2025-12-19
保護およびリレーのエンジニアリングは、異常な電気的状態を迅速に検出し、影響を受ける部分のみを隔離し、システムの残りの部分に電力を供給し続けることです。適切に設計された中継スキームは通常、次のことをターゲットにします。 選択性、速度、感度、信頼性 —そして、ほとんどの場合、不適切な計器用変圧器の選択、不適切な設定調整、またはテストのギャップが原因で失敗します。
保護リレーは意思決定者です。保護リレーは電流/電圧 (場合によっては周波数、電力、インピーダンス、高調波) を測定し、ロジックを適用し、状況が損傷の危険性や安全上の危険を示す場合に回路ブレーカーにトリップを発行します。実際の保護およびリレー設計では、以下を保護します。
有用なメンタル モデルは「保護ゾーン」です。すべての資産には、明確に定義された境界とプライマリ リレー スキームがあり、上流にバックアップ保護が備えられている必要があります。目標は、プライマリリレーが最初にトリップすることです。バックアップは、主保護装置またはブレーカーが故障した場合にのみ作動します。
最新の数値リレーは、1 つのデバイスに多くの機能を実装しています。以下は、保護およびリレー アプリケーションの一般的な構成要素と、それらの利点です。
| 機能 | 一般的な使用方法 | 正しく行うためのキー設定 |
|---|---|---|
| 過電流(瞬間/時間) | フィーダ、変圧器（バックアップ）、モータフィーダ | ピックアップとタイムカーブの調整マージン |
| 地絡・地絡 | ケーブル、配電盤、抵抗接地システム | 残留測定方法（3CT vs CBCT）とピックアップ |
| ディファレンシャル | 変圧器、バスバー、発電機 | スロープ/バイアスおよび突入抑制ロジック |
| 距離・インピーダンス | 伝送路、一部の副伝送 | ゾーン到達と負荷侵入のブロック |
| 不足/過電圧、周波数 | 負荷遮断、単独運転、発電機保護 | 過渡時の迷惑な移動を避けるための時間遅延 |
| ブレーカー障害（ローカルバックアップ） | 変電所と重要な開閉装置 | ブレーカー解除時間とタイマー連携 |
多くの産業用および商用システムの開始点が必要な場合は、よく調整された時間曲線を備えた複合相過電流地絡パッケージが最も費用対効果の高いベースラインとなることがよくあります。その後、リスクと重要性が正当化される場合には、差動スキーム、アークフラッシュ低減スキーム、または通信支援スキームを追加します。
実際の保護およびリレーの哲学では、障害の種類ごとに 3 つの質問に答える必要があります。「誰が最初にトリップするか?」、「どれくらいの速度でトリップするか?」、「失敗した場合に誰がバックアップするか?」です。古典的な階層は次のとおりです。
時間段階的な過電流調整の場合、エンジニアは通常、リレーの動作時間の許容誤差、ブレーカーのクリア時間、および CT/リレーの過渡効果をカバーする調整時間間隔を目標とします。多くの現場設定では、実際的な開始範囲は次のとおりです。 0.2～0.4秒 同じ障害電流レベルの下流デバイスと上流デバイスの間で発生します (ブレーカーの速度とリレーのタイプに基づいて調整します)。
設定を最終決定する前に、各ゾーンの境界が物理的に意味があることを確認してください。CT の位置、ブレーカーの位置、および切断は一致している必要があります。誤操作の多くは、図面ではある境界が示されているのに、CT の配線やブレーカーのラインナップでは別の境界が実装されている場合に発生します。
保護とリレーのパフォーマンスは、測定チェーンによって制限されます。リレーが障害を正しく「認識」しない場合、いくら細かい設定を行っても救われません。
CT の飽和により、特に差動素子や高速素子の場合、高故障時に電流が遅延したり歪んだりする可能性があります。実際の緩和策には次のようなものがあります。
