Z型接地変圧器：電力システムの安定性を高めるための技術解析と包括的なソリューション

Z型変圧器は、独特の巻線構成を持つ特殊な接地変圧器であり、電力システムにおいて特徴的な利点を示しています。この記事では、その技術的特徴について詳細に分析し、選定、構成、設置、調整、保守など、多様なアプリケーションニーズに対応する包括的なソリューションを提供します。

1. Z型変圧器の主要な利点

1.1 超低零相インピーダンス
Z型変圧器は、低零相インピーダンス（約10Ω）で優れています。これは、小電流接地システムに理想的です。ジグザグ巻線設計により、コア内の零相フローがキャンセルされ、消弧コイル容量が90-100%まで達成できます（従来の変圧器では20%）。

1.2 高調波抑制
ジグザグ接続は三次高調波を中和し、位相電圧がほぼ正弦波形になり、電力品質が向上します。通常運転時には、負荷なし損失が最小限に抑えられた高い正・負列インピーダンスを示します。

1.3 多機能性
Z型変圧器は、接地変圧器と所内サービス変圧器の両方の役割を果たすことができ、インフラコストを削減します。また、サージ伝播による過電圧リスクを軽減することで、雷保護を強化します。

2. 主要な適用シナリオ

2.1 再生可能エネルギー統合
風力・太陽光発電所では、Z型変圧器はデルタ接続システムに人工的な中性点を提供し、リレー保護と非対称負荷補償を可能にします。

2.2 都市ケーブルネットワーク
キャパシティブ電流が10A以上（3-10kV）または30A以上（35kV以上）のシステムでは、Z型変圧器は消弧コイルまたは抵抗を使用して断続的なアーク過電圧を抑制します。

2.3 産業および鉄道システム

3. 消弧コイルおよび接地抵抗との組み合わせ

3.1 消弧コイル

3.2 接地抵抗

公式: R=Up(2-3)ICR = \frac{U_p}{(2-3)I_C}R=(2-3)ICUp, ここでUpU_pUp= 相電圧, ICI_CIC = キャパシティブ電流。
典型的な値: 35kVシステムでは5-30Ω（1000-2000A）、10kVシステムでは10-15Ω（15-600A）。

3.3 保護およびSCADA統合

ここに技術仕様表のプロフェッショナルな英語翻訳があります：

適用シナリオ	システム電圧レベル	接地方法	接地抵抗/消弧コイル構成	ゼロシーケンス電流保護設定
新エネルギー電力網統合	35kV	低抵抗接地	5-30Ω、接地電流1000-2000A	約1000A、動作時間≤1s
都市ケーブル配電網	10kV	消弧コイル接地	コイル容量 = 主変圧器容量の90%-100%、ダンピング抵抗≥コイルリアクタンスの12%	残留電流≤5A、デチューニング度±5%
産業配電網	6kV	低抵抗接地	接地抵抗10-15Ω、接地電流15-600A	>15A、動作時間≤5s
鉄道輸送システム	35kV	低抵抗接地	5-30Ω、接地電流1000-2000A	約1000A、動作時間≤1s