《電力》〈変電〉[H29:問3] 送電用変電所の主要変圧器及び母線のリレーに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

次の文章は,送電用変電所の主要変圧器及び母線の電気的保護に用いられるリレーに関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

主要変圧器の保護には\( \ \fbox {  (1)  } \ \)リレーが用いられる。\( \ \fbox {  (1)  } \ \)リレーは変圧器内部事故を検出するもので,\( \ \fbox {  (2)  } \ \)事故などの事故電流が負荷電流よりも小さい事故でも検出することが可能である。なお,\( \ \fbox {  (3)  } \ \)による誤動作を防止するため,\( \ \fbox {  (3)  } \ \)に第二調波成分が多く含有することを利用した誤動作防止機能が付加されている。
母線の保護には電流作動方式による母線保護リレーが用いられ,外部事故時に変流器が\( \ \fbox {  (4)  } \ \)しても誤動作しない高インピーダンス形差動方式による一括保護,又は一括保護と母線切替え時の変流器切替えが容易な\( \ \fbox {  (5)  } \ \)形差動方式による分割保護の組み合わせが適用される。なお,近年のディジタルリレーでは,変流器\( \ \fbox {  (4)  } \ \)対策を施し一括保護にも\( \ \fbox {  (5)  } \ \)形差動方式を用いることが多くなっている。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 巻線間短絡   &(ロ)& 電磁誘導電流      &(ハ)& 過電流 \\[ 5pt ] &(ニ)& 低インピーダンス       &(ホ)& 不足電圧   &(ヘ)& 電流平衡 \\[ 5pt ] &(ト)& 断線   &(チ)& 外部短絡電流      &(リ)& 共振 \\[ 5pt ] &(ヌ)& 電圧平衡   &(ル)& 相間短絡   &(ヲ)& ブッシング \\[ 5pt ] &(ワ)& 比率差動   &(カ)& 励磁突入電流      &(ヨ)& 磁気飽和
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

電験に頻出のリレーに関する問題ですが,本問は標準的な問題と比較すると難しめの問題と思います。内容が広範囲になるため,なかなか大変ですが,過去問を中心に勉強すると良いと思います。

【用語の解説】

(イ)巻線間短絡
同相の巻線同士での短絡。導線の被覆の劣化によりコイルの一部が過熱することが一因となっています。事故電流は最初はあまり大きくなく,負荷電流よりも小さい場合もあります。
(ロ)電磁誘導電流
落雷等により,送電線に大きな電流が流れることで,近くの通信線に電磁誘導障害が発生することがあります。
(ハ)過電流
過電流リレーは,電流値がある一定の値を一定時間以上流れた場合に動作します。
(ニ)低インピーダンス
二次側の継電器にインピーダンスの小さい継電器を使用する差動方式を低インピーダンス形差動方式と言います。
(ホ)不足電圧
地絡事故等によりある一定の電圧より電圧が下がった場合に動作します。
(チ)外部短絡電流
変圧器の外部での短絡電流で内部と外部で分けています。
(ル)相間短絡
異相間の短絡で非常に大きな短絡電流が流れます。
(ヲ)ブッシング
変圧器へ配線をつなぎこむ際に絶縁を維持するために末端部に設けるもの。
(ワ)比率差動
保護区間の流入電流と流出電流を監視してその比率で動作するリレー。
(カ)励磁突入電流
鉄心に残留磁束が残っている場合に,鉄心が磁気飽和に達している時に発生する半波整流特性を持った電流。これにより,リレーが誤動作する可能性もある。
(ヨ)磁気飽和
通常磁束密度\( \ B \ \)と磁界の強さ\( \ H \ \)の間には\( \ B=\mu H \ \)の関係が成り立つが,実際にはある一定以上\( \ H \ \)を大きくしても\( \ B \ \)が徐々に飽和してくる現象。

【解答】

(1)解答:ワ
文脈から解答候補は(ハ)過電流,(ホ)不足電圧,(ワ)比率差動となります。主要変圧器には様々なリレーが使用されますが,内部事故検出に欠かせないのは(ワ)比率差動リレーとなります。

(2)解答:イ
文脈から解答候補は(イ)巻線間短絡,(ト)断線,(ル)相間短絡になると思います。このうち,(ト)断線,(ル)相間短絡は大電流が発生する可能性がありますが,(イ)巻線間短絡は比較的小さい電流の可能性があり,その場合は比率差動継電器のみが作動します。

(3)解答:カ
文脈から解答候補は(ロ)電磁誘導電流,(チ)外部短絡電流,(カ)励磁突入電流になると思います。(チ)外部短絡電流であっても動作する必要がある時は動作します。動作してほしくない時の電流は(カ)励磁突入電流のみです。

(4)解答:ヨ
解答候補は(ヨ)磁気飽和のみになると思います。高インピーダンスであれば,磁気飽和した際にも誤動作しません。

(5)解答:ニ
解答候補は(ニ)低インピーダンスのみになると思います。低インピーダンス形の特徴は題意の通り,一括保護と母線切替え時の変流器切替えが容易といったものがあります。



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