変圧器の並列運転

変圧器の並列運転とは、二台以上の変圧器の一次側どうしと二次側どうしをそれぞれ共通の母線に接続し、負荷を分担させて運転する方式である。並列運転は、負荷の増加に対して変圧器を追加することで供給力を確保するために行われ、また一台を点検する間も残りの変圧器で電力を供給し続けるためにも行われる。この論点で中心となるのは、並列運転が成立するための条件と、その条件が満たされないときに生じる現象である。

並列運転の四つの条件

並列運転を行うためには、次の四つの条件を満たさなければならない。一つ目は、各変圧器の極性が一致していることである。二つ目は、変圧比が等しく、二次側の電圧が一致していることである。三つ目は、各変圧器の百分率インピーダンスが等しいことである。四つ目は、各変圧器の抵抗分とリアクタンス分の比が等しいことである。三相変圧器では、これらに加えて各変圧器の角変位が等しいことが必要である。

極性が一致していない場合には、二次側の起電力が互いに逆向きとなり、並列に接続した瞬間に大きな電流が流れるため、接続してはならない。変圧器の定格容量が等しいことは並列運転の条件には含まれないのであり、容量が異なる変圧器どうしであっても、上の四つの条件が満たされていれば並列運転は成立する。

条件が満たされない場合の現象

変圧比が異なる二台の変圧器を並列に接続すると、二次側の起電力に差が生じるため、両変圧器の間に循環電流が流れる。循環電流は負荷に供給されない電流であり、変圧器の銅損を増加させ、過熱の原因となる。

百分率インピーダンスが異なる場合には、無負荷の状態では循環電流が生じないが、負荷を接続すると各変圧器の分担する負荷が容量の比と一致しなくなる。三相変圧器において角変位が異なる場合には、二次側の電圧に大きな位相差が生じ、循環電流が過大になるため、並列接続を行ってはならない。