変流器の飽和と保護リレーの動作

33/11kVの変電所の変流器（CT)の仕様（CT比）が50/5 Aの場合で、33kVの最も過酷な故障電流が8000Aの場合、過電流定数が160になります。この事故が33kVの母線で起きた場合、当然、CTは飽和しますが、過電流リレー（OCR：整定はMax 32倍　1600A)は動作しませんか。
私はCTには瞬時動作の大電流が流れますので、OCRはCTが飽和してても動作すると思いますが、造詣の深い方教えてください。ちなみに遮断機の耐電流は31.5kA, 3secです。

質問者からの補足コメント

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  ご回答ありがとうございます。
  CTの仕様についてもう少し、追加します。
  CTの短時間電流強度は、31.5kA, 1秒です。
  CTの容量は15VA, 過電流定数は仕様が5P20ですから、20です。
  この条件で、8000Aの故障電流がCTに流れた場合、短時間電流はまったく問題ありませんが、CTが飽和しますので、過電流リレーがこの条件でも動作するかどうかです。

    補足日時：2016/07/27 08:24

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  リレーの型式はMICOM-P442というやつで、本来はは距離リレーですが、その過電流要素の整定です。
  このリレーは(range 0.08-32xIn)でMaxが32x50A=1600Aとなります。
  本来、その系統の最大故障電流が8000Aであるなら、400/5AのCT比であれば、5P20の仕様で、最大故障電流を除去できますが、変圧器の容量が1000kVAと少容量なため、50/5AのCTを採用しました。８000AだとCTが飽和しますので、このリレーが正常に動作できるかどうかを質問しました。
  電力業界ではこの場合、どうされますか。
  CTの鉄心は飽和するまでは１次電流に比例して流れますが、飽和すると、まったく増加しない(dFai/dtが作用しない）わけではないので、8000Aが流れたばあいは、瞬時動作(50ms)で、遮断機を動作させるのではないかと思いますがいかがですか。
  参考資料を添付。

  
  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/07/31 11:43

• 添付資料を見ていただくとわかる内容ですが、整定の内容を記載します。
  Primary I>(A):25, I>/In:0.5, Time Dial:0.35, Curve: SI, Primary I>>(A):1600, I>>/In:32
  ti>>0.05
  2次電流の整定でなく、１次電流の整定だと思います。おっしゃる通り限時制定は変圧器の定格電流
  1000/33/1.73=17.5の約1.5倍の25A、瞬時動作は最大32x50=1600 A（５０ｍｓ）です。
  回答から推察いたしますと、瞬時要素をもっと下げて、1600ではなく、500Aぐらいが良いのではとのことでしょうか。これでも8000Aの故障電流は除去できるとのことでしょうか。

    補足日時：2016/08/01 09:30

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  いろいろご回答いただきましてありがとうございます。
  一つだけ疑問がります。
  故障電流8000Aに対し、CT比が50/5Aであるため、過電流要素は8000/50=160でCTの仕様が
  5P20ですから、CTは確実に飽和します。
  この場合、CTの瞬時要素整定がSIカーブ上の（飽和するまでの値）500または800A（２次電流であれば50Aまたは80A)であっても8000Aの故障電流でCTが飽和状態になるにもかかわらず、OCリレーは動作しますか。
  要はCTが飽和していてもリレーは動作しますか。
  Tｄを使用した場合の動作時間の計算方法がわかれば教えて下さい。

    補足日時：2016/08/04 14:51

No.5 ベストアンサー 回答者： aruhai 回答日時： 2016/08/05 20:20

保護継電器は、CTが飽和するまでの整定にして動作させます。

CT２次側の負担が定格負担においての飽和を過電流定数で定義しています。 実際lの負担が1/4であれば過電流定数は4倍となります。
Tdについては,基準が１であれば、整定が0.35とすると 基準の0.35倍の時間で動作します。
※ 載せて貰った表が荒くて読めません。

大電流の短絡電流とCT比が小さい場合は、CT2次に大電流が流れて保護継電器の焼損、CT2次回路の焼損を防ぐために飽和をさせる必要があります。
CTが飽和するまでの値に保護継電器を整定して確実に動作させる必要があります。
CT2次の負担が定格より少ないと飽和しにくくなります。