VT ヒューズの故障は、不足電圧または距離障害を模倣する可能性があります。可能な場合は電位損失監視を使用し、VT の二次ヒュージングの実践がスキームの期待と一致していることを確認します。リレーが電圧分極を使用している場合は、死角や迷惑なトリップ状態が生じないように、VT 損失下でリレーがどのように動作するかを確認してください。
実際的なルール: 原因不明の動作が発生した場合は、設定を変更する前に CT/VT の配線、負荷、極性、接地を確認してください。多くの調査によると、根本的な原因は次のとおりです。 配線または計器用変圧器の動作 、保護要素自体ではありません。
以下は、フィーダの過電流保護に適用できる実際的なワークフローです。これは完全な調整の研究に代わるものではありませんが、最も一般的なエラーを防ぐことができます。
全負荷電流が 300 A、CT 比が 600:5 の 480 V フィーダを考えてみましょう。一般的な開始アプローチは次のとおりです。
多くの施設では、アーク フラッシュのパフォーマンスの向上は、ピックアップを下げることよりも、通常の調整を維持しながらメンテナンス中により高速なロジック (メンテナンス モード入力など) を使用することに依存しています。擁護可能な結果は次のとおりです。 人々が感染しているときは迅速に、プラントが稼働しているときは選択的に .
保護および中継システムでは、速度と選択性を向上させるために通信支援方式を使用することが増えています。一般的なパターンには、許容トリップ、ブロッキング スキーム、および転送トリップが含まれます。 IEC 61850 により、標準化されたデータ モデルと高速メッセージング (GOOSE など) が可能になり、多くの設計でハードワイヤード インターロックを置き換えることができます。
最新のリレーはプログラム可能なエンドポイントであるため、構成制御は信頼性の一部です。設定ファイルと通信マッピングを制御された成果物として扱います。バージョン履歴を維持し、アクセスを制限し、テスト プロセスを通じて変更を検証します。強力な運用慣行は、トリップ ロジックを変更する可能性のある変更についてはピア レビューを要求することです。
保護とリレーの仕組みは、その試運転によってのみ決まります。数値リレーは豊富な診断を提供しますが、エンドツーエンドのトリップ パス (センシング → ロジック → 出力接点 → ブレーカー トリップ コイル → ブレーカーのクリア) を証明する必要があります。
実際の許容基準は、測定されたトリップ時間 (リレー動作出力ブレーカーのクリア) が設計の想定と一致していることです。多くのアプリケーションでは、「瞬間的な」保護動作は次のようなものであると予想されます。 数回の電力周波数サイクル リレーの決定とブレーカーのクリアを目的としていますが、正確なターゲットはブレーカーと調整計画と一致する必要があります。
リレーが予期せずトリップした場合、根本原因を最も早く切り分ける方法は、「リレーが測定した内容」と「システムが経験した内容」を区別する規律あるシーケンスを使用することです。最初にリレー イベント レポートとオシログラフィーを使用します。多くの場合、事後的に仮定したものよりも信頼性が高くなります。
一般的な例: 突入抑制が無効になっているか、誤って設定されている場合の変圧器通電時の差動トリップ。もう 1 つの頻繁な問題は、不適切な残留配線または CT の二次接続の緩みによって引き起こされる地絡「ピックアップ チャタリング」です。どちらの場合も、測定チェーンが正しいことを確認しない限り、設定を変更するだけでも危険です。
保護リレーの選択は、機能の数だけでなく、障害の種類、重要度、保守性によって決定される必要があります。過剰購入や、さらに悪いことに保護不足を避けるために、以下の基準を使用してください。
ほとんどのプロジェクトの実際的な成果ステートメントは次のとおりです。 可能な限りリレー ファミリと設定テンプレートを標準化する 。標準化により、技術者がイベント レポートとロジックのパターンを認識できるため、エンジニアリング時間が短縮され、予備品が簡素化され、インシデント対応が改善されます。
