変圧器の保護方式｜87T差動・OCR・温度・圧力・ガス

この記事は保護継電器の種類と整定の総論や、保護協調曲線の見方の作図手順を繰り返しません。油入・モールド、容量、巻線結線、接地方式、CT位置、遮断器構成に応じて、どの異常をどこで検出し、どの電源経路を切るかを照合することが役割です。

保護を7層で読む｜事故点・現象・入力・判定・出力・遮断・復旧

87T、51、63、49等の番号を拾うだけでは、変圧器内部と外部回路のどちらを守り、警報だけか、一次・二次の両方を遮断するかが抜けます。変圧器タグと図番を主キーにして、七層を一つの経路へ結びます。

例えば87Tが動作しても、出力マトリクス、86、一次52、二次52、逆充電経路の開放、主回路電流消滅は別の状態です。リレー表示を保護完了の証拠にしません。

順照合は事故点から検出器・リレー・遮断器へ進め、逆照合は各電源側の52から起動要素へ戻ります。順逆の両方で、CT範囲外の死角と未接続出力を探します。

事故と異常を5群に分ける｜電気・地絡・熱・機械・異常電圧

保護方式は、機器名からではなく異常現象から選びます。巻線短絡や口出し部事故、巻線・中性点地絡、過負荷・冷却故障、油中ガス・急圧、雷サージ・過励磁では、検出できる量と必要な速度が異なります。

同じ事故でも主保護と後備保護の見え方は違います。87T範囲内の内部短絡を差動で高速選別し、その不動作やCT範囲外を過電流・地絡保護で後備するように、保護範囲と時間を重ねます。

油入変圧器のガス・油流・圧力と、モールド変圧器の温度・外観・換気を同じ付属品表へコピーしません。構造、容量、重要度、メーカー仕様を先に固定します。

PF・OCR｜過負荷・外部短絡・後備保護を分ける

小容量の配電用変圧器では一次側PF、CB形ではCT・OCRとVCB等を使う代表構成があります。どちらも『過電流保護』と一括せず、連続過負荷、二次側短絡、変圧器内部事故、上位後備のどこを担当するかを分けます。

PFは定格電流、励磁突入、最小・定格遮断電流、限流特性、変圧器熱耐量、二次遮断器との協調を一組にします。詳細は高圧限流ヒューズの選び方へ分け、PFがあることだけで過負荷保護の成立としません。

OCRはCT一次換算、瞬時・限時要素、時限曲線、VCB全遮断時間をそろえます。OCR整定計算と下位MCCBの動作域を同じ電流軸へ置き、主保護不動作時の後備遮断まで確認します。

87T比率差動｜CTで囲んだ範囲と補正条件を一行で結ぶ

87Tは、変圧器の各側に置いたCT電流を共通基準へ換算し、保護範囲へ入る電流と出る電流の差を監視します。主な保護範囲は境界CTで囲まれた部分であり、変圧器という名称だけで範囲は決まりません。

一次・二次の変流比、変圧比、巻線結線による位相差、相順、CT極性、タップ位置、零相電流の扱いを補正してから比較します。多機能リレーの自動補正を使う場合も、設定したベクトルグループと実機銘板の一致を記録します。

CTを変流比だけで選ぶと、外部大電流時の飽和や二次負担を見落とします。CTの飽和・精度階級・負担とCT・VT二次回路を使い、コア、負担、極性、試験端子を境界ごとに照合します。

87Tの安定動作｜励磁突入・外部事故・CT飽和を故障から分ける

変圧器投入時の励磁突入は保護範囲へ片側から流れ、差動電流として見えます。内部事故との識別には、対象リレーの高調波抑制・ブロック、波形判別、投入検出等が使われますが、第2高調波の一条件だけで全状態を判断しません。

範囲外の外部短絡では、本来は各側CTの換算電流が釣り合います。しかし一方のCTが強く飽和すると見かけの差電流が生じます。比率抑制特性、CT性能、二次負担、最大通過電流を同じ計算へ入れます。

励磁突入、外部事故中のCT飽和、過励磁、内部事故と突入の同時発生では波形の意味が異なります。変圧器の励磁突入電流とメーカーの現行アルゴリズム説明を優先し、固定の高調波率を他機種へ転用しません。

地絡保護｜巻線結線・中性点・REFの範囲を固定する

地絡電流の大きさと帰路は、Y・Δ結線、中性点接地、接地抵抗、系統方式で変わります。相過電流要素だけでは感度が不足する領域があるため、残留電流、中性点CT、ZCT、方向要素、REF等の適用を保護範囲ごとに確認します。

