接地変圧器の種類と巻線接続

接地変圧器は、主に電力システムの接地保護に使用される特殊なタイプの変圧器です。この変圧器の設計と巻線接続方法は、電力システムの安全な運転を確保する上で重要です。

1. 接地変圧器の機能
接地変圧器の主な機能は、電力システムで接地保護を提供することです。システムで接地障害が発生した場合、接地変圧器は障害電流を制限し、設備と人員の安全を保護します。

2. 接地変圧器の種類
いくつかのタイプの接地変圧器があります:

• 共振接地変圧器：この変圧器は、共振原理によって接地障害電流を制限します。

• 高インピーダンス接地変圧器：この変圧器は、接地インピーダンスを増加させることで障害電流を制限します。

• 低インピーダンス接地変圧器：この変圧器は、接地インピーダンスを減らすことにより迅速に障害を解消します。

3. 巻線接続方法
接地変圧器の巻線接続方法はその性能に大きく影響します。以下にいくつかの一般的な巻線接続方法を示します：

3.1 スタースター（Y-Y）接続

• 利点：構造が簡単でメンテナンスが容易。

• 欠点：接地障害電流が大きいため、追加の保護措置が必要となる可能性がある。

3.2 スターデルタ（Y-Δ）接続

• 利点：接地障害電流を制限し、システムの安定性を向上させる。

• 欠点：構造が複雑でコストが高い。

3.3 スターオープン（Y-O）接続

• 利点：ゼロシーケンス電流を提供し、障害検出を支援する。

• 欠点：特別な保護装置が必要。

3.4 デルタデルタ（Δ-Δ）接続

• 利点：高いインピーダンスを提供して障害電流を制限することができる。

• 欠点：構造が複雑でメンテナンスが困難。

4. 巻線設計
接地変圧器の巻線設計には以下の点を考慮する必要があります：

• 絶縁レベル：巻線が高電圧に耐えられるようにする。

• 導体選択：適切な導体材料とサイズを選択して、電流および熱負荷要件を満たす。

• 巻線配置：巻線配置を最適化してヒステリシス損失と渦電流損失を減らす。

5. 接地変圧器の保護

接地変圧器には、障害時に適時に電力を遮断するための適切な保護装置を装備する必要があります。これらの保護装置には以下のものがあります：

• 過電流保護：設定値を超えると自動的に電力を遮断する。

• 接地障害保護：接地障害を検出したときに自動的に電力を遮断する。

• 温度保護：変圧器の温度を監視し、設定値を超えたときに警告を発したり電力を遮断したりする。

6. 接地変圧器の試験とメンテナンス
接地変圧器の信頼性を確保するためには、定期的な試験とメンテナンスが必要です。これには以下のものが含まれます：

• 絶縁抵抗試験：巻線の絶縁性能をチェックする。

• 耐電圧試験：高電圧下での巻線性能をテストする。

• 温度監視：変圧器の温度を定期的にチェックして、正常範囲内であることを確認する。

• 清掃と点検：変圧器を定期的に清掃し、損傷や摩耗がないかチェックする。

7.結論
接地変圧器は電力システムにおいて不可欠な部分であり、その巻線接続方法はシステムの安全性と安定性に大きく影響します。適切な巻線接続方法を選択し、合理的な巻線構造を設計し、適切な保護装置を装備し、定期的な試験とメンテナンスを行うことで、接地変圧器の効率的かつ安全な運転が確保されます。