JP2011047784A

JP2011047784A - 電力用リアクトルおよびその試験方法

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Publication number: JP2011047784A
Application number: JP2009196221A
Authority: JP
Inventors: Masaki Uchiyama; 雅喜内山; Masaya Soyama; 真哉祖山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: JP5597372B2

Abstract

【課題】通常のリアクトル巻線の他に試験用巻線を予め追加した構成のものを採用することにより電力用リアクトルの定格適否の判定試験のための調整作業をより簡易化すると共に、比較的小容量電源で大容量リアクトルの試験を実施できるようにする。
【解決手段】電力用リアクトル２０は、リアクトル巻線２１に試験用巻線２６を巻き込んである鉄心主脚２４と、鉄心側脚２２と、これらの脚の共通の端部に保持される継鉄２３とを備える。電力用リアクトル２０は、リアクトル巻線２１を巻き込んである鉄心主脚２４に試験用巻線２６を巻き込み、当該試験用巻線２６を開放することにより、リアクトル巻線２１のインピーダンス値を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高電圧且つ大電流を供給することができる電力用リアクトルに係るもので、特にその電力用リアクトルの絶縁検証試験における供給電力低減を図る電力用リアクトルおよびその試験方法に関する。

電力用リアクトルのインピーダンスは、変圧器とは異なり、自己インピーダンスのみで定められ、変圧器の励磁インピーダンスと比較すると、リアクトルのインピーダンスは２桁〜３桁程度低くなる。絶縁検証試験の１つである誘導試験では、定格電圧の２倍程度の交流電圧を印加する必要があるが、そのためには大電流も同時に供給する必要がある。従って、大容量のリアクトルでは試験設備上の制約により所定の電流が供給できないケースが想定される。このため、試験規格では開閉インパルス試験を誘導試験の代替試験として実施してよいことになっているが、開閉インパルス波形が規定を満たさないケースも考えられる。このようなことから、小容量電源で大容量リアクトルの試験を実施できる方法が望まれている。

従来のリアクトルとして、図５（特許文献１参照）に示すように構成したものがある。

この電力用リアクトル１は、下部固定具２と、下部固定具２上に設けられる絶縁性芯部としての中芯３と、中芯３の外側に設けられる外芯４と、中芯３と外芯４の間に多層に巻回された中空構造のリアクトル電線５と、中芯３及び外芯４の上端を固定する上部固定具６と、リアクトル電線５の上端線５ａに連結された銅製で中空の上部引き出し線７と、この上部引き出し線７の端部に連結されると共に外部リード線（図示せず）が接続される上部端子８と、リアクトル電線５の下端線５ｂに連結された９と、リアクトル電線５の複数箇所（ここでは２ヵ所）に接続されるリアクトル切替端子１０，１１と、を備えている。このリアクトル切替端子１０，１１は、２つに限られるものではなく、所望のインピーダンス値に応じて任意の数にすることができる。

リアクトル電線５によるリアクタンスは、トータルのインピーダンスが、例えば３ＫΩであり、リアクトル切替端子１０，１１によって２ＫΩ又は１ＫΩで選択することができる。リアクトル切替端子１０，１１は、例えばリアクトル電線５の上端線５ａと、２ＫΩ又は１ＫΩを短絡するように回路を構成することができる。

すなわち、電力用リアクトル１によれば、リアクトル電線を複数に分割するリアクトル切換端子と接続し、切換端子により所定のインピーダンス値に調整することができる。このため、上記例において上端線５ａとリアクトル切替端子１１とを接続して分割されたリアクトル電線５の例えばその２KΩ相当分をリアクトル切替端子１０，１１により短絡し、リアクトル電線１KΩ相当分のみで使用することを想定した電力用リアクトルの誘導試験に際しては、リアクトル切替端子１０，１１を開放することにより、上端線５ａと下端線５ｂ間のインピーダンス値を大きくすることは可能である。

しかしながら、上記例においては常時使用するリアクトル電線の１KΩに相当する上端線５ａとリアクトル切替端子１０の間に試験対応の規定電圧を発生させる必要があり、３KΩに相当する上記規定電圧以上の電圧を上端線５ａと下端線５ｂ間に印加しなければならない。

