導入：計器用変圧器の重要な役割
現代の電力系統の複雑な構造において、計器用変圧器は、高電圧、大電流ネットワークを測定可能、制御可能、安全にするための不可欠な目と耳として機能します。これらの特殊なデバイス、具体的には 変流器（CT） そして 計器用変圧器（PT）（電圧変圧器またはVTとも呼ばれる）は、重要なスケーリング機能を実行します。これらは、一次系統の量（数千アンペア、数百キロボルト）を、メーター、リレー、および監視装置で安全に処理できる標準化された低レベルの二次値（通常は5 Aおよび115〜120 V）に変換します。, エンジニア、システムインテグレーター、および調達スペシャリストにとって、CTとPTの基本的な違いを理解することは、単なる学術的なものではなく、システムの精度、保護の信頼性、人員の安全性、および規制遵守に直接影響します。誤った適用は、測定誤差、保護の失敗、または絶縁破壊や変圧器の爆発などの危険な状態につながる可能性があります。.
電気機器の大手メーカーであるVIOX Electricのこの包括的なガイドでは、変流器と計器用変圧器の明確な役割、設計、規格、およびアプリケーションについて明確に説明します。新しい変電所の変圧器を指定する場合でも、既存の施設を改造する場合でも、または単に技術的な知識を深めたい場合でも、この記事は、情報に基づいた意思決定を行うために必要な決定的な比較を提供します。.
高電圧変電所に設置されたVIOX製の産業用変流器および計器用変圧器。.
変流器は、高一次電流を、安全な測定と保護のために、標準化された低レベルの二次電流（通常は5 Aまたは1 A）にステップダウンするように設計された計器用変圧器の一種です。エネルギーを伝達する電力変圧器とは異なり、CTは、高電圧回路から測定機器を電気的に絶縁しながら、一次電流の正確な比例表現を提供するセンシングデバイスです。
コア動作原理：.
CTは、従来の変圧器と同じ電磁誘導の原理で動作しますが、重要な設計上の違いがあります。一次巻線は、ごくわずかな巻数（多くの場合、単一の導体またはバスバー）で構成され、 測定する電流を流すラインと直列に接続されています。二次巻線は、細いワイヤが多数巻かれています。変圧器の比率$I_p \times N_p = I_s \times N_s$によると、高い一次電流$I_p$は、電流計、エネルギーメーター、保護リレー、およびデータ収集システムで安全に処理できる、はるかに低い二次電流$I_s$に変換されます。 シリーズ 標準化と安全性：.
二次定格は、国際的に5 A（一部のアプリケーションでは1 A）で標準化されており、異なるメーカーのデバイス間の互換性を保証しています。基本的な安全規則は、CTの設置を管理します。 一次側が通電されている間は、二次回路を絶対に開回路にしないでください。 開いた二次側は、コアを飽和させ、絶縁破壊、アーク放電、または変圧器の爆発のリスクがある危険なほど高い電圧を誘導する可能性があります。未使用のCT二次側は、短絡させるか、負荷に接続する必要があります。. （ユーティリティ請求、サブメーター）.
- エネルギー計測 システム監視
- （負荷プロファイリング、電力品質分析） 保護リレー
- （過電流、差動、距離保護） 制御と自動化
- （電流ベースのインターロック、モーター保護） VIOX Electricでは、厳格なIECおよびANSI規格に準拠したCTを製造しており、最も要求の厳しいアプリケーションで精度、信頼性、および安全性を保証します。
計器用変圧器（PT）とは？.
計器用変圧器（VT）とも呼ばれる計器用変圧器は、高系統電圧を、安全な測定と保護のために、標準化された低電圧（通常は115 Vまたは120 V）にステップダウンする計器用変圧器です。PTは、正確な電圧比例性とガルバニック絶縁を提供し、メーター、リレー、および制御デバイスが高電圧回路を監視しながら、低電圧レベルで安全に動作できるようにします。
PTは、基本的に精密なステップダウン変圧器です。細いワイヤが多数巻かれた一次巻線は、.
