JP2001518700A - 変圧器／リアクトルを調整するための方法及び装置並びに変圧器／リアクトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、変圧器における誘導電圧を調整するための、あるいは、リアクトルにおける無効電力を調整するための方法に関し、この方法では、少なくとも１つの電流搬送導体と、この導体を囲むように配置されている半導電特性を有する第１の層と、この第１の層を囲むように配置されている固体絶縁層と、この絶縁層を囲むように配置されている半導電特性を有する第２の層とを含む絶縁導電体によって巻線（５；２６）が実現され、調整巻線（３、２２）が磁束担体（１）の周囲に配置されており、および、磁束担体の周囲の調整巻線の長さが変化させられる。本発明は、さらに、この方法の実現のための構成と、こうした構成を含む変圧器／リアクトルとにも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、変圧器の誘導電圧を調整するための方法及び装置に関し、あるいは
、リアクトルの無効電力を調整するための方法及び装置に関する。

【０００２】 さらに、本発明は、請求項３６の前文で規定されている通りの変圧器／リアク
トルに関する。 本発明は、下記の通りのコアを有する変圧器及びリアクトルの両方と、空心変
圧器及びリアクトルに関する。 電気エネルギーの送電及び配電の全てにおいて変圧器が使用され、変圧器の機
能は、２つ以上の電気システムの間の電気エネルギーの交換を可能にすることで
ある。変圧器は、数ＶＡから１０００ＭＶＡ領域までの全電力範囲で利用可能で
ある。電力変圧器という表現は、一般的に、数百ｋＶＡから１０００ＭＶＡ以上
までの定格出力を有し、かつ、３〜４ｋＶから非常に高い送電電圧までの範囲の
定格電圧を有する変圧器に関する。

【０００３】 従来の電力変圧器は、通常はケイ素鋼の積層された（好ましくは方向性のある
）シートメタルで形成されている、以下ではコアと呼ばれる変圧器コアを含む。
このコアは、継鉄によって連結されているいくつかの鉄心脚から成る。いくつか
の巻線が、一次巻線と二次巻線と調整巻線との形で鉄心脚の周りに備えられてい
る。電力変圧器では、これらの巻線が実際上は常に同心円をなして配置され、か
つ、鉄心脚に沿って分布させられている。

【０００４】 上述の電力範囲の下端の従来の電力変圧器は、熱の形での不可避的な損失を排
除するための空冷を有する形で製造されることがある。しかし、従来の電力変圧
器の大半は油冷式であり、この場合に、一般的に、いわゆる送油冷却（forced o
il cooling）によって冷却される。このことは、特に高電力変圧器に当てはまる
。油冷変圧器はいくつかの既知の欠点を有する。特に、油冷変圧器は、大型で、
取り扱いが面倒であり、かつ、重量が重いために、特に輸送に関して深刻な問題
を生じさせる。安全性と周辺機器とに関しても様々な要件が満たされなければな
らず、こうした要件の中では、油冷の場合に変圧器がその中に収容されることに
なっている外側タンクに関する要件が特に重要である。

【０００５】 しかし、油冷変圧器の代わりに新しいタイプの乾式変圧器すなわち無油変圧器
を使用可能であることが、既に広く示されている。この新しいタイプの変圧器は
、電力送電のために使用されるケーブル（例えば、いわゆるＸＬＰＥケーブル）
に類似した設計の、固体絶縁体を有する高電圧絶縁導電体で形成された巻線を備
えている。従って、この新しいタイプの乾式変圧器は、従来技術による乾式変圧
器の場合に可能であった電圧よりも著しく高い電力において使用されてよい。

【０００６】 リアクトルに関して述べると、リアクトルは、一般的に１つの巻線だけしか備
えないコアを含む。さらに、変圧器に関して上記で説明した事柄が一般的にリア
クトルにも当てはまる。大型リアクトルも油冷式であることが特に重要である。 様々な理由から、多くの場合に、電力変圧器の電圧を調整または調節すること
が可能であることが必要である。例えば、このことは、一次電圧の変化に際して
二次電圧を一定不変に維持すること、二次電圧を変化させること、回転機械を始
動させるために低減電圧を供給すること、別々の回路における不平衡電流を接地
または処理するために中性点を与えること等に当てはまるだろう。このために、
以下で調整巻線と呼ばれる調節可能な巻線が変圧器に備えられ、この調整巻線が
変圧比を調節することが可能である。

【０００７】 低電圧用の変圧器に関して、巻線がその上に巻き付けられたり巻線がそれから
巻き解かれたりする調整巻線巻胴を用いて巻線の有効長さを変化させることが、
ＦＲ ８０５ ５４４とＧＢ １ ３４１ ０５０とから既に公知である。しか
し、高電力変圧器で使用される巻線が全く異なったタイプの堅い巻線であること
と、こうした巻線に関連した絶縁の問題とのために、この方法の適用は、より低
い電圧だけに限定されている。

【０００８】 より高い電圧範囲における従来の電力変圧器すなわち油冷式変圧器に関する公
知技術が、例えば、様々な形で調整を行う方法を説明している「Ｔｈｅ Ｊ＆Ｐ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｂｏｏｋ」（Ａ．Ｃ．Ｆｒａｎｋｌｉｎ他、１１ｔ
ｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８３）に記載されている。最も一般的な２つの方法は
、第１に、変圧器タンクの内側の個々の電圧アウトレットの間でタッピング（ta
pping)が生じることが可能でありかつ変圧器が閉路状態である時だけにタッピン
グが生じる、いわゆるオフロードタップ切換器（off-load tap changer）の使用
であり、第２に、変圧器タンクの外側に延ばされている種々の電圧アウトレット
の間でタッピングが生じかつ従ってタッピングが負荷時に生じることが可能であ
るいわゆる分流加減器スイッチの使用である。

