変電12【電験3種 電力】Δ-Yは昇圧・Y-Δは降圧！結線方式4パターンの使い分け 令和4年度下期 A問題7 完全解説

今回は令和4年度下期 電力科目 A問題7、変圧器の結線方式4パターン（Δ-Δ／Y-Y／Δ-Y／Y-Δ）の使い分けを問う空欄補充問題です。第3高調波の環流と中性点接地という2軸で整理できれば、機械科目にもそのまま効く知識になります。

整理のコツ：Δがあれば第3高調波を環流できる／Yがあれば中性点を接地できる。両方欲しいから実務ではΔとYを組み合わせ、Δ-Y＝昇圧用（発電所）・Y-Δ＝降圧用（受電側）。Y-Yだけの弱点はΔの三次巻線（Y-Y-Δ）で補います。

出題のポイント

令和4年度下期 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】 令和4年度下期 A問題7

　次の文章は、変圧器の結線方式に関する記述である。

　変圧器の一次側、二次側の結線にY結線及びΔ結線を用いる方式は、結線の組合せにより四つのパターンがある。このうち、(ア)結線はひずみ波の原因となる励磁電流の第3高調波が環流し、吸収される効果が得られるが、一方で中性点の接地が必要となる場合は適さない。(イ)結線は一次側、二次側とも中性点接地が可能という特徴を有する。(ウ)結線及び(エ)結線は第3高調波の環流回路があり、一次側若しくは二次側の中性点接地が可能である。(ウ)結線は昇圧用に、(エ)結線は降圧用に用いられることが多い。

　特別高圧系統では変圧器中性点を各種の方法で接地することから、(イ)結線の変圧器が用いられるが、第3高調波の環流の効果を得る狙いから(オ)結線を用いた三次巻線を採用していることが多い。

　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。ただし、(ア)〜(エ)の左側は一次側、右側は二次側の結線を表す。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)	(オ)
(1)	Y-Y	Δ-Δ	Y-Δ	Δ-Y	Δ
(2)	Δ-Δ	Y-Y	Δ-Y	Y-Δ	Δ
(3)	Δ-Δ	Y-Y	Y-Δ	Δ-Y	Δ
(4)	Y-Δ	Δ-Y	Δ-Δ	Y-Y	Y
(5)	Δ-Δ	Y-Y	Δ-Y	Y-Δ	Y

ポイント解説：Δ＝第3高調波の環流路、Y＝中性点接地——2軸で4パターンを仕分ける

(ア)＝Δ-Δ／(イ)＝Y-Y：Δ結線は閉回路なので、励磁電流に含まれる第3高調波を環流・吸収できる（ひずみ波対策◎）。しかしΔには中性点がないため、中性点接地が必要な系統には適さない——これが(ア)のΔ-Δ。一方Y-Yは一次・二次とも中性点があり両側とも接地可能——これが(イ)。ただし環流路がないのが弱点。

(ウ)＝Δ-Y／(エ)＝Y-Δ／(オ)＝Δ：ΔとYを1つずつ使えば「環流路あり＋片側の中性点接地可能」のいいとこ取りになる。使い分けはΔ-Y＝昇圧用（発電所の主変圧器：二次のY側が高電圧になり、相電圧は線間の1/√3で済むため絶縁に有利）、Y-Δ＝降圧用（受電側）。そして特別高圧系統のY-Y変圧器には、第3高調波環流のためにΔ結線の三次巻線（Y-Y-Δ）を設ける——(オ)はΔ。よって(2)。

問題の解説

STEP1　(ア)(イ)を判定

第3高調波を環流できるが中性点接地に不向き＝Δ-Δ。両側とも中性点接地可能＝Y-Y→(2)(3)(5)に絞られる。

STEP2　(ウ)(エ)を判定

昇圧用＝Δ-Y（発電所で低圧Δ→高圧Y）、降圧用＝Y-Δ（受電側で高圧Y→低圧Δ）→(ウ)Δ-Y・(エ)Y-Δで(2)(5)。

STEP3　(オ)を確認

三次巻線の目的は第3高調波の環流→環流路になれるのはΔ結線だけ（Y-Y-Δ）→(オ)＝Δ。よって答えは(2)。

答え：(2)

まとめ

(ア)Δ-Δ	第3高調波を環流・吸収／中性点接地には不向き
(イ)Y-Y	一次・二次とも中性点接地が可能
(ウ)Δ-Y	環流路＋片側接地・昇圧用（発電所）
(エ)Y-Δ	環流路＋片側接地・降圧用（受電側）
(オ)Δ	Y-Yの三次巻線はΔで第3高調波を環流→答えは(2)

▼あわせて解きたい関連問題
・Y-Y結線と第三調波・Δ三次巻線（変電7・表裏の関係）：【電力】令和5年度下期 A問題6
・百分率リアクタンスの計算（変電11・同年度の前問）：【電力】令和4年度下期 A問題6
・この年度の問題を通しで解く：電験3種 令和4年度下期 問題一覧（全4科目）