この回答へのお礼

aruhaiさんいろいろありがとうございました。
大変勉強になりました。

お礼日時：2016/08/06 18:04

No.4 回答者： aruhai 回答日時： 2016/08/01 21:25

整定は１次換算値で、限時25A、瞬時1600Aでしょうか。

日本製（JEC規格）は全てCT２次にて整定しますので２次換算すると、限時2.5A、瞬時160Aとなります。
短絡事故は、瞬時要素で保護すると50mSで動作します。 瞬時要素は変圧器突入電流で誤動作しない出来る限り小さい値（例えば50Ａ）が理想ではありますが、ＣＴ２次回路の負担が少ないと200Ａ程度まで磁気飽和せずに流れますので、8000Aの短絡電流を遮断出来ます。
保護継電器の過負荷耐量、２次配線の焼損防止を考慮するとある程度において磁気飽和させる設計も必要です。
瞬時要素の整定も下げます。 日本製の継電器の瞬時要素は整定値は、最大で80A程度です。160Aが信じられないくらい大きいです。
限時もSI(反限時特性）で時間ダイヤルも0.35で倍数も大きくなるので結構早く動作すると思われます。
なかなか変わった整定のリレーがあることが勉強になりました。

No.3 回答者： aruhai 回答日時： 2016/07/31 22:31

このリレーは(range 0.08-32 × In)とのことですので、CT１次は4～1600Aですが、アルストムのリレー設置のCT2次回路は0.4A～160Aに整定可能範囲でしょうか。

この継電器の整定は、変圧器定格出力時の電流は、1000kVA/（√3×33kV）×5/50A＝1.75A
保護継電器の限時要素整定は、定格の1.5倍から2倍程度でしょうか（3A程度）、瞬時要素は短絡保護ですので短絡保護検出可能な50A程度にされているのでは
継電器の整定範囲では無く整定値がいくらかです。
整定値が160Aでも動きます。

参考資料を添付して貰っていますが、解像度が悪く見えませんでした。
継電器の整定は、飽和するまでの値で整定させます。また、CT２次回路は飽和が無いと２次回路が焼損してしまいます。
※ 短絡事故の主保護は、距離継電器でされているのでは無いでしょうか。また、過電流は後備保護では。

このリレーの整定範囲(range 0.08-32 × In)と実際の限時、瞬時の整定が解ればと思います。（添付資料が読めたら載っていますか。）

No.2 回答者： aruhai 回答日時： 2016/07/27 22:08

CTの容量は15VAでその回路の負担は実測不可とします。

（使用前検査において盤メーカー測定があれば良いのですが。）
負担は半分の7.5VAとします。 50A×20（過電流定数）×2（負担が半分）＝2,000AがＣＴ１次に流れたときに ２次には5A×20×0.9＝90Aが流れます。
過電流継電器の整定が一般的に 限時要素がＩ=５Ａ程度、瞬時要素が大きくても Iinst＝80A程度ですので動作します。
電力業界で継電器の試験関係をしていますが
過電流リレー（OCR：整定はMax 32倍　1600A)が理解出来ませんので、記載の意味を教えてもらえたら助かります。

No.1 回答者： aruhai 回答日時： 2016/07/26 21:08

50A定格のＣＴに8,000A流れますので8,000/50=160 変流器は、耐電流が記載されています。

CTの過電流定数は、＞5、＞10と銘板に記載されていますので定格負担における磁気飽和が解ります。
そのＣＴ回路の負担は定格電流を流した時の電圧降下で求めることが出来ます。5Aで8Vとすると40VA、定格も40VAと仮定すると
＞10場合は、１次側の電流が500Aの場合に2次側が45Aとなることが示しています。
ご質問の整定Max32倍 1,600Aが理解出来ませんが
2次（5A×32＝160A）？
CT2次側のOCR整定32Aでは無いのでしょうか。？

CT２次側、OCRの短時間電流もありますので無限に流れると困ります。電流飽和もさせます。
短絡事故で 8,000×5/50A＝800A がCT２次に流れると大変です。
過電流継電器の整定をもう一度見直しが必要です。