磁化突入電流は、油浸電源変圧器でよく発生する現象です。油浸変圧器のサプライヤーとして、この概念を理解することは、お客様に説明するだけでなく、変圧器の適切な動作と安全性を確保するためにも重要です。
励磁突入電流とは何ですか?
油浸電源変圧器に最初に通電すると、磁化突入電流として知られる大きな過渡電流が一次巻線に流れます。この電流は変圧器の定格電流よりも数倍大きくなる可能性があります。この現象を理解するには、変圧器のコアの磁気特性を調べる必要があります。
油浸電源変圧器のコアは、ケイ素鋼などの強磁性材料でできています。これらの材料は非線形の B - H 曲線を持ちます。ここで、B は磁束密度を表し、H は磁場の強度を表します。変圧器への通電が遮断されると、残留磁束がコア内に残ります。変圧器が再び通電されると、印加された電圧によりコア内に磁束が確立しようとします。
ファラデーの電磁誘導の法則によれば、巻線に誘導される起電力は磁束の変化率に比例します。初期通電中、コア内の磁束は残留値から印加電圧に応じた値に変化しようとします。 B-H 曲線の非直線性により、磁束のこの変化を達成するために必要な磁場強度は非常に大きくなる可能性があります。その結果、必要な磁界を発生させるために巻線に磁化突入電流と呼ばれる大電流が流れます。
励磁突入電流の特性
高等級
励磁突入電流は、変圧器の定格電流の 5 ～ 10 倍にもなることがあります。この大電流は、巻線の過熱、変圧器構造への機械的ストレス、保護リレーの誤作動などの問題を引き起こす可能性があります。
朽ち果てる自然
磁化突入電流は過渡現象です。コア内の磁束が安定するにつれて、時間の経過とともに減衰します。減衰時間は、コア内の残留磁束、印加電圧のスイッチング角度、システム インピーダンスなどのさまざまな要因に応じて、数サイクルから数秒の範囲になります。
高調波成分
磁化突入電流には、大量の高調波、特に 2 次高調波が含まれています。これらの高調波が存在すると、電力システムの電圧波形が歪み、同じシステムに接続されている他の電気機器の性能に影響を与える可能性があります。
励磁突入電流に影響する要因
残留磁束
コア内の残留磁束は、磁化突入電流の大きさに大きな影響を与えます。残留磁束が通電時の印加電圧により発生する磁束と同方向の場合、突入電流が大きくなります。一方、残留磁束が逆方向であれば、突入電流を低減できる可能性があります。
スイッチング角度
電圧波形に対してトランスが通電される角度も励磁突入電流に影響します。電圧波形のピークでトランスに通電すると、ゼロクロス点で通電する場合に比べて突入電流が大きくなる可能性があります。
システムインピーダンス
電源および伝送線路のインピーダンスを含むシステム インピーダンスは、磁化突入電流の大きさと減衰率に影響を与えます。システム インピーダンスが低いと、より大きな突入電流が流れることができますが、システム インピーダンスが高いと、突入電流が制限され、突入電流がより早く減衰する可能性があります。
磁化突入電流の影響
過熱
大きな磁化突入電流により、トランス巻線が過熱する可能性があります。突入電流は一時的ですが、この期間中に発生する過剰な熱により巻線の絶縁が損傷し、変圧器の寿命が短くなる可能性があります。
機械的応力
また、大きな突入電流により、変圧器の巻線に大きな電磁力が発生する可能性があります。これらの力により、巻線や変圧器の構造に機械的ストレスが生じ、巻線の変形や損傷につながる可能性があります。
保護リレーの誤作動
磁化突入電流の大きさと高調波成分が大きいと、保護リレーが誤ってトリップする可能性があります。保護リレーは異常電流を検出し、変圧器を故障から保護するように設計されています。ただし、励磁突入電流が故障電流と誤って解釈される可能性があり、リレーが不必要にトリップしたり、電源が遮断されたりする可能性があります。
励磁突入電流の軽減
前挿入抵抗器
磁化突入電流を軽減する 1 つの方法は、事前挿入抵抗を使用することです。変圧器が完全に通電される前に、抵抗器が一次巻線と直列に接続されます。抵抗は回路のインピーダンスを高めることで突入電流を制限します。突入電流が減衰した後、抵抗はバイパスされ、変圧器は電源に直接接続されます。
制御されたスイッチング
制御されたスイッチングは、磁化突入電流を低減するもう 1 つの効果的な方法です。印加電圧のスイッチング角度を注意深く制御することにより、突入電流を最小限に抑えることができます。たとえば、電圧波形のゼロクロス点で変圧器に通電すると、他のスイッチング角度と比較して突入電流を低減できます。
高調波フィルター
磁化突入電流に含まれる高調波成分の影響を軽減するために、電力システムに高調波フィルタを取り付けることができます。これらのフィルタは高調波を吸収し、システムの電力品質を向上させることができます。
油入変圧器サプライヤーとしての当社の製品
油浸変圧器の大手サプライヤーとして、当社は磁化突入電流によってもたらされる課題を十分に認識しています。当社の変圧器は、この現象の影響を最小限に抑えるために高度な技術を使用して設計および製造されています。
当社は、以下を含む幅広い油浸電源変圧器を提供しています。50kv 63kv および 69kv 電力変圧器、電源主変圧器、 そして特別高圧変圧器。当社の変圧器には、信頼性の高い動作を保証するための最先端の保護装置と制御システムが装備されています。
また、お客様に包括的な技術サポートも提供します。当社の専門家チームは、お客様のアプリケーションに適した変圧器の選択、磁化突入電流に対する適切な緩和策の設計、およびオンサイト設置およびメンテナンス サービスの提供をお手伝いします。
調達に関するお問い合わせ
高品質の油浸電源変圧器の市場に参入しており、磁化突入電流への対処について専門的なアドバイスが必要な場合は、ぜひ当社にお問い合わせください。当社の営業チームは、お客様の要件について話し合い、カスタマイズされたソリューションを提供する準備ができています。小規模の産業ユーザーであっても、大規模な電力事業者であっても、当社はお客様のニーズを満たす製品と専門知識を備えています。
参考文献
- グロス G.、ヘイト GT (2012)。電力工学ハンドブック。 CRCプレス。
- アリラガ、J.、ワトソン、NR (2003)。電力システムの高調波: 基礎、解析、フィルター設計。ワイリー。
- Kundur、P. (1994)。電力システムの安定性と制御。マグロウ - ヒル。