ジグザグ変圧器

ジグザグ変圧器巻線は、ジグザグまたは「相互接続された星型」接続を備えた特殊用途の変圧器巻線であり、各出力は 120° オフセットされた 2 つの位相のベクトル和になります。 ^[1]これは接地変圧器として使用され、接地されていない 3 相システムから中性線接続が欠落して、その中性線をアース基準点に接地できるようにします。また、3 次 (3 次、9 次、15 次、21 次など) の高調波電流を抑制できるため、高調波緩和を実行します。^[2]オートトランスとして 3 相電力を供給します(絶縁回路なしで一次側と二次側として機能します)。^[3]非標準の位相シフトされた 3 相電力を供給します。^[1]

9巻線の3相変圧器には通常3つの一次巻線と6つの同一の二次巻線があり、図のようにジグザグ巻線接続で使用できます。^[1]

従来の三相変圧器と同じ巻線とコア数を持つ従来の6巻線接地変圧器またはジグザグバンク^[1]も、ジグザグ巻線接続で使用できます。

いずれの場合も、各ジグザグ巻線コアの最初のコイルは、次のコアの 2 番目のコイルと逆方向に接続される。2 番目のコイルはすべて一緒に結線されて中性点を形成し、位相は一次コイルに接続される。したがって、各位相は互いに結合し、電圧は相殺される。したがって、ジグザグは高い正および負のシーケンスインピーダンスを持ち、ゼロシーケンスインピーダンスは低く、接地できるため、中性点を流れる電流はごくわずかである。^[4]

3 つの「肢」はそれぞれ 2 つのセクションに分割されています。各肢の 2 つの半分は、同じ数の巻き数を持ち、反対方向に巻かれています。中性線が接地されている場合、相対地短絡障害時に電流の 3 分の 1 が障害電流に戻り、残りの電流はデルタ電源から接地点を導出するために使用されるときに 3 つの相のうち 2 つを通過する必要があります。^[5]

1 つ以上の相がアースに故障すると、変圧器の各相に印加される電圧のバランスが崩れ、巻線内の磁束が反対方向に向かなくなります (対称コンポーネントを使用すると、これはI _a0 = I _b0 = I _c0になります)。変圧器の中性線と故障相の間には、ゼロシーケンス (地絡) 電流が存在します。この用途でのジグザグ変圧器の目的は、デルタ接続システムで地絡の戻り経路を提供することです。通常の状態では中性線の電流は無視できるため、故障した負荷が故障状態で自動的に切断されることを条件に、小型 (連続故障負荷を運ぶことができない) 変圧器は短時間定格が必要な場合のみ使用できます。変圧器のインピーダンスは、必要な最大故障電流に対して低すぎてはいけません。二次側を合計した後でインピーダンスを追加して、最大故障電流を制限できます (3 I _oパス)。^[6]

Y（Y字型またはスター型）、デルタ型、ジグザグ型の巻線の組み合わせを使用して、ベクトル位相シフトを実現できます。たとえば、電気ネットワークに、110 kV/33 kV スター/スター変圧器の送電ネットワークがあり、高電圧配電ネットワークには 33 kV/11 kV デルタ/スター型が使用されています。110 kV/11 kV ネットワーク間で直接変換が必要な場合は、110 kV/11 kV スター/デルタ変圧器を使用するという選択肢があります。問題は、11 kV デルタにはアース基準点がなくなることです。110 kV/11 kV 変圧器の二次側の近くにジグザグ変圧器を設置すると、必要なアース基準点が提供されます。^[7]

アプリケーション

ジグザグ変圧器は、安定した中性電圧を提供し、過度の相対接地電圧を防ぐために、三相インバータ（通常は再生可能エネルギー用）を電力会社がグリッドに接続する際によく使用されます。また、インバータ内のスイッチングデバイス（通常は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT））を保護します。^[8]

参考文献

^ abcd Lawhead, Larry; Hamilton, Randy; Horak, John (2006 年 5 月)。3 相変圧器の巻線構成と差動リレー補償(PDF)。第 60 回ジョージア工科大学保護リレー会議。pp. 8–10。2015年12 月 27 日閲覧。
^ Khera, PP (1990 年 10 月)。「低電圧配電システムの中性導体の高調波を低減するためのジグザグ変圧器の応用」( PDF)。IEEE Trans. on Industry Applications。doi :10.1109/IAS.1990.152320。
^ Sankaran, C. (2000 年 7 月 1 日). 「ジグザグ変圧器の基礎」. EC&M マガジン. 2012 年2 月 22 日閲覧。
^ ポストグローバー – ジグザグ接地変圧器
^ Das, JC (2002). 短絡負荷フローと高調波 CRC Press. pp. 25–28.
^ ブラックバーン、J. ルイス、「保護リレー」、マルセルデッカー社、ニューヨーク、1998 年
^ URJA Techniques (インド) Pvt. Ltd.
^ 「ジグザグトランスフォーマー」Acutran . 2021年2月11日閲覧。

[Lawhead_(2006)-1] Lawhead, Larry; Hamilton, Randy; Horak, John (2006 年 5 月)。3 相変圧器の巻線構成と差動リレー補償(PDF)。第 60 回ジョージア工科大学保護リレー会議。pp. 8–10。2015年12 月 27 日閲覧。

[Khera_(1990)-2] Khera, PP (1990 年 10 月)。「低電圧配電システムの中性導体の高調波を低減するためのジグザグ変圧器の応用」( PDF)。IEEE Trans. on Industry Applications。doi :10.1109/IAS.1990.152320。

[Sankaran_(2000)-3] Sankaran, C. (2000 年 7 月 1 日). 「ジグザグ変圧器の基礎」. EC&M マガジン. 2012 年2 月 22 日閲覧。

[4] ポストグローバー – ジグザグ接地変圧器

[5] Das, JC (2002). 短絡負荷フローと高調波 CRC Press. pp. 25–28.

[6] ブラックバーン、J. ルイス、「保護リレー」、マルセルデッカー社、ニューヨーク、1998 年

[7] URJA Techniques (インド) Pvt. Ltd.

[8] 「ジグザグトランスフォーマー」Acutran . 2021年2月11日閲覧。