変圧器の差動保護

変圧器の差動保護

変圧器は電力システムにおいて重要な部品の一つです。静的で完全に密閉され、通常は油に浸漬された装置であるため、故障は比較的稀です。しかし、まれな故障であっても、電力変圧器には深刻な影響を及ぼす可能性があります。したがって、潜在的な故障から電力変圧器を守ることは極めて重要です。

変圧器の故障は主に2つのタイプに分類されます：外部故障と内部故障。外部故障は、変圧器外のリレー系によって迅速にクリアされ、そのような故障による変圧器への被害を防ぎます。このタイプの変圧器の内部故障に対しては、差動保護システムが使用されます。

差動保護方式は主に相間および相対地故障に対する保護のために使用されます。電力変圧器の差動保護はMerz-Prize循環電流原理に基づいています。このような保護は通常、定格容量が2MVAを超える変圧器に適用されます。

変圧器差動保護の接続

電力変圧器は一方が星接続で、他方がデルタ接続になっています。星接続側の電流変換器（CT）はデルタ接続され、デルタ接続側のCTは星接続されます。両方の電流変換器の星接続の中性点と電力変圧器の星接続の中性点は接地されています。

制約コイルは電流変換器の二次巻線間に接続されています。この制約コイルはシステムの感度を調整します。動作コイルは制約コイルのタッピングポイントと電流変換器の二次巻線の星点の間に配置されています。

差動保護システムの動作

通常の状況下では、電力変圧器の両側の電流がバランスしているため、動作コイルには電流が流れません。しかし、電力変圧器の巻線内に内部故障が発生すると、このバランスが崩れます。結果として、差動リレーの動作コイルには、変圧器の両側の電流の差に対応する電流が流れ、リレーは電力変圧器の両側のメインサーキットブレーカーをトリップさせます。

差動保護システムの問題点

変圧器に電力を供給すると、磁化電流の一時的な流入が発生します。この電流は満載電流の10倍にもなり、時間とともに減少します。この磁化電流は電力変圧器の一次巻線を通りますが、これにより電流変換器の出力に不一致が生じます。これが原因で、変圧器の差動保護が誤作動することがあります。

この問題に対処するために、リレーコイルにキックヒューズが設置されます。これらのヒューズは逆特性を持つ時間制限型であり、一時的な流入スージュの短い期間中には動作しません。故障が発生すると、ヒューズがブローし、故障電流がリレーコイルを通って保護システムを活性化します。また、瞬時型リレーではなく、逆特性かつ確定最小特性を持つリレーを使用することで、この問題を軽減することもできます。