デルタおよびワイトランス接続のガイド

 

 

 

 

 

三相配電システムは、デルタ (Δ) とワイ (Y) という 2 つの基本的な変圧器接続タイプに大きく依存しています。これらの構成により、電圧と電流がどのように供給されるか、負荷がどのように接続されるか、およびシステムが障害や不均衡にどのように対応するかが決まります。理解デルタ接続とワイ接続は、電気エンジニア、施設管理者、電力システムの設計、運用、保守を行う技術者にとって不可欠です。

このガイドでは、各接続タイプの特性、利点、制限、実際の用途、および最も一般的な組み合わせ構成と選択基準について説明します。

 

 

 

 

 

 

 

中性点には、線間電圧（通常は高い）と線間電圧（通常は低い）という 2 つの異なる電圧レベルがあります。-- 線間電圧（通常は高い）と線間電圧（低い）です。たとえば、480Y/277V Y 字システムは、三相機器の相間に 480V を供給し、単相負荷の場合は任意の相から中性点まで 277V を供給します。-。数学的関係は次のように表されます。これは、線間電圧が相電圧の約 1.732 倍であることを意味します。

Y 接続では、中性点の接地も可能になります。これにより、安定した基準電圧が確立され、故障電流に対する低インピーダンスのリターン パスが作成されます。{0}}中性点は、システム要件に応じて、しっかりと接地することも、抵抗を介して接地することも、フローティングのままにすることもできます。ただし、中性点が接地されないままになったり切断されたりすると、耐障害性が大幅に低下し、予期しない電圧振幅により機器が損傷する可能性があります。

 

 

デルタ構成では、線間電圧は各巻線の相電圧に等しくなりますが、線電流は各相巻線に約 58% が流れるように分配されます () 線電流の。閉ループ設計により、強力な電流循環と重負荷時の優れたパフォーマンスが実現します。-デルタ バンク内の 1 台の単相ユニットが故障した場合でも、残りの 2 台は元の容量の約 58% で三相電力を供給し続けることができます。-これを「オープン デルタ」動作と呼びます。-

中性点がないため、高電力三相の供給は簡素化されますが、制限が課せられます。デルタ結線は、追加の機器なしで単相負荷に直接供給できません。また、自然中性点が存在しないため、接地には特別な方法が必要です。-

 

 

 

 

 

 

特徴	デルタ（Δ）	ワイ (Y)
構成	閉じた三角ループ	中央がニュートラルの星形
ワイヤー	3線式（相のみ）	4線式(+ニュートラル)
電圧関係
中性点	利用可能なものはありません	あり（接地可能）
単相容量-	単相負荷を直接供給することはできません-	単相-と三相-のデュアル電圧
高調波の軽減	三重高調波を内部でトラップ	影響を受けやすい (緩和が必要)
フォールトトレランス	1 つのコイルが故障した後もオープンデルタを継続-	中性点接地の構成に応じて異なります
代表的な用途	高電圧送電、重工業用モーター	物流システム、-複合用途ビル、商業施設

 

この表は、デルタが重い三相負荷に対する堅牢性と効率を優先するのに対し、ワイは混合負荷タイプのシステムに対して多用途性とより安全な接地を提供することを示しています。{0}

 

 

 

 

 

 

変圧器は、4 つの標準的な方法で、一次巻線と二次巻線でデルタとワイを組み合わせることができます。最初に一次巻線タイプ (H 側、大文字) がリストされ、次に二次巻線タイプ (X 側、小文字) が続きます。

 

 

 

 

 

 

 

巻線比の計算は構成によって異なります。

デルタ-ワイ (Δ-Y):巻数比 N（コイルごとに 1 次対 2 次）の降圧デルタ- Y 変圧器の場合、2 次線間電圧は次のようになります。。逆に、計算には次のものが含まれます。デルタ線の電圧からワイ線-そして中性点の電圧への変換による係数。-

ワイ-デルタ (Y-Δ):Y-デルタ変圧器の場合、二次線間電圧は巻数比によって一次相電圧に関係しますが、さらに人間関係は、あなたが退任するかステップアップするかに応じて適用されます。

