変流器の説明: 原理、種類、安全な使用方法

Oct 17, 2025

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最新の電力システムネットワークでは、-発電から送電、消費までのあらゆる段階-で、電流を正確かつ安全に測定する必要があります。これにより、安定した効率的かつ安全なシステム運用が保証されます。高電圧システムの電流はしばしば数千アンペアに達するため、機器による直接測定は不可能です。-したがって、これらの電流を安全かつ正確に変換するために変流器が使用されます。変流器は、電力システムの「センサー」および「ガーディアン」として機能します。高電流を標準の安全な低電流に変換し、計測、監視、および保護デバイスに正確なデータを提供します。同時に、高電圧を絶縁し、人員と機器の両方を保護します。それらの性能と適切な使用は、電力システムの信頼性と経済効率に直接影響します。この記事では、変流器の構造、原理、機能、用途、選択、使用法、メンテナンス方法などを紹介します。

構造: 変流器は主に、鉄心、一次巻線、二次巻線、絶縁支持体、端子、および (オプションの) 補助巻線で構成されます。

動作原理：変流器は電磁誘導を利用して動作します。密閉鉄心と巻線を備えています。一次巻線の巻き数はほとんどありません。一部の変流器には個別の一次巻線がありません。バスバーと同様に、一次回路導体は鉄心を通過し、一次巻線 (1 ターン) として機能します。一次導体は大きな断面積を持ち、測定対象の電流と直列に接続されます。-。回路の全電流が流れます。二次巻線は巻数が多く、導体が細くなります。計測器や保護回路に接続します。動作中、二次回路は閉じたままになります。測定器や保護回路に接続されているコイルは非常に低いインピーダンスを持っています。変流器はほぼ短絡のように動作します。高い一次電流を比例して低い二次電流に変換します。

主な機能

1. 測定: 測定器を使用して、線電流やその他のパラメータを測定します。電力計測とシステム監視のための正確なデータを提供します。

2. 保護: リレー保護装置と連携して、電力システムと機器を過負荷や過電流から保護します。システムを安全かつ安定に保ちます。

3. 絶縁: 測定器や保護装置を高電圧電源から隔離してください。-人や設備を守ります。

産業用途

変流器は、電力システム、産業、新エネルギーシステム、輸送、商業および公共施設、オートメーションで使用されます。電流を測定し、機器を監視し、負荷を管理し、保護を提供します。

変圧器およびシステム内の変流器は次の用途に使用されます。

1. 主変圧器巻線の監視: 高電圧-および低電圧-の巻線電流を測定します。リアルタイムの負荷情報を提供し、過電流による損傷を防ぎます。-

2. リレー保護: 保護装置に電流信号を提供します。障害が発生した場合、デバイスは迅速に動作します。障害のある回線は切断され、システムの安全が保たれます。

3. 計量と請求: 大電流をメーターの標準電流に変換します。正確な測定と公平な請求を保証します。

4. 過負荷と障害の監視: 異常な電流を検出します。過負荷、短絡、その他の問題を迅速に発見します。変圧器やシステムへの損傷を防ぎます。

5. 差動保護: 内部障害を検出します。高電圧側-と低電圧側-の電流を比較します。障害を迅速に特定します。

6. 地絡監視: ゼロシーケンスまたは残留電流を測定します。-絶縁損傷または接地の問題を検出します。人や設備を守ります。

7. バスバー/ブッシング CT (内部): 変圧器のブッシングまたはバスバーに取り付けます。スペースを節約し、正確な測定を提供します。システム監視を容易にします。

8. 変圧器のテストと診断: テスト、メンテナンス、障害分析のために正確な電流データを提供します。パフォーマンスの評価と予防メンテナンスの実施に役立ちます。

電力変圧器で使用される変流器 (CT) は、測定、保護、制御のために高い一次電流を比例した低い二次電流に変換するように設計された補助デバイスです。これらは、変圧器の動作の安全な監視、正確な計量、および信頼性の高いリレー保護を保証します。これらのCTは、その目的、構造、絶縁方法に応じて次のように分類されます。