CTは、従来の変圧器と同じ電磁誘導の原理で動作しますが、重要な設計上の違いがあります。一次巻線は、ごくわずかな巻数（多くの場合、単一の導体またはバスバー）で構成され、 （シャント）電圧を測定する2つのライン間、またはラインと接地の間に接続されています。二次巻線は巻数が少なく、一次電圧との固定比を維持する低減された出力電圧を生成します。変換は、関係$V_p / V_s = N_p / N_s$に従います。ここで、$V_p$は一次電圧、$V_s$は二次電圧、$N_p$、$N_s$はそれぞれの巻線数です。 平行 二次電圧は、ライン間測定では115 Vまたは120 V、ラインと中性線間の構成では69.3 Vまたは66.5 Vで標準化されており、グローバルな設置全体での相互運用性を保証しています。CTとは異なり、PTは開いた二次回路で安全に動作できます。主な危険は.
二次定格は、国際的に5 A（一部のアプリケーションでは1 A）で標準化されており、異なるメーカーのデバイス間の互換性を保証しています。基本的な安全規則は、CTの設置を管理します。 二次側の短絡 であり、過剰な電流が流れ、巻線が熱的に損傷する可能性があります。PTは、連続的な過電圧状態（通常は定格電圧の110%）およびIEEEグループによって定義された短時間の緊急過電圧に耐えるように設計されています。, 電圧測定.
- （計量、システム監視） 同期
- （発電機の並列運転、グリッド相互接続） （不足電圧、過電圧、距離保護）
- （過電流、差動、距離保護） 電力品質分析
- （電圧低下、電圧上昇、高調波監視） VIOX Electricは、国際的なIECおよびANSI/IEEE規格に準拠したPTを供給し、ユーティリティ、産業、および商業アプリケーションに必要な精度と耐久性を提供します。
CTとPT：一目でわかる主な違い.
次の表は、複数の次元にわたる変流器と計器用変圧器の基本的な違いをまとめたものです。
概略図の比較：変流器の直列接続と計器用変圧器の並列接続。.
| 特徴 | 計器用変圧器（PT）/電圧変圧器（VT） | 高い電流をステップダウン |
|---|---|---|
| 主要機能 | 測定と保護のために、標準化された低電流（通常は5 Aまたは1 A）に変換します。 現在 高い電圧をステップダウン. | 測定と保護のために、標準化された低電流（通常は5 Aまたは1 A）に変換します。 電圧 測定と保護のために、標準化された低電圧（通常は115 Vまたは120 V）に変換します。. |
| 回路接続 | 電流を測定する導体と直列に接続されています。 シリーズ 電圧を測定するライン間で（シャント）接続されています。. | 電流を測定する導体と直列に接続されています。 平行 変圧器の種類. |
| ステップアップ変圧器として動作します | （電流をステップダウンするために電圧をステップアップします）。 ステップダウン変圧器 （電圧をステップダウンします）。. | （電流をステップダウンするために電圧をステップアップします）。 一次巻線 巻数が少ない（多くの場合、単一の導体またはバスバー）。大電流を処理するための太い導体。. |
| 高電圧に耐えるための細いワイヤが多数巻かれています。 | 二次巻線. | 低電流を生成するための細いワイヤが多数巻かれています。. |
| 低電圧を生成するための巻数が少ない。 | Many turns of fine wire to produce low current. | Fewer turns to produce low voltage. |
| 二次定格 | 標準化 5 A （または1 A）。. | 標準化 115 V または 120 V （線間電圧）；; 69.3 V または 66.5 V （対地電圧）。. |
| 安全上の危険 | 絶対に開回路にしないでください 一次側が通電している間は二次側を開放しないでください。コアの飽和、危険な高電圧、絶縁破壊、または爆発の原因となります。. | 絶対に短絡させないでください 二次側を短絡させないでください。過大な電流、巻線の熱損傷の原因となります。. |
| 負荷に関する考慮事項 | 二次負荷（インピーダンス）は精度に影響します。飽和を避けるために計算する必要があります。. | 二次負荷は精度に影響します。クラス精度を維持するためには、定格VA以内である必要があります。. |
| 精度クラス（IEC） | 計測： 0.1, 0.2, 0.5, 1, 3; 0.2S, 0.5S。. プロテクション： 保護：P, PR, TPX, TPY, TPZ。. |
計測： 0.1, 0.2, 0.5, 1, 3. プロテクション： 拡張保護：P, PR。. |
| 精度クラス（ANSI/IEEE） | 計測： 0.3%, 0.6%, 1.2%. プロテクション： C100, C200, C400, C800（対応するVAで≈ 5P20）。. |
計測： 0.3%, 0.6%, 1.2%. プロテクション： 過電圧能力によって定義されます（IEEEグループ）。. |
| 代表的な用途 | エネルギー計測、負荷監視、過電流/差動/距離保護、モータ保護。. | 電圧測定、同期、不足電圧/過電圧保護、電力品質分析。. |
| 規格 | IEC 61869‑2、IEEE C57.13、ANSI C57.13。. | IEC 61869‑3、IEEE C57.13、ANSI C57.13。. |
| コア飽和に関する懸念 | 故障時または二次側開放時にリスクが高くなります。ニーポイント電圧の仕様が必要です。. | リスクが低い。連続過電圧動作のために設計されています。. |
| 二次側接地 | 安全と基準のために、一方の端子を接地する必要があります。. | 安全と基準のために、一方の端子を接地する必要があります。. |
重要な収穫 CTは 直列接続された電流検出 デバイスであり、絶対に開回路にしてはなりません。一方、PTは 並列接続された電圧検出 デバイスであり、絶対に短絡させてはなりません。この根本的な違いが、それらの設計、設置、および安全プロトコルを決定します。.