【０００９】 従って、このタッピング時には、所望の電圧調整が得られるように、上記調整
巻線の一部分が当該巻線側に接続される。これはステップ状に生じざるを得ず、
この場合には、タップ間のステップの単位の典型的な値が１０の巻線巻回である
。この構成は、妥当な量の調整可能性を与えるために比較的多量のタップが必要
であるにもかかわらず、調整の可能性が依然として制限されており、ステップの
ない調整からはほど遠いという欠点を有する。

【００１０】 これに対応して、リアクトルの無効電力がそれによって調整可能である調整巻
線が、リアクトルに備えられてもよいが、このリアクトルは上記問題点と同様の
問題点を有する。 本発明の目的は、上記問題点を解決し、かつ、特に乾式タイプの変圧器または
リアクトルに関する高電力範囲における調整可能性の改善を可能にする、方法及
び構成を提供することである。本発明の別の目的は、こうした改善された変圧器
／リアクトルを実現することである。

【００１１】 これらの目的が、請求項１に規定されている通りの方法と、請求項１０に規定
されている通りの構成によって実現される。本発明の目的は、さらに、請求項３
６に規定されている通りの変圧器／リアクトルによって実現される。 従って、本発明は、変圧器における誘導電圧を調整するための、あるいは、リ
アクトルにおける無効電力を調整するための方法に関し、この方法では、少なく
とも１つの電流搬送導体と、この導体を囲むように配置されている半導電特性を
有する第１の層と、前記第１の層を囲むように配置されている固体絶縁層と、前
記絶縁層を囲むように配置されている半導電特性を有する第２の層とを含む、絶
縁導電体を用いて巻線が実現され、調整巻線が磁束担体（magnetic flux carrie
r)の周囲に配置されており、および、前記磁束担体の周囲の前記調整巻線の長さ
が変化させられる。

【００１２】 磁束担体は、上記のように変圧器コアまたはリアクトルコアであってよい。し
かし、本発明による方法及び構成の両方が、同様に上記のように、空冷の変圧器
及びリアクトルにも適用可能である。 本発明によって、上記方法に対応する構成が規定され、この構成では、前記変
圧器／リアクトルが、少なくとも１つの磁束担体と、絶縁導電体を使用して実現
される巻線とを含み、前記絶縁導電体が、少なくとも１つの電流搬送導体と、前
記絶縁導電体を囲むように配置されている半導電特性を有する第１の層と、前記
第１の層を囲むように配置されている固体絶縁層と、前記絶縁層を囲むように配
置されている半導電特性を有する第２の層とを含み、前記構成がさらに調整巻線
と調整手段とを含み、前記磁束担体の周囲の前記調整巻線の長さが前記調整手段
によって変化させられる。

【００１３】 この規定された方法及び構成は、高電圧変圧器及び高電圧リアクトルにおいて
も、非常に単純な手法で調整巻線の長さが連続的に調整されることが可能である
という利点を有する。しかし、これを可能にするための重要な前提条件は、変圧
器／リアクトルの巻線が上述のタイプの高電圧用絶縁導電体を使用して設計され
るということである。こうした導体すなわちケーブルを使用することによって、
調整ドラムの上に巻き付けられたり調整ドラムから巻きを解かれたりする時に生
じる可能性がある絶縁の問題が解決されるという利点が得られる。これによって
、例えば、高電圧の場合にも、すなわち、配電変圧器及び電力変圧器の場合にも
、上記巻線のドラム調整を使用することが可能にされる。

【００１４】 従って、本発明による構成では、巻線がＸＬＰＥケーブル、またはＥＰＲ絶縁
体を伴うケーブルのような、配電用に現在使用されているタイプの固体押出成形
絶縁体を含むケーブルに相当するタイプであることが好ましい。こうしたケーブ
ルは１つ以上の素線部分で構成されている内側導体と、この導体を取り囲む内側
の第１の、すなわち内側半導電層と、これを取り囲む固体絶縁層と、この絶縁層
を取り囲む外側の第２の、すなわち外側半導電層とを含む。こうしたケーブルは
可撓性であり、本発明による構成のための技術がアセンブリ中に曲げられるケー
ブルにより巻線が形成されている巻線システムに基本的に基づいているので、本
発明においてはケーブルが可撓性であることは重要な特性である。ＸＬＰＥケー
ブルの可撓性は、一般的に直径３０ｍｍのケーブルの場合に約２０ｃｍの曲率半
径に相当し、直径８０ｍｍのケーブルの場合に約６５ｃｍの曲率半径に相当する
。この用途においては「可撓性である」との用語は、ケーブル直径の約４倍の曲
率半径にまで、好ましくはケーブル直径の約８倍から１２倍の曲率半径にまで湾
曲することが可能であるということを意味する。

【００１５】 巻線が曲げられる時と動作中に熱ストレスまたは機械的ストレスを被る時でも
、その巻線がその諸特性を保持するように構成されなければならない。この理由
から上記の各層が互いに対する接着状態を維持することが特に重要である。この
場合には、上記各層の材料特性が極めて重要であり、特に、各層の弾性と相対的
な熱膨張率とが特に重要である。例えば、ＸＬＰＥケーブルの場合には、絶縁層
が架橋低密度ポリエチレンから成り、かつ、半導電層がすすと金属粒子とが混入
されているポリエチレンから成る。温度変動の結果としての体積変化がケーブル
の半径変化として完全に吸収され、さらにこれらの材料の弾性に関して各層の相
互間の熱膨張率の差が比較的わずかなので、半径方向の膨張が各層の間の接着が
失われることなしに生じることが可能である。

