JP2004241651A

JP2004241651A - 油入変圧器

Info

Publication number: JP2004241651A
Application number: JP2003029896A
Authority: JP
Inventors: Shinya Urata; 信也浦田; Katsutoshi Inagaki; 勝敏稲垣
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】漂遊負荷損の発生を抑え、低損失で高効率な変圧器を製作できる構造の油入変圧器を提供する。
【解決手段】鉄心１と鉄心１に捲回軸を鉛直方向として捲回した巻線２とを備え、低電圧及びそのほぼＮ倍、ただしＮは３などの奇数、の高電圧の切替電圧を出力する油入変圧器において、巻線２は捲回半径方向に分割した２Ｎ個のコイルユニット２ａ〜２ｇを２個づつ接続したＮ個のコイル対からなり、コイル対を直列結線又は並列結線となる接続に切り替える結線切替器を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油入変圧器であり、特に油入変圧器でタンク内上下油温度差が大きい高さが比較的高く、Ｈ種及びＣ種のような公耐熱レベル使用で２／６．６ｋＶのように切替電圧が奇数倍で異なる変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、巻線を上下に２分割しそれらを６．６ｋＶ出力時は各々を直列接続、３．３ｋＶ出力時は並列接続する６．６／３．３ｋＶ切替方式が知られており、代表例の２２／６．６ｋＶ切替方式においても、図２に示すコイル２ａ´、コイル２ｂ´、コイル２ｃ´のように上中下３分割させ、それらを２２ｋＶ出力時は直列接続、６．６ｋＶ出力時は並列接続させることが一般的である。しかし従来技術は、６．６ｋＶ出力時の並列接続に問題がある。それは、タンク内上下油温度の差により巻線の温度上昇が影響され、各巻線の抵抗値に差が生じ、上中下コイルの短絡インピーダンスが均衡しないということがある。短絡インピーダンスの異なるコイルを並列接続すると各コイルの短絡インピーダンス差に応じた循環電流が流れ、漂遊負荷損増加の原因となっていた。
【０００３】
これは、低耐熱仕様のＡ種油入変圧器で変圧器高さが低く油温度上昇設計が小さいものであれば上下の油温度差は小さく実用上大きな問題にならないが、高耐熱仕様のＨ種及びＣ種で変圧器高さが高い機種になると上下油温度差が大きくなり短絡インピーダンス差に起因する循環電流による漂遊負荷損増加が問題となる。また異常な循環電流による漂遊負荷損は変圧器の局部加熱にもつながるので極力避ける必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来技術では特に高耐熱仕様のＨ種及びＣ種油入変圧器で問題になるタンク内部の上下油温度差に起因する短絡インピーダンス差による循環電流による漂遊負荷損が問題となる。本発明は、上記のような漂遊負荷損の発生を抑え、低損失で高効率な変圧器を製作できる構造の油入変圧器を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明は、鉄心と該鉄心に捲回軸を鉛直方向として捲回した巻線とを備え、低電圧及びそのほぼＮ倍、ただしＮは奇数、の高電圧の切替電圧を出力する油入変圧器において、前記巻線は捲回半径方向に分割した２Ｎ個のコイルユニットを２個づつ接続したＮ個のコイル対からなり、該コイル対を直列結線又は並列結線となる接続に切り替える結線切替器を有する油入変圧器である。
【０００６】
また、本発明は、Ｎ＝３の場合、上記巻線は捲回半径方向の最外又は最内から内側又は外側に向かって同数番目の位置のコイルユニットを接続した３組のコイル対からなり、結線切替器は３組のコイル対をすべて並列結線して低電圧を出力する油入変圧器である。
【０００７】
そして、本発明は、捲回半径方向の中央に位置するコイル対のコイルユニット間に通油ダクトを設ける油入変圧器である。
【０００８】
更に、本発明は、高電圧出力時調整コイルを捲回半径方向最内のコイルユニットの内側又は最外のコイルユニットの外側に有する油入変圧器である。
【０００９】
これにより、巻線が直列結線時の各コイルユニットにおける捲回軸方向の上下の温度差による短絡インピーダンス差は解消され、各コイル対の抵抗及び漏れリアクタンスは平均化され各々の短絡インピーダンスは均衡するので、それらを並列接続しても循環電流は小さく漂遊負荷損は低減される。また、少なくとも中央部に位置するコイル対を構成する２個のコイルユニットの間に通油ダクトを設け、巻線円周方向の温度分布を均一化し短絡インピーダンスをさらに平均化すると循環電流による漂遊負荷損は低減できる。
【００１０】
なお、変圧器巻線において、レア電圧低減のため、上下コイル分割、Ｎ巻き、段絶縁等を併用し、絶縁厚みを電線断面積増加に転化し低損化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
