Δ-Y変圧器と表記されることもあるデルタ・ワイ変圧器は、三相電力系統で広く使用されている構成である。特に北米、欧州、その他の世界市場の商用および産業用送電網において、発電、送電、配電の各レベル間の効果的な電圧変換を可能にします。このガイドでは、デルタ・ワイ変圧器の動作原理、構造設計、技術的利点、使用例、および主要な選択基準について説明します。
1.デルタ・ワイ変圧器の基本概念
A デルタ・ワイ変圧器 は、一次巻線がデルタ（Δ）構成で接続され、二次巻線がワイ（Yまたはスター）構成で接続される三相変圧器である。この設計は、高電圧送電と効率的な低電圧配電をサポートし、中性点を提供するという利点もあります。
デルタ（プライマリー側）:
- 3つの巻線は端から端まで接続され、閉ループ（三角形）を形成する。
- 中高圧送電網で一般的。
ワイ（セカンダリー側）:
- 各巻線の一端は共通の中性点に接続される。
- ライン間電圧出力とライン-ニュートラル電圧出力の両方を有効にします。
- 低電圧配電に適している。
さらに詳しく：一般的なトランスの巻線接続とその用途
2.機能的動作原理
一次側デルタ構成は高電圧入力を受け、二次側ワイ 構は降圧された電圧を供給する。デルタ接続は、アンバランスな負荷を許容し、一次側で地絡を絶縁します。ワイ側はニュートラルを導入し、接地動作と単相負荷との互換性を可能にします。
重要な特性は、一次電圧と二次電圧の間に30度の位相ずれがあることで、変圧器が並列化されている場合、システムの同期に影響を与える。
3.デルタ・ワイ・トランスの主な利点
- 電圧降圧能力:高送電電圧（例：13.8kV、34.5kV）を標準配電レベル（例：400Y/230V、208Y/120V）に効率的に変換。
- ニュートラル:ワイ二次側：三相負荷と単相負荷の両方に接続できます。
- アースの柔軟性:ニュートラルを接地することで、より安全な操作が可能になります。
- 高調波緩和:デルタ巻線は、3倍高調波（第3、第9など）をフィルタリングする。
- アンバランス負荷耐性:デルタ巻線は、大きな電圧歪みなしに負荷不均衡をサポートします。
- システム間の絶縁:一次側と二次側を電気的に分離し、安全性を向上。
4.共通アプリケーション
- 変電所: 降圧トランス 配電変電所の
- 商業ビル:208Y/120Vまたは400Y/230Vを必要とするオフィス複合施設やショッピングモール。
- 産業プラント:重機駆動用、補助単相供給用。
- 再生可能エネルギー:風力/ソーラーインバータとローカルグリッド間のインターフェース。
- データセンター:IT負荷のためのニュートラルアクセスによる安定したバランスの取れた供給。
5.代表的な電圧構成
| 一次電圧 | 二次電圧 | 使用地域 |
|---|---|---|
| 13.8 kV | 208Y/120V | 北米 |
| 33 kV | 400Y/230V | ヨーロッパ/アジア |
| 11 kV | 380Y/220V | 中東/ラテンアメリカ |
6.選択のための技術的考慮事項
デルタ・ワイ変圧器を選択する際、エンジニアは以下の点を評価する必要がある：
- 負荷プロファイル:総負荷、位相、タイプ（抵抗性、誘導性）を決定する。
- 一次/二次電圧定格:地域の送配電レベルに合わせる。
- 容量（kVAまたはMVA）:予想される負荷と将来の負荷に対して十分なマージンを確保すること。
- 絶縁クラス:熱的要件（クラスF、Hなど）に合わせる。
- インピーダンスと短絡強度:保護装置との調整用。
- 冷却方法:環境に応じて油浸式（ONAN/ONAF）と乾式を使い分ける。
- 標準準拠:IEEE、IEC、ANSI、またはUL規格に適合していること。
7.課題と解決策
- 位相シフトの影響:マルチ変圧器システムでは、30度の位相差を管理しなければならない。
- ニュートラル接地:保護協調のためには、適切な接地スキームが不可欠である。
- 高調波感度:デルタは役に立つが、デリケートな施設では追加のフィルターが必要になるかもしれない。
8.結論
デルタ・ワイ・トランスは、高圧送電と低圧配電の間で多用途かつ信頼性の高い変換を提供する、現代の電力システムに不可欠なコンポーネントです。バランス設計、接地サポート、高調波フィルタリングにより、変電所から商業インフラまで幅広い用途に最適です。
適切なデルタ・ワイ変圧器を選択するには、負荷特性、電圧クラス、絶縁レベル、設置環境を慎重に評価する必要があります。適切な選択とメンテナンスにより、要求の厳しい電気ネットワークにおいて長期的な安定性と効率を提供します。