【００１６】 上記の材料の組合せは単なる一例と見なされるべきである。当然のことながら
、上記の諸条件と半導電であるという条件、すなわち、１０^-1〜１０⁶ Ωｃｍの
範囲内の抵抗率、例えば１〜５００Ωｃｍまたは１０〜２００Ωｃｍを持つとい
う条件とを満たす他の組合せも本発明の範囲内に含まれる。 上記絶縁層が、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン
（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリメチルペ
ンテン（「ＴＰＸ」）のような固体熱可塑性材料や、架橋ポリエチレン（ＸＬＰ
Ｅ）のような架橋材料や、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはシリコンゴ
ムのようなゴムから成ってもよい。

【００１７】 内側および外側の（第１および第２の）半導電層が、すすまたは金属粉末のよ
うな導電材料粒子が混入されていることを除いて上記材料と同じ基礎材料であっ
てよい。 すすまたは金属粉末が混入されているか否かということによってこれらの材料
の機械的特性、特にその熱膨張率が受ける影響は、少なくとも本発明において必
要とされる導電性を実現するために必要とされるすすまたは金属粉末の割合では
比較的わずかであるにすぎない。従って、上記絶縁層と半導体層とが、概ね同一
の熱膨張率を有する。

【００１８】 エチレン−酢酸ビニルコポリマー／ニトリルゴム（ＥＶＡ／ＮＢＲ）、ブチル
グラフトポリエチレン、エチレン−アクリル酸ブチルコポリマー（ＥＢＡ）、お
よび、エチレン−アクリル酸エチルコポリマー（ＥＥＡ）も、上記半導電層に適
したポリマーを構成することが可能である。 上記各層の基礎材料として異なったタイプの材料が使用される時さえ、それら
の材料の熱膨張率が概ね同一であることが望ましい。これは、上記材料の組合せ
にも当てはまる。

【００１９】 上記材料は比較的大きい弾性を有し、Ｅ＜５００ＭＰａ、好ましくはＥ＜２０
０ＭＰａである弾性率Ｅを有する。この弾性は上記各層の材料の熱膨張率の間の
わずかな相違が半径方向の弾性において吸収されるのに十分な大きさであり、従
って亀裂や他の損傷が出現することがなく、かつ各層が互いに分離させられるこ
とがない。各層の材料が弾性であり、各層の間の接着が少なくとも各層の材料の
中の最も脆弱な材料の場合と同じ大きさである。

【００２０】 ２つの半導電層の導電性は、各層に沿った電位を実質的に等化するのに十分な
大きさである。外側半導電層の導電性は、ケーブル内に電界を閉じ込めるのに十
分なだけ高いと同時に、その層の縦方向に誘導される電流に起因する大きな損失
を生じさせることがないように十分に低い。 従って、２つの半導電層の各々が実質的に１つの等電位表面を構成し、それら
の間に電界を実質的に閉じ込めることになる。

【００２１】 当然のことながら、上記絶縁層内に１つ以上の追加の半導電層が配置されるこ
とを妨げるものは何もない。 本発明での使用に適している絶縁導体すなわちケーブルの例が、ＷＯ ９７／
４５９１９及びＷＯ ９７／４５８４７でさらに詳細に説明されている。この絶
縁導体すなわちケーブルの追加の説明を、ＷＯ ９７／４５９１８、ＷＯ ９７
／４５９３０及び、ＷＯ ９７／４５９３１に見い出すことが可能である。

【００２２】 本発明による方法は、さらに、前記調整巻線が調整手段上に配置されているこ
とと、前記調整手段が前記磁束担体の周りを回転可能であるということとを特徴
とする。別の特徴として、調整巻線の可変部分が、少なくとも１つの貯蔵手段に
出入りさせられる形で移動させられる。 さらに別の好ましい特徴は、この方法が、調整巻線に接続されてよい主巻線を
変圧器／リアクトルが含むということである。この方法は、さらに、主巻線の方
向と同じ方向に調整巻線手段上に巻線が巻き付けられるので、調整巻線ドラム上
の巻回が存在しないゼロ位置から開始して変圧器／リアクトルの誘導電圧／無効
電力が各々に増大させられるということと、主巻線の方向とは反対の方向に調整
巻線手段上に巻線が巻き付けられるので、変圧器／リアクトルの誘導電圧／無効
電力が減少させられ、それによって、巻線巻回の数の最大変化が±Ｎであり、こ
こでＮが調整巻線手段上で使用可能である巻線巻回の数であるということとを特
徴とする。これによって得られる利点は、巻回の数の予め決められた組合せだけ
が可能であるにすぎなかった従来技術とは違って、巻線が連続的に変化されられ
ることも、随意の数の巻回によって変化させられることも可能であるということ
である。

【００２３】 ある特定の特徴では、調整手段が、回転可能な調整巻線ドラムを含む。 一方の方向へ調整巻線を巻き上げることは、当然のことながら、反対方向にお
いて調整巻線の巻きを解すことに対応する。主巻線の巻付け方向と同じ方向であ
ると仮定される一方の方向に調整巻線全体が巻き付けられ、それによって最大の
誘導電圧／無効電力が得られる場合には、当然のことながら、反対方向に調整巻
線を巻き上げることを開始する前に、最初に調整巻線の巻きを解すことによって
、誘導電圧／無効電力の減少が生じる。

