油入変圧器の保護継電器を解説［変電所１２］

継電器 

油入変圧器を保護する目的で使用される継電器の種類をあげて，概要を説明します。

目次

1. 電気的継電器
2. 機械的継電器
3. その他の継電器
4. まとめ

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油入変圧器の故障には，コイル層間の短絡，リード線の短絡，コイルと鉄心間の絶縁破壊による地絡・断線などの内部故障，ブッシング事故や持続的過負荷による過熱などがある。

これらの故障に対する保護継電器は，電気的継電器と機械的継電器に大別できる。

（１）比率差動継電器

比率差動継電器は変圧器の一次端子，二次端子（三巻線変圧器の場合は三次端子も含む）から流入する電流の総和（差動電流）が零かどうかを確認する。

その値によって，変圧器内部の短絡事故，コイル層間の短絡事故を，また，直接接地系に接続された変圧器の場合は内部の地絡事故を識別する。

変圧器の変圧比，各端子のCTの変流比，変圧器の結線（Y−ΔやΔ−Y）によって生じる位相角を補正して，健全時（負荷時，外部事故時）の差動電流が零になるようにしておけば，内部事故だけを高感度で検出することができる。

外部事故時に大電流が変圧器を通過すると，変流器の特性の差によって誤動作するおそれがある。

比率差動継電器はこの誤動作を防ぐために，動作コイルに対して抑制コイルを付加したものである。

変圧器を充電したり，系統事故除去時の電圧急変が生じると，励磁突入電流が流れる。

この電流は差動電流となるため，比率差動継電器が誤動作する恐れがある。

この対策としては，励磁突入電流が第２高調波を多く含む非対称波であることに着目して，第２高調波含有率が大きくなると出力をロックする方法や，電圧低下を検出して予め検出感度を低下させておく方法などが講じられている。

油入変圧器の内部事故が生じると，事故点のアークエネルギーによって絶縁油が熱分解してガス化するため，内部圧力が急上昇してタンク破壊に至る恐れがある。

したがって，タンク強化と協調のとれた感度，動作時間とする必要がある。

ただし，変圧器端子部の事故など特に事故電流が大きく高速検出が必要とされる場合には，励磁突入電流では不要動作しない値に整定した高速度差電流継電器を設ける場合もある。

（２）過電流継電器

過電流継電器は，比率差動継電器の後備保護（小容量変圧器では比率差動継電器の代替），過負荷保護を目的とする。

過負荷保護については，変圧器の内部温度上昇を演算する専用の継電器を設ける場合もある。

（３）電流比較継電器

大容量変圧器では，負荷時電圧調整装置が別置きとなる場合があり，専用の電流比較継電器が設けられる。

（４）地絡継電器

変圧器内の地絡事故の場合，直接接地系以外の系統では比率差動継電器が動作しないことが多い。

この地絡事故の保護のため，地絡過電流または地絡方向継電器を設けることがある。

機械的継電器には，ブッフホルツ継電器や衝撃油圧継電器がある。

地震などで誤動作することがあるので，地震検出継電器と組み合わせるか，警報用に用いられる。

（１）ブッフホルツ継電器

ブッフホルツ継電器は，変圧器タンクとコンサベータを結ぶ管の中に設置され，ガス室の油面低下で動作する第１段接点と，急激な油流変化で動作する第２段接点を持っている。

絶縁油のガス化や油流変化でタンクの内部事故を高感度で検出する。

（２）衝撃油圧継電器

タンク内部事故時の急激な油圧上昇を検出して動作する。

緩慢な変化では動作しない。

（３）ピトー継電器

ピトー管によって圧力差を利用し，ガス（第１段）や油量（第２段）を検出する。

（４）避圧弁（放圧弁）継電器

避圧弁動作時に接点を閉じて事故を検出する。

変圧器の温度上昇値が一定値以上になると警報する温度継電器，水冷式変圧器の冷却水断水を警報する断水継電器などがある。

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油入変圧器を保護する目的で使用される継電器の概要を説明しました。

電気的継電器として，比率差動継電器，過電流継電器，電流比較継電器，地絡継電器がありました。

比率差動継電器は変圧器の一次端子，二次端子から流入する電流の総和が零かどうかを確認して，変圧器内部の短絡事故，コイル層間の短絡事故を，また，直接接地系に接続された変圧器の場合は内部の地絡事故を識別するものである。

過電流継電器は，比率差動継電器の後備保護，過負荷保護を目的とする。

 大容量変圧器において負荷時電圧調整装置が別置となる場合があり，専用の電流比較継電器が設けられる。

変圧器内の地絡事故の場合，直接接地系以外の系統では比率差動継電器が動作しないことが多いことから，地絡過電流または地絡方向継電器を設けて保護することがある。

機械的継電器には，ブッフホルツ継電器や衝撃油圧継電器があり，地震などで誤動作することがあるので，地震検出継電器と組み合わせるか，警報用に用いられる。

ブッフホルツ継電器は，変圧器タンクとコンサベータを結ぶ管の中に設置され，ガス室の油面低下で動作する第１段接点と，急激な油流変化で動作する第２段接点を持っており，絶縁油のガス化や油流変化でタンク内部事故を高感度で検出する。

衝撃油圧継電器は，タンク内部事故時の急激な油圧上昇を検出して動作する。緩慢な変化では動作しない。

ピトー継電器は圧力差を利用し，ガス（第１段）や油量（第２段）を検出する。

避圧弁（放圧弁）継電器は，避圧弁動作時に接点を閉じて事故を検出する。

その他の継電器として，変圧器の温度上昇値が一定値以上になると警報する温度継電器，水冷式変圧器の冷却水断水を警報する断水継電器などがある。

それでは，人間万事塞翁が馬。人生，何事も楽しみましょう！

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