電験三種 機械 問9：電気機器（変圧器）

電験三種「機械」の「電気機器（変圧器）」からの出題（令和7年度上期 問6）。正答は(4)です。

変圧器の並行運転条件：(1)変圧比が等しい、(2)%インピーダンスが等しい、(3)角変位（位相変位）が等しい、(4)極性が等しい。

この4条件のうちどれかが満たされない場合の影響（循環電流・負荷分担の不均衡など）を問う問題。正答(4)の記述が正確。

【電気機器（変圧器の並行運転）の解法】（令和7年度上期 問6）

【並行運転の4条件と違反した場合の影響】

(1) 変圧比が等しい: 違反→無負荷でも循環電流が流れて銅損増加・過熱

(2) %インピーダンスが等しい: 違反→各変圧器が容量比に応じた負荷分担ができず一方が過負荷

(3) 角変位が等しい: 違反（Y-ΔとY-Yの混在等）→30°の位相差が生じ大きな循環電流

(4) 極性が等しい: 違反→減極性と加極性の混在→非常に大きな循環電流→焼損の危険

【三相変圧器の結線グループ（角変位）】

• グループ1（角変位0°）: Y-Y, Δ-Δ
• グループ2（角変位30°）: Y-Δ, Δ-Y
• 異なるグループの並行運転は不可

【正答(4)の根拠】

本問の選択肢の中で並行運転条件の違反とその影響を正確に記述しているものが(4)。

【電気機器（変圧器の並行運転・三相結線）の深層解析】（令和7年度上期 問6）

【正答(4)の根拠：並行運転の詳細解析】

変圧器の並行運転を等価回路で解析する。

【並行運転の等価回路】

2台の変圧器A・Bの並行運転（二次側を並列接続）：

I_A = (Z_B/(Z_A+Z_B)) × I_total

I_B = (Z_A/(Z_A+Z_B)) × I_total

変圧比が等しい場合の循環電流: I_c = (E_A - E_B)/(Z_A + Z_B)

【%インピーダンスと負荷分担】

%Z_A ≠ %Z_B の場合、各変圧器の負荷分担:

P_A/P_B = (%Z_B × S_A) / (%Z_A × S_B)

%Zが小さい変圧器に多くの負荷が集中→過負荷の危険

【V結線への応用】

Δ-Δ結線から1台を取り除いてV結線にした場合：

• 出力: P_V = √3×P_1台 = (√3/2) × P_Δ
• 変圧器利用率: √3/2 ≈ 0.866
• 電流は定格電流のままだがPF（力率）が異なる

【スコット結線変圧器】

3相→2相変換。M変圧器（全巻線）とT変圧器（√3/2タップ）の2台使用。

電気鉄道（単相き電）への給電に使用。位相差90°の二つの単相電源を得る。

【タップ付き変圧器と電圧調整】

LTC（負荷時タップ切換変圧器）: 運転中に変圧比を段階変更→配電電圧を一定に維持

電験三種での出題: タップ変更前後の二次電圧・電流の計算

【電験二種・実務への接続】

電験二種: 変圧器過渡現象（励磁突入電流の波形解析）、インピーダンス法による短絡電流計算

実務: 変電所での変圧器並行切換手順（停電切換・無停電切換）、保護継電器の協調設計