現在の電力システムにおける電流変換器の応用と改善方向は何か

私は最前線の電力運転保守作業員として、日々電流変換器（CT）と向き合っています。新しい光電式CTの普及を見届け、多くの故障に対処することで、その応用とテスト改善に関する実践的な洞察を得ました。以下では、電力システムにおける新CTの現場経験について、専門性と実用性のバランスを考慮しながら共有します。

1. 電力システムにおける新CTの応用
1.1 電力システムにおけるCT

ほとんどの新CTは光電式で、鉄芯タイプとコアレスタイプに分類されます。鉄芯CTは、複雑な環境（例えば高温や強磁場）下で漏れ電流、電磁飽和、ヒステリシスが発生しやすく、センシングヘッドの材料精度も限られているため極端な条件下で非線形変化に敏感ですが、現代の高電圧大容量電力網には適応可能です。光ファイバーセンシング材料の絶縁性を活用して光ファイバーによる光伝送を可能にし、一般的なCTによく見られる問題を回避するため、超高圧送電線での広範な使用が見られます。

実際の運用では、強い電磁干渉下で通常のCTがデータの不安定さを示す一方、光電式CTは安定性を維持することが確認され、新CTの実用的価値が明らかになりました。

1.2 大型発電セットの保護

大型発電セット（例：発電機、主変圧器）はCTから高い過渡性能を要求します。以前は過渡飽和と残磁によって悩まされていましたが、新CTはこれらの問題を解決しました。特に500kV「空気隙あり鉄芯」CTは高励起インピーダンスを持ち、ユニットに対する安定した保護を提供し、過渡飽和と残磁を防ぎます。

例えば華義電力の300〜600MWユニット向けTPYレベルCTは、過渡特性と残磁制限に基づいて選択され、「保護区域外での誤動作なし、区域内での正確なトリップ」を確保します。ユニット保護の試運転中、これらのCTは非周期的な短絡電流成分を確実に抑制し、保護の誤動作を避けることができます。

1.3 自動継電保護

継電保護は電力網の「緊急医者」であり、CTはその「聴診器」と言えます。電力網の自動化が進むにつれて、継電保護も進化しなければならず、CTの自動適合性は直接システムの知能化に影響します。

障害時にはCTが迅速に電流信号を保護装置に送信し、正確な障害隔離を行う必要があります。新CTは反応速度と精度が向上しており、スマートグリッドの要件に合致しています。これは電力自動化にとって重要です。

2. CTテストの改善（最前線のソリューション）

CTの仕様が20A〜720Aまであるため、我々のチームはプロセスを標準化し、人為的エラーを減らし、準備を簡素化するための改良されたテストスキームを開発しました。

2.1 テストスキーム設計

「統合＋精度」に焦点を当て、テスト対象のCTフェーズに専用の単相電流源を使用し、変換ユニットで電流レンジを切り替え、標準メーター（A1）で入力を監視し、位相差測定、標準CT、変換ユニット、メーターをテストベンチに統合してテストを効率化します。

(1) 電流源の選択

不安定な発電セット信号源を廃止し、高品質の中間周波数電源とオートトランスフォーマー、電流ブースターを組み合わせて一定電流源（0〜800A出力）を作成し、すべての交流CTテストをカバーし、一次側電流の変動を解決します。

(2) テスト回路原理

閉ループ「オートトランスフォーマー→電流ブースター→標準CT→テスト対象CT→中間周波数電源」は約120V（中間周波数出力）で動作します。電流調整はオートトランスフォーマー（固定電流ブースター比）により行われます。変動を最小限に抑えるために、電流ブースター出力を銅バスバーでショートサーキットし（熱を減らし、電流を安定させ、エネルギーを節約するために短縮）ます。

テスト対象CTのすべての3つのフェーズに同じ電流を通すことで、フェーズ間の電流差を減らし、テスト効率を向上させることができます。これは量産テストで効果が確認されています。

3. 結論（最前線からの洞察）

CTの故障診断は重要かつ体系的です。最前線のスタッフとして、CTの原理を理解し、プロトコルを遵守することは不可欠です。安全第一！診断またはトラブルシューティングを行う前に必ず電源を切ってリスクを避けてください。

新CTは電力網の運用と保守を強化しますが、テストおよび診断の知識もそれに追いつかなければなりません。応用シナリオを理解し、テストの改善を実施することで、CTは電力網の「忠実な守護者」となります。