JP2001015365A - 変流器 - Google Patents
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- Transformers For Measuring Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二重鉄心構造の変流器をGIS各相母線に貫通
させて変流器収納ユニットに装着する場合に、閉回路を
形成する等の残留磁気特性への対策が必要であった。 【解決手段】 空隙を有する鉄心１と閉鉄心２とを互い
に当接させて同軸上に配置して形成された複合鉄心３
と、この複合鉄心３に巻装された二次巻線N2と、前記複
合鉄心３に巻装され、かつ三相分を直列接続して開放三
角結線を構成するための零相三次巻線N3とを備えたもの
である。なお、複合鉄心３には、方向性珪素鋼板を用い
る。また、複合鉄心３に零相三次巻線N3を巻装しその上
に二次巻線N2を巻装し、その上に熱硬化性絶縁テープを
巻装する。
させて変流器収納ユニットに装着する場合に、閉回路を
形成する等の残留磁気特性への対策が必要であった。 【解決手段】 空隙を有する鉄心１と閉鉄心２とを互い
に当接させて同軸上に配置して形成された複合鉄心３
と、この複合鉄心３に巻装された二次巻線N2と、前記複
合鉄心３に巻装され、かつ三相分を直列接続して開放三
角結線を構成するための零相三次巻線N3とを備えたもの
である。なお、複合鉄心３には、方向性珪素鋼板を用い
る。また、複合鉄心３に零相三次巻線N3を巻装しその上
に二次巻線N2を巻装し、その上に熱硬化性絶縁テープを
巻装する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種継電器の入力
部に接続される変流器に関し、詳しくは、１台で残留磁
気特性及び残留電流特性の両方の特性にすぐれた変流器
に関する。
部に接続される変流器に関し、詳しくは、１台で残留磁
気特性及び残留電流特性の両方の特性にすぐれた変流器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電機や電動機を保護する比率差動継電
器等の入力部には、遮断器の再投入時に誤動作の原因と
なる残留磁気をできるだけ小さくするために、空隙付き
鉄心を有する変流器、いわゆる残留磁気特性付き変流器
がよく用いられる。この残留磁気特性付き変流器は、一
次電流（例えば、800A以上）が大きい貫通形変流器を対
象に規定される性能なので、二次巻数が多く、空隙付き
鉄心の磁化力および鉄損の特性が比較的悪くても変流比
誤差にそれほど影響を与えない。
器等の入力部には、遮断器の再投入時に誤動作の原因と
なる残留磁気をできるだけ小さくするために、空隙付き
鉄心を有する変流器、いわゆる残留磁気特性付き変流器
がよく用いられる。この残留磁気特性付き変流器は、一
次電流（例えば、800A以上）が大きい貫通形変流器を対
象に規定される性能なので、二次巻数が多く、空隙付き
鉄心の磁化力および鉄損の特性が比較的悪くても変流比
誤差にそれほど影響を与えない。
【０００３】一方、地絡過電流継電器等により送配電線
三相回路の零相電流（地絡事故電流）を検出する場合に
は、零相電流を専用に検出する零相変流器を用いたり、
あるいは図４のように、二次巻線N2と共に零相三次巻線
N3を設けた変流器を三相各線路に１台ずつ接続して、各
二次巻線N2をＹ結線した残留回路を開放し、三次巻線N3
に零相電流を流している。ここで残留回路とは、変流器
の中性点と負担などの中性点とを結ぶことにより形成さ
れる零相電流回路である（後述の図５を参照）。
三相回路の零相電流（地絡事故電流）を検出する場合に
は、零相電流を専用に検出する零相変流器を用いたり、
あるいは図４のように、二次巻線N2と共に零相三次巻線
N3を設けた変流器を三相各線路に１台ずつ接続して、各
二次巻線N2をＹ結線した残留回路を開放し、三次巻線N3
に零相電流を流している。ここで残留回路とは、変流器
の中性点と負担などの中性点とを結ぶことにより形成さ
れる零相電流回路である（後述の図５を参照）。
【０００４】図４の回路では、各零相三次巻線N3を直列
接続して三次負担としての地絡過電流継電器OCG等を接
続することにより、残留回路による零相分路を開放した
閉回路が形成される。なお、OCは二次巻線N2に接続され
