トランスコア接地障害の診断と排除方法
トランスの巻線とコアは、電磁エネルギーを伝達および変換する主要な部品です。これらの信頼性ある動作を確保することは大きな課題です。統計データによると、コアに関連する問題はトランス障害の原因として3番目に多く発生しています。製造者はコアの欠陥にますます注目し、信頼性のあるコア接地、コア接地監視、単点接地の確保に関する技術的改善を実施しています。運転部門もコア障害の検出と識別に重点を置いています。しかし、トランスのコア障害は頻繁に発生しており、主な原因は多点接地と不十分なコア接地にあります。この記事では、これらの2つのタイプの障害の診断と対処方法を紹介します。
1. 多点接地障害の排除
1.1 トランスを停止できない場合の一時的な対策
外部接地リードがあり、障害電流が比較的大きい場合は、動作中に接地ワイヤーを一時的に切断することができます。ただし、障害点が消えた後にコアが浮遊電位を持つことを防ぐために、密接な監視が必要です。
多点接地障害が不安定な場合、可変抵抗器（リアスタット）を動作接地回路に入れることで、電流を1A以下に制限することができます。抵抗値は、開いた正常な接地ワイヤー間で測定された電圧を接地ワイヤーを通る電流で割って決定します。
クロマトグラフィ分析を使用して、障害位置でのガス生成速度を監視する必要があります。
測定により障害点を正確に特定した後、直接修理できない場合は、正常なコア接地ストラップを障害点と同じ位置に移動させることで、循環電流を大幅に減少させることができます。
1.2 役立つ保守措置
モニタリングによって多点接地障害が確認された場合、停電可能なトランスは速やかに停電し、完全に修理して障害を排除する必要があります。多点接地の種類と原因に基づいて適切な保守方法を選択する必要があります。しかし、いくつかの場合には、停電しコアを取り外しても障害点を見つけることができないことがあります。現場で接地点を正確に特定するために、以下の方法を使用することができます：
DC法：コアとクランプフレーム間のボンディングストラップを切り離します。ヨークの両側のシリコン鋼層間に6VのDC電圧を適用します。その後、DCボルトメーターを使用して隣接する層間の電圧を順次測定します。電圧がゼロまたは極性が反転する位置が障害接地点となります。
AC法：低圧巻線に220-380VのAC電圧を適用して、コアに磁束を確立します。コア-クランプボンディングストラップを切り離した状態で、ミリアメータを使用して多点接地障害を示す電流の流れを検出します。ヨークの各層レベルに沿ってミリアメータプローブを移動させ、電流がゼロになる点が障害位置となります。
2. 多点接地による異常現象
コア内で渦電流が誘導され、コア損失が増加し、局所的な過熱が発生します。
深刻な多点接地が長期間放置された場合、継続的な動作により油と巻線が過熱し、油紙絶縁が徐々に劣化します。これにより、層間絶縁コーティングが劣化・剥がれ落ち、さらに深刻なコア過熱や最終的にはコアの焼損につながります。
長期的な多点接地により、オイル沈漬トランスフォーマーの絶縁油が劣化し、可燃性ガスが発生し、ブッホルツ（ガス）リレーをトリガーする可能性があります。
コアの過熱により、トランスフォーマータンク内の木製ブロックやクランプ部品が炭化することがあります。
深刻な多点接地は、接地導体を焼き切ってしまう可能性があり、トランスフォーマーの通常の単点接地が失われ、非常に危険な状況になります。
多点接地はまた、部分放電現象を引き起こす可能性もあります。
3. 正常運転時にコアが1点のみで接地されるべき理由
正常運転時には、励磁巻線とトランスフォーマータンクの間に電界が存在します。コアとその他の金属部品はこの電界内に配置されています。容量分布の不均一さと電界強度の違いにより、コアが信頼性高く接地されていない場合、充電・放電現象が発生し、固体絶縁と油絶縁に損傷を与えます。したがって、コアは正確に1点で接地する必要があります。
コアはシリコン鋼板で構成されています。渦電流を減らすために、各鋼板は隣接する鋼板から小さな抵抗（通常は数オームから数十オーム）で絶縁されています。しかし、非常に高い層間容量により、鋼板は交流電界下で導電パスとして機能します。そのため、コアを1点で接地することで、全体の鋼板を接地電位に固定することができます。
コアまたはその金属部品が2点以上の接地ポイント（多点接地）を持つ場合、これらのポイント間に閉ループが形成されます。このループは一部の磁束をリンクし、起電力と循環電流を誘導し、局所的な過熱を引き起こし、最悪の場合コアを焼損させる可能性があります。
トランスフォーマーのコアが信頼性高く正常に接地されるためには、コアを1点で接地することが必要であり、つまりコアは接地され、そして正確に1点で接地されなければなりません。
コアの故障は主に2つの要因によって引き起こされます：(1) 短絡を引き起こす劣悪な施工方法、(2) アクセサリーや外部要因による多点接地。
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