変圧器の対地絶縁

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変圧器の対地絶縁

家電を知りたい

変圧器の対地絶縁について教えてください。

家電製品マニア

対地絶縁とは、変圧器が異常電圧による影響に対抗するために設けられた、充電部と大地との間の絶縁のことです。

家電を知りたい

異常電圧の種類を教えてください。

家電製品マニア

商用周波異常電圧、開閉サージ、雷などがあります。

対地絶縁とは。

「対地絶縁」とは、変圧器を電力網に接続すると発生する異常電圧（雷サージ、開閉サージなど）に対して、変圧器内部の導体と大地との間に設けられる絶縁のことです。

変圧器に発生するすべての異常電圧に対応する絶縁を施すことはコストがかかり非効率的です。そのため、避雷器などの外部保護装置を使用し、異常電圧のレベルを一定以下に抑えた上で、そのレベルに合わせた変圧器の絶縁を設計する「絶縁協調」と呼ばれるアプローチが一般的に採用されています。

対地絶縁とは

-対地絶縁とは-

対地絶縁とは、変圧器の巻き線と接地された部分との間の電気的絶縁のことです。その目的は、巻線と金属製の筐体などの接地された部分との間に感電を防ぐ安全な空間を作り出すことです。対地絶縁は通常、変圧器に組み込まれた絶縁材料、例えば絶縁油や絶縁紙を使用して達成されます。この絶縁は、雷サージや一時的な過電圧などの過渡現象から変圧器を保護し、安全で信頼性の高い動作を確保するために不可欠です。

変圧器に加わる異常電圧

変圧器が通常動作している場合、対地絶縁が良好に保たれて、変圧器の巻線と大地との間に電位差が生じることはありません。しかし、落雷やケーブルの損傷などにより異常電圧が発生すると、対地絶縁が破壊され、変圧器の巻線と大地間に電位差が発生することがあります。この異常電圧は、変圧器の絶縁破壊や火災などにつながる恐れがあります。

対地絶縁の設計

変圧器の対地絶縁は、巻線と接地された部分との間の絶縁です。安全で信頼性の高い変圧器の動作を確保するために、適切な対地絶縁を設計することが不可欠です。

対地絶縁設計では、変圧器の動作電圧、絶縁材料の特性、および環境条件を考慮する必要があります。材料としては、絶縁オイル、セルロース、ポリエステル樹脂などが使用されています。適切な絶縁厚さと絶縁構造を選択することで、過電圧やサージなどの過酷な条件下でも絶縁が維持されます。

また、対地絶縁の設計には、漏れ電流と部分放電の抑制も考慮されます。漏れ電流は、絶縁物を通る望ましくない電流であり、絶縁劣化の原因となる可能性があります。部分放電は、絶縁物内に小さな放電が発生することで、絶縁の劣化につながる可能性があります。適切な材料と設計により、漏れ電流と部分放電を最小限に抑えます。

外部避雷装置による異常電圧抑制

変圧器では、外部避雷装置を使用して異常電圧の抑制が行われます。外部避雷装置は、変圧器の外部に設置され、サージ電圧や雷サージなどの異常電圧が変圧器に侵入するのを防ぐ役割を担います。外部避雷装置は、金属酸化物バリスタや酸化亜鉛バリスタなどの非線形抵抗器を使用して構成されており、異常電圧が発生すると急速に抵抗値を低下させて異常電圧を大地へ逃がします。これにより、変圧器の絶縁破壊を防ぎ、安全な運転を確保することができます。