【００２４】 本発明による構成は、さらに、前記調整手段上に調整巻線が配置されているこ
とと、調整手段が前記磁束担体の周りを回転可能であることとを特徴とする。さ
らに別の特徴として、本発明の構成は、調整巻線の可変部分を少なくとも１つの
貯蔵手段に出入りする形で移動させるための手段を含む。さらに述べると、本発
明による構成は、回転可能な調整巻線ドラムを調整手段が含むことと、貯蔵手段
が、回転可能な格納ドラムを含むことという好ましい特徴を有する。巻き上げと
巻き解しとが、前記ドラムのような回転可能な手段の上に調整巻線を配置するこ
とによって得られるが、他の解決策も使用可能である。さらに、複数のドラム、
リール、またはコイル等のような、貯蔵手段に関する他の解決策も想定可能であ
り、または、貯蔵手段が全く無いことも可能である。

【００２５】 別の好ましい特徴として、多相システムの１つの位相に属する磁束担体脚の上
に調整巻線が配置されてもよく、及び、主巻線が、その多相システムの別の位相
に属する磁束担体脚の上に配置されてもよい。これは、位相シフトを可能にする
という利点を有する。 さらに別の特徴として、貯蔵手段が、調整巻線が属する位相とは異なる多相シ
ステムの別の位相に属する磁束担体の周囲に配置されている、第２の巻線を含ん
でもよい。この構成の場合では、調整巻線による電圧制御と第２の巻線による位
相シフトとの両方が実現されることが可能である。

【００２６】 この構成は、さらに、変圧器／リアクトルが主巻線を含むということと、主巻
線に対する電気的接続のための手段が調整巻線に備えられているということとを
特徴とする。この構成は、さらに、特に好ましい形では、巻線を移動させるため
の手段が主巻線の方向と同じ方向に調整ドラム上に巻線を巻き上げるようになっ
ているので、調整巻線ドラム上に巻回がないゼロ位置から開始して変圧器／リア
クトルの誘導電圧／無効電力が各々に増大させられるということと、移動させる
ための手段が、主巻線の方向とは反対の方向に調整巻線ドラム上に巻線を巻き上
げるようになっているので、変圧器／リアクトルの誘導電圧／無効電力が各々に
減少させられ、それによって、巻線巻回の数の最大変化が±Ｎであり、ここでＮ
が調整巻線ドラム上で使用可能である巻線巻回の数であるということとを特徴と
する。

【００２７】 この構成は、さらに、移動手段が、調整ドラムの回転のための駆動手段と、貯
蔵ドラムの回転のための駆動手段とを含むという好ましい特徴を示す。これらの
駆動手段が、少なくとも１つのモータとドラムの各々をベルト駆動する装置との
形であることが好ましい。例えば、共通のモータが調整巻線ドラムと格納ドラム
とを駆動することが可能である。各々のドラムが別々にモータを備えることも可
能である。変圧器は多相タイプであってもよい。例えば互いに独立していてもよ
い３つの調整巻線を有する三相タイプの変圧器では、調整巻線の各々がそれ自体
のモータによって駆動され、従って、この場合には合計で３つまたは６つのモー
タが存在することが想定可能であり、または、全ての位相が同じ仕方で調整され
、各々の格納ドラムがそのモータによって駆動されるかどうかに応じて、１つま
たは２つのモータが存在することが想定可能である。当然のことながら、ベルト
駆動以外の代替策も可能である。

【００２８】 別の特徴としては、調整巻線ドラムと格納ドラムとが別々に２つの方向に回転
可能である。 主巻線に対する電気的接続のための上記手段が、１つの特色として、分流加減
器スイッチを含んでよいことを特徴とする。この分流加減器スイッチによって１
つの巻線巻回ずつ巻線が変化させられてよい。このことは、従来の公知の手法に
比較して著しく高い分解能と高精度の調整の可能性とをもたらすという利点を有
する。

【００２９】 あるいは、コアが絶縁手段によって中断されてもよく、それによって接地ある
いは主巻線への接続が、その絶縁手段からの出導線によって行われる。この絶縁
手段が、絶縁材料の回転可能な円板またはそれに相当する装置として設計される
ことが好ましい。有利である調整巻線の長さの連続的な変化を、この回転可能な
円板によって実現することが可能である。

【００３０】 調整巻線ドラムがコアの周囲に配置されることが好ましいので、そのドラムを
形成するように半径方向に互いに接合される少なくとも２つのドラム部分から調
整巻線ドラムを構成することが好ましい。 特に好ましい特徴によれば、上記巻線の絶縁導電体が、予め決められた電位、
好ましくは接地電位に接続されている第２の層を有する。上記のように、これは
、電流搬送導体によって発生させられる電界が固体絶縁層内に閉じ込められると
いう利点を有する。この結果として巻線の外側に電界が存在しなくなるので、従
来は低電圧範囲およびエレクトロニクス分野だけからしか知られていなかった技
術を一般的に適用することが可能であるというさらに別の利点が得られる。

【００３１】 本発明の構成によれば、高電圧導電体が幾つかの形で有利に設計されることが
可能である。こうした設計の中では、２０〜２５０ｍｍの範囲内の直径と８０〜
３０００ｍｍ² の範囲内の導体面積とを有することが好ましい。さらに、第１の
層が電流搬送導体と概ね同一の電位にある。第２の層が、電流搬送導体／導体を
囲む概ね等電位の表面を形成するように配置されることが好ましい。他の設計に
よれば、少なくとも２つの互いに隣接した層が概ね同一の熱膨張率を有し、電流
搬送導体が、小数の素線だけが互いに非絶縁状態にあるような形で複数の素線を
含んでよく、および、最後に、これら３つの層の各層が、概ね接続表面全体に沿
って隣接層に確実に接続されてもよい。

