《電力・管理》〈送電〉[H29:問3]超高圧系統における後備保護に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

超高圧系統における後備保護に関して，次の問に答えよ。

(1)　自端後備保護の一種である図1のブスタイ分離リレーについて，その設置目的を説明せよ。また，図1の事故に対して，\( \ \mathrm{CB2} \ \)は回線\( \ 2 \ \)の主保護リレーで遮断されるが\( \ \mathrm{CB4} \ \)は遮断失敗した場合，ブスタイ分離リレーの有無によって停電区間がどのように違うのか説明せよ。

(2)　図2の遠端後備保護方式について，以下の問に答えよ。
　a.　設置目的と，図の\( \ \mathrm{F} \ \)点での事故時の動作概要を記せ。
　b.　一般に遠端後備保護は，当該事故区間の保護リレーの不具合だけでなくそれに関わる他の機器の不具合に対しても有効である。有効となる不具合機器を三つ挙げよ。
　c.　遠端後備保護に距離リレーを用いる場合の保護協調について，図2の電気所\( \ \mathrm{A} \ \)での設定方法の概要を記せ。なお，想定事故点は\( \ \mathrm{F} \ \)点に限るものではない。

【ワンポイント解説】

どのような問題においても，リレーの基本は事故範囲の高速遮断と局限化です。例えわからなくても，本問の場合はある程度想像して部分点を稼ぐことができると思います。わからなくても諦めずに記述しましょう。

【解答】

(1)ブスタイ分離リレーの設置目的
(ポイント)
・ブスタイ分離リレーがあるかないかで事故範囲がどうなるかを想定するのがポイントとなります。
(試験センター解答例)
【目的】
主保護リレーや遮断器の不良，又は，予想以上の過酷な事故が発生した場合，ブスタイを分離して事故側母線と健全側母線を分離する。これにより，分流を減らし遠端後備保護を確実に動作させ，停電範囲を半減させる。さらに系統に対する事故の影響も軽減できるので，系統の安定性向上に役立つ。
【動作概要】
図1の例では，ブスタイ分離リレー動作により\( \ \mathrm {CB9} \ \)が遠端後備保護で遮断される。なお，\( \ \mathrm {CB2} \ \)は回線\( \ 2 \ \)の主保護リレーで遮断されている。この動作により，回線\( \ 2 \ \)と回線\( \ 4 \ \)は使用不能となるが，回線\( \ 1 \ \)と回線\( \ 3 \ \)は使用可能である。なお，ブスタイ分離リレーがなければ回線\( \ 1～4 \ \)の全てが使用不能となるので，使用不能となる回線数が半減することになる。

(2)a.設置目的と\( \ \mathrm{F} \ \)点での事故時の動作概要
(ポイント)
・\( \ \mathrm{F} \ \)点で事故が発生した場合には，まず，主保護として，\( \ \mathrm {CB5} \ \)が動作し，遮断が失敗がした場合には\( \ \mathrm {CB3} \ \)が動作します。
(試験センター解答例)
【目的】
当該事故区間の保護リレーによる遮断が失敗した場合に，事故区間の後方電気所で事故を検出し，後方電気所の遮断器を遮断し，事故の拡大を防止する。
【動作概要】
図2の例では，\( \ \mathrm{F} \ \)点の事故において電気所\( \ \mathrm {C} \ \)で遮断失敗した場合に，後方の電気所\( \ \mathrm {B} \ \)のリレーが事故を検出し，一定時限後に電気所\( \ \mathrm {B} \ \)の\( \ \mathrm {CB3} \ \)を遮断する。

(2)b.有効となる不具合機器
(試験センター解答例)
遮断器故障，\( \ \mathrm {VT(PT)} \ \)，\( \ \mathrm {CT} \ \)，制御電源故障

(2)c.図2の電気所\( \ \mathrm{A} \ \)での設定方法
(ポイント)
・保護協調の基本は事故発生区間の速やかな遮断と局限化なので，本問の電気所\( \ \mathrm{A} \ \)での設定は，電気所\( \ \mathrm{A} \ \)からの電気的距離に応じて設定することが重要となります。
(試験センター解答例)
第\( \ 1 \ \)段の保護範囲はリレー設置点から隣接端子(電気所\( \ \mathrm {B} \ \))までの電気的距離(線路インピーダンス)の \( \ 80 \ ％ \ \)程度に整定し，これが動作した場合，主保護リレーと時間協調をとりできる限り高速度で\( \ \mathrm {CB1} \ \)を開放する。
第\( \ 2 \ \)段の保護範囲は自区間(リレー設置点から隣接端子までの区間)の\( \ 120～150 \ ％ \ \)程度に整定し，自区間の第\( \ 1 \ \)段保護範囲外となる区間および隣接母線の保護を目的とする。ただし，隣接区間の第\( \ 1 \ \)段との協調を必要とするため，限時リレーにより限時動作を行う。
第\( \ 3 \ \)段の保護範囲は隣接区間の高速遮断ができなかった事故に対する後備保護を行うもので，隣接送電線の最も長いものの終端までを含めなければならない。この第\( \ 3 \ \)段は第\( \ 2 \ \)段と時間協調をとり，限時リレーにより限時し，第\( \ 2 \ \)段動作より遅らせる。