《機械》〈変圧器〉[H20:問8]変圧器の保護及び監視装置に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

変圧器の異常を検出し，油入変圧器を保護・監視する装置としては，大別して電気的，機械的及び熱的な\( \ 3 \ \)種類の継電器（リレー）が使用される。これらは，遮断器の引き外し回路や警報回路と連動される。

電気的保護装置としては，\( \ \fbox {　（ア）　} \ \)継電器を用いるのが一般的である。この継電器の動作コイルは，変圧器の一次巻線側と二次巻線側に設置されたそれぞれの変流器の二次側の\( \ \fbox {　（イ）　} \ \)で動作するように接続される。

機械的保護装置としては，変圧器内部の油圧変化率，ガス圧変化率，油流変化率で動作する継電器が用いられる。また，変圧器内部の圧力の過大な上昇を緩和するために，\( \ \fbox {　（ウ）　} \ \)が取り付けられている。

熱的保護・監視装置としては，\( \ \fbox {　（エ）　} \ \)温度や巻線温度を監視・測定するために，ダイヤル温度計や\( \ \fbox {　（オ）　} \ \)装置が用いられる。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
\[
\begin{array}{ccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 　過電圧　　 & 　和電流　 & 　放圧装置　　　 & 　油　　　 & 　絶縁監視　　　 \\
\hline
(2) & 　比率差動　 & 　差電流　 & 　放圧装置　　　 & 　油　　　 & 　巻線温度指示　 \\
\hline
(3) & 　過電圧　　 & 　差電流　 & 　コンサベータ　 & 　鉄　心　 & 　巻線温度指示　 \\
\hline
(4) & 　比率差動　 & 　和電流　 & 　コンサベータ　 & 　鉄　心　 & 　絶縁監視　　　 \\
\hline
(5) & 　電流平衡　 & 　和電流　 & 　放圧装置　　　 & 　鉄　心　 & 　巻線温度指示　 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

変圧器の保護・監視装置に関する問題です。
やや電験では出題されにくい分野なので，受験生にとっては厳しい内容であったかもしれません。
比率差動継電器に関しては電気を扱う方であれば理解しておくと良い内容かと思います。

1.変圧器に用いられる保護継電器
変圧器内部で発生する事故には，巻線間短絡事故，巻線と鉄心間の地絡事故，高圧巻線と低圧巻線の混触事故，巻線の断線事故，等があり以下の電気的，機械的及び熱的保護装置により検出されます。

①電気的保護装置
変圧器で最も多いのは巻線間短絡事故ですが，一般の過電流リレーや地絡リレーでの検出が困難なため，図1に示すような比率差動継電器が用いられます。
比率差動継電器は，変圧器の一次側と二次側電流を\( \ \mathrm {CT} \ \)を介して検出し，一次側と二次側の差が分かるようにする継電器で，通常時は図1(a)のように動作コイルに流れる電流がほぼ零となるように整定され，異常発生時は図1(b)のように動作コイルに流れる電流が零でなくなります。しかし，一次側と二次側\( \ \mathrm {CT} \ \)の違いや誤差等により，厳密に動作コイルに流れる電流を零とすることができないため，抑制コイルを設けています。また，抑制コイルには外部事故が発生した際等の誤動作防止の役割もあります。

②機械的保護装置
事故発生時には，変圧器内部の油圧変化，ガス圧変化，油流変化等が起こります。代表的な保護装置には以下の継電器があります。また，変圧器内の圧力上昇を抑制するために放圧装置というものも変圧器上部に設けられています。
・衝撃圧力継電器
　タンク内の側壁に取り付けられ，事故時に発生する分解ガスによる内部の圧力上昇を検出します。
・ブッフホルツ継電器
　タンク内とコンサベータを結ぶ連結部に用いられ，ガスが徐々に溜まりマイクロスイッチを叩くと動作します。地震等の振動で誤動作しやすいので、信頼度もあまり高くなく警報回路のみに使用されることが多いです。