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CTの飽和と膝点：保護エンジニアが理解すべきこと
保護システムにおいて、CTは単なる計測装置ではありません。地絡発生時、CTの性能がリレーの適切な作動・不作動を左右します。主なリスクは CTの飽和 であり、これはCTの磁心が一次電流波形を二次回路で正確に再現できなくなる状態です。
本稿では、飽和現象と「膝点」の概念、および誤動作を低減するための実践的な対策について解説します。
CTの飽和とは？
CTの飽和とは、磁心が飽和点に達し、一次電流の増加に対し二次電流が比例して増加しなくなる現象です。このときCTはより大きな励磁電流を必要とし、二次波形が歪み、その振幅が低下します。
二次電流が歪んだり減少したりすると、保護リレーは実際よりも小さい地絡電流を「検出」してしまうことがあります。
保護リレーにとってCTの飽和が重要な理由
短絡時に一次電流は定格電流の数倍にまで上昇することがあります。もしCTが早期に飽和した場合：
- 過電流リレー 所定のしきい値で動作するはずのタイミングより遅れて動作する、あるいはトリップしない可能性があります。
- 差動保護 複数のCT間で不均等な飽和が生じることにより誤動作を引き起こす可能性があります。
- 地絡保護 残余電流が歪むと、信頼性が損なわれる可能性があります。
その結果として、設備の損傷範囲が拡大し、停電時間が長引くだけでなく、故障後の分析も複雑化します。
カーブポイント（膝点）：実用的な概念
この カーブポイント（膝点） cTの励磁曲線において、二次電圧のわずかな増加に対して励磁電流が大幅に増加する点を指すことが多く、実用的には、CTが著しい鉄心飽和に達する前に発生させることのできる二次電圧の大きさを示します。
より高い膝点性能は、特に二次回路の負荷が大きい場合など、要求水準の厳しい保護方式において、一般により優れた保護性能を実現します。
CTを飽和状態に導く要因
- 大きな故障電流： 系統の故障電流レベルが高くなると、より優れたCT性能が求められます。
- 高負荷： 長距離の配線やリレー入力は、より大きな二次電圧を必要とします。
- 直流オフセット： 非対称な故障電流は、飽和リスクを高めます。
- 不適切な変流比選定： 非常に高い変流比では、一部のシナリオにおいて実用的な性能が低下します。
飽和リスク低減方法（実践的な手順）
- 保護クラスCTを選択する 故障電流レベルおよびリレー方式に適合したもの。
- 負荷制御： 配線長を短くし、適切な導体サイズを用い、すべての機器を考慮する。
- 1A二次側を検討する 配線長が長い場合、負荷を低減するために。
- CTの性能を適切に仕様設定する 差動保護方式および高速保護向け。
最適なアプローチは、リレー設定を決定し、故障解析を検討する保護エンジニアと協調してCTを選定することです。
据付およびトラブルシューティングの手がかり
保護機能が一貫性を欠いている場合、以下の点を調査してください：
- 予期しない負荷： 想定よりも追加された機器や長めの配線。
- 二次側接続の緩み： 抵抗の増加および不安定な信号。
- CTの極性誤り： 差動保護の誤動作を引き起こす可能性があります。
- 不適切なCTクラスまたは変流比 設計書類と比較して。
内部リンク
CT製品カテゴリ： 変流器 .
CTおよび保護機能を統合したMVパネル向け： Switchgear .
結論
CTの飽和は、保護に関する問題の最も一般的な隠れた原因の一つです。CTの性能を故障電流レベルおよび負荷に適合させ、設置品質を検証すれば、リレーによる故障電流の過小計測や、障害発生時の誤動作リスクを大幅に低減できます。
画像提案
- 画像： https://www.enweielectric.com/products/current-transformers
- ALT: 「飽和を抑制するよう設計された保護用電流変成器」
- 画像： https://www.enweielectric.com/products/switchgear
- ALT: 「リレーへの入力信号としてCT信号を用いるMV開閉装置保護キュービクル」
