高抵抗を介して接地されています。
需要家がEVTを使用すると、変電所から測定する配電線の対地抵抗が下がり、地絡場所が特定できなくなるため、普通はZPDが使用されます。
需要家がサブ変電所を設置する場合などには、EVTの使用を認められることがあります。
③地絡方向継電器は、地絡場所が需要家構内か外部かの判定ができ、外部である場合は、遮断器を動作させることはありません。
地絡継電器は、この判定ができず、外部の地絡で自構内の遮断器を動作させることがあります。

この回答へのお礼

御回答頂き、ありがとうございます。
①の件、承知しました。「高圧盤~変圧器1一次側」の配線長が10m程度と短い亘長さで済んでいる場合、たった10m分の範囲を地絡監視しているという意味なのですね。。。変圧器二次側の地絡は原理的に検出できないのでしょうか。

②検出の機能としては地絡方向継電器の方が優れているように感じますが、それでも地絡継電器が製品として存在しているのは、地絡方向継電器は不要で地絡継電器で事足りるケースがあるのかと想像します。この地絡継電器で事足りるケースというのも知りたいです。

お礼日時：2020/12/23 14:36