変電所全般

 　

1. 変電所の構成

電圧の変成、電力の集中・分配（電力潮流の調整）、送配電線の保護（保護継電装置）を行う。

 

(1)  変圧器(T)

電圧の変成を行う。発電所では昇圧用、変電所では降圧用を用いる。

ž  負荷時タップ切換変圧器

負荷電流が流れている状態のままで、タップを切り替えることができる。

 

(2)  開閉装置（遮断器・断路器・負荷開閉器・ヒューズなど）

�@ 遮断器(CB)

通常時：電力の送電・停止・切換を行う。負荷電流を遮断する。

事故時：回路の自動遮断を行う。故障電流を遮断する。

 

�A 断路器(DS)

保守点検時：送配電線、変圧器、遮断器を切り離す。

電流の通じていない回路を開閉するのみで、故障電流・負荷電流の開閉はできない（遮断能力は無い）。

 

(3)  母線(BUS)

電力の集中・分配を行う電線。点検時でも変電機能が継続できるように二重化されている。

流通電力の大きな母線では、アルミパイプが採用されている。

 

(4)  保護継電器

短絡や地絡故障に伴う過大な電圧・電流、周波数変化を検出し、異常のないところを遮断しないように、当該の遮断器に指令を出す。

 

(5)  変成器

直接測定するのが不可能な高電圧・大電流を、測定可能な電圧・電流に変成する。保護継電器の入力として使われる。

�@ 計器用変圧器(VT)

二次側を短絡してはならない。

�A 計器用変流器(CT)

一般に定格二次電流は5A。二次側を開放してはならない。

 

(6)  調相設備

電圧調整を行い、電力損失の軽減を図る（無効電力を調整する）。

�@ 電力用コンデンサ

重負荷時に進相電力を供給する。

�A 分路リアクトル

軽負荷時に遅相電力を供給する。

 

(7)  避雷器(LA)

雷サージ電流のみ大地に流し、商用周波の続流はカットする。

 

 

2. 異常電圧対策

(1)  過電圧の種類

�@ サージ性過電圧

開閉サージ（内部異常電圧）、雷サージ（外部異常電圧）

 

�A 短時間交流過電圧

一線地絡時に健全相に発生する過電圧、負荷遮断時にフェランチ効果・自己励磁による電圧上昇

 

(2)  開閉サージ対策

�@ 容量性電流の遮断（電力コンデンサ回路の遮断）

残留電荷による回復電圧が、再点弧サージを生じる（再点弧→LC振動→過電圧）。

対策として、遮断器には、消弧能力の大きい空気遮断器・ガス遮断器を使う。

 

�A 無負荷送電線への電源投入

送電線の残留電荷があるときに電源投入すると、再点弧サージを生じる。

抵抗投入方式：対策として、抵抗を介して投入し、その後、抵抗を短絡する。

同期投入方式：対策として、開閉時の位相を制御して、電源側の交流電圧が0となるときに遮断器を操作する。

 

�B 誘導性電流の遮断（無負荷変圧器の励磁電流・分路リアクトルの電流の遮断）

電流裁断現象により過電圧が発生する。

対策として、抵抗付き遮断器を採用する。または、サージアブソーバが挿入された系統に避雷器を設置する。

 

(3)  雷サージ対策（雷害対策）

外部異常電圧として、直撃雷・誘導雷・侵入雷がある。

耐雷設計上、特に問題となるのは、波高値・波頭峻度が大きい近接雷である。

⇔遠方雷は電線路を進行中に、がいしを通して放電される。

接地抵抗値は十分低くする必要があり、その方式には単独接地、連接接地、網状接地がある。

 

�@ 外部異常電圧対策として、送電線引込口に避雷器を設置する。接地抵抗値は小さくする。

�A 直撃雷対策として、避雷器・避雷針のみでは機器の保護が不十分のため、架空地線を十分に施し、遮蔽する。

�B 所内機器の絶縁強度として、所内機器の絶縁レベルを基準衝撃絶縁強度(BIL)の値に設定し、限度を超えた過電圧に対しては変電所内避雷器によって保護する。

変電所内避雷器の保護範囲外では、絶縁レベルを基準衝撃絶縁強度(BIL)の120%の値に設定する。

�C 低電圧制御回路へのサージ侵入対策として、回路電線に金属シース付きケーブルを用いる。

�D ガス絶縁変電所の採用。気中絶縁変電所よりサージインピーダンスが低く、ガス絶縁開閉設備と変圧器を一体で保護でき、効果的な絶縁協調が図れる。

 

