110kV送電線自動再閉鎖方式：原理と応用

Garca

フィールド: 設計とメンテナンス

Congo

1. はじめに

送電線の故障はその性質に基づいて一時的な故障と永久的な故障の2種類に分類されます。統計データによると、送電線の故障の多くは雷によるものや鳥に関連する事象などによって引き起こされる一時的な故障であり、全故障の約90%を占めています。そのため、故障により線路が遮断された後、一度再閉鎖を試みることで電力供給の信頼性を大幅に向上させることができます。故障によりトリップしたブレーカーを自動的に再閉鎖する機能を自動再閉鎖と呼びます。
自動再閉鎖によりブレーカーが復帰した後：線路上の一時的な故障が解消している場合（例えば、雷が過ぎ去った、障害を引き起こしていた鳥が落ちたなど）、保護装置は再び動作せず、システムは直ちに正常な動作に戻ります。一方、永久的な故障がある場合（例えば、鉄塔の倒壊、接地回路への通電など）、再閉鎖後も故障が持続し、保護装置がブレーカーを再度トリップします。
自動再閉鎖方法には以下のものがあります：
線路無電圧チェック

同期チェック（バス電圧と線路電圧の同一相間の位相差を比較して、指定された範囲内に保つ）
線路無電圧＆バス有電圧チェック
バス無電圧＆線路有電圧チェック
両方の線路およびバス無電圧チェック
非チェック再閉鎖

2. 線路無電圧チェックと同期チェック再閉鎖

下図に示すMN送電線において、端末Mでは「線路無電圧チェック」再閉鎖方式を使用し、端末Nでは「同期チェック」再閉鎖方式を使用しています。

Line No-Voltage Check and Synchronism Check Reclosing.jpg

MN線路上で短絡が発生し、両端で三相トリップが起こった場合、線路上の三相電圧はゼロになります。そのため、端末Mは線路上に電圧がないことを検出し、そのチェック条件を満たし、再閉鎖操作遅延時間後に閉鎖コマンドを発行します。その後、端末Nはバスおよび線路上に電圧を検出します。そして、バス電圧と線路電圧の同一相（通常はA相）間の位相差が設定された許容範囲内にあることを確認します。これにより、端末Nの再閉鎖は同期条件を満たし、再閉鎖操作遅延時間後に閉鎖コマンドを発行することができます。

注意：上記の動作プロセスから、線路無電圧チェック端末は常に最初に再閉鎖します。そのため、この端末は故障した線路上に再閉鎖し、再びトリップすることがあります。結果として、この端末のブレーカーは短期間に二度短絡電流を遮断する必要があり、比較的厳しい運転条件となります。一方、同期チェック端末は線路上に電圧があることを確認し、同期条件を満たしてから再閉鎖するため、必ず健全な線路上に再閉鎖し、ブレーカーの運転条件は比較的良いです。負担を均等にするために、両端子での線路無電圧チェックと同期チェック機能は定期的に交換することができます。

ブレーカーが誤ってトリップした場合でも再閉鎖を行うことができるよう、同期チェック機能は通常、線路無電圧チェック端末でも有効にされています。そうでなければ、誤トリップ後、線路上に常に電圧があるため、再閉鎖コマンドを発行することができません。同期チェック機能を有効にすることで、同期チェック方式で再閉鎖を行うことができます。

しかし、同期チェック端末では線路無電圧チェック機能を有効にすることはできません。両端子で線路無電圧チェック機能がある場合、両端のブレーカーがトリップした後同時に閉鎖しようとすると、非同期閉鎖が発生する可能性があります。

非チェック再閉鎖方式同期問題が存在しない線路では、三相トリップ後に非チェック再閉鎖方式を使用できます。例えば、単端供給線路での再閉鎖はこの方式を使用できます。この再閉鎖方式では、アクティベート後、時間遅延後に閉鎖コマンドを発行します。
線路無電圧＆バス有電圧チェック以及其他方法 01 線路無電圧＆バス有電圧チェックこの方式は、双方向電源システムにおける先に再閉鎖する側で使用できます。

バス無電圧＆線路有電圧チェックこの方式は、単端供給システムの受電側で使用でき、供給側が最初に成功裏に再閉鎖した後に受電側が再閉鎖します。

3. 両方の線路およびバス無電圧チェック

この方式は、再閉鎖前に線路およびバスの両方に電圧がないことを要求し、単端供給システムで受電側が最初に再閉鎖したい場合に使用できます。

4. 上記3つの方式の組み合わせ

「線路無電圧＆バス有電圧チェック」と「両方の線路およびバス無電圧チェック」が同時に有効になっている場合、これは線路無電圧チェック方式となります。この場合、バスに電圧があってもなくても構いませんが、線路には電圧がなくなければならないというチェック条件を満たす必要があります。
「Bus No-Voltage & Line Voltage Present」と「Both Line and Bus No-Voltage」の両方のチェックが同時に有効になっている場合、これはバス無電圧チェック方法となります。この場合、ラインに電圧があるかどうかは関係ありませんが、バスには電圧がないことがチェック条件を満たす必要があります。
「Line No-Voltage & Bus Voltage Present」「Bus No-Voltage & Line Voltage Present」「Both Line and Bus No-Voltage」のすべてのチェックが同時に有効になっている場合、これは「ラインまたはバスのいずれかに無電圧」チェック方法となります。この条件は、ラインに電圧がない場合、またはバスに電圧がない場合、または両方に電圧がない場合に満たされます。この状況は、220kV以上の電圧レベルでのライン保護で使用される無電圧チェック方法と同等です。