変圧器の動作原理と基礎知識

2. 同一の変圧比および接続グループを有する3台の三相変圧器の定格容量および短絡電圧は、それぞれ以下のとおりである。

これらを並列運転すると、負荷は550OKVAになります。

Q: ① 各変圧器によって分配される負荷は？

② 3台の変圧器は、過負荷を起こさずに最大で合計どれくらいの負荷に耐えられるか？

③ 変圧器の総設備容量の利用率はどれくらいですか？

答え

各変圧器の配電比率：

これらを並列運転すると、負荷は5500KVAになります。

Q: ① 各変圧器によって分配される負荷は？

② 3台の変圧器は、過負荷を起こさずに最大で合計どれくらいの負荷に耐えられるか？

③ 変圧器の総設備容量の利用率はどのくらいですか？

答え

3. オートトランスと通常の変圧器の違いは何ですか？

回答：オートトランスと通常の変圧器の違いは次のとおりです。

（１）その一次側と二次側は磁気だけでなく電気によっても接続されているが、通常の変圧器は磁気のみで接続されている。

（２）変圧器を介した電源の容量は、一次巻線と共通巻線の間の電磁誘導電力と、一次巻線によって直接伝導される伝導電力の２つの部分から構成される。

（３）オートトランスの巻線は一次巻線と共通巻線から構成されているため、一次巻線の巻数は通常の変圧器の一次巻線の巻数と巻高に比べて少なく、共通巻線の電流と発生する漏れリアクタンスも少なくなります。オートトランスの短絡リアクタンスXは通常の変圧器の短絡リアクタンスXの（１－１／K）倍であり、Kは変圧比です。

（４）オートトランスに第３巻線が装備されている場合、その第３巻線は共通巻線の容量を占有します。これはオートトランスの動作モードと交換容量に影響を与えます。

（５）オートトランスのニュートラルポイントは接地する必要があるため、リレー保護の設定と構成が複雑になります。

（６）オートトランスは小型軽量で、輸送が容易で、コストも低い。

4. オートトランスの運転において注意すべき問題点は何ですか？

回答：オートトランスの運転中に注意すべき問題点：

（１）オートトランスの一次側と二次側は直接電気的に接続されているため、電力系統で使用されるオートトランスの中性点は、高電圧側の単相接地故障によって低電圧側の電圧が上昇するのを防ぐために、確実に直接接地されなければならない。

（２）一次側と二次側が直接電気的に接続されているため、高電圧側が過電圧を受けると、低電圧側に深刻な過電圧が発生します。この危険を回避するために、一次側と二次側の両方に避雷器を設置する必要があります。

（３）オートトランスの短絡インピーダンスは小さく、短絡電流は通常のトランスよりも大きいため、必要に応じて短絡電流を制限する措置を講じる必要がある。

（４）運転中は、共通巻線の電流が負荷電流よりも小さくなるように監視する。必要に応じて、第３巻線の運転モードを調整して、オートトランスの交換容量を増やすことができる。

5. オートトランスO - Y0と3番目の巻線/Δ-配線図とベクトル図を12-11に描きます。

答え：

配線図

ポテンシャルベクトル図

6. 変圧器の電圧調整にはどのような種類がありますか？変圧器のタップが高電圧側にあるのはなぜですか？

回答：変圧器の電圧調整モードには、負荷時電圧調整と無負荷時電圧調整の2種類があります。

負荷時電圧調整とは、変圧器が運転中にタップ位置を調整し、変圧比を変更することで電圧調整を実現することを意味します。負荷時電圧調整変圧器には、線路側電圧調整と中性点電圧調整の2つのモードがあります。これは、高圧巻線の線路側タップと高圧巻線の中性点側タップの差を利用する方式です。中性点側タップは変圧器タップの絶縁レベルを下げることができるため、明らかな利点がありますが、運転中は変圧器の中性点を直接接地する必要があります。

無負荷電圧調整とは、停電時やメンテナンス時に変圧器のタップ位置を調整し、変圧比を変更することで電圧調整を行うことを指します。

変圧器のタップは一般的に高電圧側から取られ、主に以下の点が考慮されます。

（１）変圧器の高電圧巻線は一般的に外側にあり、タップの引き出し接続が容易である。

（２）高電圧側の電流が小さく、送電線とタップチェンジャーの電流を流す部分の導体断面積が小さいため、接触不良の影響を容易に解決できます。

原則として、タップはどの側にも設置可能であり、経済的および技術的な比較検討を行う必要がある。例えば、500kV大型降圧変圧器のタップは220kV側から引き出され、500kV側は固定されている。