た二次負担としての過電流継電器、IRa，ISa，ITaは過
電流継電器OCを流れる電流、I0は地絡過電流継電器OCG
を流れる零相電流である。この場合、地絡過電流継電器
OCGにとって必要なのは零相分電流に対応する電流のみ
であり、正相・逆相電流のみによって流れる残留電流は
全く不要であるばかりか、検出感度を制限する要因とな
る無益な電流である。従って、この残留電流を小さくす
るためには、鉄心特性のばらつきや損失を少なくする必
要がある。
接続して三次負担としての地絡過電流継電器OCG等を接
続することにより、残留回路による零相分路を開放した
閉回路が形成される。なお、OCは二次巻線N2に接続され
た二次負担としての過電流継電器、IRa，ISa，ITaは過
電流継電器OCを流れる電流、I0は地絡過電流継電器OCG
を流れる零相電流である。この場合、地絡過電流継電器
OCGにとって必要なのは零相分電流に対応する電流のみ
であり、正相・逆相電流のみによって流れる残留電流は
全く不要であるばかりか、検出感度を制限する要因とな
る無益な電流である。従って、この残留電流を小さくす
るためには、鉄心特性のばらつきや損失を少なくする必
要がある。
【０００５】そして、比率差動継電器用と地絡過電流継
電器用とそれぞれ別個に変流器を設置するスペースを省
くため、残留磁気特性と残留電流特性の両方を満足する
変流器として、本発明の出願人は、特開平9-92560号
「変流器」を提案している。この変流器は、図３（一相
分のみ）に示すように、空隙を有する第１の鉄心11に巻
装された二次巻線N2と、閉鉄心である第２の鉄心12に巻
装された零相三次巻線N3と、その零相三次巻線N3に誘起
される開放電圧の原因となる磁束を打ち消して開放電圧
を抑制するように端子間を短絡した模擬巻線N2'を備え
て、第１の鉄心11と第２の鉄心12を同軸上に配置し、さ
らに絶縁樹脂によりモールドして一体化をはかり、ガス
絶縁開閉装置（GIS）の変流器収納ユニット部等に装着
するようにしたものである。なお、図中の13は二次負
担、14は三次負担、i2,i2',i3は各巻線N2,N2',N3を流れ
る電流である。
電器用とそれぞれ別個に変流器を設置するスペースを省
くため、残留磁気特性と残留電流特性の両方を満足する
変流器として、本発明の出願人は、特開平9-92560号
「変流器」を提案している。この変流器は、図３（一相
分のみ）に示すように、空隙を有する第１の鉄心11に巻
装された二次巻線N2と、閉鉄心である第２の鉄心12に巻
装された零相三次巻線N3と、その零相三次巻線N3に誘起
される開放電圧の原因となる磁束を打ち消して開放電圧
を抑制するように端子間を短絡した模擬巻線N2'を備え
て、第１の鉄心11と第２の鉄心12を同軸上に配置し、さ
らに絶縁樹脂によりモールドして一体化をはかり、ガス
絶縁開閉装置（GIS）の変流器収納ユニット部等に装着
するようにしたものである。なお、図中の13は二次負
担、14は三次負担、i2,i2',i3は各巻線N2,N2',N3を流れ
る電流である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の残留
磁気特性と残留電流特性の両方を満足する変流器は、見
掛け上一体化しているものの、残留磁気特性付き巻線と
零相三次巻線が、それぞれ固有の鉄心を備えた、いわゆ
る二重鉄心形変流器である。一般的に、単一鉄心に単一
の二次巻線が巻装された変流器は、残留磁気特性付き巻
線に限らず、三相各線路に１台ずつ接続して各二次巻線
をＹ結線する際、高調波、特に第３調波と第５調波が重
畳して変流比誤差が悪化するのを防止するため、図５に
示すような残留回路に準じた閉回路を形成している。
磁気特性と残留電流特性の両方を満足する変流器は、見
掛け上一体化しているものの、残留磁気特性付き巻線と
零相三次巻線が、それぞれ固有の鉄心を備えた、いわゆ
る二重鉄心形変流器である。一般的に、単一鉄心に単一
の二次巻線が巻装された変流器は、残留磁気特性付き巻
線に限らず、三相各線路に１台ずつ接続して各二次巻線
をＹ結線する際、高調波、特に第３調波と第５調波が重
畳して変流比誤差が悪化するのを防止するため、図５に
示すような残留回路に準じた閉回路を形成している。
【０００７】つまり、高調波成分を閉回路で還流させ
て、二次巻線出力の波形歪を取り除いている。従って、
