単相および三相変圧器の並列運転
変圧器の並列接続の必要性と条件
電力システムネットワークでは、変圧器を使用して電圧レベルを上げたり下げたりします。変圧器の定格は、負荷需要に応じて選択されます。しかし、負荷需要は日々増加しています。したがって、追加の負荷需要を満たすには、既存の変圧器をより大容量の変圧器に変更するか、既存の変圧器に接続された追加の変圧器を追加する必要があります。
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負荷需要を満たす経済的な方法は、既存の変圧器と並列に2番目の変圧器を接続することです。
トランスフォーマーの並列操作の必要性
次の理由により、トランスの並列動作が必要です。
- 既存の変圧器により多くの定格の負荷を供給するために、2番目の変圧器を既存の変圧器と並列に接続する必要があります。
- メンテナンス時には、消費者への供給の継続性を維持するために2番目の変圧器が使用されます。システムの信頼性が向上します。
- 1つの変圧器が故障状態にあるか、何らかの理由で動作しない場合、2番目の変圧器を使用して電力の供給と侵入を回避します。
変圧器の並列操作の条件
トランスの並列動作を成功させるには、次の条件を満たす必要があります。
- 両方の変圧器の一次巻線は、供給システムの電圧と周波数に合わせて適切に設計されています。
- 両方の変圧器は同じ極性で接続されています。極性が一致していない場合、短絡の可能性があります。したがって、両方の変圧器を並列に接続するときは、両方の変圧器の極性を一致させる必要があります。
- 両方のトランスの巻数比（変換比）は同じである必要があります。これは、一次巻線と二次巻線の定格電圧が同じでなければならないことを意味します。巻数比が同じでない場合は、トランスの並列運転が可能です。ただし、無負荷状態ではある程度の循環電流が流れます。そして、それは不均等な負荷条件を作成します。
- 循環電流を回避するには、X/R比を同じにする必要があります。これは、インピーダンスの三角形が両方のトランスで同一でなければならないことを意味します。 X / R比が同じでない場合、両方の変圧器は異なる力率で動作します。
- 両方の変圧器のKVA定格が異なる場合、等価インピーダンスは個々のkVA定格に反比例します（循環電流は無視されます）。
単相変圧器の並列動作
次の図に示すように、2つの単相変圧器を並列に接続できます。
図に示すように、両方の変圧器の一次巻線は電源バスバーに接続され、両方の変圧器の二次巻線は負荷バスバーに接続されます。このようにして、2つまたは3つ以上の変圧器を並列に接続し、変圧器の定格を超えることができます。
変圧器を並列に接続する場合、変圧器の極性を一致させる必要があります。そうしないと、短絡につながり、変圧器が損傷する可能性があります。
理想的な状態
理想的な状態では、両方のトランスの電圧比と巻数比が同じであると見なされます。したがって、両方のトランスのインピーダンス三角形は、形状とサイズが同じです。この状態のフェーザ図は次の図のようになります。
場所
- E=各変圧器の無負荷二次電圧
- V 2 =二次（負荷）端子電圧
- V 1 =一次（電源）端子電圧
- I A =変圧器から供給される電流-1
- I B =変圧器によって供給される電流-2
- I=現在の合計
フェーザ図に示されているように、総負荷電流（I）はV 2に遅れをとっています。 фの角度で。そして現在のIA およびIB 個々の変圧器の電流は総電流（I）と同相です。
そして個々の電流（I A およびIB ）各変圧器は;
同様に、現在のI B として導出されます;
等しい電圧比
変圧器の電圧比が同じであると仮定しましょう。したがって、両方の変圧器の無負荷電圧は等しくなります（E A =E B =E）。この状態では、2つの変圧器の間に電流は流れません。この状態の等価回路は下図のようになります。
場所
- E A 、E B =無負荷電圧
- Z A 、Z B =インピーダンス
- I A 、I B =それぞれの変圧器の二次電流
- V 2 =端子電圧
- I=現在の合計
ここでは、両方のトランスのインピーダンスが並列に接続されています。したがって、総インピーダンスZ AB です;
この状態のベクトル図は次の図のようになります。
ここで、現在のI A およびIB 同相ではありません。したがって、負荷に供給される合計電流は、I Aのフェーザ合計です。 およびIB 。また、総電流（I）はベクトル図のようになります。ここでは、各変圧器の無負荷電圧が同じであり、ベクトル図で同相であると見なしました。
同様に、
Q Aと仮定しましょう およびQB それぞれの変圧器で消費される電力です。
Q A =V 2 I A およびQB =V 2 I B
両方の変圧器が消費する合計電力はQです;
Q =V 2 私
今、
同様に、
したがって、Q A およびQB 上記のベクトル方程式から大きさと同相で得られます。
不等電圧比
両方の変圧器の変換比が同じでない場合、無負荷の2次電圧は同じではありません。この状態では、無負荷状態で変圧器間にある程度の電流が流れます。この電流は循環電流ICとして知られています。
この状態のベクトル図は次の図のようになります。
この状態では、両方の変圧器の無負荷EMFは同じではありません。したがって、
E A =I A Z A + I Z L
E B =I B Z B + I Z L
場所
Z L =負荷インピーダンス
I =I A + I B およびV2 =I Z L
つまり、
E A =I A Z A + （ I A + I B ） Z L
E B =I B Z B +（I A + I B ）Z L
上記の方程式を引きます;
E A – e B =I A Z A – i B Z B
（ E A – e B ） + I B Z B =I A Z A
I Aの値を入力します E Bの方程式で;
同様に、
ここで、合計電流（I）の値を端子電圧V 2の式に入れます。;
変圧器のインピーダンス（Z A およびZB ）は常に負荷インピーダンスZ Lよりも小さい 。したがって、方程式を簡単にするために、Z Aを無視します。 Z B Z Lと比較して （Z A + Z B 。
三相変圧器の並列運転
三相変圧器でも、2つまたは3つ以上の変圧器を並列に接続して、負荷容量を増やすことができます。三相変圧器の並列運転に必要な条件は、単相変圧器と同じです。さらに、従わなければならないいくつかの条件があります。
- 両方の変圧器の相順は同じであり、相順インジケーターによって検証されます。
- 一次巻線と二次巻線の間の位相変位は同じでなければなりません。
- 変圧器バンクで使用される3つの変圧器はすべて、同じタイプの変圧器（コアまたはシェル）である必要があります。
- 電圧比を計算するときは、線間電圧を考慮してください。そして、電圧比を同じに保ちます。
一次端子電圧と二次端子電圧の間に電圧比が必要です。これは、この電圧比が1相あたりの巻数の比と等しくないことを示しています。たとえば、V 1の場合 およびV2 がそれぞれ一次および二次端子電圧である場合、スター/デルタ接続の巻数比（Y-Δ）は次のようになります。
両方の変圧器（T1とT2）の一次巻線と二次巻線は上図のように接続されています。ここで、二次巻線のb端子とc端子は柔軟に保たれ、テスト目的で電圧計に接続されています。両方の電圧計がゼロの読み取り値を示している場合、極性は正しいです。電圧計が2倍の相電圧を示している場合は、極性が間違っています。
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