質問: 商用高圧受電で、需要家側に低圧動力用に三相Trと低圧電灯用にスコットTrが設置されている施設での、スコットTrに関する質問をさせて下さい。 スコットTrを用いる場合、二次側の二相で負荷バランスを取らないと"不平衡"が生じてしまうため、注意が必要とよく聞くのですが、 1.この不平衡とはスコットTr一次側に電圧不平衡が生じるという意味なのでしょうか? 2.その場合、電力会社側に電圧不平衡を発生させてしまうことになるのでしょうか? 3.設備への影響としては、三相負荷にも不平衡電圧を供給することになるので、例えば電動機の動作不良や循環電流による加熱等の不具合を発生させることになり得るのでしょうか? 4.単相負荷にも何か不具合が発生する可能性はあるのでしょうか? なかなか理解し切れていないので、どなたかご教示頂けますようお願いします。
回答: 1.この不平衡とはスコットTr一次側に電圧不平衡が生じるという意味なのでしょうか? >>>一次電圧には不平衡(各相の電圧に差異が生じたり、相間の位相差が120度でなくなる)は生じません。そう言えるのは、二次側に電圧源がないからです。(注) 3相交流の各線間に力率が1で、容量が等しい負荷を接続すると、線電流は、大きさは相電流の√3倍、位相は、相電流より30度遅れになります。この状態が、負荷が平衡している状態です。力率が1ではないときは、相電流と線電流の位相差が30度からずれます。 スコットトランスの二次側のそれぞれの相に力率が1で、容量が等しい負荷を接続すると、一次側からみて、負荷が平衡した状態になります。 二次側のそれぞれの相に異なった容量の負荷を接続すると、一次電圧(相電圧)は変化しませんが、一次側の各線電流が等しくなくなり、相電圧と線電流の位相差も30度ではなくなります。 (注)細かいことを言えば、発電所から需要家の受電点までには発電機、変圧器などの機器のインピーダンス、送電線のインピーダンスがありますので、電流に不平衡を生じたら、それらのインピーダンスによる電圧降下が相ごとに違ってきますので一次電圧に不平衡が生じるますが、その程度はごく僅かなので無視できると思います。 2.その場合、電力会社側に電圧不平衡を発生させてしまうことになるのでしょうか? >>>電圧の不平衡を生じさせることはありません。 3.設備への影響としては、三相負荷にも不平衡電圧を供給することになるので、例えば電動機の動作不良や循環電流による加熱等の不具合を発生させることになり得るのでしょうか? >>>スコットトランスの負荷が不平衡(二次側のそれぞれの相に異なった容量の負荷を接続)でも一次電圧は変わりませんので、三相側に接続された機器が動作不良を起こす懸念はありません。 4.単相負荷にも何か不具合が発生する可能性はあるのでしょうか? >>>ありません。 では、なぜ不平衡を避けるべきなのでしょうか? 需要家は6kVを直接利用することはなく、変圧器で100V, 200V, 400V に降圧して利用します。一般の需要家の場合は、変圧器とは柱上変圧器です。6kV で受電している大口需要家は構内に変圧器(受電設備)を設置しています。 負荷が平衡していないと、変圧器から定格容量いっぱいの電力を引き出すことができないからです。 電力会社から見ても、事情は同じなので、電力会社は大口需要家に負荷の著しい不平衡がないよう措置することを求めます。