ブッホルツリレーが電力変圧器を守る仕組み：専門家の知見
変圧器保護システムとは？
一般に発電機保護には多くの保護システムが用いられますが、大電力を送る変圧器も異常状態から保護すべき重要機器です。メルツ・プライス循環電流方式は発電機保護に最も満足のいくシステムですが、変圧器にも専用の保護が必要です。変圧器保護には、接地故障用の地絡継電器、相間故障・過負荷用の過電流継電器、接地・相間故障両方に対応する差動保護システムなどがあります。また、緩徐に進行する故障を検出する特殊装置としてブッホルツリレーがあります。詳細は後ほど説明しますが、ここではブッホルツリレーに焦点を当てます。
ブッホルツリレーの動作原理
ブッホルツリレーは、油入変圧器のあらゆる故障に対する保護を目的としたガス作動式リレーです。発明者ブッホルツにちなんで命名されました。この保護装置は、変圧器内部で緩徐に進行する故障に対して警報を発し、深刻な内部故障に対しては変圧器を遮断します。750kVAを超える変圧器に使用され、メインタンクと保存装置（コンсерベータ）を接続する配管に9.5°の角度で取り付けられます。
構造詳細は図の通りです。ブッホルツリレーは、ドーム型のメインタンクとコンсерベータを繋ぐ配管に設置されます。装置には2つの要素があります。上部要素はフロートに接続された水銀スイッチ、下部要素は油流に配置された水銀スイッチです。上部要素は緩徐故障用の警報回路に、下部要素は重大内部故障用のトリップ回路に接続されます。
変圧器運転中に緩徐故障（巻線絶縁劣化、鉄心過熱、漏油による油面低下など）が発生すると、熱により油が分解され、70%以上が水素ガスとなります。軽い水素ガスはコンсерベータへ上昇しようとし、フロート要素を作動させます。水素ガス圧で水銀スイッチが傾き、警報回路が接点を閉じて警報音を発します。
大電力運転中に深刻な内部故障が発生すると、変圧器内部で大量のガスが急激に発生します。過熱により油がコンсерベータへ急流し、下部要素の水銀スイッチが傾いてトリップ回路の接点を閉じます。これにより変圧器が系統から遮断され、重大な損傷から保護されます。
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