デルタ-デルタ (Δ-Δ) およびワイ-ワイ (Y-Y):同じ接続構成の場合、電圧変換は単純な巻数比に従います。-、線間電圧が直接スケーリングされます。

 

 

 

 

 

 

デルタとワイのどちらかを選択する場合、接地が最も重要な実際的な要素であることは間違いありません。

Y 接地オプション:Y ニュートラルが存在する場合、次のいずれかになります。

• しっかりと接地:アースに直接接続されます (600V 未満の電圧で最も一般的)。これにより、最も低いインピーダンスの障害リターンパスが提供されます。
• 抵抗接地:中性線は、地絡電流を所定の値 (通常 5 ～ 400 アンペア) に制限する抵抗器を介してアースに接続されます。これにより、中継感度を維持しながら、障害時の損傷が軽減されます。
• 非接地またはリアクタンス接地：中性点は接地から隔離されたままになるか、リアクトルを介して接続されたままになります。現代の住宅や商業システムではあまり一般的ではありませんが、一部の産業施設や高抵抗接地システムでは見られます。-

スイッチング モデリングでは、Y 接続の中性点を接地するかの決定は、変圧器、避雷器、ブッシング、およびその他のコンポーネントの選択に直接影響します。接地された Y 結線システムの場合、コンポーネントは相-対接地電圧に基づいて選択されます。-非接地システムの場合、コンポーネントは相-〜-の電圧の定格を満たしている必要があります。

デルタグラウンディングの課題:中性点がなければ、デルタ システムはワイ システムと同じ方法で接地できません。その代わり：

• コーナー接地:1 つの相の導体は意図的にアースに接続されます。{0}これは最も単純な方法ですが、アースに対して他の 2 つの相に高電圧が発生します。
• 中央タップ接地:{0}一部のデルタ二次巻線では、240/120V 三相 4 線デルタ システム（「ハイ レグ デルタ」とも呼ばれます）など、1 つの巻線の中点をセンタータップして接地して、限定的な単相機能を提供できます。{0}{1}{4}{5}
• 変圧器の接地: A ジグ-ザグまたは Y-デルタ接地変圧器を追加して、既存の非接地デルタ システムを接地するための人工中性点を作成できます。

重要な安全上の注意:確実に接地された Y ニュートラルは、地絡電流に低インピーダンスの経路を提供し、回路ブレーカーとヒューズが故障を迅速に解消できるようにします。{0}これが、障害除去と従業員の安全が最優先される商業ビル、医療施設、その他の環境でワイ二次二次電池が好まれる主な理由です。

 

 

 

 

 

 

 

重要な技術的なニュアンス: デルタ-ワイおよびワイ-デルタ変圧器では、一次電圧と二次電圧は自然に 30 度シフトします。この位相シフトは巻線自体内では発生せず、巻線の相互接続方法によって発生します。具体的には、Y 側の線間電圧は、デルタ側の線間電圧に対して 30 度シフトされます。

クロック表記法 (ベクトル グループ):変圧器の接続は、位相シフトを示すために時計表記を使用してラベル付けされることがよくあります。-たとえば、「Dy11」は、時計で 11 時間、つまり 330 度（-30 度に相当）に相当する位相シフトを持つデルタ一次（D）、ワイ二次（y）を意味します。 「Yd1」は、二次波が一次波より 30 度遅れることを意味します。

位相シフトが重要な理由:30 度の位相シフトはほとんどの設置では問題になりませんが、変圧器を並列接続する場合には重要になります。異なるベクトルグループを持つ 2 つの変圧器が並列接続されている場合、大きな循環電流が発生する可能性があります。変圧器を並列に接続する場合、ベクトル グループが一致するか、適切に補償される必要があります。たとえば、適切な位相回転調整が行われていれば、Dy11 を Yd1 と並列接続できる場合があります。

位相シフトはありませんデルタ-デルタおよびワイ-ワイ接続では、並列接続が簡素化されます。

 

 

 

 

 

デルタ巻線は高調波歪みの制御に重要な役割を果たします。 3 次高調波 (3 次、9 次、15 次など) は、電源ラインに伝播するのではなく、デルタ巻線内で自然にトラップされ、循環します。この特性により、デルタ-デルタおよびデルタ-ワイ構成は、非線形負荷による高調波歪みが上流システムに影響を与えるのを防ぐのに特に効果的です。

