受電設備の保護協調 - 目指せ！電気主任技術者～解説ノート～

保護協調（protection coordination）*1とは，系統又は電力設備に故障が発生した際，故障発生源を早期に検出し，迅速に除去し，故障の波及・拡大を防ぎ，健全回線の不要遮断を避けることである。

保護装置がそれぞれ協調せずに動作すると故障した部位が正確に選択できず，不必要に広範囲の停電を引き起こす場合が生じる。

このため，各保護装置相互間の適正な協調を図ることが必要である。

高圧受電設備の保護方式
- 受電設備容量 300 kVA 以下の主遮断装置
過電流保護協調
- 過電流継電器の動作時間整定値（限時整定値）の考え方
地絡保護協調
- 地絡方向リレー（DGR）と地絡リレー（GR）の地絡事故に対する動作原理の違い
高圧受電設備の保守管理
参考文献
- 詳解高圧受電設備の保護協調
更新履歴

高圧受電設備の保護方式

高圧受電設備の保護方式は，主遮断装置として高圧交流遮断器を用い保護リレー装置などと組み合わせて保護を行う方式と，限流ヒューズと高圧負荷開閉器を組み合わせて保護を行う方式に大別される。

受電設備容量 300 kVA 以下の主遮断装置

受電設備容量 300 kV·A 以下の主遮断装置には，高圧限流ヒューズ（PF）と負荷開閉器（LBS 又は S）を組み合わせた方式が主に用いられる。

地絡事故が発生したときは地絡リレー（GR）又は地絡方向リレー（DGR）で検出し開閉器をトリップさせ，短絡事故のときは，短絡電流が大電流であるため PF で遮断する。

300 kV·A 以上の主遮断装置には，真空遮断器（VCB）などの遮断器（CB）と地絡・短絡などのリレーを組み合わせた方式が主に用いられる。

地絡，短絡などの事故，あるいは過負荷が発生したときは，GR 又は DGR，過電流リレー（OCR）などで検出し CB を遮断させ設備を保護する。

過電流保護協調

過電流保護においては，負荷側から電源に向かって段階的に時限を長くし，事故を選択遮断させようとするものである。

この方式は，段階時限方式とも呼ばれている。

過電流継電器の動作時間整定値（限時整定値）の考え方

送配電の短絡事故には送配電線に接続された過電流継電器が確実に動作しなければならないが，事故が需要家構内の場合には需要家側の過電流継電器が先に動作するような時限協調を図ることが必要である。

地絡保護協調

地絡保護協調については，配電用変電所の保護方式*2に対して需要家側で時限協調と感度（地絡電流）協調を図る必要がある。

electrical-engineer.hatenablog.jp

一般に需要家用地絡継電器は零相電流によって動作する非方向性のものが用いられるが，需要家構内のケーブル系統の対地静電容量が大きい場合，配電系統の故障によって不必要動作する場合があるため，地絡方向継電器を使用して協調を図る必要がある。

electrical-engineer.hatenablog.jp

地絡方向リレー（DGR）と地絡リレー（GR）の地絡事故に対する動作原理の違い

DGR は，零相電圧検出器（ZPD）で零相電圧（$V_0$），零相変流器（ZCT）で零相電流（$I_0$）を同時に検出する。また，$V_0$ と $I_0$ の位相から地絡電流の方向を判別することで，地絡事故が自家用構内側か構外側かを区別している。

GR は，ZCT のみしか使用していないため，一定以上の $I_0$ が流れた場合に地絡事故の判定をする。零相電流の値のみのため，誤作動の可能性がある。

高圧受電設備の保守管理

高圧受電設備の場合，電力会社の変電所からの配電線に複数の需要家が連なっており，自己の事故によって，配電線路の上位の変電所で遮断することになると他の需要家に影響を及ぼすことになる。このような事故を波及事故というが，受電設備の主遮断装置から見て負荷側の事故に対しては，十分な遮断容量と保護リレーの保護協調が重要であり，主遮断装置から電源側に対しては，入念な点検による故障要因の事前発見，予防が大切になる。

波及事故の発生個所は主遮断装置及びその電源側に多く，具体的なものとして，主遮断装置の他，高圧開閉器，高圧引込ケーブル，断路器などがある。

なお，PF・S 形は，主遮断装置として高圧限流ヒューズと高圧交流負荷開閉器を組み合わせて保護するものである。

参考文献

社団法人東京電気管理技術者協会，「電気管理技術者必携（第7版）」，オーム社，2008年10月20日
令和4年度第二種電気主任技術者二次試験電力・管理問4「高圧受電設備の保護」
平成30年度第二種電気主任技術者一次試験法規問7「高圧受電設備の保守管理」
平成25年度第一種電気主任技術者一次試験電力問4「高圧受電設備の過電流保護」
平成21年度第二種電気主任技術者一次試験電力問4「受電設備の保護協調」
平成12年度第二種電気種に技術者二次試験電力・管理問6「自家用変電所の過電流保護（保護協調）」

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郷田昌三著，B5 版 / 288 頁 / 定価 3,850 円（税込） / 978-4-274-2272-1

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