変流器をGISの各相母線に貫通させて変流器収納ユニッ
ト部や配電盤等に装着する際、二次端子ターミナルボッ
クスにおいて閉回路を形成したり、あるいは別途フィル
タを接続することが必要であった。又零相三次巻線側で
も二次端子ターミナルボックスの模擬巻線端子間を導線
や模擬負荷等で短絡する必要があった。そこで、本発明
は、高調波を抑制するための対策や、模擬巻線端子間の
短絡処理等の作業を省いて、GIS等へ装着することを可
能にするとともに、変流器本体も更にコンパクト化をは
かりながら、残留磁気特性と残留電流特性の両方を満足
する変流器を提供しようとするものである。
て、二次巻線出力の波形歪を取り除いている。従って、
変流器をGISの各相母線に貫通させて変流器収納ユニッ
ト部や配電盤等に装着する際、二次端子ターミナルボッ
クスにおいて閉回路を形成したり、あるいは別途フィル
タを接続することが必要であった。又零相三次巻線側で
も二次端子ターミナルボックスの模擬巻線端子間を導線
や模擬負荷等で短絡する必要があった。そこで、本発明
は、高調波を抑制するための対策や、模擬巻線端子間の
短絡処理等の作業を省いて、GIS等へ装着することを可
能にするとともに、変流器本体も更にコンパクト化をは
かりながら、残留磁気特性と残留電流特性の両方を満足
する変流器を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、空隙を有する
鉄心と閉鉄心とを互いに当接させて同軸上に配置して形
成された複合鉄心と、この複合鉄心に巻装された二次巻
線と、前記複合鉄心に巻装され、かつ三相分を直列接続
して開放三角結線を構成するための零相三次巻線とを備
えたものである。なお、複合鉄心には、方向性珪素鋼板
を用いることが好ましい。また、複合鉄心に零相三次巻
線を巻装しその上に二次巻線を巻装し、さらにその上に
熱硬化性絶縁テープを巻装して硬化させ、外装絶縁層を
形成することも可能である。さらにまた、本発明は、上
記構成部材の全体を樹脂により一体的にモールドするこ
とが望ましい。
鉄心と閉鉄心とを互いに当接させて同軸上に配置して形
成された複合鉄心と、この複合鉄心に巻装された二次巻
線と、前記複合鉄心に巻装され、かつ三相分を直列接続
して開放三角結線を構成するための零相三次巻線とを備
えたものである。なお、複合鉄心には、方向性珪素鋼板
を用いることが好ましい。また、複合鉄心に零相三次巻
線を巻装しその上に二次巻線を巻装し、さらにその上に
熱硬化性絶縁テープを巻装して硬化させ、外装絶縁層を
形成することも可能である。さらにまた、本発明は、上
記構成部材の全体を樹脂により一体的にモールドするこ
とが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図に基づき本発明の実施形
態を説明する。図１は実施形態の構成をわかりやすく説
明するため、鉄心に巻装される一相分の二次巻線、零相
三次巻線を模式的に示したものであり、又、変流器単体
の機能もわかりやすくするため、二次巻線、零相三次巻
線に直接負担を接続した図（三次巻線N3は三相分が直列
接続されて三次負担７に接続され、閉回路を形成す
る。）としており、さらに、巻線絶縁等を省略し主要構
成のみ図示している。図において、１は方向性珪素鋼板
からなる空隙を有する鉄心であり、そのギャップ部分に
図示しないがステンレス等の非磁性体の薄板又はポリエ
ステルフィルム等の絶縁紙が挿入されている。
態を説明する。図１は実施形態の構成をわかりやすく説
明するため、鉄心に巻装される一相分の二次巻線、零相
三次巻線を模式的に示したものであり、又、変流器単体
の機能もわかりやすくするため、二次巻線、零相三次巻
線に直接負担を接続した図（三次巻線N3は三相分が直列
接続されて三次負担７に接続され、閉回路を形成す
る。）としており、さらに、巻線絶縁等を省略し主要構
成のみ図示している。図において、１は方向性珪素鋼板
からなる空隙を有する鉄心であり、そのギャップ部分に
図示しないがステンレス等の非磁性体の薄板又はポリエ
ステルフィルム等の絶縁紙が挿入されている。
【００１０】２は方向性珪素鋼板からなる閉じられた鉄
心であり、鉄心１に当接されて同軸上に配設されてい
る。これら鉄心１と鉄心２とにより複合鉄心３が形成さ
れる。複合鉄心３の外表面には、図２に示されるよう
に、鉄心絶縁４が施されてから零相三次巻線N3が巻装さ