構造と設計のバリエーション
変流器と計器用変圧器は、特定の測定機能と設置要件に合わせて、異なる物理的な形状で構築されています。CTは通常、既存の導体の周りに簡単に設置できる窓（ドーナツ）型、低電流範囲向けの巻線一次設計、堅牢な機械構造向けのバー型、および後付けアプリケーション向けのブッシング構成として現れます。PTは通常、最大36 kVの電圧用の電磁（誘導）変圧器、超高電圧システム用のコンデンサ電圧変圧器（CVT）、および過酷な環境条件向けの樹脂モールドまたは油入バージョンです。各構造タイプは、さまざまな電力システムアプリケーションに合わせて、精度、コスト、サイズ、および環境回復力のバランスを取っています。.
精度クラスと規格（IEC vs ANSI）
計器用変成器は、その精度性能、試験方法、および定格システムを定義する国際規格および地域規格によって管理されています。2つの主要なフレームワークは IEC（国際電気標準会議） 規格であり、グローバルに使用されています。そして ANSI/IEEE（米国規格協会/電気電子学会） 規格であり、北米で普及しています。.
CTおよびPTのIEC規格
- IEC 61869‑2： 変流器の追加要件
- IEC 61869‑3： 計器用変圧器（電圧変圧器）の追加要件
IEC 61869‑2に基づくCT精度クラス
- 標準クラス： 0.1, 0.2, 0.5, 1, 3（定格電流での比誤差のパーセンテージ）
- 特殊クラス： 0.2S, 0.5S – より広い電流範囲（定格電流の1%〜120%）にわたる拡張精度
- Pクラス： P, PR（残留磁気あり）– 定格精度制限電流での複合誤差制限によって定義されます（例：5P20, 10P20）
- TPクラス： TPX, TPY, TPZ – 高速保護スキームにおける過渡性能要件
IEC 61869‑3に基づくPT精度クラス
計測クラス： 0.1、0.2、0.5、1、3（定格電圧および負担における電圧誤差と位相変位のパーセンテージ）
保護クラス： P、PR – CTと同様ですが、保護アプリケーション向けの変圧器に適用されます
CTおよびPTに関するANSI/IEEE規格
IEEE C57.13 （およびその派生物）は、北米における計器用変成器の主要な規格です。.
IEEE C57.13に基づくCT精度クラス
- 0.3%, 0.6%, 1.2% – 負担B‑0.1、B‑0.2、B‑0.5、B‑1、B‑2、B‑4、B‑8に対応
- Cクラス： C100、C200、C400、C800 – 数値は標準負担における二次電圧を示します（例：C200は2‑Ωの負担で100 Aの二次電流で200 Vを供給します）
- Tクラス： T‑クラスCTは漏れ磁束が高いため、比補正係数を決定するためのテストが必要です
IEEE C57.13に基づくPT精度クラス
計量精度： 0.3%、0.6%、1.2% – 指定された負担および電圧範囲（定格電圧の90%〜110%）における電圧誤差制限
IEEEグループ： PTは、絶縁システムと過電圧能力に基づいてグループ（例：グループ1、グループ2）に分類され、連続および短時間の過電圧係数が決定されます。.