※逆フラッシオーバ

変電所近接の鉄塔に雷が直撃し、鉄塔の接地抵抗が高い場合に、鉄塔の電位が上昇し、鉄塔から変電所へサージが侵入する。

 

 

3. 高調波障害対策

サイリスタなどの半導体スイッチング素子の普及により、系統の高調波含有率が増加している。

第3高調波は各相同相なので、通信線に誘導障害を生じる。

高次の高調波ほどコンデンサを流れやすいので、コンデンサが過熱する。

 

対策

�@ 整流器のパルス数を増加して、きめの細かい制御をする。

�A 整流器の位相をシフトさせることにより、各相の制御する時間を変える。

�B 交流フィルタを挿入して高調波を除去する。

�C 大容量系統から受電する。

 

 

4. 変圧器の騒音低減対策

(1)  発生原因

�@ 鉄心の磁気ひずみ振動：磁化の半サイクルごとに鉄心が伸縮し、励磁周波数の2倍の周波数が騒音となる。

�A 巻線の振動：巻線間の電磁力により、巻線が振動する。

�B 冷却機ファンの騒音：送油風冷式の変圧器において

�C タンクの振動：鉄心や巻線の振動が、タンクで共振する。

 

(2)  対策

�@ 鉄心の磁束密度を低くする。磁気ひずみの少ない鉄板を使う。鉄心の締付を強くする。

�A 冷却ファンの回転数を下げる。水素冷却など騒音を発しない冷却方式を採用する。

�B タンクの共振周波数を励磁周波からずらす。二重タンク構造。タンクに吸音材を入れる。

�C 変圧器を屋内に収容し、防音壁を設置する。

�D 変圧器本体に防振ゴムを設置する。

 

 

5. 火災対策

地下変電所やビル内変電設備では特に重要となる。

�@  自動消火装置

 

�A  延焼の防止

機器の離隔距離を十分取り、不燃性耐火隔壁を設ける。類焼防止のため注水装置を設置する。また、防災扉を設置する。

 

�B  床の防火対策

床に排油設備を設置する。床のピットに砂を敷き詰め、ケーブルを火災から守る。

 

�C  油入り機器の補強

タンクを補強し、機器内部故障時の内圧上昇による、タンク破壊・火災を防ぐ。

 

�D  難燃性・不燃性機器の採用

遮断器・開閉器：油入機器を採用せず、ガス式・真空式を採用する。

 

電力ケーブル：油入(OF)ケーブルを採用せず、架橋ポリエチレン(CV)ケーブルを採用する。

 

制御ケーブル：難燃性ケーブルを採用する。

 

変圧器：油入変圧器を採用せず、難燃性変圧器を採用する。

ž H種乾式変圧器

空冷なので、油入変圧器よりも冷却効果が劣る。絶縁に空気を用いるので、機器が大きくなってしまう。小容量限定。

 

ž モールド変圧器

巻線の絶縁にエポキシ樹脂を用いているので、耐湿性が高い。空冷なので、油入変圧器よりも冷却効果が劣る。小容量限定。

 

ž ガス絶縁変圧器

絶縁媒体にSF₆ガス、冷却媒体にフロロカーボンを用いる。冷却効果に優れる。大容量機器用。

 

ž シリコン油変圧器

難燃性のシリコン油を用いる。

 

 

6. 変電所への要求事項

大都市の過密需要地域に設置される変電所には、次のことが要求される。

�@ 高信頼性：故障・事故の防止。発生した場合も最小限で留め、負荷の切換を速やかに行う。

�A 遮断容量：過密地域では短絡電流が大きい。遮断器の遮断容量を不足が無いようにする。

�B 縮小型：過密地域では用地確保が難しい。SF₆ガス絶縁の縮小型変電所を採用する。

�C 防災安全対策：火災・感電事故への対策。消火設備の完備。

�D 騒音防止対策：低騒音変圧器の採用。

�E 誘導障害対策：静電誘導・電磁誘導障害への対策。

�F 環境調和：日照問題など、建築基準法の各規制に適合する。

 

そのほか、

�G 保守点検の省力化

�H 事故復旧の自動化

 

戻る