変圧器の定格電圧について

質問

今、電験3種の電力の勉強をしています。質問させて下さい。

ある送電線路において、三相短絡電流を求める際、短絡前の負荷側の電流を求めるのには負荷の両端の電圧は定格電圧で計算するけれども（変圧器の出力電圧は内部抵抗分を含めて定格電圧プラスαのハズ）、負荷側が短絡したときには変圧器の出力電圧自体が定格電圧として計算しないと回答が導けません。

要は、線路にきっちりした負荷があるときは…電源側である変圧器出力＝定格電圧＋α
　　　　線路の負荷が短絡したときは…電源側である変圧器出力＝定格電圧

としなければならず、短絡する前と後では電源の発生電圧が違う状態で計算することが非常に不思議です。

どなたか、教えてください。

回答No.1

ninoue

変圧器(を含む回路)の短絡電流を求める場合、変圧器は励磁電流=0の理想変圧器として考えます。(短絡電流が大きく、励磁電流=0としても結果は殆ど変らない)
一方、短絡インピーダンス:%Zの測定は変圧器の入出力側の一方を短絡し(通常二次側?)、他の側に定格電流値が流れるようにした時の電圧値:vを測定し、その値を求めます。
%Z=v/V(=定格電圧)

従ってこの測定方法から変圧器の２次側が短絡された場合の短絡電流値は、変圧器が無限大容量母線に接続されていると考えた場合、定格電流値/(%Z)で求まる事になります。

変圧器の内部抵抗や内部インダクタンス、２次側の無負荷電圧と定格電圧の差などは全て含んで%Zが求められている筈なので、次のように細かく考える必要はありません。
>短絡する前と後では電源の発生電圧が違う状態で計算することが非常に不思議です

変圧器１次側母線や２次側の短絡インピーダンス値を考慮して短絡電流値を求める場合、変圧器は%Z値のインピーダンス(更に細かくは%Z=R+J*%X)として置換えて計算出来ます。

変圧器　%インピーダンス　短絡電流
としてサーチすると次等が見つかります。

[PDF]　VII．変圧器の原理
http://www.aichidenki.jp/eigyou/haiden/databook/7.pdf

第7章となっているので他にも変圧器関係の説明があるのではと考え、もっと上位から辿ると
http://www.aichidenki.jp/
==>配電用変圧器
http://www.aichidenki.jp/eigyou/haiden/haiden.htm
==>配電用変圧器データブック 　Download(目次へ)
http://www.aichidenki.jp/eigyou/haiden/databook/databook.htm

このあたりの資料等を参照して検討して下さい。

お礼

丁寧に回答していただき本当に有難うございます。

ninoueさんからの回答をずーっと読みながら、変圧器の％インピーダンスを勉強しなおしました。
「％インピーダンスを求めるときには、負荷の両端には定格電圧がかかっていて、そこに流れる電流は定格電流値である。そして、その定格電流値を％インピーダンスでわると、短絡電流になる。その短絡電流というのは、変圧器の内部インピーダンスだけが負荷として存在し、そこに定格電圧を印加したときに流れる電流である。」と理解しました。

よって、三相短絡電流を求める問題の場合、電源が定格電圧で、負荷が変圧器や線路のインピーダンスのみのときの電流を考えるのだと、理解していこうと思います。

ただ、実際の送電では、変電所は定格電圧＋α　で出力していると思われるので、短絡電流＝（定格電圧＋α）÷　（変圧器や線路のインピーダンス）だという気はするのですが…。