変流器のニーポイント電圧 (KPV) は、CT の磁化特性の線形領域と飽和領域の間の境界を定義する重要なパラメータです。これは、印加電圧と励起電流の間の実質的に線形関係を維持しながらCTが動作できる最大二次電圧を表します。ニーポイントを超えると、電圧がわずかに増加すると励起電流が大幅に増加し、電流を正確に変換する CT の能力が著しく損なわれます。
ニーポイント電圧は、正式には、印加電圧が 10% 増加すると二次電流が 30% ～ 50% 増加する電圧として定義されます。この定義は IEC 規格で指定されており、飽和の始まりを特徴付けるための標準化された方法を提供します。 IEC 規格によれば、ニーポイントは、10% の電圧増加により 50% の電流増加が生じる点として定義されています。この定義により、エンジニアはさまざまなメーカーの CT を一貫した基準で比較できます。
ニーポイント電圧は、CT コアの磁気特性と 2 次巻線数によって決まります。より高い飽和磁束密度とより多くの二次巻線を備えたより大きなコアは、より高いニーポイント電圧を持ちます。ニーポイント電圧は、通常、一次側が開放された状態で二次巻線に可変 AC 電圧を印加し、各電圧レベルでの励磁電流を記録することによって測定されます。-。結果として得られる励起曲線は、低電圧では線形領域、遷移領域 (膝)、および高電圧では飽和領域を示します。
保護アプリケーションでは、ニーポイント電圧が特に重要です。保護 CT は、一次電流が定格値の何倍にも達する可能性がある障害状態でも精度を維持する必要があります。故障時の二次電圧は、二次電流と二次負荷の合計の積によって決まります。この電圧がニーポイント電圧を超えると、CT が飽和し、二次電流が一次故障電流を正確に表せなくなります。これにより、保護リレーが動作しなかったり、動作が過度に遅れたりする可能性があります。
保護アプリケーションに必要なニーポイント電圧は、特定の保護方式とシステム パラメータによって異なります。差動保護の場合、ニーポイント電圧は貫通故障状態での安定性を確保するのに十分な高さである必要があります。-必要なニーポイント電圧は通常、次の式を使用して計算されます。 VK 2 × VS 以上。ここで、VS は安定化電圧です。これにより、CT は内部障害時にリレー回路を介して必要な電流を流すことができると同時に、外部障害時にも安定した状態を保つことができます。
ニーポイント電圧は、経験式を使用して CT の定格データから計算できます。一般的な式の 1 つは、VKP=(R1 + Prated/Irated) × n × Irated です。ここで、R1 は二次巻線抵抗、Prated は定格負荷、Irated は定格二次電流、n は精度制限係数です。この式は、CT の銘板データに基づいてニーポイント電圧の推定値を提供し、予備的な設計計算に使用できます。
15 VA、5P10 定格の一般的な保護 CT の場合、推定ニーポイント電圧は次のように計算できます。 VK=(VA × ALF / In) + (ALF × In × Rct)。ここで、VA は定格負荷、ALF は精度制限係数、In は定格二次電流、Rct は二次巻線抵抗です。この例の値を使用すると、VK=(15 × 10 / 5) + (10 × 5 × Rct)=30 + 50 × Rct.二次巻線抵抗が 0.5 Ω の CT の場合、推定ニーポイント電圧は 30 + 25=55 V になります。
ニーポイント電圧は精度制限係数 (ALF) と密接に関係しています。 ALF は、CT が指定された精度を維持する必要がある定格一次電流の倍数を指定します。高い ALF を備えた CT は、障害状態時に流れる大きな 2 次電流をサポートするために、高いニーポイント電圧を備えている必要があります。 ALF とニーポイント電圧の関係は、負荷と巻線抵抗が一定であると仮定すると、ほぼ線形です。
実際には、CT が仕様を満たしていることを確認するために、CT テスト中にニーポイント電圧が検証されます。テストでは、二次巻線に可変電圧を印加し、各電圧レベルで励起電流を測定します。ニー点は、励起曲線から、曲線が直線性から逸脱し始める点として識別されます。ニーポイント電圧が異常に低い CT は、コアの損傷、不適切なコア材料、または巻線の問題を示している可能性があります。
ニーポイント電圧は CT の安全性にも影響します。一次電流が流れているときに二次回路が開くと、開いた二次回路の両端の電圧が危険なレベルまで上昇する可能性があり、これはニーポイント電圧とコア飽和特性によってのみ制限されます。このため、一次電流が流れている間はCTの二次回路を決して開いてはなりません。二次端子に発生する高電圧は、人員を危険にさらしたり、機器に損傷を与えたりする可能性があります。
要約すると、ニーポイント電圧は、変流器の飽和動作を特徴付ける基本的なパラメータです。これは線形動作と飽和動作の間の境界を定義し、障害状態時に保護 CT が確実に動作することを保証するために不可欠です。信頼性の高い保護システムの動作には、-アプリケーション要件とシステム パラメータに基づいて-ニーポイント電圧を適切に選択することが不可欠です。