現代の変圧器に組み込まれている保護装置は何ですか

現代のトランスフォーマーに組み込まれている保護装置は何ですか？

現代のトランスフォーマーは、安全な動作を確保し、寿命を延ばし、故障が悪化することを防ぐために、さまざまな組み込み保護装置を備えています。以下は、一般的な内部保護装置とその機能の概要です。

1. 差動保護

• 機能：差動保護は、トランスフォーマー内部の故障に対する主要な保護手段です。これは、トランスフォーマーの両側の電流を比較して動作します。電流に不一致がある場合、迅速にトリップして故障を孤立させ、さらなる損傷を防ぎます。

• 適用：大容量のトランスフォーマーや重要な電力システムで使用されます。

2. ガス（ブッホルツ）リレー保護

• 機能：ガス保護は、トランスフォーマーの油タンク内に生成されるガスを検出します。故障（例：絶縁破壊、巻線ショートサーキット）が発生すると、油が分解してガスが生成されます。ガスリレーはアラーム（軽ガス）またはトリップ信号（重ガス）を発生させ、電源を遮断し、故障が悪化することを防ぎます。

• 適用：特に大中型の油浸式トランスフォーマーで広く使用されます。

3. 過電流保護

• 機能：過電流保護は、外部または内部ショートサーキットによって引き起こされる異常な電流増加を検出します。電流が設定値を超えると、保護装置は一定の遅延後にトリップして、過電流によるトランスフォーマーの損傷を防ぎます。

• 適用：トランスフォーマーの外部ショートサーキットのバックアップ保護として使用されます。

4. 過負荷保護

• 機能：過負荷保護は、トランスフォーマーの長期的な過負荷状態を監視します。トランスフォーマーが長期間過負荷で動作している場合、保護装置はアラームを発生させ、オペレーターが対策を講じて過熱による損傷を防ぐように促します。

• 適用：特に長時間フルロード近くで動作するすべての種類のトランスフォーマーに適しています。

5. 温度保護

• 機能：温度保護は、トランスフォーマーの油温と巻線温度を継続的に監視します。温度が設定限界を超えると、保護装置はアラームを発生させ、冷却システムを起動して温度を低下させることがあります。深刻な場合には、電源を遮断するトリップを行います。

• 適用：特に大容量の油浸式および乾式トランスフォーマーで使用されます。

6. ゼロ相電流保護

• 機能：ゼロ相電流保護は、トランスフォーマーの接地故障を検出します。巻線やコアで接地故障が発生すると、ゼロ相電流保護装置は接地電流の異常増加を検出し、一定の遅延後にトリップして故障を孤立させます。

• 適用：接地中性系統のトランスフォーマーに適しています。

7. 圧力逃し弁

• 機能：圧力逃し弁は、トランスフォーマーの油タンク内の過度の圧力上昇を防ぎます。故障（例：ショートサーキット）により油とガスが急速に膨張した場合、圧力逃し弁は自動的に開いて余分な圧力を放出し、タンクの破裂を防ぎます。

• 適用：特に急速な圧力上昇が可能な油浸式トランスフォーマーで使用されます。

8. ブリーザ（脱湿ブリーザ）

• 機能：ブリーザは、トランスフォーマーの温度変化によりコンサーバータンクに入り込む空気中の不純物や水分を取り除きます。シリカゲルなどの脱湿剤が水分を吸収し、トランスフォーマー油が汚染されることを防ぎます。

• 適用：特に頻繁に呼吸が必要な油浸式トランスフォーマーで使用されます。

9. 油浄化器（熱油拡張タンク）

• 機能：油浄化器は、トランスフォーマー油を継続的に清浄します。油が浄化器を通る際に、吸着剤が水、遊離酸、その他の老化物質を取り除き、油の寿命を延ばします。

• 適用：特に長期安定運転が必要な大中型油浸式トランスフォーマーで使用されます。

10. 監視制御システム

• 機能：監視制御システムは、トランスフォーマーの動作パラメータ（電圧、電流、温度、油量など）を継続的に追跡します。異常が検出された場合、システムはアラームを発生させ、事前に定義されたロジックに基づいて適切な保護アクションを実行し、安全な動作を確保します。

• 適用：特にスマートグリッド内のすべての種類のトランスフォーマーに適しています。

11. 非電気的保護

機能：非電気的保護装置は、トランスフォーマー内部のガス、油温度、圧力などの非電気的故障を検出します。一般的な非電気的保護には以下のものがあります：

• 重ガス保護：トランスフォーマー内部で大量のガスが生成されたときにトリップします。

• 軽ガス保護：少量のガスが検出されたときにアラームを発生させます。

• 高油温保護：油温が設定限界を超えたときにトリップまたはアラームを発生させます。

• 圧力開放保護：油タンク内の圧力が安全限界を超えたときにトリップまたはアラームを発生させます。

• 適用：特に大中型の油浸式トランスフォーマーで使用されます。

12. 低電圧保護

• 機能：低電圧保護は、トランスフォーマーの電圧が設定値以下に落ちたときに検出します。電圧が低い場合、保護装置はトリップしてトランスフォーマーを孤立させ、低電圧による損傷を防ぎます。

• 適用：特に感度の高い機器に接続されているすべての種類のトランスフォーマーに適しています。

13. 高電圧保護

• 機能：高電圧保護は、トランスフォーマーの電圧が設定値以上になったときに検出します。電圧が高い場合、保護装置はトリップしてトランスフォーマーを孤立させ、高電圧による損傷を防ぎます。

• 適用：特に落雷や一時的な過電圧にさらされるすべての種類のトランスフォーマーに適しています。

14. 開閉器制御

• 機能：開閉器制御装置は、保護装置と連携して故障が検出されたときにトランスフォーマーを迅速に電源から切り離し、故障が悪化することを防ぎます。

• 適用：特に迅速な孤立が必要なすべての種類のトランスフォーマーに適しています。

15. 通信機能

• 機能：現代のトランスフォーマー保護装置には、多くの場合、通信機能があり、上位制御システムまたは他の保護装置とのデータ交換が可能です。これにより、遠隔監視、故障診断、データ分析が可能になります。

• 適用：集中管理とメンテナンスが必要なスマートグリッド内のトランスフォーマーで使用されます。

まとめ

現代のトランスフォーマーは、電気的および非電気的保護をカバーする幅広い保護装置を備えています。これらの装置は、様々な条件下でのトランスフォーマーの安全かつ信頼性の高い動作を確保するために協調して動作します。適切な保護装置と構成の選択は、トランスフォーマーの具体的な用途環境と要件に基づいて最適化され、システム全体の安全性を向上させることができます。