電験3種「電力」のポイント その15 三相交流と変圧器の結線

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電験3種「電力」のお勉強15回目のテーマは「三相交流と変圧器の結線」です。

 

三相交流の結線方法

三相交流の結線方法には、Y結線とΔ結線があります。

Y結線では中性点接地が可能です。Δ結線は、第三高調波がΔ巻線を循環するので、変換器に用いると、誘起起電力がひずみの小さな正弦波となります。

 

Y結線とΔ結線の特徴

Y結線において、線電流は相電流と等しく線間電圧は、相電圧の$$\sqrt{3} 倍$$となります。

Δ結線では、線間電圧は相電圧と等しく線電流は相電流の$$\sqrt{3} 倍$$となります。

 

結線方法と位相差

Δ-Δ結線では、一次側と二次側で位相の変化は生じません

Y-Δ結線、Δ-Y結線では、一次側と二次側で30度の位相差が生じます。

 

中性点接地方式の種類と特徴

送電線路の中性点接地方式には、非接地方式、抵抗接地方式、消弧リアクトル接地方式、直接接地方式などがあります。
三相交流の送電線路において、中性点を設置する主な目的は、1線地絡等の事故に起因する異常電圧や地絡電流を抑制して、保護継電器を確実に作動させて故障の拡大を防ぎ、被害の軽減を図ることです。

【直接接地方式】

中性点を直接設置する方式で、187kV以上の高い電圧の送電系統で用いられます。接地抵抗はほぼ0Ωで、1線地絡時に健全相の対地電圧上昇がほとんどないので、線路や機器の絶縁を提言して建設費も節減できます。
一方で1線地絡電流は最も大きくなるので、地絡時の誘導被害が大きくなります。

【抵抗接地方式】

抵抗を介して中性点を設置する方式で、154kV以下の送電系統で広く用いられています。数十~数百Ω程度の適切な抵抗値によって地絡電流を100~300A程度に抑制します。
1線地絡電流が小さいため、通信線への誘導障害は低減されますが、健全相の電圧上昇が大きくなります。

【消弧リアクトル接地方式】

送電線路の対地静電容量と共振するリアクトルを介して中性点を設置する方式で、1線地絡時の故障電流を消弧リアクトル電流によって打ち消すので、1線地絡電流は最小となりますが、健全相の電圧上昇が大きくなります。調整が煩雑なので新たに採用される事例は少ないですが、66~154kVの雷による事故が多い系統で用いられています。
【非接地方式】
中性点を設置しない方式です。33kV以下の低い電圧の系統かつ送電距離が短い場合に用いられます。

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