過電流保護における2次高調波制限の実質と原理とは何か

過電流保護における2次高調波制約の本質

過電流保護における2次高調波制約の本質は、2次高調波成分を使用して、その電流が故障電流か励磁ラッシュ電流かを判断することです。2次高調波成分が基波成分に対する割合が一定値を超える場合、それは励磁ラッシュ電流によるものと判断され、過電流保護がブロックされます。

したがって、2次高調波制約比が大きいほど、基波に含まれる2次高調波電流が多く許容され、制約効果は悪くなります。

励磁ラッシュ電流波形に対する過電流保護のための2次高調波制約の原理

2次高調波制約の導出

電力システムでは、2次高調波制約は変圧器の励磁ラッシュ電流と内部障害を区別するために使用されます。変圧器が無負荷で切り替えられたり、外部障害が復旧したりすると、励磁ラッシュ電流が発生し、これが変圧器の差動電流保護の誤動作を引き起こす可能性があります（このとき、変圧器の内部障害ではなく、リレー保護は動作すべきではありません）。したがって、変圧器の励磁ラッシュ電流と内部障害を区別する必要があります。変圧器に内部障害が発生した場合は、リレー保護が動作して故障変圧器を取り除くべきであり、励磁ラッシュ電流が発生した場合は、差動電流保護をブロックして誤動作を防ぐ必要があります。

変圧器の励磁ラッシュ電流には多くの高調波成分、特に2次高調波成分が含まれているのに対し、内部障害ではそれほど多くの2次高調波成分は生成されません。そのため、2次高調波成分のレベルを利用して励磁ラッシュ電流と内部障害を区別することができます。これが2次高調波制約の原理です。

低電圧側のモーターも起動時に多くの高調波を生成します。2次および5次の高調波をブロックしない場合、変圧器の差動保護が誤動作する確率は非常に高くなります。

電流瞬時トリップ保護は、線路障害が発生したときに即座に動作し、線路を保護します。

励磁ラッシュ電流の導出

変圧器が無負荷で電力網に接続されるときや、外部障害が除去された後に電圧が復旧するとき、変圧器コアの磁束飽和とコア材料の非線形特性により、比較的大きな励磁電流が生成されます。このインパクト電流は通常、励磁ラッシュ電流と呼ばれます。

変圧器の励磁ラッシュ電流とは、変圧器が無負荷で電力網に接続されるときに巻線内に生成される一時的な電流です。変圧器が動作する前にコア内の残磁が動作電圧によって生成される磁束と同じ方向を持っている場合、総磁束はコアの飽和磁束を大幅に超え、コアが瞬時に飽和します。したがって、大きなインパクト励磁電流（最大ピーク値は変圧器の定格電流の6〜8倍に達することがあります）が生成され、これは通常、励磁ラッシュ電流と呼ばれています。

励磁ラッシュ電流波形の特徴の導出

• 時間軸の一側に偏り、ラッシュ電流には大きな直流成分が含まれています；

• 波形は断続的で、中断角が大きく、一般的に60度以上です；

• 多くの2次高調波成分が含まれています；

• 同一時刻の三相ラッシュ電流の合計はほぼゼロです；

• 励磁ラッシュ電流は減衰します。

• 励磁ラッシュ電流の振幅は非常に大きい

励磁ラッシュ電流の危険性の導出

励磁ラッシュ電流の振幅が非常に大きいため、スイッチ保護が誤動作してトリップする可能性があります。したがって、励磁ラッシュ電流が発生した場合、過電流保護をブロックする有効な措置を講じて、誤動作を防ぐ必要があります。