変圧器の並行運転の条件

大きい負荷を扱うなど、変圧器の容量が足りない場合には、変圧器を2台、3台…と、並列に接続して運転することができます。これを、変圧器の並行運転といいますが、どのような変圧器でも自由に並列運転できるわけではなく、一定のルールに従う必要があります。

そのルールとして押さえておきたいのは、以下に示す5つの事柄です。

1. 極性が一致している
2. 変圧比が一致している
3. 位相変位(角変位)を各変圧器で等しくする
4. 巻線抵抗と漏れリアクタンスとの比が等しい
5. %インピーダンス降下が等しい

まず1つ目は、各変圧器の極性が一致していることです。各変圧器の極性が一致していないと、大きな循環電流が流れて巻線の焼損を引き起こすおそれがあります。

2つ目は、各変圧器の変圧比が一致していることです。各変圧器の変圧比が一致していないと、負荷の有無に関わらず循環電流が流れることになり、巻線の過熱を引き起こします。

3つ目は、一次側と二次側との誘導起電力の位相変位(角変位)を各変圧器で等しくすることです。つまりは、「Δ-Δ」と「Y-Y」との並行運転は可能ですが、「Δ-Δ」と「Δ-Y」の組み合わせや、「Δ-Y」と「Y-Y」の組み合わせでは並行運転が行えないということになります。

この理由は、位相変位の異なるものを用いると、前述の2項目と同様に大きな循環電流によって巻線が焼損するおそれがあるためです。

並行運転が可能な組み合わせかどうかは、Δの数とYの数が偶数か奇数かという点を判断基準にすれば良いです。「Δ-ΔとY-Y」や「Y-YとY-Y」などは、Δの数とYの数がともに偶数なので、これらは並行運転が可能です。一方、「Δ-ΔとΔ-Y」や「Y-YとΔ-Y」などは、Δの数とYの数がともに奇数なので、これらは並行運転ができません。

4つ目は、各変圧器の巻線抵抗と漏れリアクタンスとの比が等しいことです。これらの比が等しくないと、各変圧器の二次側に流れる電流に位相差が生じ、取り出せる電力が各変圧器の出力の和と比べて小さくなってしまい、出力に対する銅損の割合が大きくなってしまう(=効率が悪くなってしまう)ためです。

最後の5つ目は、各変圧器の%インピーダンス降下が等しいことです。%インピーダンスが異なっていると、各変圧器が定格容量に応じた負荷を分担することができなくなってしまいます。

以上の5つが、変圧器の並行運転をする際の条件となります。