給電保護継電器
給電保護リレーの定義
給電保護リレーとは、ショートサーキットや過負荷などの故障から電力システムの給電線を保護する装置です。
このリレーは、電圧変換器（PT）と電流変換器（CT）からの電圧（V）と電流（I）の入力を使用して、給電線のインピーダンス（Z）を測定します。インピーダンスは、電圧を電流で割ることで計算されます：Z = V/I。
リレーは、測定されたインピーダンスを通常運転で許容される最大インピーダンスを表す事前に設定された値と比較します。測定されたインピーダンスが低い場合、故障が発生しており、リレーは遮断器にトリップ信号を送ってそれを分離します。リレーはまた、故障電流、電圧、抵抗、リアクタンス、および故障距離などの故障パラメータを画面に表示することもできます。
故障距離は、リレーから故障までの距離であり、測定されたインピーダンスをキロメートルあたりの線路インピーダンスで乗算することで推定されます。例えば、測定されたインピーダンスが10オームで、キロメートルあたりの線路インピーダンスが0.4オーム/キロメートルの場合、故障距離は10 x 0.4 = 4キロメートルです。これを知ることで、故障を迅速に特定し修理することができます。
距離保護リレー
インピーダンスを測定して故障を検出し、トリップ信号を送って故障区間を分離します。
四角特性
距離保護リレーには、円形、モー特性、四角特性、または多角形など、さまざまな動作特性があります。四角特性は、保護ゾーンの設定における柔軟性と精度により、現代の数値リレーで人気があります。
四角特性は、リレーの保護ゾーンを定義する平行四辺形状のグラフです。このグラフには、前方抵抗（R F）、後方抵抗（R B）、前方リアクタンス（X F）、および後方リアクタンス（X B）の4つの軸があります。グラフにはまた、平行四辺形の形状を決定するリレーキャラクタリスティック角度（RCA）という傾斜角度があります。
四角特性は、以下の手順でプロットすることができます：
正のX軸にR Fの値を、負のX軸にR Bの値を設定します。
正のY軸にX Fの値を、負のY軸にX Bの値を設定します。
R FからX FへRCAの傾きで線を引きます。
R BからX BへRCAの傾きで線を引きます。
R FからR B、X FからX Bを結んで平行四辺形を完成させます。
保護ゾーンは平行四辺形の内部であり、測定されたインピーダンスがこの領域内にある場合、リレーはトリップします。四角特性は、以下の4つの象限の動作をカバーすることができます：
第1象限（RとXの値が正）：この象限は誘導性負荷とリレーからの前方故障を表します。
第2象限（Rが負でXが正）：この象限は容量性負荷とリレーからの逆方向故障を表します。
第3象限（RとXの値が負）：この象限は誘導性負荷とリレーからの逆方向故障を表します。
第4象限（Rが正でXが負）：この象限は容量性負荷とリレーからの前方故障を表します。
動作ゾーン
距離保護リレーには、インピーダンス設定と時間遅延によって定義される異なる動作ゾーンがあります。これらのゾーンは他のリレーと連携して隣接する給電線に対するバックアップ保護を提供します。
距離保護リレーの典型的な動作ゾーンは以下の通りです：
ゾーン1：このゾーンは給電線の長さの80%〜90%をカバーし、時間遅延はありません。このゾーン内の故障に対して一次保護を提供し、即時にトリップします。
ゾーン2：このゾーンは給電線の長さの100%〜120%をカバーし、短い時間遅延（通常0.3〜0.5秒）があります。ゾーン1を超える故障や隣接する給電線での故障に対するバックアップ保護を提供します。
ゾーン3：このゾーンは給電線の長さの120%〜150%をカバーし、長い時間遅延（通常1〜2秒）があります。ゾーン2を超える故障や遠隔の給電線での故障に対するバックアップ保護を提供します。
一部のリレーは、負荷侵入用のゾーン4や過達故障用のゾーン5などの追加ゾーンを持つこともあります。
選択基準
性能、機能、柔軟性、診断のために、電磁式または静電式リレーではなく数値リレーを選択してください。
長距離または複雑な給電線に対して、過電流保護リレーまたは差動保護リレーではなく距離保護リレーを選択してください。
より高い精度と適応性のために、円形またはモー特性ではなく四角特性を選択してください。
サイズ、重量、安全性の観点から、従来の電流/電圧入力ではなく低エネルギーのアナログセンサー入力を選択してください。
より速いトリッピングと作業員の安全のために、従来のリレーではなくアークフラッシュ検出リレーを選択してください。
結論
給電保護リレーは、様々な種類の故障から電力システムの給電線を保護する重要な装置です。これらは、故障を迅速に検出し分離することで、設備の損傷を防ぎ、停電を最小限に抑え、電力システムの信頼性、安全性、効率性を向上させることができます。
最も一般的なタイプの給電保護リレーの一つは、対応する電圧変換器と電流変換器からの電圧と電流の入力を使用して給電線のインピーダンスを測定する距離保護リレーです。これは、測定されたインピーダンスを通常運転で許容される最大インピーダンスを表す事前に設定された値と比較します。測定されたインピーダンスが設定値よりも低い場合、給電線上に故障があることを意味し、リレーは遮断器にトリップ信号を送って故障を分離します。
距離保護リレーには、円形、モー特性、四角特性、または多角形などの異なる動作特性があります。四角特性は、保護ゾーンの設定における柔軟性と精度により、現代の数値リレーで人気があります。
四角特性は、リレーの保護ゾーンを定義する平行四辺形状のグラフです。このグラフには、前方抵抗（R F）、後方抵抗（R B）、前方リアクタンス（X F）、および後方リアクタンス（X B）の4つの軸があります。グラフにはまた、平行四辺形の形状を決定するリレーキャラクタリスティック角度（RCA）という傾斜角度があります。
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