これは、一般的な答えが過度に単純化されていることが多く、場合によっては単に間違っている質問の 1 つです。お客様には、接地変圧器は避雷針のようなものであり、雷撃を引き付けて安全に地面に送るものであると考えられていました。そういうわけではありません。雷が落ちたときに接地変圧器が実際に何をするのか、そして何をしないのかを明確にしてみましょう。
まず、雷が実際にシステムに与える影響
雷が送電線または変電所の近くに落ちると、電気システムに膨大な電流パルスが注入されます。その電流はマイクロ秒単位で増加し、数万アンペアに達する場合があります。衝撃点の電圧は、その電流をどこかに押し出すために必要なレベルまで上昇しようとします。
損傷はその電圧から発生します。絶縁体が壊れる。安全であるはずの隙間を越えてアークが発生します。接続された機器は、それが処理できるように設計されていなかったストレスにさらされます。
解決策は稲妻を止めることではありません。それはできません。エネルギーの行き先を制御し、結果として生じる電圧を制限するためです。
接地変圧器とは実際には何ですか
接地変圧器- 接地変圧器と呼ばれることもありますが、避雷器のような避雷装置ではありません。その役割は、本来は中立点を持たないシステム (通常はデルタ結線システムまたは非接地 Y 結線) に中性点を作成することです。
その中性点は、直接またはインピーダンスを介してグランドに接続されます。これにより、地絡が発生したときに流れる種類のゼロシーケンス電流の経路が定義されます。
接地変圧器がなければ、デルタ系統の相地絡事故には低インピーダンスの戻り経路が存在しません。故障電流はシステム容量によって制限されるため、電流は小さいですが、故障していない相の電圧は線間レベル以上に上昇します。これは絶縁に悪影響を及ぼし、故障検出が困難になります。
接地変圧器を使用すると、地絡は大量の電流を伴う低インピーダンスのイベントになります。保護リレーがそれを認識し、ブレーカーが開き、被害が広がる前に障害が解消されます。
稲妻が写真に入る場所
ここで、雷との関係が登場し、通常は誤解が始まる場所です。
雷が相導体に当たると、大規模な電流サージが発生します。その電流はどこかに行く必要があります。システムに接地変圧器を介した効果的な接地経路がある場合、サージは制御された方法で接地に流れることができます。変圧器は、雷電流のゼロ相成分に低インピーダンスの経路を提供します。
しかし、これが重要ですが、接地変圧器は単独でこれを行うわけではありません。避雷器と連動して動作します。
避雷器は、電圧がしきい値を超えたときに導通し、電圧を安全なレベルにクランプします。次に、電流は避雷器を通って接地システムに流れ、接地変圧器を通って駅の接地網に流れます。変圧器のインピーダンスと接地グリッド抵抗の組み合わせにより、サージ中にどれだけの電圧が残るかが決まります。
接地変圧器が実際に貢献するもの
定義されたパス。中性基準がなければ、雷電流は、絶縁体、ケーブルの被覆を通って、抵抗が最も少ない経路を通って、アースに到達する独自の経路を見つけなければなりません。これらのパスはそのように設計されていません。ダメージが発生します。接地変圧器は、設計された経路を提供します。
電圧の安定化。最初のサージが過ぎた後、システム電圧は回復しようとします。接地変圧器を地面に接続すると、安定した中性点基準が再確立され、後続の故障や再点火のリスクが軽減されます。
保護調整。保護リレーが動作するには故障電流が必要です。電力追従故障となる雷誘発フラッシュオーバーは、接地変圧器が適切な故障電流の大きさを確保していれば、より早く解消されます。より迅速な浄化は、機器内で放出されるエネルギーの減少を意味します。
できないこと
接地変圧器は雷を引き寄せません。雷エネルギーを大幅に吸収することはありません。避雷器の代替品ではありません。
あたかもスタンドアロンのソリューションであるかのように、「雷から保護する」ために接地変圧器を要求する仕様を見たことがあります。そういうわけではありません。アレスタは電圧を制限します。接地変圧器は基準と経路を提供します。どちらも必要です。
接地変圧器の種類とサージ性能におけるその役割
ジグザグ変圧器接地用途では最も一般的です。これらは、正相および負相電流に対しては高インピーダンスを示しながら、零相電流に対しては低インピーダンスを提供します。これはまさに故障電流および雷サージ排水に必要なものです。
Yデルタ変圧器として機能することもできます接地変圧器。デルタ巻線は、ゼロ相電流が循環する経路を提供し、効果的に中性基準を作成します。雷が発生した場合、デルタ巻線はサージエネルギーを相全体に分散するのに役立ち、単一点にかかるストレスを軽減します。
どちらを選択するかは、システム電圧、利用可能な故障電流、および保護哲学によって異なります。避雷性能については、避雷器と適切に調整すれば、どちらでも機能します。
設置に関する重要事項 - アースグリッド接続
接地変圧器は、アースへの接続が重要です。中性点は低抵抗の接地グリッドに接続する必要があります。接地グリッド抵抗が高い場合、そこを流れる雷電流により電圧上昇が発生し、目的を達成できません。
ここで現場の問題点が見えてきました。顧客は接地変圧器を設置し、それを 1 本の棒に接地し、避雷を期待します。その後、ストライキが発生し、変圧器の中性点の電圧がキロボルトまで上昇し、機器が故障します。変圧器はその役目を果たしました。接地システムはそうではありませんでした。
接地変圧器の中性点接続は、複数のロッド、埋め込み導体、および低い全体抵抗を使用して、局の接地グリッドに接続する必要があります。それは交渉の余地のないことです。
メンテナンスに関する考慮事項
ほとんどの時間アイドル状態にあり、不平衡電流と時折の故障電流のみが流れる接地変圧器は、無視されがちです。必要なときに雷保護が機能するには、変圧器が良好な状態にある必要があります。
絶縁抵抗試験により、巻線が劣化していないことが確認されます。接地グリッド抵抗テストにより、アースへの接続が悪化していないことが確認されます。接続検査では、端子の緩みがハイインピーダンスになる前に発見されます。
当社は、すべての接地変圧器について、予想される義務と環境に合わせたメンテナンス ガイドラインを提供します。雷が発生しやすい地域では、より頻繁な点検が必要です。
雷保護についてお客様に伝えていること
雷が心配な場合は、次のものが必要です。
まず、すべての回線入口点に避雷器を設置し、適切なサイズと調整を行います。
2 つ目は、利用可能な故障電流と土壌条件に合わせて設計された低インピーダンス接地システム、グリッド、ロッド、および接続です。
3 番目は、最初の 2 つを効果的に機能させるためにシステムに中性基準が必要な場合の接地変圧器です。
接地変圧器イネーブラーです。これにより、避雷器がその役割を果たせるようになり、機器を破壊しない雷電流の経路が確保されます。ただし、これはシステムの一部であり、スタンドアロンのソリューションではありません。
雷保護用のシステムを設計していて、接地変圧器が適合するかどうか疑問に思っている場合は、喜んで詳細についてお話します。正しい答えは、システム構成、土壌条件、許容可能なリスク レベルによって異なります。
参考文献
- IEEE Std 80、AC 変電所接地の安全性に関する IEEE ガイド。
- IEEE Std C62.22、交流システム用金属酸化物避雷器のアプリケーションに関する IEEE ガイド。
- IEC 60076-6、電源変圧器 – パート 6: リアクトル (接地変圧器を含む)。