【００３２】 規定されている別の特徴は、調整巻線ドラムまたは格納ドラムの少なくとも一
方（および、場合によっては両方）に、半導電特性を有する前記巻線の前記第２
の層を予め決められた電位（好ましくは接地電位）に接続するための手段が備え
られているということである。これらの手段が様々な形に設計されてよい。 調整巻線ドラムに、その巻線内の導体を接地させるための手段が備えられてい
ることも好ましい。この手段が、例えば２つの半分部分内の、摺動接点の形であ
ることが好ましい。

【００３３】 図１は、継鉄と２つの脚とから成る変圧器コア１を示し、このコアでは、主巻
線２が一方の脚の周囲に取り付けられ、調整巻線３が他方の脚の周囲に配置され
ている。主巻線が、一次巻線または二次巻線のどちらかで形成されてよい。従っ
て、調整巻線が、変圧比を変化させるために使用される。調整巻線３が、回転可
能なドラム６の上に巻き付けられている巻線巻回５の形に構成されている。図に
示されているように、ドラム６が２つのドラム半分部分７、８に分割されている
。コアの脚の周囲における配置を容易にするように、ドラムを分割する他の方法
も想定可能である。ドラムに、モータ（図示されていない）によるベルト駆動の
ための少なくとも１つのフランジが備えられている。従って、調整巻線が可変コ
イルとして機能する。調整巻線ドラム６上の巻線巻回の数が、巻線５のための回
転可能な巻線貯蔵ドラム１２を使用して変化させられる。貯蔵ドラム１２も同様
にモータによってベルト駆動されることが好ましい。

【００３４】 後続の図では、図１の部品と同じ部品または相当する部品が同じ参照番号で示
されている。図２、図４、図５の記号Ａ、Ｂは、例えば主巻線または接地に対す
る巻線の接続箇所を一般的に示している。 図２に示されている実施形態は、１回に１つの巻線巻回ずつステップ状に巻線
の長さが変化させられる調整巻線に関するものである。これは、それ自体として
は公知である分流加減器スイッチ（あるいは、ロードカップラー（ｌｏａｄ ｃ
ｏｕｐｌｅｒ）とも呼ばれる）１５を用いて行われる。

【００３５】 図３には別の実施形態が示されており、この実施形態では、調整巻線ドラム上
の巻線がステップのない制御によって変化させられてよい。絶縁材料の円板２０
によって２つの部分１８ａ、１８ｂに分割されているコア１８が、この図に示さ
れている。この円板は回転可能であり、出導線２１、２１ａにその円板の中心に
おいて接続されており、さらに、この導線はコアの部分１８ｂを貫通し、さらに
、円板内の半径方向導線２２ａに接続されており、この半径方向の導線２２ａが
調整巻線２２に接続されている。従って、導線２１、２１ａが、導線２２ａを経
由して巻線２２に接続されている。調整ドラム２３上の巻線２２が、図に示され
ているように前記絶縁手段２０を貫通する導線２２ａ、２１、２１ａを介して、
主巻線、出導線または接地電位に接続されている。円板を回転させることによっ
て、最後の巻回を通過したステップのない調整された磁束が、導線２２ａ、２１
、２１ａによって生じさせられる。この磁束は、ゼロから、巻線２２における全
巻回による磁束まで変化させられることが可能である。導線２１は、絶縁されて
いても、コア１８ｂと接触していてもよい。巻線内の第２の半導電層の接触が、
摺動接点によって得られてもよい。

【００３６】 図６、図７、図８には、第２の半導電層の接地に特に適している摺動接触装置
６０が例示されている。調整巻線２２がその上に備えられている回転可能なドラ
ムの一方の端部に接点が配置されている。摺動接点は、外側チューブ６２と、そ
の外側チューブの内側に位置した内側チューブ６３とを含む。両方のチューブが
曲げられて、コア１の周囲に位置した概ね環状の要素を形成する。これらの２つ
のチューブの間には、１つまたは複数の据え込まれた螺旋状のまたは傾斜したコ
イルばね６３が取り付けられている。両方のチューブと１つまたは複数のコイル
ばねは、導電性材料で作られている。内側チューブがばねによって外側チューブ
と電気的に接触している。外側チューブ６２には、その外周の周りにかつそのチ
ューブの軸方向長さ全体に沿って延びている軸方向のスロット６７が備えられて
いる。出導線６８が、接地との接続のために内側チューブと接続されている。こ
の導線はスロットを通って自由に外に延びる。調整ドラムが回転すると、そのド
ラムに接続されている外側チューブも回転し、両方のチューブが、摺動接点とし
て機能するコイルばねによって互いに電気的な接触状態にある。従って、外側チ
ューブが接地される。上記に対する代替例として、内側チューブが可動部分であ
り、一方、外側チューブが、出導線が備えられた静置部分であってもよい。

【００３７】 コアの周囲での電気的中断を得るために、外側チューブ６２が分割されなけれ
ばならない。これは、１つのまたは互いに近接したいくつかの中断箇所７０を備
えることによって実現されてもよい。摺動接点すなわちばねがこれらの中断箇所
を通過する時に、不要電流がばね内に生じさせられて、そのばねに損傷を与える
かも知れない。これを防止するために、例えば、ばね付きカーボン接点のような
、この電流を整流する別のタイプの接点７２が上記装置に備えられる。

