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電験２種過去問【2019年機械 問5】

2022年8月9日

【変圧器】三相変圧器の巻線結線方法と特徴《空所問題》

　次の文章は、三相変圧器における巻線の結線方法に関する記述である。文中の\(\fbox{空所欄}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
　三相変圧器巻線の結線方式にはY結線（星形結線）と、Δ結線（三角結線）の2種類がある。Y-Y結線は、変圧器の一次側、二次側とも巻線をY結線とする方法である。この結線の特長としては、\(\fbox{（１）}\)が採用できるので、巻線の絶縁低減が可能となること、事故検出に十分な地絡電流が流れ保護が容易となることが挙げられる。しかしY-Y結線では、変圧器の励磁電流に含まれる第3次調波による近接通信線への電磁誘導障害などが発生する。
　この第3次調波による障害を解決するために、三巻線変圧器を用いてその結線方式を\(\fbox{（２）}\)とすることにより第3次調波の影響を小さくすることができる。この結線は超高圧の変圧器に広く適用されている。
　中低圧でよく使われるY-Δ結線とΔ-Y結線は\(\fbox{（３）}\)が励磁電流中の第3次調波成分の還流回路として働き、電流のひずみが小さくなる。
　Δ-Δ結線は、日本では主として77kV以下の変圧器に適用される。この結線方式で独立した単相変圧器3台による場合には、1台の単相変圧器が故障しても健全な2台による\(\fbox{（４）}\)として、最大出力は落ちるものの三相電力の伝達ができる利点がある。欠点としてはΔ-Δ結線では\(\fbox{（１）}\)が採用できないため、アーク地絡によって異常電圧が発生すること、\(\fbox{（５）}\)の場合に巻線に流れる循環電流が大きくなることなどが挙げれられる。

［問５の解答群］

\(\small{\begin{array}{ccc}
(ｲ)&ケイ素鋼板鉄心変圧器&(ﾛ)&Y-Y-Y結線&(ﾊ)&補償巻線\\
(ﾆ)&千鳥結線&(ﾎ)&Y結線&(ﾍ)&V結線\\
(ﾄ)&油入自冷式変圧器&(ﾁ)&スコット結線&(ﾘ)&Δ結線\\
(ﾇ)&中性点接地&(ﾙ)&平衡負荷&(ｦ)&不平衡負荷\\
(ﾜ)&並列結線&(ｶ)&無負荷&(ﾖ)&Y-Y-Δ結線\\
\end{array}}\)

解答と解説はこちら

解答

\(\small{\begin{array}{cc}
\hline(1)&(ﾇ)&中性点接地\\
\hline(2)&(ﾖ)&Y-Y-Δ結線\\
\hline(3)&(ﾘ)&Δ結線\\
\hline(4)&(ﾍ)&V結線\\
\hline(5)&(ｦ)&不平衡負荷\\
\hline\end{array}}\)

解説

　三相変圧器巻線の結線方式にはY結線（星形結線）と、Δ結線（三角結線）の2種類がある。Y-Y結線は、変圧器の一次側、二次側とも巻線をY結線とする方法である。この結線の特長としては、\(\fbox{(ﾇ)中性点接地}\)が採用できるので、巻線の絶縁低減が可能となること、事故検出に十分な地絡電流が流れ保護が容易となることが挙げられる。しかしY-Y結線では、変圧器の励磁電流に含まれる第3次調波による近接通信線への電磁誘導障害などが発生する。
　この第3次調波による障害を解決するために、三巻線変圧器を用いてその結線方式を\(\fbox{(ﾖ)Y-Y-Δ結線}\)とすることにより第3次調波の影響を小さくすることができる。この結線は超高圧の変圧器に広く適用されている。
　中低圧でよく使われるY-Δ結線とΔ-Y結線は\(\fbox{(ﾘ)Δ結線}\)が励磁電流中の第3次調波成分の還流回路として働き、電流のひずみが小さくなる。
　Δ-Δ結線は、日本では主として77kV以下の変圧器に適用される。この結線方式で独立した単相変圧器3台による場合には、1台の単相変圧器が故障しても健全な2台による\(\fbox{(ﾍ)V結線}\)として、最大出力は落ちるものの三相電力の伝達ができる利点がある。欠点としてはΔ-Δ結線では\(\fbox{(ﾇ)中性点接地}\)が採用できないため、アーク地絡によって異常電圧が発生すること、\(\fbox{(ｦ)不平衡負荷}\)の場合に巻線に流れる循環電流が大きくなることなどが挙げれられる。

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Posted by ちゅん