REF（限定地絡保護）は、接地されたY巻線で相CTと中性点CTが囲む範囲の地絡を高感度に検出する代表方式です。87T全体と同じ範囲とは限らず、CT極性、中性点接地線、安定化方式を一組にします。

構内地絡保護のIo・Voと変圧器巻線REFを、略号だけで同一視しません。入力の違いはZCT・ZPD・EVTの違い、接地経路は高圧受電設備の接地系統図へ戻って確認します。

ガス・油流・圧力｜検出、放圧、電気的遮断を分ける

ブッフホルツ継電器は、主タンクとコンサベータ間の配管へ設ける形式などで、内部異常によるガス蓄積や急な油流を監視します。油入変圧器でも密閉構造等では構成が異なるため、付属品表とメーカー図を確認します。

急圧上昇継電器はタンク内の圧力変化を検出し、圧力逃がし装置は内圧を機械的に放出します。検出接点が警報・トリップへ入ることと、圧力を逃がしたこと、電気回路を無電圧化したことは別です。

ガス第1段を一律警報、油流や圧力を一律トリップと決めません。機種の接点仕様、変圧器メーカーの保護連動、一次・二次電源経路、86保持、現地表示の復帰条件を照合します。

温度・冷却｜油入とモールドで測温点・異常原因を分ける

温度保護では、周囲温度、上部油温、巻線温度の推定・実測、モールド巻線センサ、冷却風、ファン・ポンプ状態を分けます。同じ温度値でも測温点と運転条件が違えば比較できません。

49熱要素、温度計接点、RTD入力、冷却制御のどれが警報・ファン起動・負荷制限・トリップへ出るかを展開図で確認します。温度上昇は過負荷だけでなく、換気不良、冷却故障、接続部異常、内部異常でも起こります。

油入では油面、油漏れ、呼吸器、絶縁油の状態も併せ、モールドではじんあい、換気、変色、亀裂、放電痕等を構造に応じて確認します。劣化診断は変圧器の温度上昇と絶縁劣化、更新計画はキュービクルの更新時期へ分けます。

異常電圧｜LAのサージ保護と24のV/Hz保護を混ぜない

LA（避雷器）は雷や開閉に伴うサージを制限して絶縁を保護します。変圧器の一次・二次定格電圧、絶縁レベル、LAの定格・制限電圧、設置位置、接地経路を一組で確認します。詳細は高圧避雷器の役割へ分けます。

24過励磁保護は、電圧と周波数の比V/Hzから鉄心の過大磁束を捉える機能です。過電圧だけでなく周波数低下でもV/Hzは増えるため、OVRやLAと同じ異常判定ではありません。

過励磁は励磁電流増加、鉄心・構造物の加熱、差動電流の高調波成分へ影響します。発電機昇圧用、可変周波数、受電用など用途別に、メーカー限界曲線、警報・トリップ時限、87T安定化との関係を確認します。

警報・遮断・復旧｜単体試験から事故後再投入まで状態で残す

検出器の接点動作、リレーのピックアップ、時限満了、出力接点、86保持、52開放、電流消滅は別イベントです。機器番号・英語略号とVCB引外し回路を使い、同じ時刻軸へ並べます。

単体試験で87Tや63の接点が出ても、CT・センサ入力、論理、直流制御電源、出力マトリクス、一次・二次52を含む保護回路の成立は別です。保護継電器試験に沿い、入力、判定、出力、連動、復旧を分けます。

事故時は設定を変える前に、各側電圧・電流、差動・抑制量、温度、ガス・圧力接点、冷却状態、イベント、波形、86、52a/52b、電流消滅を保存します。原因隔離、損傷範囲確認、試験線撤去、承認済み設定・図面・監視の一致後に、再投入可否を設備責任者が判断します。

公式資料・一次情報

• JEMA：配電用6kV変圧器の保守点検のおすすめ
• JEMA：変圧器の保守・点検指針
• JEMA：保護継電器の保守・点検指針
• JEMA：高低圧電気機器保守点検のおすすめ 2024年改訂
• 三菱電機FA：保護継電器
• 三菱電機FA：MELPRO-ND保護継電器カタログ
• SEL：SEL-487E Transformer Protection Relay
• GE Vernova：Multilin T35 Transformer Protection System
• Hitachi Energy：Buchholz Relay
• Hitachi Energy：Sudden Pressure Relay
• Hitachi Energy：Transformer Protection and Safety Devices
• Siemens：7SR54 Transformer Protection Device Manual

内容確認日：2026年9月2日。対象設備の承認図、現行取扱説明書、契約・運用基準を優先してください。

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この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。JEMA、変圧器・保護リレーメーカーの公開資料を照合し、保護方式を事故点から遮断・復旧までの経路として再構成しています。運営者情報と編集方針