従って、電力用リアクトル１によれば、リアクトル切替端子１０，１１を開放することにより回路全体のインピーダンスが大きくなったとしても、常時使用する端子間に規定電圧を発生させねばならないため、更なる高い電圧を印加する必要があり、結果として試験電源にはより大容量のものが必要となっていた。

特開２００５−３４７４８１号公報

本発明は、高電圧且つ大電流を供給する必要ある大容量リアクトルにおいて、比較的小容量電源で大容量リアクトルの試験を実施できる電力用リアクトルおよびその試験方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、リアクトル巻線を巻込んである鉄心主脚に試験用巻線を巻込み、当該試験用巻線を開放又は短絡することにより、リアクトルのインピーダンス値を変化させるようにすることを特徴とする電力用リアクトル試験方法を提供する。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、リアクトル巻線に試験用巻線を巻込んである鉄心主脚と、この鉄心主脚の側部に設けられる鉄心側脚と、前記鉄心主脚および鉄心側脚の共通の端部に保持される継鉄と、を具備し、前記試験用巻線には、試験電源の電源回路が接続できるように試験巻線端子を備えたことを特徴とする電力用リアクトルを提供する。

本発明によれば、高電圧且つ大電流を供給する必要ある大容量リアクトルにおいて、通常用いられる巻線の他に試験用巻線を予め追加して試験用巻線を短絡あるいは開放することによりインピーダンス値を変化させることができる構成のものを採用することにより、電力用リアクトルの絶縁検証試験を小容量電源で実施可能とすることができる。

本発明の電力用リアクトルの第１の実施形態の概要を示す図。図１に示す電力用リアクトルを縦断して示す側面図。図１に示す電力用リアクトルを模式的に示す等価回路図。本発明の第２の実施形態の概要を示す図。従来の電力用リアクトルを示す構成図。

［第１の実施形態］
本発明に係る第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の概要を示す図である。図２は、図１に示す電力用リアクトルを縦断して示す側面図である。

図1に示す電力用リアクトル２０は、長手方向を上下方向にして設けられる鉄心主脚２４と、この鉄心主脚２４の両側部に設けられる鉄心側脚２２と、この鉄心主脚２４および鉄心側脚２２の上下方向から挟持するように設けられる継鉄２３とから構成される。

具体的には図２に示すように、長手方向を上下方向にして設けられる円柱状の鉄心主脚２４と、この鉄心主脚２４の外周部を螺旋状に覆うようにリアクトル巻線２１と、このリアクトル巻線２１に隣接して当該リアクトル巻線２１の螺旋内径よりやや小寸法の螺旋外径を有した試験用巻線２６とを備えている。

これらのリアクトル巻線２１の両端部にはそれぞれ試験巻線接続端子２５を備える。この試験巻線接続端子２５には試験装置２７が試験時において接続可能に設けられる。この試験装置２７は、試験電源２８を備え、電力用リアクトル２０に対して、試験時において試験電力の供給をなすものである。試験装置２７を電力用リアクトル２０に接続するにあたって、試験装置２７側の試験装置接続端子２９を電力用リアクトル２０側の試験巻線接続端子２５側に接続するようになされる。また、試験巻線接続端子２５間には、開閉器３４が設けられ、点線で示す短絡状態から実線で示す開放状態にすることができる。

次に、電力用リアクトル２０の作用について、図１、図２及び図３を参照して説明する。

図３は、図１に示すリアクトル２０を模式的に示す等価回路図である。

図１及び図２にて示す巻線構成は変圧器に類似しており、図３におけるリアクトル巻線２１と試験用巻線２６は理想変圧器と同等の働きを有するものである。

リアクトル２０側の試験巻線接続端子２５と試験装置２７側の試験装置接続端子２９を接続して開閉器３４を短絡した状態でリアクトル巻線接続端子２１ａ間に電圧を印加する場合、試験用巻線２６は変圧器の巻線と同様の作用を呈するようになり、リアクトル巻線２１に流れる電流により発生する磁束が試験用巻線２６に鎖交し、試験用巻線２６に短絡電流が流れるため、リアクトル２０内部には漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束によるリアクトル巻線の漏れインピーダンス３１は巻線の励磁インピーダンスよりも小さく、試験用巻線２６を短絡している状態ではリアクトル２０のインピーダンスは小さくなる。

