《機械》〈変圧器〉[R01:問2]タップ切換変圧器に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,タップ切換変圧器に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

電源電圧や負荷の変動による出力電圧(二次電圧)の変化を補償するために,巻線の途中から口出し線を出してタップを設け,これを切り換えることで巻数比を変更できるようにしたものをタップ切換変圧器という。タップ切換変圧器には無電圧タップ切換変圧器と負荷時タップ切換変圧器がある。

無電圧タップ切換変圧器は,変圧器をいったん回路から切り離し,無励磁状態とした後,タップ切り換えを行う。負荷時タップ切換変圧器は,負荷をかけたまま負荷時タップ切換装置により無停電でタップ切り換えを行う。

負荷時タップ切換変圧器は直接式と間接式とに大別される。直接式は,外部回路に接続された巻線の\( \ \fbox {  (1)  } \ \)電流が負荷時タップ切換装置を通過するように結線された方式であり,間接式は,直列変圧器の励磁巻線を流れる電流が負荷時タップ切換装置を通過するように接続された方式である。

三相変圧器の高圧側が\( \ \fbox {  (2)  } \ \)の場合,タップを巻線の\( \ \fbox {  (3)  } \ \)に設けると,負荷時タップ切換装置の相間の絶縁を低減することができ,各相を一体化することができる。

負荷時タップ切換装置は無停電でタップを切り換えるため,タップ切り換えの途中では電圧の異なる二つのタップが一時的に橋絡され,その間に循環電流が流れる。この循環電流を制限するため,\( \ \fbox {  (4)  } \ \)インピーダンスを挿入する。

切替開閉器は,タップ切り換え時に\( \ \fbox {  (1)  } \ \)電流を投入,遮断する開閉器である。油中開閉器の場合,タップ切り換えの正常動作の際に発生するアークにより絶縁油が\( \ \fbox {  (5)  } \ \)する。この影響を避けるため,最近では真空バルブ式開閉器が用いられることが多い。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 励磁     &(ロ)& 補償     &(ハ)& スコット結線 \\[ 5pt ] &(ニ)& 相殺     &(ホ)& 限流     &(ヘ)& 噴出 \\[ 5pt ] &(ト)& 汚損     &(チ)& 燃焼     &(リ)& 始動 \\[ 5pt ] &(ヌ)& デルタ結線     &(ル)& 中間点     &(ヲ)& 線路側 \\[ 5pt ] &(ワ)& 中性点側     &(カ)& 星形結線     &(ヨ)& 負荷 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

負荷時タップ切換変圧器のメカニズムに関する問題です。実務で扱っていて構造を理解されている方であれば難なく解けると思いますが,扱ったことがない方や実務で扱ってても構造をよく理解されていない方の場合苦戦を要する可能性がある問題と言えます。

1.負荷時タップ切換変圧器
①直接式
図1のように,外部回路に接続された巻線の負荷電流が負荷時タップ切換装置を通過するように結線された方式の変圧器です。大容量器に採用されることが多い方式です。

②間接式
図2のように,直列変圧器の励磁巻線を流れる電流が負荷時タップ切換装置を通過するように結線された方式の変圧器です。構造が複雑であり,中容量器までに採用されることが多い方式です。

2.負荷時タップ切換変圧器の切換方法
タップ切換変圧器は変圧器の巻数比を変換させることで,変圧比を変えることができます。図3及び4に示すように,切換の際には,循環電流が流れるので,限流抵抗もしくは限流リアクタンスを設けて,循環電流を低減させます。

【解答】

(1)解答:ヨ
題意より,解答候補は(イ)励磁,(リ)始動,(ヨ)負荷となると思います。ワンポイント解説「1.負荷時タップ切換変圧器」の通り,直接式は負荷電流が負荷時タップ切換変圧器に直接流れる構造の物を言います。

(2)解答:カ
題意より,解答候補は(ハ)スコット結線,(ヌ)デルタ結線,(カ)星形結線となると思います。(3)とも繋がってくる内容ですが,星形結線の場合は中性点側にタップを設けることで,相間絶縁を低減することができ,各相を一体化することができます。

(3)解答:ワ
題意より,解答候補は(ル)中間点,(ヲ)線路側,(ワ)中性点側となると思います。星形結線の場合は中性点側にタップを設けることで,相間絶縁を低減することができ,各相を一体化することができます。各相を一体化という文言がヒントになっています。

(4)解答:ホ
題意より,解答候補は(ロ)補償,(ニ)相殺,(ホ)限流等となると思います。ワンポイント解説「2.負荷時タップ切換変圧器の切換方法」の通り,循環電流を低減するため,限流インピーダンスを設けます。

(5)解答:ト
題意より,解答候補は(ヘ)噴出,(ト)汚損,(チ)燃焼になると思います。タップ切換は正常動作時にもアークが発生するため,絶縁油は汚損・劣化します。



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