規格間の同等性
- CT計量： IEC 0.2 ≈ ANSI 0.3%、IEC 0.5 ≈ ANSI 0.6%、IEC 1 ≈ ANSI 1.2%
- CT保護： 50 VAでのIEC 5P20 ≈ C200、100 VAでのIEC 10P20 ≈ C400
- PT計量： IEC 0.2 ≈ ANSI 0.3%、IEC 0.5 ≈ ANSI 0.6%
負担に関する考慮事項の重要性
IECとANSIの両方のシステムにおいて、精度クラスは 指定された負担でのみ有効です。. 総二次負担（メーター/リレーインピーダンス、リード抵抗、接触抵抗を含む）を計算し、宣言された精度を維持するために変圧器の定格負担内に維持する必要があります。定格負担を超えると、飽和（CT）または過度の電圧降下（PT）が発生し、測定誤差または保護の誤動作につながる可能性があります。.
VIOX Electricは、IECおよびANSI/IEEE規格に準拠した精度クラス、定格負担、および過電流/過電圧能力を明記した詳細な技術データシートを提供し、特定のアプリケーションに適した選択を可能にします。.
計量、保護、および監視におけるアプリケーション
変流器と計器用変圧器は、計器用変成器の3つの主要な機能（計量（収益および運用）、保護（システムおよび機器の安全性）、および監視（電力品質およびシステムヘルス））全体で補完的な役割を果たします。.
計量アプリケーション
エネルギー測定用CT： CTは、ワット時メーターに電流入力を提供し、ユーティリティの正確な請求と産業施設のサブメーターを可能にします。計量クラスCT（IEC 0.2/0.5、ANSI 0.3%/0.6%）は、通常の負荷電流での比誤差と位相角誤差を最小限に抑えます。.
電圧測定用PT： PTは、同じメーターに電圧基準を供給し、電力計算（P = V×I×cosθ）を完了します。PTがない場合、電圧変動により重大な測定誤差が発生します。.
保護アプリケーション
リレー用CT： 保護クラスCT（IEC 5P20、10P20、ANSI C200、C400）は、故障（過電流、差動、距離）を検出する保護リレーに電流信号を供給します。信頼性の高いトリップを保証するために、精度制限電流（例：定格電流の20倍）まで精度を維持する必要があります。.
電圧ベースの保護用PT： PTは、不足電圧、過電圧、および距離保護リレーに電圧信号を提供します。飽和したり精度を失うことなく、システム障害時の過渡的な過電圧に耐える必要があります。.
監視および制御アプリケーション
負荷プロファイリング用CT： データロガーまたはSCADAシステムに接続されたCTは、運用最適化のために負荷パターン、デマンドピーク、および力率を追跡します。.
電力品質分析用PT： PTを使用すると、電圧サグ、スウェル、高調波、および不平衡を監視できます。これらは、機密性の高い産業プロセスや電力品質基準への準拠に不可欠です。.
統合システム： 最新のデジタル変電所では、CTとPTがマージングユニットに信号を供給し、IEC 61850ベースの保護および制御システム用にアナログ信号をデジタル化します。.
特殊用途
モーター保護用CT： CTは、過負荷、ロックローター、および欠相保護のためにモーター電流を監視します。.
同期用PT： PTは、発電機をグリッドに同期させるための正確な電圧および位相角情報を提供します。.
再生可能エネルギー用CT/PT： 太陽光発電所および風力発電所では、計器用変成器がインバーター出力、グリッド接続ポイント、およびコレクターシステムを監視します。.
VIOX ElectricのCTおよびPT製品ラインは、これらすべてのアプリケーションをカバーし、多様な動作環境における精度、信頼性、および長期安定性のために最適化された設計を備えています。.
システムに適した変圧器の選択方法
適切な変流器または計器用変圧器を選択するには、いくつかの重要なパラメーターを慎重に検討する必要があります。
主な選定基準
1. 一次定格： 変圧器の一次電流（CT）または電圧（PT）をシステムの動作値に合わせます。通常の負荷と最大故障状態の両方を考慮してください。.
- 計測： 請求精度にはIEC 0.2/0.5またはANSI 0.3%/0.6%
- プロテクション： 信頼性の高い故障検出にはIEC 5P20/10P20またはANSI C200/C400
3. 負担定格： 総二次回路インピーダンス（リード線、メーター、リレー）を計算し、精度を維持するのに十分なVA定格の変圧器を選択します。.
4. 絶縁レベル： 変圧器の定格絶縁電圧が、過渡過電圧を含むシステムの最大電圧を超えていることを確認してください。.