図３に示す等価回路上で開閉器３４を短絡した状態においては、試験用巻線を流れる電流は試験用巻線の漏れインピーダンス３０を通過する経路と試験用巻線の励磁インピーダンス３２を通過する経路の２つに分岐し、それぞれが並列に接続されたような回路を形成している。しかしながら、変圧器における励磁インピーダンスは一般的に漏れインピーダンスよりも２〜３桁ほど大きな値となるため、この漏れインピーダンス３０を通過する電流が優勢となる。このため、リアクトル巻線２１及び試験用巻線２６から構成される理想変圧器を介して、漏れインピーダンス３０を通過する電流が、試験用巻線とリアクトル巻線の巻数比に応じた電流に変換されてリアクトル巻線２１に流れることになる。この時におけるリアクトル巻線接続端子２１ａ間のインピーダンスは変圧器における短絡インピーダンスと等価になる。

この短絡インピーダンスの値をリアクトルの定格電圧、及び、定格電流に合うよう設計することで、リアクトル２０は開閉器３４を短絡した状態において、電力用リアクトルとしての用途を果たすことができる。

一方で、図１および図３に示すように、試験装置接続端子２９をリアクトル２０の試験巻線接続端子２５に接続して開閉器３４を開放すると、リアクトル巻線接続端子２１ａ間のインピーダンスはリアクトル巻線の励磁インピーダンス３３のみとなる。上述のように試験用巻線の励磁インピーダンス３２は漏れインピーダンス３０よりも大幅に大きいため、リアクトル巻線接続端子２１ａ間のインピーダンスは大きくなり、通電電流は少なくなる。

このため、試験巻線接続端子２５を開放し、試験電源２８を印加することでリアクトル巻線接続端子２１ａ端子間のインピーダンス値を上げることができる。

また、試験用巻線２６に対しても同様に、試験用巻線の励磁インピーダンス３２は試験用巻線の漏れインピーダンス３０よりも大幅に大きいため、試験巻線接続端子２５間を開放した状態で試験電源２８から所要の電圧を印加することで、通電電流を少なくし、供給電力を少なくすることができる一方で、試験電圧を所要に上昇させることができる。

そして更に、同巻線構成は変圧器と同等であるため、試験巻線接続端子２５間に印加した電圧に応じてリアクトル巻線接続端子２１ａ間に試験電圧としての所要電圧以上の電圧を誘起することが期待できる。

次に、電力用リアクトル２０の絶縁検証試験方法について説明する。

この試験に先だって、図1に示すように試験電源２８を試験巻線接続端子２５側に接続する。その際に、試験電源２８の試験巻線回路の開閉器３４を図１および図３の実線で示すように予め開いた状態、すなわち回線を開放状態にする。

このように、試験電源２８の試験巻線回路を開放状態にすることにより、リアクトル巻線接続端子２１ａ間のインピーダンスを大きくでき、リアクトル２０の絶縁検証試験に際して、供給電力量を比較的少なく、また、簡易な試験装置で試験ができる。

また、リアクトル２０の巻線構成は変圧器と同等であるため、開閉器３４が開放された状態で、試験巻線接続端子２５より所定の電圧を印加する場合、リアクトル巻線接続端子２１ａ間に電圧を誘起することができる。このとき、リアクトル巻線２１と試験用巻線２６との巻線比を適切に選択して製作することで、従来よりも低い印加電圧により絶縁検証試験を実施することが出来る。

更に、試験巻線接続端子２５に無効電力補償回路を追加することで、試験巻線接続端子２５から供給する電流をより少なくして試験を行なうことができる。

次に、リアクトル２０を通常に取扱う場合について説明する。

リアクトル２０の通常使用状態では、試験電源２８は、リアクトル巻線２１から切り離される。また、この切り離しに併せて開閉器３４を図１および図３の点線で示すように予め閉成する。このことにより、試験用巻線２６には、リアクトル巻線２１に流れる電流により発生する磁束が鎖交し、試験用巻線２６に短絡電流が流れるため、リアクトル巻線２１内部には漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束によるインピーダンス３１はリアクトル巻線の励磁インピーダンス３３よりも小さく、試験用巻線２６を短絡している状態ではリアクトル２０のインピーダンスは小さくなる。

