平成30年度 筆記試験(追加試験分) 問18 解説 変圧器の結線方法

三相変圧器の結線図から名称を特定するには、一次側（上側）と二次側（下側）のコイルがどのように接続されているかを個別に確認します。コイルの端が1箇所に集められていればスター（Y）結線、コイルが隣り合う相と数珠つなぎになっていればデルタ（$\Delta$）結線です。選択肢 ロ では、一次側・二次側ともにコイルがループを形成するように接続されているため、$\Delta-\Delta$結線であると判断できます。

結線図を読み解くための回路構成の知識

変圧器の三相結線には、主にスター結線とデルタ結線の2種類があります。試験で図記号を判別する際は、以下の視点を持つことが重要です。

スター結線（Y結線）は、3つのコイルの片側の端子をすべて1点（中性点）にまとめて接続する方式です。図面上では、3本の線から降りてきたコイルが、一番下の共通線でひとまとめに繋がっている形で見分けられます。

デルタ結線（$\Delta$結線）は、3つのコイルを環状（三角形状）に接続する方式です。図面では、ある相のコイルの終わりが次の相のコイルの始まりに接続され、ぐるりと一周するような配線になっています。

今回の問題の選択肢を詳しく見ると以下のようになります。 イ：一次側がスター、二次側がデルタ（Y-$\Delta$） ロ：一次側がデルタ、二次側がデルタ（$\Delta-\Delta$） ハ：一次側がスター、二次側がスター（Y-Y） ニ：一次側がデルタ、二次側がスター（$\Delta$-Y）

正解を導き出す図記号の判別プロセス

図面から結線方式を判別するときは、まず片方の側のコイルだけに注目します。

まず一次側（図の上部）を確認します。ロ の図では、左の電線から出たコイルの先が中央の電線へ、中央のコイルの先が右の電線へ、右のコイルの先が左の電線へと戻るように描かれています。このように3つのコイルが直列のループを作っているのがデルタの特徴です。一方、ハ のように3つのコイルの末端がどれも同じ一本の横線に合流している場合はスターです。

次に二次側（図の下部）を確認します。ロ の二次側も、一次側と同様にコイル同士が隣の相へ渡るように接続され、閉じた回路を作っています。

両方がデルタの形状を示しているのは ロ だけであるため、これが正解となります。

現場で役立つ結線方式の特性と教育的意図

この知識は、高圧受電設備の設計や施工において極めて重要です。なぜなら、結線方式によって電気的な特性が大きく異なるからです。

$\Delta-\Delta$結線には、第3高調波をデルタ回路内で循環させて外に出さないという特性があります。これにより、通信線への誘導障害を抑制できるメリットがあります。また、3台の単相変圧器を組み合わせている場合、1台が故障しても残りの2台でV結線として運転を継続できるという冗長性も備えています。

一方で、デルタ結線には中性点がないため、直接接地をとることができません。そのため、日本の配電系統では、接地が必要な二次側にはスター結線を用いる $\Delta$-Y結線が多く採用されます。

試験でこのような図記号の判別が出題されるのは、現場の単線結線図や複線図を正確に読み取り、変圧器の搬入や接続作業においてミスを防ぐための基礎体力を測るためです。図記号からその変圧器がどのような役割を果たし、どのような接地工事が必要なのかを連想できることが、第一種電気工事士に求められるプロの視点といえます。

参考リンク

• 第1種電気工事士 筆記試験 対策 変圧器の結線
• 三相交流の結線（Y結線とΔ結線）をベクトル図で理解する
• 三相変圧器の結線 - 公益社団法人 日本電気技術者協会