変圧器保護を理解する: ブッフホルツリレーから差動保護まで

変圧器は、信頼性が高いことで知られる、継続的に動作する重要な静的資産です。ただし、屋外に設置されることが多く、さまざまな負荷やシステム障害電流にさらされるため、依然として障害に対して脆弱です。このガイドでは、変圧器保護の基礎を探り、一般的な故障と、送電網の安定性を確保し、高額な損害を防ぐ高度な保護システムに焦点を当てます。

 

よくある変圧器の故障と異常

 

変圧器の故障は、内部タイプと外部タイプに大別されます。

内部障害タンク内で発生する問題には、相{0}}対-巻線の短絡、巻線-対-の短絡、巻線-対-の故障、導体の断線などがあります。

外部障害外部ブッシング端子間の短絡、またはブッシングとアース間のフラッシュオーバーが発生します。

内部障害は特に危険です。高エネルギーのアークは、コアと巻線の絶縁体に重大な損傷を与える可能性があります。-また、絶縁油も分解してガスが発生し、タンクの破裂や爆発につながる可能性があります。したがって、障害が検出されたら、直ちに隔離することが重要です。

異常な動作状態過負荷、オイルレベルの低下、外部障害による過電流、過剰な温度または圧力、冷却システムの故障などのトラブルには、オペレーターの介入を促し、事態の悪化を防ぐためのタイムリーなアラームが必要です。

 

変圧器保護システムの構成

 

非-電気的保護スキーム

 

 

1. ブッフホルツリレー (ガスおよびオイルの流れ保護)

この重要な保護機能は、タンク内のガスの蓄積（オイルの分解による）とオイルの流れのサージを感知することによって障害を検出します。

軽微な障害 (警報段階):わずかな過熱によりゆっくりとガスが蓄積すると、フロート機構が作動し、警報が発せられます。

重大な障害 (トリップ段階):深刻な内部故障による激しいガスの発生と急速なオイルの流れによりフラップがそらされ、瞬時にサーキットブレーカーが作動します。

重要な役割:ブッフホルツ リレーは重要な一次保護であり、重大な電流差を生成しない可能性のある巻線間短絡などの障害に対して非常に敏感です。{0}

 

2. 圧力保護

圧力逃がし装置や突然圧力リレーなどの装置は、アークによって引き起こされるタンク内の危険な圧力上昇に対応し、一次保護として機能します。

 

3. 温度とオイルレベルの監視

これらのシステムは、オイル/巻線の高温または異常なオイル レベルに対してアラームをトリガーし、予防メンテナンスを可能にし、絶縁劣化を回避します。

 

4. 冷却システムの故障保護

冷却が完全に失われると、温度が急激に上昇します。この保護は警報を発し、修正措置が可能な時間遅延の後、変圧器をトリップして熱による損傷を防ぎます。

 

差動保護: 電気一次シールド

 

この保護は、変圧器に流入する電流と変圧器から流出する電流を比較します。大きな差（電流差）がある場合は、保護ゾーン内の内部障害を示します。

 

1. 突入電流の管理

変圧器に通電すると、一時的に大きな磁化突入電流（定格電流の 6～8 倍）が発生し、一次側にのみ流れ、誤った差動信号が生成されます。{0}突入電流には次のような独特の特徴があります。
ａ．振幅が大きく、直流成分が強い。
b.大きな死角（断続性）を伴うピーキーな波形。
c.高調波成分、特に第 2 高調波。

最新のリレーは、高調波抑制 (2 次高調波遮断など) または波形解析技術を使用して、突入電流と真の故障電流を区別し、誤動作を防止します。

 

2. 瞬間高設定差動要素

変流器 (CT) の飽和を引き起こす重大な内部故障の場合、高調波成分が主差動要素をブロックする可能性があります。 High- Set Differential 関数が解決策を提供します。これは純粋に差動電流の大きさに基づいて動作し、すべての高調波抑制ロジックをバイパスして、重大な障害に対して超高速トリップを保証します。-

 

バックアップ保護戦略

 

バックアップ保護により、プライマリ システムに障害が発生した場合でも確実に障害が解決されます。

 

1. 電圧-抑制/制御された過電流保護

このスキームは、位相故障に対する敏感なバックアップです。過電流要素と不足電圧および/または逆相電圧検出を組み合わせます。-電圧抑制により、より低い電流ピックアップ設定が可能になり、安定した負荷状態でも安全性を維持しながら感度が向上します。

 

 

 

 

 

発掘された (孤立した) ニュートラル: 地絡電流を制限するために、一部の変圧器は接地されていません。これらは、中性電圧変位 (残留過電圧 - 3U0) 保護によって保護されており、接地された変圧器が切断された後もシステム地絡が続く場合に機能します。

 

中性点接地抵抗器 (NGR) を介して接地: 故障電流を制限する一般的な方法。保護は通常、NGR を流れる電流を監視します。

 

結論
適切に設計された多層保護システムは、変圧器の信頼性と寿命にとって最も重要です。{0} -基本的なガスと圧力のモニタリングから高度な差動スキームやバックアップ スキームまで-、これらの原則を理解することが、電力システムのセキュリティを確保する鍵となります。専門家と提携して、重要な資産に適切な保護戦略を実装します。