【００３８】 図４は、巻線の第２の半導電層を接地させるための原理を示している。調整ド
ラムの一方の端部には、少なくとも１つの低い導電性またはやや低い導電性のリ
ング２８が備えられている。短絡を防止するために、このリングは高い抵抗値を
有し、少なくとも１００Ω、一般的には１０００Ωの抵抗値を有する。このリン
グの抵抗が、そのリングに沿って均一に分布させられてもよく、または、高導電
性材料に接続されている高い抵抗を有する区域内に集中させられてもよい。ドラ
ムに沿って、すなわち、ドラムの軸線方向にかつ外側上とに、さらには、巻線自
体の下に、導電性材料で形成されておりかつ一定間隔で配置されている複数の延
長手段２９が存在する。これらはリング２８に接続されており、従って、互いに
接続されている。巻線の接地が、半導電特性を有する巻線の外側の第２の層との
接触によって生じる。貯蔵ドラム１２には、これに対応する構成２０が備えられ
てもよい。

【００３９】 図５は、半導電特性を有する巻線の外側の第２の層の接地の変形例を示す。接
地電位に接続されており、かつ、このドラムの一方の端部に位置しており、かつ
、その調整ドラムの周囲を延びるリング３８が、調整ドラムにも備えられている
。導電性材料で形成されている追加のリング４０が、導体３６の絶縁体の上の半
導電層の周囲に一定の間隔を持たせて配置されており、その結果として、１つの
巻線巻回から成るリングの各々が、隣接する巻線巻回の対応するリングと接触し
ている。こうして、これらのリングが、巻線全体にわたって少なくとも１つの連
続的な電気接続４２を形成し、前記接続が、第１のリング３８がそこに位置して
いるドラムの一方の端部における接触を通して接地されている。あるいは、貯蔵
ドラム１２が同様の仕方で接地されてもよく、または、両方のドラムが接地され
てもよい。

【００４０】 最後に、図９には、本発明による変圧器／リアクトルにおける巻線として使用
されることに特に適しているケーブルが示されている。ケーブル５０は、第１の
半導電層５２によって囲まれている少なくとも１つの電流搬送導体５１を含む。
前記第１の層の外側には、固体絶縁層５３が備えられている。その次に、この絶
縁層の周囲に第２の半導電層５４が備えられている。電流搬送導体が複数の素線
５６を含んでよく、素線５６の少なくとも一部分が互いに絶縁されている。この
ケーブルの３つの層、すなわち、２つの半導電層と絶縁層とが、ケーブルが曲げ
られる時にさえ互いに接着し合うように配置されている。従って、ケーブルが可
撓性であり、この特性がケーブル使用寿命の全体にわたって維持される。例示さ
れているケーブルは、さらに、ケーブルの機械的保護のための外側層を全く含ま
なくてもよく、しかも、こうしたケーブル上に通常は備えられている金属シール
ドを全く含まなくてもよいので、従来の高電圧ケーブルとは異なっている。

【００４１】 上記実施形態とその変形例が、非限定的な例にすぎないものと見なされるべき
であり、従って、本発明は、添付された請求項の範囲内で変更を加えられること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による構成の原理を示す図である。

【図２】 調整巻線の巻回の数が分流加減器スイッチによって１つの巻回ずつ変化させら
れる、本発明による構成の実施形態の原理を示す図である。

【図３】 ステップのない制御によって巻線が変化させられる本発明の別の実施形態の原
理を示す図である。

【図４】 巻線の接地の変形例の原理を示す図である。

【図５】 巻線の接地の別の変形例の原理を示す図である。

【図６】 接地に適した接点の斜視図である。

【図７】 図６の接点の断面図である。

【図８】 図６の接点の詳細を示す図である。

【図９】 本発明での使用に適している絶縁導体の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 バルフリドソン，ラルス スウェーデン国，エス−723 50 ベース テロース，インファンテリガタン 52 (72)発明者 ヨハンソン，ケネス スウェーデン国，エス−722 28 ベース テロース，バンガタン 23 ベー Ｆターム(参考） 5E043 AA02 AB01 5E044 AC02 CA01 CA02 CA08 DA01 DA06

