でんきメモ

OCR 51 過電流継電器

電路の短絡や過負荷による過電流を、変流器CTにより取り出し、その電流値の大きさで動作する継電器のこと。
「過電流」は英語でover current

限時要素

限時要素は、電流の大きさが大きくなるに従って、早い時間で動作するような特性をもつ。
継電器についている「動作表示器」で区別がつき、またそれがR相なのかT相なのかの判別もつく。

超反限時 EI
電流の2乗に反比例した時限特性であるため、発熱(ジュール熱)特性にあっており、電気機器の過負荷保護に適している。
またMCCBやヒューズなどの保護機器の特性とも合っているので、保護協調がとりやすい。

強反限時 VI
電気機器の過負荷特性に合っており、配電線の保護や変圧器の保護に適している。

反限時 NI
送電線の短絡保護に適している。

過電流継電器 タップ整定値 計算方法

限時要素は、通常の負荷変動で動作しないよう、契約電力の負荷電流に対して150%付近で整定する。

■OCR限時タップ値計算式
I(tap) = {I1×(5/Ict1)} × 1.5

I(tap)=継電器の整定電流値
I1=契約電力の電流値=P/√3V
Ict1=変流器の1次定格電流
5=変流器の2次定格電流=5A

■限時タップ値 計算例
契約電力:200kW
受電CT比:30/5A
整定計算値 = {200kW ÷ (√3 × 6.6kV)} × (5/30) × 1.5 = 4.4[A]
なので、整定値は4.4Aよりも大きい値の中で最小の 5A となる。

■限時タップ値 計算プログラム
契約電力:[kw]
Ict1:[A]

I(tap):[A]

瞬時要素

番号:50
記号:I>>>

瞬時要素の動作電流は、トランスの励磁突入電流で誤動作しないように、また上位・下位の保護協調を考慮する。
瞬時要素は、短絡電流では動作して、変圧器の励磁突入電流では動作しないように設定する必要がある。
一般に、トランス容量から計算される電流値の1000~1500%の値にする。
また、需要家のOCRは、電力会社の限時・瞬時よりも早く動作しなければならない。

もし保護協調を間違えた状態で事故が発生するとどうなる?
電力会社配電線の停電⇒波及事故⇒損害賠償問題の可能性

瞬時要素 グラフ

OCR瞬時要素 計算式

I1×(5/Ict1)×(10~15)

I(tap):継電器の整定タップ値
I1:トランス容量(kva)より計算される電流値=P/(√3×V)
Ict1:CTの1次定格電流

■瞬時要素 計算例
トランス容量:200kva
受電CT比:30A/5A
瞬時要素の整定倍率:トランス容量の1,000%(10倍)
整定計算値 = {200kva ÷ (√3 × 6.6kV)} × (5/30) × 10 = 29.2[A]
目安は1000%~1500%なので、瞬時要素のタップ値は、30A or 40A と整定する。

瞬時要素 タップ値 計算プログラム

トランス容量:[kva]
Ict1:[A]
倍数:10倍に設定

I(tap):[A]

瞬時要素 継電器試験方法

整定値の200%の電流を入力印加時、0.05s以下であれば問題ない。
仮にOCRの瞬時整定値が30Aであった場合、一旦10Aまで下げて、試験機から20A(200%)を印加整定して試験を行っても良い。
現用の30Aの200%=60Aの場合、発電機にも試験機にも無理が生じて危険である。
試験を行った後は、値の戻し忘れに注意する。

復電時にOCR瞬時が働いてVCBが開放される事例

変圧器の特性にもよるが、励磁突入電流は「定格電流の10倍の電流が0.1秒間継続する」という特性がある。 また、コンデンサを多数組み込んでいる設備の場合、通電した瞬間にコンデンサへ充電が行われるため、充電が完了するのまでの間に大きな電流が流れる。

【個人の見解】
一度VCBを入れて瞬時が働きVCBが開放されてしまった場合、整定値を確認後、もう一度同じ条件でVCB投入を試してみる。 それでもなお同じ事が起こった場合、励磁突入を防ぐため、VCBより下位にあるLBSを開放してからVCBを投入し、その後でLBSを投入する。

VCB組み合わせ(連動)試験

VCB の開極動作が正常かの確認を含めて試験をする。
試験機のトリップ接点信号を、VCB主回路の一次側と二次側に取ることで実施をする。

■電流引き外しタイプでトリップしない不具合
電流動作型VCBにおいては、設定電流を作るため、試験機の電源抵抗を下げすぎると、OCRが動作してもVCBからチャタリング音がするだけで開放されない場合がある。
VCBトリップコイルの駆動には、ある程度の電圧が必要。
トリップコイルに流れる電流が 3A以下になるとVCB はトリップしない。


試験機の抵抗:2Ω設定
VCBトリップコイル:5Ω

この条件において試験機で12Aを作ると、試験機の電圧V≒12A*2Ω=24V
トリップコイルに流れる電流≒24V/(2Ω+5Ω)=3.4A
この場合、電流が3Aに近いので、トリップしない可能性がある。

試験機の抵抗:2Ω⇒4Ωへ変更
VCBトリップコイル:5Ω

上記の場合、試験機の電圧V≒12A*4Ω=48V
トリップコイルに流れる電流≒48V/(4Ω+5Ω)=5.3A
この場合、電流値が安定動作域となるので、トリップする。

VCBの開極時間

VCBは、50Hz使用域において、3サイクル定格の場合、3/50 = 0.06s以内に遮断する。
高圧交流遮断器には定格遮断時間が、5サイクル = 5/50 = 0.1sもある。

OCRとVCBの連動試験 許容時間
OCR単体試験の限時整定300%の公称値±17%の範囲内であれば問題ない。


超反限時、レバー1
300%⇒公称値 1s
連動試験の試験結果⇒1.15s
OCR単体300%許容値⇒1s±17%
判定:許容値内なので異常なし