以下に本発明の油入変圧器の実施例について説明する。実施例１の油入変圧器について、図１を用いて説明する。本実施例の油入変圧器は、鉄心１と鉄心１のほぼ水平面上に捲回される巻線２とを備え、低電圧及びそのほぼ奇数Ｎ（以下、Ｎが３の例を説明する）の倍数の高電圧の切替電圧を出力し、巻線２は捲回半径方向に２Ｎ、即ち６個に分割したコイルユニット１〜６からなり、コイルユニット１〜６を直列結線又は並列結線となる接続に切り替える結線切替器（図示せず）を有する。本実施例は２２／６．６ｋＶの切替方式を採用しており、コイルユニット１であるコイル２ａ、コイルユニット２であるコイル２ｂ、コイルユニット３であるコイル２ｃ、コイルユニット４であるコイル２ｄ、コイルユニット５であるコイル２ｅ、コイルユニット６であるコイル２ｆ、（コイルユニット１〜コイルユニット６を直列接続すると１９．８ＫＶを出力する。）とその外周に巻かれた２．２ｋＶを出力する高電圧出力時調整コイル２ｇにて構成される。
【００１２】
また各コイルユニットは巻線抵抗及び漏れリアクタンスの平均化を図るため、接続線５ａ〜５ｃを用い、捲回半径方向の最外（高電圧出力時調整コイルを除く）又は最内から内側又は外側に向かって同数番目の位置のコイルユニットを接続した３組のコイル対Ａ〜コイル対Ｃとする。ただし、コイル対Ａ〜コイル対Ｃは単独で６．６ＫＶ出力する。そして、これらのコイル対Ａ〜コイル対Ｃを、２２ｋＶ出力時は直列結線、６．６ｋＶ出力時は並列結線を行う。なお、コイル対Ａは、コイルユニット１（２ａ）とコイルユニット６（２ｆ、２ｇ）を接続線５ａで接続する。（ただし、６．６ｋＶ結線時はコイルユニット６のコイル２ｇは使用しない。）また、コイル対Ｂは、コイルユニット２（２ｂ）とコイルユニット５（２ｅ）を接続線５ｂで接続する。コイル対Ｃは、コイルユニット３（２ｃ）とコイルユニット４（２ｄ）を接続線５ｃで接続する。漏れインダクタンスの更なる平均化のため、各コイル対において、巻線外周側のコイルユニットのレア数又は捲回数を多くする。具体的にコイル対Ａでは、コイルユニット６のレア数（又は捲回数）＞コイルユニット１のレア数（又は捲回数）、コイル対Ｂでは、コイルユニット５のレア数（又は捲回数）＞コイルユニット２のレア数（又は捲回数）、コイル対Ｃでは、コイルユニット４のレア数（又は捲回数）＞コイルユニット３のレア数（又は捲回数）とする。また、同コイル対のコイルユニットのレア数（又は捲回数）比は約２：１が好ましい。
【００１３】
本実施例において、隣接するコイルユニット間は絶縁が厳しく要求されるので絶縁補強が必要であり、コイルユニット１（２ａ）とコイルユニット２（２ｂ）間に絶縁補強３ａ、コイルユニット２（２ｂ）とコイルユニット３（２ｃ）間に絶縁補強３ｂ、コイルユニット３（２ｃ）とコイルユニット４（２ｄ）間に絶縁補強３ｃ、コイルユニット４（２ｄ）とコイルユニット５（２ｅ）間に絶縁補強３ｄ、コイルユニット５（２ｅ）とコイルユニット６（２ｆ）間に絶縁補強３ｅを設ける。また、少なくともコイルユニット３（２ｃ）とコイルユニット４（２ｄ）間の絶縁補強３ｃは通油ダクトを使用することで、巻線の円周方向の温度分布をより平滑化し短絡インピーダンスのばらつきをおさえる。
【００１４】
本実施例において、２２／６．６ｋＶ切替に行う直並列切替に使用するライン（引出線）は、コイル２ａからライン４ａ、コイル２ｂからライン４ｂ、コイル２ｃからライン４ｃ、コイル２ｄからライン４ｄ、コイル２ｅからライン４ｅ、コイル２ｆからライン４ｆ、コイル２ｇからライン４ｇと４ｈを引き出す。それらラインを用い、２２ｋＶ出力時は４ｃを入力ラインとし、ライン４ｄとライン４ｅ、ライン４ｂとライン４ａ、ライン４ｆとライン４ｇを結線し、ライン４ｈを出力ラインとする直列結線方式とする。６．６ｋＶ出力時は、ライン４ａ、ライン４ｂ及びライン４ｃを一括して接続したものを入力ラインとし、ライン４ｄ、ライン４ｅ及びライン４ｆを一括して接続したものを出力ラインとする並列結線方式を行う。
【００１５】
また、各コイルのレア電圧を低減し、絶縁厚みを低減することで電線断面積を増やし損失低減を行うため、上下コイル分割（直列）、Ｎ巻き、段絶縁等を併用することができる。
【００１６】
以上のように、本発明によれば、特に高耐熱仕様のＨ種及びＣ種油入変圧器で問題になるタンク内部の上下油温度差に起因する短絡インピーダンス差による循環電流による漂遊負荷損の問題を解決し、漂遊負荷損の発生を抑え、低損失で高効率な油入変圧器を製作できる構造とすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、循環電流による漂遊負荷損が問題となる。本発明は、上記のような漂遊負荷損の発生を抑え、低損失で高効率な変圧器を製作できる構造の油入変圧器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の油入変圧器の巻線の説明図。
【図２】従来技術の変圧器の巻線の説明図。
【符号の説明】
１鉄心
２ａ〜２ｆコイル
２ｇ高電圧出力時調整コイル
３ａ〜３ｅ絶縁補強
４ａ〜４ｈライン線
５ａ〜５ｃ接続線