Y 変圧器-Y 変圧器は、電源と負荷の間で高調波ノイズの影響を受けやすくなります。このため、他の理由で Y-Y 接続が必要な場合は、3 次デルタ巻線を追加して 3 次高調波が循環する経路を提供することがあります。

 

 

 

 

 

 

 

特定のアプリケーションに最適な変圧器構成を選択するには、いくつかの要素のバランスを取る必要があります。

9.1 負荷のタイプと多様性

純粋な三相負荷（大型モーター、重工業機器、溶接機）はどのような構成でも適切に動作しますが、デルタ-デルタは、堅牢なフォールト トレランスと、障害発生後にオープン デルタで動作を継続する機能を提供します。-三相-と単相-の両方の電力を必要とする混合負荷には、デルタ{6}}ワイ構成が最適です。この構成では、一次側を二次側の不均衡から分離しながら、単相配電に接地された中性点を提供します。-

9.2 接地要件

システム保護と障害解消のために接地されたニュートラルが不可欠な場合は、Y 二次側が必要です。デルタ-Y は、負荷側に安定した接地された中性点を必要とする配電システムにとって自然な選択です。システムがニュートラルを必要とせず、非接地またはコーナー接地で動作できる場合は、Delta-Delta が適切である可能性があります。

9.3 高調波成分

重大な高調波を発生する負荷を伴うシステム（可変周波数ドライブ、スイッチング電源、LED 照明、データセンター機器）は、デルタ巻線の高調波トラップ機能の恩恵を受けます。{0}このような場合には、デルタ-ワイまたはデルタ-デルタ構成をお勧めします。

9.4 大型モーターの始動要件

低電圧始動が必要な大型モーターは、ワイデルタ始動構成に適している可能性があります。{{1}

9.5 システム電圧レベルとステップアップとステップダウン-

デルタ-ワイは、中電圧配電から低電圧利用までの降圧アプリケーションに一般的に使用されます。{{1}ワイ-デルタは降圧にもよく使用されますが、どちらを選択するかは、ニュートラルが一次側または二次側のどちらに必要かによって決まります。{6}}

9.6 将来の拡張性と冗長性

デルタ-デルタ構成では、オープン-デルタ バックアップ-が可能で、銀行内の 1 つの変圧器が故障した場合でも、残りの 2 つで定格三相容量の約 58% を供給し続けることができます。-これは重要な施設にとって重要な考慮事項となる可能性があります。

 

 

 

 

 

 

デルタ接続と Y 接続はそれぞれ三相配電において異なる役割を果たし、それらを組み合わせたデルタ-接続は、安定した接地と混合負荷が必要な場合に送電電圧を使用可能なレベルまで降圧するための業界の主力製品です。デルタは、堅牢な三相電力供給とフォールト トレランスが最優先される場合に優れており、閉ループ設計により優れた負荷分散を実現し、中性点がなくても制限はありません。- Wye は、多用途性、接地動作、単相負荷と三相負荷の混合が必要な場合に優れており、デュアル電圧機能と安定した中性点基準を提供します。

これら 2 つの世界の間で最も一般的な接点はデルタ{0}}ワイ変圧器です。デルタ一次側は上流のシステムを下流の不均衡や高調波から分離し、ワイの二次側は完全に平衡化されることはほとんどない現実の負荷に接地された安定した中性点を提供します。-各構成をいつ使用するのか、なぜ使用するのかを理解することで、エンジニアはパフォーマンスを最適化し、さまざまな種類の負荷を効果的に管理し、プロジェクトのコストを制御することができます。疑わしい場合は、多用途性、安全性、パフォーマンスの最適なバランスが得られるデルタ ワイを使用するのが一般的です。-混合用途施設の電力を削減するための万能の図-です。{6}}

 

 

 

 

 

変圧器を扱うときは、適用されるすべての電気規定と安全規格を常に遵守してください。適切なテストを行わずに、システムの電源が切れているとは決して考えないでください。-安全な動作には、適切なサイズの過電流保護と接地が不可欠です。変圧器の選択または設置に関して不明な点がある場合は、資格のある電気技術者または資格のある専門家にご相談ください。