令和7年度 下期 学科試験 問19 解説 変圧器の並行運転

変圧器の並行運転条件を問う問題です。この設問では「並行運転を行う上で、守らなければ循環電流が発生したり、負荷の分担がうまくいかなくなったりする重要な条件」を知識として持っているかが問われています。効率の良し悪しは、それぞれの変圧器が単体で持つ特性であり、並行運転の可否を決める物理的な必須条件ではありません。

並行運転の必須条件

変圧器を並行運転する際には、以下の条件がすべて満たされている必要があります。

1. 極性が一致していること
2. 変圧比（巻数比）が等しいこと
3. %インピーダンス電圧が等しいこと
4. 相回転および角変位が等しいこと（三相の場合）

もし極性が逆であれば、変圧器の二次側で短絡回路が形成され、大きな循環電流が流れて巻線が焼損します。また、変圧比が異なれば変圧器間に循環電流が流れますし、インピーダンス電圧が異なれば、それぞれの負荷分担が容量比通りにならず、片方の変圧器だけが過負荷になるという問題が発生します。

なぜ「効率」は条件に含まれないのか

効率とは、入力した電力に対してどれだけ無駄なく出力できたかを示す指標です。効率が異なる変圧器同士を並行運転したとしても、上記で挙げた物理的な電気的条件が整っていれば、並行運転自体は支障なく行えます。

例えば、少し古い変圧器と新しい高効率変圧器を並行運転する場合、効率が異なるため、損失の総量は最適化されないかもしれませんが、系統としては問題なく電力を供給できます。試験で「効率」が選択肢にある場合、それは電気的な不具合を引き起こす要因ではないため、並行運転の不可欠な条件とは見なされません。

知識の整理と出題の意図

この問題は、変圧器が並行運転される際に、内部でどのような物理現象（循環電流や負荷分担の偏り）が起きるかを理解しているかを確認するためのものです。

現場において変圧器の増設や更新を行う際は、これらの条件をすべて確認する必要があります。もしインピーダンス電圧が異なる変圧器を並列に接続しなければならない場合には、負荷分担の計算を行い、過負荷にならないよう注意を払うなどの実務判断が必要となります。効率については、「経済的には効率が高い方が望ましいが、並列接続の運用上の必須条件ではない」という切り分けができることが重要です。

参考リンク

• 変圧器の並行運転条件（電気設備技術者のための試験対策） ※試験対策としての要点まとめ例
• 変圧器の並行運転でなぜ循環電流が流れるのか（YouTube解説）
• 変圧器の並行運転条件（電気工学の学術的定義 - 電気学会）