7. 変圧器の過励磁とは何ですか？変圧器の過励磁はどのように発生しますか？

回答：変圧器の電圧が上昇したり周波数が低下したりすると、動作磁束密度が増加します。変圧器の鉄心が飽和する状態を、変圧器の過励磁と呼びます。

事故により電力系統が遮断された後、負荷遮断過電圧、強磁性共鳴過電圧、変圧器タップ接続の不適切な調整、長距離送電線の終端にある無負荷変圧器、その他の誤操作、発電機周波数が定格値に達する前の励磁電流の早期増加、発電機の自己励磁、および一部の系統のその他の条件により、より高い電圧が発生し、変圧器の過励磁を引き起こす可能性があります。

8. 変圧器の過励磁によって起こりうる結果は何ですか？また、それを回避するにはどうすればよいでしょうか？

回答：変圧器の電圧が定格電圧の10%を超えると、変圧器の鉄心が飽和し、鉄損が増加します。磁気漏れは、筐体などの金属部品の渦電流損失を増加させ、変圧器の過熱、絶縁劣化を引き起こし、変圧器の寿命に影響を与え、場合によっては変圧器の焼損につながることもあります。

回避：

（１）過電圧での動作を禁止します。一般的に、電圧が高いほど過励磁が深刻になり、許容動作時間が短くなります。

（２）過励磁保護を追加する：変圧器の特性曲線と異なる許容過励磁倍率に応じて、警報信号を送信したり、変圧器を遮断したりする。

9. 変圧器本体構造にはどのような安全保護設備が設けられていますか？また、その主な機能は何ですか？

回答：変圧器本体構造における保護設備には以下が含まれます。

（１）保存修復士

その容量は変圧器油の約8～10％です。その機能は、温度変化による変圧器油の体積変化に対応し、変圧器油と空気の接触を制限し、油の水分と酸化の度合いを低減することです。変圧器内部への空気の侵入を防ぐため、コンサベーターには吸湿器が設置されています。

（２）吸湿剤および油清浄剤

吸湿器（呼吸器とも呼ばれる）には、シリカゲルタイプの活性アルミナなどの吸着剤が充填されています。変色したシリカゲルが混入していることが多く、青色が赤色に変化した場合は、吸着剤が湿気の影響を受けているため、乾燥させるか交換する必要があります。

オイル清浄器はフィルターとも呼ばれます。清浄油シリンダーには、シリカゲル活性アルミナなどの吸着剤が充填されています。オイルがオイル清浄器を通過して吸着剤に接触すると、オイル清浄器内の水分、酸、酸化物が吸収され、オイルが清浄になり、オイルの寿命が延びます。

（３）防爆管（安全気道）

防爆パイプは、変圧器の内部故障が発生した場合に、油タンク内の高圧に対する安全弁として、変圧器タンクのカバーに取り付けられています。

圧力逃がし弁は、現代の大型変圧器において安全空気通路の代替として使用されている。変圧器内部の故障圧力が上昇すると、圧力逃がし弁が作動し、接点が接続されて警報または遮断が行われる。

さらに、この変圧器には、ガス検知器、温度計、油量計などの安全保護装置も備えられています。

10. 電圧変成器と電流変成器の動作原理の違いは何ですか？

回答：電圧変成器は主に電圧を測定するために使用され、電流変成器は電流を測定するために使用されます。

（１）変流器の二次側は短絡は可能だが開放はできない。変圧器の二次側は開放は可能だが短絡はできない。

（２）電圧変成器の一次内部インピーダンスは二次側の負荷に比べて非常に小さいため無視でき、電圧変成器は電圧源とみなすことができる。電流変成器の一次内部抵抗は非常に大きいため、無限の内部抵抗を持つ電流源とみなすことができる。

（３）電圧変成器が正常に動作しているときは、磁束密度は飽和値に近く、システムが故障すると電圧が低下します。電流変成器が正常に動作しているときは、磁束密度は低下し、磁束密度は非常に低くなります。システムが短絡すると、一次側の電流が増加し、磁束密度が大幅に増加し、場合によっては飽和値を超えることもあり、二次出力電流の誤差が増加します。したがって、飽和しにくい電流変成器を選択するようにしてください。