分類基準	タイプ	説明
機能別	CTの測定	メーターや計器に正確な電流信号を提供します。高精度クラス (例: 0.2、0.5)。
	保護CT	故障状態でも磁気飽和せずに正しく動作するように設計されています。リレー保護に使用されます (例: 5P、10P)。
	複合CT	測定機能と保護機能を 1 つのユニット内に統合します。
構造別	傷の種類	一次巻線はコアに巻かれた複数のターンで構成されます。小電流アプリケーションに適しています。
	バータイプ（ブッシュタイプ）	変圧器のブッシング導体は一次巻線として機能し、電源変圧器で広く使用されています。
	リングタイプ	完全に密閉されたコア。二次巻線が一次導体を囲み、良好な精度と絶縁を実現します。
絶縁媒体別	ドライタイプ	空気絶縁またはエポキシ樹脂絶縁を使用。主に屋内変圧器用途に使用されます。
	油浸漬型-	冷却と絶縁のために変圧器油に浸漬されます。これは油入り電源変圧器で一般的です。{0}}
	SF₆ガス-断熱タイプ	高電圧レベルの GIS または密閉変圧器システムで使用されます。
設置場所別	内蔵 CT-	変圧器タンク内に取り付けられ、油に浸漬されます。通常はブッシングリードに取り付けられます。
	外部CT	変圧器タンクの外側のブッシングまたはケーブル接続に取り付けられます。メンテナンスに便利です。

1. 電圧と電流の選択

- 変流器の定格電圧は、設置場所の回路の定格電圧より低くてはなりません。

- 一次巻線の定格電流は、電圧レベルに応じて異なります (例: 5A、10A、15A、20A、... 1500A)。変流器を選択する場合、一次定格電流は回路の計算された電流より小さくてはなりません（一定のマージンを推奨します）. - 二次巻線の定格電流は通常 5A ですが、二次機器の電流負荷に応じて 1A のものもいくつかあります。

2. 精度等級の選択

- 変流器は精度グレードの要件を満たさなければなりません。つまり、二次負荷 S₂ は、その精度等級に対応する定格二次負荷 S₂ₙ を超えてはなりません。

S₂ₙ > S₂

1. 二次側はオープン回路であってはなりません-

運転中に二次回路が断線すると、二次側の誘起電圧が急激に上昇し、磁束が急激に増加します。これによりコアが飽和し、高電圧スパイクが生成され、測定器や人員が危険にさらされる可能性があります。-二次側の開回路が検出された場合は、回路を直ちに閉じて障害を修正する必要があります。

2. 負荷のマッチングと保護

変流器を選択するときは、負荷インピーダンス Z_b が定格範囲内にあることを確認するために、機器の入力インピーダンス、保護リレーインターフェイス、およびその他の要因を考慮してください。高速性と信頼性を必要とする保護システムには、エラーグレードが低く、優れた開回路保護特性を備えた CT が推奨されます。-

3. 設置位置と設置方向

位相反転や信号エラーを避けるために、CT の方向は一次導体の方向と一致している必要があります。リングまたはウィンドウ-タイプの CT を取り付けるときは、設計で指定されているように、導体が正しい回数、正しい方向でコアを通過していることを確認してください。

4. 温度と換気

高負荷または高い周囲温度により、CT 温度の上昇が増加し、銅損と鉄損に影響を与える可能性があります。長期的に安定した動作を確保するには、装置室内の換気をよくし、配線を適切に行い、強い熱源の近くに CT を設置しないようにしてください。-

運転中、安全な運転を確保するために、勤務担当者は変流器を定期的に検査する必要があります。{0}}検査の際は次の点に注意してください。

1. 変流器に異音、焦げ臭がないこと。

2. 変流器のコネクタが過熱していないか確認します。

3. 変流器の磁器絶縁体は清潔で無傷であり、亀裂や放電があってはなりません。

4. 変流器の油レベルが正常に動作し、油漏れがないことを確認します。

5. 変流器油の絶縁特性を定期的にテストしてください。油入り変流器の場合、熱膨張を引き起こして爆発や火災を引き起こす可能性がある絶縁能力の劣化を防ぐために、定期的に油の品質をサンプリングしてテストする必要があります。

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