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器における誘導電圧を調整するための、あるいは、リア
   クトルにおける無効電力を調整するための方法であって、少なくとも１つの電流
   搬送用の導体と、該導体を囲むように配置されている半導電特性を有する第１の
   層と、該第１の層を囲むように配置されている固体の絶縁層と、該絶縁体層を囲
   むように配置されている半導電特性を有する第２の層とを含む絶縁導電体によっ
   て巻線が実現され、調整巻線が磁束担体の周囲に配置されており、および、前記
   磁束担体の周囲の前記調整巻線の長さが変化させられる方法。
2. 【請求項２】 前記調整巻線が調整巻線手段の上に配置されおり、該調整手
   段が前記磁束担体の周りを回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 前記調整巻線の可変部分が、少なくとも１つの貯蔵手段に対
   して出し入れされる形で移動させられることを特徴とする請求項１または２に記
   載の方法。
4. 【請求項４】 前記変圧器／リアクトルが、前記調整巻線が接続されてよい
   主巻線を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記主巻線の方向と同じ方向に前記調整巻線手段上に前記巻
   線が巻き付けられているので、前記調整手段上に前記巻線が存在しないゼロ位置
   から開始して変圧器／リアクトルの誘導電圧／無効電力が増大させられるという
   ことと、前記主巻線の方向とは反対の方向に前記調整巻線手段上に巻線が巻き付
   けられているので、変圧器／リアクトルの誘導電圧／無効電力が各々減少させら
   れ、この場合に、巻線巻回の数の最大変化が±Ｎであり、ここでＮが前記調整巻
   線手段上で使用可能である巻線巻回の数であるということとを特徴とする請求項
   ４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記調整巻線手段上の前記巻線の存在長さがステップのない
   制御によって変化させられ、それによって、前記誘導電圧と前記無効電力とが別
   々にステップのない制御によって変化させられることを特徴とする請求項４から
   ５のいずれか一項に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記調整巻線手段上の巻線の存在長さが少なくとも１つの巻
   線巻回ずつ変化させられ、それによって、前記誘導電圧と前記無効電力とが各々
   に、１つの巻線巻回に相当するステップ状に変化させられることを特徴とする請
   求項４から５のいずれか一項に記載の方法。
8. 【請求項８】 貯蔵手段が回転可能な貯蔵ドラムを含み、それによって、前
   記巻線が前記調整巻線手段から前記貯蔵ドラムにまたはその逆方向に移動させら
   れるように、前記調整巻線手段が駆動手段によって回転させられることを特徴と
   する請求項３から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記調整手段が回転可能な調整巻線ドラムを含むことを特徴
   とする請求項２から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 変圧器における誘導電圧を調整するための、あるいは、リ
    アクトルの無効電力を調整するための構成であって、前記変圧器／リアクトルが
    、少なくとも１つの磁束担体（１）と巻線（５；２６）とを含み、前記巻線が、
    少なくとも１つの電流搬送用の導体（５１）と、該導体を囲むように配置されて
    いる半導電特性を有する第１の層（５２）と、該第１の層を囲むように配置され
    ている固体の絶縁層（５３）と、該絶縁層を囲むように配置されている半導電特
    性を有する第２の層（５４）とを含む絶縁導電体（５０）によって実現されてお
    り、前記構成がさらに、前記磁束担体の周囲に配置されている調整巻線（３；２
    ２）と、前記磁束担体の周囲の前記調整巻線の長さがそれによって変化させられ
    る調整手段とを含む構成。
11. 【請求項１１】 前記層（５２、５３、５４）が、前記絶縁導体が曲げられ
    る時にさえ、互いに接着し合うように配置されていることを特徴とする請求項１
    ０に記載の構成。
12. 【請求項１２】 前記調整巻線が、該調整巻線が前記調整手段の上に配置さ
    れていることと、前記調整手段が前記磁束担体の周囲を回転可能であることとを
    特徴とする請求項１０または１１に記載の構成。
13. 【請求項１３】 少なくとも１つの巻線貯蔵手段（１２）と、少なくとも前
    記貯蔵手段（１２）に対して出し入れする形で前記調整巻線（３；２２）の可変
    部分を移動させるための手段とを含むことを特徴とする請求項１０から１２のい
    ずれか一項に記載の構成。
14. 【請求項１４】 前記調整手段が回転可能な調整巻線ドラム（６）を含むこ
    とを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の構成。
15. 【請求項１５】 前記貯蔵手段が回転可能な貯蔵ドラム（１２）を含むこと
    を特徴とする請求項１３から１４のいずれか一項に記載の構成。
16. 【請求項１６】 前記貯蔵手段が、磁束担体の周囲に配置されている第２の
    巻線を含むことを特徴とする請求項１３−１５８−１０のいずれか一項に記載の
    構成。
17. 【請求項１７】 前記調整巻線が、多相システムの１つの位相に属する磁束
    担体脚の上に配置されていることと、前記貯蔵手段が、前記多相システムの別の
    位相に属する磁束担体脚の上に配置されている巻線を含むこととを特徴とする請
    求項１３から１６のいずれか一項に記載の構成。
18. 【請求項１８】 前記変圧器／リアクトルが主巻線（２）を含むことと、前
    記調整巻線（３；２２）に、前記主巻線に対する電気接続のための手段が備えら
    れていることとを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一項に記載の構成。
19. 【請求項１９】 前記巻線（５）を移動させるための手段が前記主巻線の方
    向と同じ方向に前記調整巻線ドラム（６）上に前記巻線を巻き上げるようになっ
    ているので、前記調整巻線ドラム上に前記巻線がないゼロ位置から開始して、変
    圧器／リアクトルの誘導電圧／無効電力が各々に増大させられるということと、
    前記移動させるための手段が、前記主巻線の方向とは反対の方向に前記調整巻線