従って、試験用巻線２６を短絡した状態におけるインピーダンス値を仕様値となるよう製作し、絶縁検証試験時に試験用巻線接続端子２５を開放することによりリアクトル巻線接続端子２１ａ間のインピーダンスを大きくすることができ、同試験における供給電力を少なくすることができる。

本発明の電力用リアクトル２０の取扱方法によれば、リアクトル巻線２１を巻込んである鉄心主脚２４に試験用巻線２６を巻込み、当該試験用巻線２６を開放することにより、リアクトル巻線２１のインピーダンス値を変化させることを特徴とする電力用リアクトル試験方法であるから、電力用リアクトル２０の鉄心主脚２４に通常用いるリアクトル巻線２１の他に高インピーダンスを起生させることが可能な試験用巻線２６を備えることにより、電力用リアクトル２０の試験に際して、試験用巻線２６に比較的小容量の電力を供給することによってリアクトル巻線２１に高電圧を起生させることができる。

従って、比較的小容量電源で大容量のリアクトルの試験を実施することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態における電力用リアクトル試験方法について図４を参照して説明する。

図４は、本発明の電力用リアクトルの第２の実施形態の概要図である。

図４に示す外付可変リアクトル３６は、試験電源２８と直列に接続することで、リアクトル２０に付随する静電容量との間で直列共振させることができ、供給する電力量を一層少なくすることが可能になる。

その他の構成は、第１の実施形態に示す構成と同様であるので説明を省略する。

本発明の電力用リアクトルおよびその試験方法によれば、特に大容量リアクトルの試験にあたり、大容量の電力供給設備が必要でなく、また、多数の大容量リアクトルの試験を実施するにあたって作業性の向上に役立てることができる。

２０電力用リアクトル
２１リアクトル巻線
２１ａリアクトル巻線接続端子
２２鉄心側脚
２３継鉄
２４鉄心主脚
２５試験巻線接続端子
２６試験用巻線
２７試験装置
２８試験電源
２９試験装置接続端子
３０試験用巻線の漏れインピーダンス
３１リアクトル巻線の漏れインピーダンス
３２試験用巻線の励磁インピーダンス
３３リアクトル巻線の励磁インピーダンス
３４開閉器
３５試験電源
３６外付可変リアクトル

Claims

リアクトル巻線を巻き込んである鉄心主脚に試験用巻線を巻き込み、当該試験用巻線を開放することにより、リアクトルのインピーダンス値を変化させることを特徴とする電力用リアクトル試験方法。
前記リアクトル巻線の誘導試験を実施する際において、試験用巻線を開放した状態でリアクトル巻線接続端子間から電圧を印加することにより、前記リアクトル巻線に供給する電力量を低減可能にすることを特徴とする請求項1記載の電力用リアクトル試験方法。
前記リアクトル巻線の誘導試験を実施する際において、試験用巻線接続端子、外付可変リアクトルと電源を直列に接続し、外付可変リアクトルと電力用リアクトルの静電容量を直列共振させて、供給する電力量を低減可能にすることを特徴とする請求項1記載の電力用リアクトル試験方法。
前記リアクトル巻線に供給する電源として、可変周波数電源を用いるようにすることを特徴とする請求項1記載の電力用リアクトル試験方法。
リアクトル巻線に試験用巻線を巻込んである鉄心主脚と、
この鉄心主脚の側部に設けられる鉄心側脚と、
前記鉄心主脚および鉄心側脚の共通の端部に保持される継鉄と、を具備し、
前記試験用巻線には、試験電源の電源回路が接続できるように試験用巻線接続端子を備えたことを特徴とする電力用リアクトル。
前記試験電源の電源回路に、当該電源回路を短絡および開くことができるように開閉器を備えたことを特徴とする請求項５記載の電力用リアクトル。
前記試験用巻線接続端子、外付可変リアクトルと電源を直列に接続し、外付可変リアクトルと電力用リアクトルの静電容量を直列共振させることにより供給する電力量を低減可能にしたことを特徴とする請求項５記載の電力用リアクトル。