零相変流器について



    1種電気工事士試験等に零相変流器というものが登場します。どういった役割のものか説明致します


  零相変流器とは

     零相変流器とはそもそもどんなものなんでしょうか?実は通常の変流器とほとんどかわりません。使い方が違うのです。
     まず下の絵をご覧下さい。
ご覧のとおり、決定的な違いは変流器に通す主回路の電線です。通常の変流器であれば1つの変流器に1相分の電線を通し1相分の電流を変流器2次側へ取り出します。

では、零相変流器はどうなのでしょうか?こちらは3相分(交流は通常3相交流で送電されています)の電線を一括して変流器に通しています。このように変流器に電線を通すと2次側にはどのような電流が流れるのでしょうか?

このときの2次側の電流を次に説明致します。


3相分の電流を一括して変流器に通すと、3相分の電流を合成された電流が2次側に流れます。では合成された電流はどうなるのでしょうか?実は対称3相交流3相分の電流を合成させると”0”になるのです。対称3相交流は、各相とも同じ大きさでそれぞれが120°ずつ位相がずれているのでこのようになります。
つまり、普段の状態では変流器の2次側には電流は流れていません。

ではどのような時に電流が流れるのかを見てみましょう。

零相変流器の二次側に電流が流れるというのは、すなわち3相の電流のバランスが崩れた時となります。なぜバランスがくずれるのか?簡単に言えば電気回路に1線地絡事故(3相の電線のうち1本の電線から電気が大地に流れた状態)が発生したときです。
この図をご覧下さい。この受電設備の母線で1線地絡事故が発生したとします。この地面に流れた”地絡電流”はどこを流れるか?ですが、実は地絡した相以外の相の電線の対地静電容量を通って電流が流れます。対地静電容量を通じて流れた電流は受電設備の変圧器巻線を通って地絡した相に向かって流入し、地絡点に向かって流れます。地絡電流はこうして流れ続けます。

ここで零相変流器のところをご覧下さい。零相変流器のところを流れる電流のバランスがくずれています。これによって零相変流器2次側には電流が流れるということです。

ここで零相変流器の2次側に保護継電器を設置しておき、電流が流れたら遮断器を開放するようにしておけばこのような事故が発生した場合に迅速に故障箇所を電気回路から切り離すことができるのです。

これが零相変流器の設置目的と使用法です。

  3.まとめ

最後にここまでのおさらいとしてもう一度変流器と零相変流器の違いを紹介いたします。

・変流器
  中に通す導体は1本
  短絡保護用に用いる

・零相変流器
  中に通す導体は3本(3相分)
  地絡保護用に用いる


という事でご理解いただけたと思います。零相変流器の単線結線図での記号の意味(変流器の記号に線2本書いてある)もわかりましたよね?






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