    ドラム（６）上に前記巻線（５）を巻き付けるようになっているので、変圧器／
    リアクトルの誘導電圧／無効電力が減少させられ、それによって、巻線巻回の数
    の最大変化が±Ｎであり、ここでＮが前記調整巻線手段上で使用可能である巻線
    巻回の数であることとを特徴とする請求項１８に記載の構成。
20. 【請求項２０】 前記移動手段が、前記調整巻線ドラムの回転のための駆動
    手段と、前記貯蔵ドラムの回転のための駆動手段とを含むことを特徴とする請求
    項１４から１９のいずれか一項に記載の構成。
21. 【請求項２１】 前記駆動手段が、少なくとも１つのモータと、前記ドラム
    の各々をベルト駆動するための装置との形であることを特徴とする請求項２０に
    記載の構成。
22. 【請求項２２】 前記調整巻線ドラム（６）と前記貯蔵ドラム（１２）とが
    各々に２つの方向に回転可能であることを特徴とする請求項１５から２１のいず
    れか一項に記載の構成。
23. 【請求項２３】 前記主巻線に対する電気的接続のための手段が、前記巻線
    の長さを１つの巻線巻回ずつ変化させる分流加減器スイッチ（１５）を含むこと
    を特徴とする請求項１８から２２のいずれか一項に記載の構成。
24. 【請求項２４】 前記磁束担体が固体のコアであることと、前記コアが絶縁
    手段（２０）によって中断されており、それによって、前記調整巻線（２２）の
    接続が前記絶縁手段と前記コアとを経由して生じ、それによって前記調整巻線の
    長さのステップのない変化が得られることとを特徴とする請求項１８から２２の
    いずれか一項に記載の構成。
25. 【請求項２５】 前記調整巻線の最後の巻回（２２ａ、２１、２１ａ）が、
    ゼロと、前記巻線（２２）の全巻回を通る流れとの間で変化してよい磁束を包囲
    することを特徴とする請求項２４に記載の構成。
26. 【請求項２６】 前記絶縁手段が、絶縁材料で作られている回転可能な円板
    （２０）で構成されていることを特徴とする請求項２４から２５のいずれか一項
    に記載の構成。
27. 【請求項２７】 前記絶縁導電体の前記第２の層（５４）が、予め決められ
    た電位に接続されていることを特徴とする請求項１０から２６のいずれか一項に
    記載の構成。
28. 【請求項２８】 前記調整ドラム（６）と前記貯蔵ドラム（１２）の少なく
    とも１つが、各々に、半導電特性を有する前記第２の層（５４）を予め決められ
    た電位に対して接続するための手段（６０；２８、２９；３８、４０）を備えて
    いることを特徴とする請求項１５から２７のいずれか一項に記載の構成。
29. 【請求項２９】 前記予め決められた電位が接地電位であることを特徴とす
    る請求項２７から２８に記載の構成。
30. 【請求項３０】 予め決められた電位に前記第２の層を接続するための手段
    が摺動接点を含み、前記摺動接点が、外側チューブ（６２）と、該外側チューブ
    の内側に位置した内側チューブ（６３）とを含み、前記チューブの両方が曲げら
    れて、前記調整手段の一方の端部の近くに、前記コアの周囲を囲む概ね環状の要
    素を形成し、前記チューブの一方が前記調整手段と共に回転するように構成され
    ていることと、前記チューブの他方が接地に接続されており、さらに、前記チュ
    ーブの互いの間に取り付けられている少なくとも１つのコイルばね（６３）を含
    み、前記チューブと前記ばねとが導電性材料で作られており、従って、前記調整
    手段が回転して前記コアの周囲の前記調整巻線の長さが変化させられる時に、前
    記ばねによって導電体が前記内側チューブと前記外側チューブとの間に保持され
    、それによって接地が得られることを特徴とする請求項２８または２９のいずれ
    か一項に記載の構成。
31. 【請求項３１】 さらに、出導線（６８）を含むことと、前記外側チューブ
    に、その外周に沿って延びる軸方向スロット（６７）が備えられていることと、
    前記導線（６８）が前記スロットを通って自由に延びると同時に前記チューブの
    一方が前記調整手段と共に回転することとを特徴とする請求項３０に記載の構成
    。
32. 【請求項３２】 予め決められた電位に対する接続のための前記手段が、前
    記予め決められた電位に接続されておりかつ前記ドラムの一方の端部に位置しか
    つその周囲に沿って延びる少なくとも１つの部分導電性リング（２８）を含み、
    前記リングが、導電性材料で形成されておりかつ前記巻胴の外側上に一定間隔で
    軸線方向に配置されている複数の延長手段（２９）によって接続されており、そ
    れによって前記巻線（２６）が前記延長手段の外側に備えられており、従って、
    半導電特性を有する前記第２の層が前記延長手段と接触しており、それによって
    、前記予め決められた電位に対する前記巻線の接続が一定間隔で生じることを特
    徴とする請求項２８から２９のいずれか一項に記載の構成。
33. 【請求項３３】 予め決められた電位に対する接続のための前記手段が、前
    記予め決められた電位に接続されておりかつ前記ドラムの一方の端部に位置しか
    つ前記ドラムの周囲に沿って延びる少なくとも１つの部分導電性の第１のリング
    （３８）と、互いに一定間隔を置いて前記巻線の前記絶縁導体（３６）の周囲に
    配置されている、導電性材料で作られている複数の他のリング（４０）とを含み
    、従って、１つの巻線巻回のリング（４０）が、隣接する巻線巻回の対応するリ
    ング（４０）と接触しており、それによって、前記リングが前記巻線全体にわた
    って少なくとも１つの連続した電気接続を形成し、前記接続が、前記第１のリン
    グとの接触によって前記巻線の一方の端部において前記予め決められた電位に接
    続されていることを特徴とする請求項２８から２９のいずれか一項に記載の構成
    。
34. 【請求項３４】 前記部分導電性の（第１の）リングが高い抵抗を有するこ
    とを特徴とする請求項３２から３３からのいずれか一項に記載の構成。
35. 【請求項３５】 前記調整巻線ドラムが少なくとも２つのドラム部分（７、
    ８）から成り、ドラムを形成するように前記ドラム部分が互いに半径方向に一体
    に接合されていることを特徴とする請求項１４から３４のいずれか一項に記載の
    構成。
36. 【請求項３６】 請求項１０から３５のいずれか一項に記載の構成を含むこ
    とを特徴とする、磁束担体と調整巻線とを含む変圧器／リアクトル。
37. 【請求項３７】 乾式変圧器／リアクトルであることを特徴とする請求項３
    ６に記載の変圧器／リアクトル。