5. 環境条件： 設置場所の温度範囲、湿度、高度、および保護等級（IPレーティング）を考慮してください。.
避けるべきよくある選択ミス
- CTの容量不足 地絡電流に対して、飽和および保護の失敗につながる
- 負荷計算の無視、, 精度低下を引き起こす
- IEC規格とANSI規格の混用 等価性を理解せずに
- 安全要件の無視 （接地、CTの開回路保護）
VIOX選定サポート
VIOX Electricは、お客様のアプリケーションに最適なCTまたはPTを選択できるよう、包括的な技術サポートを提供します。当社の専門家が、負荷計算、規格の解釈、およびカスタム設計要件を支援します。.
よくある質問（FAQ）
Q1：変流器で電圧を測定したり、計器用変圧器で電流を測定したりできますか？
CTは電流測定専用に設計されており、導体と直列に接続する必要があります。PTは電圧測定用に設計されており、並列に接続します。これらを互換的に使用すると、測定値の誤り、機器の損傷、および安全上の問題が発生する可能性があります。.
Q2：一次側が通電されている状態でCT二次側を開放するとどうなりますか？
負荷がかかった状態でCT二次側を開放すると、磁気コアが飽和し、開放端子間に危険な高電圧（数キロボルト）が発生します。これにより、絶縁破壊、アーク放電、火災、または変圧器の爆発につながる可能性があります。未使用のCT二次側は必ず短絡してください。.
Q3：IECとANSIの精度クラスをどのように変換しますか？
近似的な等価性：IEC 0.2 ≈ ANSI 0.3%; IEC 0.5 ≈ ANSI 0.6%; IEC 1 ≈ ANSI 1.2%。保護用CTの場合、IEC 5P20 (50 VA時) ≈ C200、IEC 10P20 (100 VA時) ≈ C400。ご使用の特定の負荷条件下での正確な性能については、必ず製造元のデータをご参照ください。.
Q4：1つのCTまたはPTに複数のメーターまたはリレーを接続できますか？
はい、ただし、総負荷（接続されているすべてのデバイスとリード線の抵抗の合計）が変圧器の定格負荷を超えてはなりません。定格負荷を超えると精度が低下し、CTの場合は、故障時に早期飽和を引き起こす可能性があります。.
Q5：計器用変成器はどのくらいの頻度でテストまたは校正する必要がありますか？
初期検証は、設置後に行う必要があります。定期的な試験間隔は、用途によって異なります。例えば、料金メータリングでは年次校正が必要になる場合がありますが、安定した環境における保護用CT/PTは、5〜10年ごとに試験を実施する場合があります。電力会社または規制当局のガイドラインに従ってください。.
Q6：計器用変圧器（PT）とコンデンサ形計器用変圧器（CVT）の違いは何ですか？
PTは電圧を直接降圧する電磁変圧器です。CVTは静電容量分圧器とそれに続く磁気変圧器を使用しており、超高電圧（EHV）システム（通常≥72.5 kV）においてより経済的です。CVTは電力線搬送通信用の結合コンデンサとしても機能します。.
Q7：CTおよびPTの二次側を接地する必要があるのはなぜですか？
二次側端子の一点を接地することで、安定した基準点を提供し、人員を危険にさらす可能性のある浮遊電位を防ぎ、外部ソースからの誘導電圧を制限します。適切な接地は、安全性と正確な測定に不可欠です。.
結論：信頼性の高い計器用変成器のためにVIOXと提携する
変流器と計器用変圧器の基本的な違いを理解することは、安全で正確かつ信頼性の高い電力システムを設計するために不可欠です。直列に接続されたCTは、高電流を計量および保護用の標準化された低電流信号に変換します。並列に接続されたPTは、高電圧を安全で測定可能なレベルにステップダウンします。それらの異なる設計、精度クラス、および安全要件は、選択および設置中に慎重に検討する必要があります。.
電気機器の大手メーカーであるVIOX Electricは、国際的なIECおよびANSI/IEEE規格に準拠したCTおよびPTの包括的な範囲を提供しています。当社の製品は、ユーティリティ変電所から工業プラント、再生可能エネルギー施設まで、多様なアプリケーションにわたって精度、耐久性、および性能を発揮するように設計されています。.
妥協のない精度と信頼性を提供する計器用変成器が必要な場合は、VIOXと提携してください。お客様の特定の要件に最適な変成器の選択について、当社の技術チームにお問い合わせください。.
