次の文章は,変圧器の結線方式に関する記述である。変圧器の一次側,二次側の結線にY 結線及びΔ結線を用いる方式は,結線の組…
電力 第7問
次の文章は,変圧器の結線方式に関する記述である。変圧器の一次側,二次側の結線にY 結線及びΔ結線を用いる方式は,結線の組合せにより四つのパターンがある。このうち,[ア]結線はひずみ波の原因となる励磁電流の第3 高調波が環流し,吸収される効果が得られるが,一方で中性点の接地が必要となる場合は適さない。[イ]結線は一次側,二次側とも中性点接地が可能という特徴を有する。[ウ]結線及び[エ]結線は第3 高調波の環流回路があり,一次側若しくは二次側の中性点接地が可能である。[ウ]結線は昇圧用に,[エ]結線は降圧用に用いられることが多い。特別高圧系統では変圧器中性点を各種の方法で接地することから,[イ]結線の変圧器が用いられるが,第3 高調波の環流の効果を得る狙いから[オ]結線を用いた三次巻線を採用していることが多い。上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,(ア)~(エ)の左側は一次側,右側は二次側の結線を表す。
- (1)(ア): Y-Y (イ): Δ-Δ (ウ): Y-Δ (エ): Δ-Y (オ): Δ
- (2)(ア): Δ-Δ (イ): Y-Y (ウ): Δ-Y (エ): Y-Δ (オ): Δ
- (3)(ア): Δ-Δ (イ): Y-Y (ウ): Y-Δ (エ): Δ-Y (オ): Δ
- (4)(ア): Y-Δ (イ): Δ-Y (ウ): Δ-Δ (エ): Y-Y (オ): Y
- (5)(ア): Δ-Δ (イ): Y-Y (ウ): Δ-Y (エ): Y-Δ (オ): Y
正答 (2)
正答は (2)。
【前提となる二つの性質】
結線方式を考えるときは、次の二点を押さえておけば整理できます。一つ目は、励磁電流に含まれる第3高調波の扱いです。変圧器の鉄心は磁気飽和するので、正弦波の磁束を作ろうとすると励磁電流にはひずみ、とくに第3高調波が含まれます。三相では各相の第3高調波が同相(同じ向き)になるため、Δ結線があればその中を輪になってぐるぐる回り(環流し)、外部には出ていきません。Δ結線がないと行き場を失い、電圧波形をひずませたり通信線へ誘導障害を与えたりします。二つ目は、中性点の有無です。Y結線には中性点があるので接地できますが、Δ結線には中性点がありません。
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【空白(ア) Δ-Δ結線】
一次も二次もΔなので、第3高調波はどちらの側でも環流して吸収されます。その反面、どちらの側にも中性点がないため、中性点接地が必要な系統には適しません。
【空白(イ) Y-Y結線】
一次も二次もYなので、両側で中性点接地ができます。ただしΔの輪がないため、第3高調波の環流回路がありません。そこで実際には、後述の三次巻線を付けて使います。
【空白(ウ)(エ) Δ-Y結線とY-Δ結線】
片側がΔ、片側がYなので、第3高調波の環流回路があり、かつY側で中性点接地ができます。問題文の断りにより左が一次、右が二次ですから、一次がΔ(低い電圧側)で二次がY(高い電圧側)のΔ-Y結線は昇圧用、一次がYで二次がΔのY-Δ結線は降圧用となります。Y結線は相電圧が線間電圧の 3 の平方根 分の1 で済むため、高い電圧を扱う側に向いている、と考えると対応を覚えやすくなります。よって(ウ)がY-Δ、(エ)がΔ-Yとなっている(3)は、昇圧と降圧が逆です。
【空白(オ) Δ結線の三次巻線】
特別高圧系統では、中性点を接地する必要からY-Y結線を使いますが、そのままでは第3高調波の逃げ場がありません。そこで、負荷をつながない第三の巻線をΔに結線して組み込み、その中で第3高調波を環流させます。これが安定巻線とも呼ばれるΔ結線の三次巻線です。所内電源の供給や調相設備の接続にも使われます。よって(オ)を「Y」としている(5)は外れます。
【結論】
Δ-Δ・Y-Y・Δ-Y・Y-Δ・Δ の組合せをもつ (2) が正答です。
出典:令和4年度下期第三種電気主任技術者 電力科目 問7(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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