Claims

鉄心と該鉄心に捲回軸を鉛直方向として捲回した巻線とを備え、低電圧及びそのほぼＮ倍（ただしＮは奇数）の高電圧の切替電圧を出力する油入変圧器において、
前記巻線は捲回半径方向に分割した２Ｎ個のコイルユニットを２個づつ接続したＮ個のコイル対からなり、該コイル対を直列結線又は並列結線となる接続に切り替える結線切替器を有することを特徴とする油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
Ｎ＝３の時、上記巻線は捲回半径方向の最外又は最内から内側又は外側に向かって同数番目の位置のコイルユニットを接続した３組のコイル対からなり、結線切替器は３組のコイル対をすべて並列結線して低電圧を出力することを特徴とする油入変圧器。
請求項２記載の油入変圧器において、
最外周側からのコイルユニットより最内周側からのコイルユニットのレア数又は捲回数が少ないことを特徴とする巻線構造を有する油入変圧器。
請求項２記載の油入変圧器において、
捲回半径方向の中央に位置するコイル対のコイルユニット間に通油ダクトを設けることを特徴とする油入変圧器。
請求項１記載の油入変圧器において、
高電圧出力時調整コイルを捲回半径方向最内のコイルユニットの内側又は最外のコイルユニットの外側に有することを特徴とする油入変圧器。