れて、三次負担７が接続されている。更に、層間の絶縁
（図示せず）を施して二次巻線N2が全周にわたり均等に
巻装されて、二次負担６が接続されている。零相三次巻
線N3は巻数が少なく（普通、20ターン）、巻数の多い二
次巻線N2を上層に巻装することで、変流器周面が二次巻
線N2により低圧電位層（接地電位）が形成されてシール
ドされる。なお、図１では二次巻線N2、三次巻線N3が同
一の層に巻装されているように示されているが、実際の
巻装状態は図２のとおりである。
心であり、鉄心１に当接されて同軸上に配設されてい
る。これら鉄心１と鉄心２とにより複合鉄心３が形成さ
れる。複合鉄心３の外表面には、図２に示されるよう
に、鉄心絶縁４が施されてから零相三次巻線N3が巻装さ
れて、三次負担７が接続されている。更に、層間の絶縁
（図示せず）を施して二次巻線N2が全周にわたり均等に
巻装されて、二次負担６が接続されている。零相三次巻
線N3は巻数が少なく（普通、20ターン）、巻数の多い二
次巻線N2を上層に巻装することで、変流器周面が二次巻
線N2により低圧電位層（接地電位）が形成されてシール
ドされる。なお、図１では二次巻線N2、三次巻線N3が同
一の層に巻装されているように示されているが、実際の
巻装状態は図２のとおりである。
【００１１】又、特に二次巻線N2が巻装された後、熱硬
化性絶縁テープを巻装して硬化させることで、巻線によ
る表面の凹凸が無くなり、表面がほぼ円筒形状の外装絶
縁層が形成されて、変流器の外表面が平滑に仕上がる。
また、他の構成として、図示しないが変流器の構成部材
全体をエポキシ樹脂で一体被覆して、その表面の一部に
取付け座を形成することもある。この取付け座を用いる
ことで、変流器を設置する際は、変流器を単独で固定す
ることが可能となる。
化性絶縁テープを巻装して硬化させることで、巻線によ
る表面の凹凸が無くなり、表面がほぼ円筒形状の外装絶
縁層が形成されて、変流器の外表面が平滑に仕上がる。
また、他の構成として、図示しないが変流器の構成部材
全体をエポキシ樹脂で一体被覆して、その表面の一部に
取付け座を形成することもある。この取付け座を用いる
ことで、変流器を設置する際は、変流器を単独で固定す
ることが可能となる。
【００１２】こうして、零相三次巻線N3と二次巻線N2と
を共に同一の複合鉄心３に巻装したことで、変流器を三
相各線路に１台ずつ接続する場合、各零相三次巻線N3を
直列接続して地絡過電流継電器を接続することにより閉
回路を形成し、零相分路（残留回路）を開放する。それ
により三次巻線N3の閉回路で高調波成分を還流させて各
巻線出力の波形歪を取り除くことができる。また複合鉄
心３には、それぞれ方向性珪素鋼板を用いたので、その
鉄心特性として磁化力および鉄損が低下することによ
り、零相三次巻線の変流比誤差について、鉄心特性のバ
ラツキの影響が少なくなる。
を共に同一の複合鉄心３に巻装したことで、変流器を三
相各線路に１台ずつ接続する場合、各零相三次巻線N3を
直列接続して地絡過電流継電器を接続することにより閉
回路を形成し、零相分路（残留回路）を開放する。それ
により三次巻線N3の閉回路で高調波成分を還流させて各
巻線出力の波形歪を取り除くことができる。また複合鉄
心３には、それぞれ方向性珪素鋼板を用いたので、その
鉄心特性として磁化力および鉄損が低下することによ
り、零相三次巻線の変流比誤差について、鉄心特性のバ
ラツキの影響が少なくなる。
【００１３】つまり各鉄心の特性がある程度悪くても、
３台とも揃った特性の鉄心であることから、結果として
零相三次巻線N3の変流比誤差は、相対的に二次巻線N2の
変流比誤差に比べて許容範囲が大きいものとなる。これ
らのことから、鉄心の材料に関しては、特性の許容範囲
が大きくなることでコスト的に極めて有利となる。具体
的には、製造工程が同一のロットの方向性珪素鋼板を素
材として鉄心を構成すると各鉄心について同一の特性が
得られ易いことになる。
３台とも揃った特性の鉄心であることから、結果として
零相三次巻線N3の変流比誤差は、相対的に二次巻線N2の
変流比誤差に比べて許容範囲が大きいものとなる。これ
らのことから、鉄心の材料に関しては、特性の許容範囲
が大きくなることでコスト的に極めて有利となる。具体
的には、製造工程が同一のロットの方向性珪素鋼板を素
材として鉄心を構成すると各鉄心について同一の特性が
