ジグザグ変圧器 vs 接地型Y結線：どちらを選ぶべきか？

現代の電力システムには安定性と安全性が求められます。多くの三相構成では、デルタ航空の接続あるいは、特定の発電機出力には自然な中性点がないため、接地されていないシステムが発生します。

接地されていないシステムを運用するのは危険です。線間短絡事故が発生した場合、明確な故障経路がないと深刻な問題を引き起こす可能性があります。

接地されていないシステムの主なリスクは以下のとおりです。

機器の絶縁体に負荷をかけ、損傷を与える過渡的な過電圧。

地絡の検出と位置特定が困難であるため、地絡が長期間放置される。

接触電圧が予測不能なため、作業員に対する安全上の危険性が増大する。

解決策は、接地トランスを使用して人工的な中性線を作り出すことです。

この記事では、特殊なジグザグ接地変圧器と従来型の接地Y型変圧器という、2つの主要な方法を比較します。

ジグザグトランスフォーマーの理解

ジグザグ変圧器は、接地されていない三相システムに接地経路を提供するために設計された特殊な装置です。一般的には、ジグザグ接地変圧器とも呼ばれます。

その最大の特徴は、標準的な電力変圧器とは全く異なる動作原理を持つ、独自の相互接続されたスター巻線構造である。

ジグザグ変圧器の基本的な考え方は、そのインピーダンス特性にあります。故障電流である零相電流に対しては非常に低いインピーダンスを示し、通常の動作電流である正相電流と負相電流に対しては高いインピーダンスを示します。

これにより、故障電流が安全に接地されます。変圧器の接地図は、各相巻線がどのように分割され、異なるコア脚に接続されているかを明確に示しており、単純なデルタ結線やスター結線図とは大きく異なります。接地変圧器の基本原理それらは、それらがどれだけうまく機能するかの鍵となる。

通常の状態では、ジグザグユニットにはごくわずかな電流しか流れません。地絡が発生すると、各巻線の零相電流が加算され、中性線と接地線への低インピーダンス経路が形成されます。

ジグザグ型変圧器の設計は、接地用途においていくつかの明確な利点を提供する。

費用対効果：二次負荷が必要ない場合、接地のためだけに完全なY-Δ変圧器を設置するよりも、ジグザグ変圧器の方が一般的にコストが低くなります。
コンパクトな設置面積：同じ接地容量であれば、ジグザグ形状の方が小型軽量であるため、狭い場所への設置が容易になります。
高調波抑制：巻線構造は、第3次、第9次、第15次といった3次高調波を自然に捕捉します。これは、巻線配置によって第3次高調波の磁束が打ち消されるためであり、結果として電力品質全体が向上します。

特殊なジグザグユニットの代わりに、標準的な電力変圧器のY結線巻線から中性線を得る方法があります。これは通常、2つの方法のいずれかで行われます。

まず、システムに既にデルタ-スター型の電力変圧器が設置されている場合、そのスター側のニュートラルをシステムの接地に使用できます。

第二に、接地可能な中性点を作るためだけに、専用のY-Δ変圧器を設置することもできます。

このアプローチは、新しい設備や変電所でよく見られ、グリッド形成型BESSトポロジーでよく見られる再生可能エネルギーシステム向け。ジグザグ変圧器とは異なり、これらの装置の主な役割は電圧変換であり、接地は二次的な役割ではあるものの、依然として重要な役割である。

ジグザグ変圧器と接地型Y結線方式のどちらを選択するかは、プロジェクトのニーズ、予算、設置スペースの制約を明確に理解した上で決定する必要があります。最適な選択は、具体的な用途によって異なります。

この表は、2つのアプローチを直接比較したものです。