配電系統の故障と保護 - 目指せ！電気主任技術者～解説ノート～

我が国の配電線は架空線が多く，年度により若干の差異はあるものの雷，風水害，氷雪，塩害など自然災害の影響を大きく受けることが多く，約半数を占める。

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その他の事故の要因としては，設備不備，保守不備や自動車の衝突，クレーン車の接触などの故意過失，樹木鳥獣の接触が主な原因としてあげられる。

一方で，地中線は都市の美観，防災上の観点などから都市部を中心に増加しており，主な事故の原因は道路工事における故意過失や設備不備，保守不備があげられる。

以下に，高圧配電線の事故の種類，事故時に動作する保護装置，事故の主な原因についてまとめる。

瞬時故障と永久故障

配電系統の故障には瞬時故障と永久故障がある。

配電系統における故障において，瞬時故障は大部分を占める。

瞬時故障の場合，保護装置によって系統を開路し，故障点の消滅を待って再閉路する方式が有効となる。

瞬時故障

瞬時故障は故障点が自然に消滅してリレー動作に至らない場合や，回路が一旦停電した後に故障点が消滅し，再閉路した場合であり，瞬時的な雷サージフラッシオーバや飛来物，鳥獣，樹木などが電線に瞬間的に接触することなどに起因する故障である。

永久故障

永久故障は故障点が消滅しない場合で，例えば，断線垂下，機器の絶縁破壊及び他物との長時間接触などに起因する故障である。

短絡事故

配電線で短絡事故（phase fault, short-circuit fault）*1が生じると，過電流リレー（overcurrent relay）*2が動作する。

配電線で短絡事故が生じる主な原因は，以下の通り。

自然災害
支持物倒壊による短絡（例えば，自動車衝突による）
配電線の機器内の不良による接触
道路工事による地中線の損傷

短絡故障保護

短絡故障は，過電流リレー（OCR : Over Current Relay）により保護する。検出感度については，配電線の過電流リレーは通常設備容量の 150 ～ 200 %，需要家の過電流リレーは契約最大容量の 150 % で動作させている。

また，時限設定は設備被害の拡大防止のため，上位・下位系統と協調を図りながら，できるだけ高感度（通常 0.2 ～ 0.4 秒程度）で遮断するように運用されている。

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異相地絡事故

配電線で異相地絡事故が生じると，過電流リレーまたは地絡リレーが動作する。

配電線で異相地絡事故が生じる主な原因は，自然災害のうち特に雷による碍子の亀裂である。

地絡事故

配電線で地絡事故（earth fault, ground fault）*3が生じると，地絡リレー（earth fault relay）*4が動作する。

配電線で地絡事故が生じる主な原因は，以下の通り。

自然災害
配電線の機器内の不良による接触
樹木鳥獣の接触
道路工事による地中線の損傷
クレーン車の接触

上図のように，配電用変電所においては，高圧母線に設置する接地形計器用変圧器（EVT : Earthed Voltage Transformer）の三次側オープンデルタに限流抵抗を接続し，一次換算で kΩ オーダーの高抵抗接地とすることが非接地方式として主流である。

1 線地絡故障時の等価回路

A，B 配電線の 1 線当たりの対地アドミタンスを $\dot{Y}$，GPT 二次側挿入抵抗の一次側に換算した等価中性点抵抗を $R_\text{n}$，地絡抵抗を $R_\text{g}$，地絡故障が発生した線の故障発生前の対地電圧を $\dot{E}_\text{a}$ とするとき，1 線地絡故障時の等価回路を下図に示す。