得られ易いことになる。
【００１４】しかし、それでもまだ要求仕様が厳しい場
合は、透磁性にすぐれたパーマロイと方向性珪素鋼板と
を組み合わせて複合鉄心を製作し、特性を向上させるこ
とにより要求仕様を満足させることが可能である。な
お、鉄心の残留磁気特性については、鉄心の磁路直角方
向にギャップを有しているため殆ど残留磁気は無く、し
かも残留磁気特性付きの仕様が飽和磁気の30％以下と規
定されているので、一部残留磁気がある場合でも特に問
題となることはない。
合は、透磁性にすぐれたパーマロイと方向性珪素鋼板と
を組み合わせて複合鉄心を製作し、特性を向上させるこ
とにより要求仕様を満足させることが可能である。な
お、鉄心の残留磁気特性については、鉄心の磁路直角方
向にギャップを有しているため殆ど残留磁気は無く、し
かも残留磁気特性付きの仕様が飽和磁気の30％以下と規
定されているので、一部残留磁気がある場合でも特に問
題となることはない。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、変流
器本体のみで残留磁気特性および残留電流特性がともに
満足されるので、GISや配電盤等へ装着する際、従来必
要であった残留磁気特性付き巻線側に高調波を抑制する
手当てや、零相三次巻線側で二次端子ターミナルボック
スの模擬巻線を短絡する等の煩わしい作業が不要とな
る。又、空隙を有する鉄心と閉鉄心とを互いに当接して
同軸上に配置して、一体の鉄心としてから、その複合鉄
心に各巻線を巻装するので、各鉄心毎に巻線を巻装する
従来のいわゆる二重鉄心形変流器に比べて、変流器本体
が小型化される。
器本体のみで残留磁気特性および残留電流特性がともに
満足されるので、GISや配電盤等へ装着する際、従来必
要であった残留磁気特性付き巻線側に高調波を抑制する
手当てや、零相三次巻線側で二次端子ターミナルボック
スの模擬巻線を短絡する等の煩わしい作業が不要とな
る。又、空隙を有する鉄心と閉鉄心とを互いに当接して
同軸上に配置して、一体の鉄心としてから、その複合鉄
心に各巻線を巻装するので、各鉄心毎に巻線を巻装する
従来のいわゆる二重鉄心形変流器に比べて、変流器本体
が小型化される。
【図１】本発明の構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】従来例の構成を模式的に示した図である。
【図４】従来の変流器の設置例である。
【図５】従来の変流器の設置例である。
１，２ 鉄心 ３ 複合鉄心 ４ 鉄心絶縁 ６ 二次負担 ７ 三次負担 N2 二次巻線 N3 零相三次巻線
Claims (5)
- 【請求項１】 空隙を有する鉄心と閉鉄心とを互いに当
接させて同軸上に配置して形成された複合鉄心と、 この複合鉄心に巻装された二次巻線と、 前記複合鉄心に巻装され、かつ三相分を直列接続して開
放三角結線を構成するための零相三次巻線と、を備えた
ことを特徴とする変流器。 - 【請求項２】 請求項１記載の変流器において、 複合鉄心に方向性珪素鋼板を用いたことを特徴とする変
流器。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の変流器におい
て、 複合鉄心に零相三次巻線を巻装しその上に二次巻線を巻
装したことを特徴とする変流器。 - 【請求項４】 請求項３記載の変流器において、 巻装された二次巻線上に熱硬化性絶縁テープを巻装して
硬化させ、外装絶縁層を形成したことを特徴とする変流
器。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の変流
器において、 構成部材の全体を、樹脂により一体的にモールドしたこ
とを特徴とする変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11188936A JP2001015365A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11188936A JP2001015365A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 変流器 |
Publications (1)
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