今回は平成29年度 電力科目 A問題7、変圧器のY-Y結線方式の特徴に関する空欄補充問題です。中性点接地の利点と、第三調波という弱点、そしてそれをΔ三次巻線で解消する——Y-Y結線の要点が一問に詰まっています。
覚える骨格は2つ。利点は一次・二次とも中性点を接地できること（異常電圧の抑制・絶縁低減・保護リレーの確実動作）。弱点は相電圧が第三調波を含むひずみ波形になること。これをΔ結線の三次巻線で第三調波を還流させて解消します。
出題のポイント
平成29年度 電力科目 A問題7：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【変電】 平成29年度 A問題7
一般に、変圧器のY-Y結線は、一次、二次側の中性点を接地でき、1線地絡などの故障に伴い発生する(ア)の抑制、電線路及び機器の絶縁レベルの低減、地絡故障時の(イ)の確実な動作による電線路や機器の保護等、多くの利点がある。一方、相電圧は(ウ)を含むひずみ波形となるため、中性点を接地すると、(ウ)電流が線路の静電容量を介して大地に流れることから、通信線への(エ)障害の原因となる等の欠点がある。このため、(オ)による三次巻線を設けて、これらの欠点を解消する必要がある。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
次の文章は、変圧器のY-Y結線方式の特徴に関する記述である。空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (1) 異常電流 避雷器 第二調波 静電誘導 Δ結線 (2) 異常電圧 保護リレー 第三調波 電磁誘導 Y結線 (3) 異常電圧 保護リレー 第三調波 電磁誘導 Δ結線 (4) 異常電圧 避雷器 第三調波 電磁誘導 Δ結線 (5) 異常電流 保護リレー 第二調波 静電誘導 Y結線
ポイント解説：中性点接地の利点と第三調波の弱点→Δ三次巻線
(ア)(イ)：Y-Y結線は一次・二次とも中性点を接地できる。中性点接地により、1線地絡時の健全相の電圧上昇（異常電圧）を抑えられ、絶縁レベルを下げられる。また地絡時に地絡電流が流れるので保護リレー（保護継電器）が確実に動作して保護できる。「異常電流」「避雷器」ではない——(ア)異常電圧・(イ)保護リレー。
(ウ)(エ)(オ)：Y-Y結線の弱点は、励磁電流に含まれる第三調波の逃げ場がなく、相電圧が第三調波を含むひずみ波形になること。中性点を接地すると第三調波電流が線路の静電容量を介して大地に流れ、この電流が通信線に電磁誘導障害を起こす（電流による誘導なので静電誘導ではない）。これを解消するためΔ結線の三次巻線を設け、第三調波電流をΔ内で還流させる。よって(ア)異常電圧・(イ)保護リレー・(ウ)第三調波・(エ)電磁誘導・(オ)Δ結線で答えは(3)。
問題の解説
STEP1 (ア)(イ)
中性点接地→異常電圧を抑制、地絡時に保護リレーが確実動作。
STEP2 (ウ)(エ)
相電圧は第三調波を含む→第三調波電流が大地に流れ通信線に電磁誘導障害。
STEP3 (オ)
Δ結線の三次巻線で第三調波を還流させ解消→(3)。
答え：(3)
💡 覚え方
Y-Y結線の特徴：利点＝**一次・二次とも中性点接地可**（異常電圧抑制・絶縁低減・地絡時に保護リレー確実動作）。弱点＝励磁電流の**第三調波**の逃げ場がなく相電圧がひずみ、第三調波電流が静電容量経由で大地に流れ**通信線に電磁誘導障害**。対策＝**Δ結線の三次巻線**（Y-Y-Δ）で第三調波を還流。★誘導障害の区別：電流→**電磁誘導**、電圧→静電誘導。第三調波は零相分で3n次高調波の代表。
⚠️ よくある間違い
(ア)は異常電圧（1線地絡時の電圧上昇。異常電流ではない）。(エ)は電磁誘導（第三調波「電流」が流れることによる誘導。静電誘導は電圧による）。(ウ)は第三調波（第二調波ではない。3n次の零相高調波）。(オ)はΔ結線の三次巻線（Y結線では第三調波を還流できない）。
まとめ
| (ア) | 1線地絡時の異常電圧を抑制 |
| (イ) | 地絡時に保護リレーが確実動作 |
| (ウ) | 相電圧は第三調波を含むひずみ波形 |
| (エ) | 第三調波電流で通信線に電磁誘導障害 |
| (オ) | Δ結線の三次巻線で解消→(3) |
▼あわせて解きたい関連問題
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