高圧コンデンサは、電力システムや電子機器において重要な要素であり、その安全性と信頼性が必須です。ここでは、高圧コンデンサの内部結線について、そしてその結線がどのように安全性を高めているかについて詳しく説明します。
Contents
高圧コンデンサの結線変更の背景
従来の高圧コンデンサは、複数のコンデンサ素子を直列に組み合わせて△（デルタ）結線が一般的でした。しかしながら、近年では、コンデンサの保護と安全性の向上のためにY（スター）結線が主流となってきています。特に、特別高圧で用いられていたY結線が、高圧クラスにも導入されるようになりました。
高圧コンデンサと過電流
コンデンサの過電流は130%まで許容されていますが、それを超えると保護対象となります。コンデンサの事故の大部分は、この過電流が原因です。例えば、線間の直列素子数が4個のとき、1個の素子が破壊した場合、電流の増加は117%になりますが、これは許容値内です。これが意味するのは、コンデンサが線間完全短絡に至る前に、過電流を検出することが困難であったということです。
Y結線の採用
コンデンサの線間短絡を防ぐため、Y結線が採用されました。Y結線の特徴としては、一つ目に、1相のコンデンサ内部素子の一部が短絡しても、線間完全短絡する前に過電流の検出が可能であります。二つ目に、中性点電圧および中性点電流の検出が容易です。三相が平衡している時、中性点電圧、中性点電流はゼロですが、内部素子の短絡により三相が不平衡になるとこれらが現れます。これにより、短絡を容易に検出できます。
Y結線の詳細
Y結線では、内部結線は内部素子を2分割してY-Y結線とし、この中性点間に電流を検出するための装置を配置します。これにより、異常が発生した際に迅速に対応できるようになります。
まとめ
高圧コンデンサは電力システムにおいて重要かつ危険な存在であり、その安全性への配慮が必要です。Y結線の採用により、コンデンサ内部の異常を早期に発見し、安全性を向上させることができます。これにより、コンデンサの事故や障害から発生するリスクを大幅に削減できるのです。
Q&A
Q1: なぜ最近、高圧コンデンサの結線は△（デルタ）結線からY（スター）結線へと変わってきたのですか？
A:最近の高圧コンデンサでは、Y（スター）結線が主流となってきているのは、コンデンサの保護と安全性を向上させるためです。特に、内部素子の一部が短絡しても、線間完全短絡する前に過電流を検出可能とするという特長があります。また、中性点電圧および中性点電流の検出も容易になり、内部素子の短絡により三相が不平衡になるとこれらが現れるため、異常を速やかに検出できます。
Q2: 高圧コンデンサの過電流はどの程度まで許容されていますか？ 過電流による事故は一般的ですか？
A:高圧コンデンサの過電流は、通常130%まで許容されています。130%を超えると保護の対象となります。コンデンサの事故の大部分は、この過電流が原因とされており、たとえば、線間の直列素子数が4個の時に1個の素子が破壊した場合でも、電流の増加は117%となり、許容値内です。そのため、完全短絡に至る前に過電流を検出するのは困難でした。
Q3: Y結線のコンデンサは、どのようにして内部異常を検出するのですか？
A:Y結線のコンデンサでは、内部素子を2分割し、Y-Y結線として配置されます。中性点間には、電流を検出する装置が設置されています。この構造により、1相のコンデンサ内部素子の一部が短絡しても、線間完全短絡する前に過電流を検出できます。また、中性点電流や中性点電圧の異常も検出可能となり、三相の不平衡が速やかに特定できます。
