JP2015173176A

JP2015173176A - 変圧器

Info

Publication number: JP2015173176A
Application number: JP2014048044A
Authority: JP
Inventors: 良浩井上; Yoshihiro Inoue; 弘司山田; Koji Yamada
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP6030082B2

Abstract

【課題】用途に応じて巻線の結線構成を切替えることが可能な変圧器を提供する。
【解決手段】１次巻線と２次巻線とを有し、１次巻線１Ｃ_１〜１Ｃ_３がスター結線された変圧器１であって、２次巻線を複数の巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６に分割し、分割された各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の端子Ｔ_１〜Ｔ_６を変圧器本体２の外側に延長し、延長された各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の各端子Ｔ_１〜Ｔ_６同士の接続構成を変圧器本体の２外部に設けられた端子接続切替手段を介して変更する。
【選択図】図１

Description

この発明は、用途に応じて２次巻線または３次巻線の結線構成を切替えることが可能な変圧器に関する。

電気供給事業者における配電用変圧器の結線方式には、主として安定巻線の必要なＹ−Ｙ−（△）結線とＹ−△結線との２種類がある。電力供給エリアについては、Ｙ−Ｙ−（△）結線によるエリアが主であるが、Ｙ−△結線によるエリア（異相地区）が一部存在する。

発変電所の工事作業時や事故などの設備不調時に使用する移動用変圧器は、２次巻線の結線構成が固定されていることから出力電力の位相が同一であり、位相の異なる異相地区での工事作業時や事故などの設備不調時に対応するため、電気供給事業者においてはＹ−Ｙ−（△）結線もしくはＹ−△結線の２種類の移動用変圧器を個別に確保している。

従来から変圧器における巻線の結線に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１は、低圧巻線のデルタ結線を容易とする三相変圧器に関するものである。

特開平８−３１６０５１号公報

しかし、異相地区での工事作業時や事故などの設備不調時に対応するため、Ｙ−Ｙ−（△）結線またはＹ−△結線の２種類の移動用変圧器を個別に確保することは、多くの移動用変圧器を保有しなければならず、運用コストが多大となる問題がある。そこで、巻線の結線構成を切替えることが可能な変圧器があれば、１台の変圧器でＹ−Ｙ−（△）結線とＹ−△結線のいずれにも対応でき、変圧器の保有台数を低減することが可能となる。

そこで本発明は、用途に応じて巻線の結線構成を切替えることが可能な変圧器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請求項１に記載の発明は、１次巻線と２次巻線とを有し、前記１次巻線がスター結線された移動可能な変圧器であって、前記２次巻線を複数の巻線に分割し、前記分割された各巻線の端子を変圧器本体の外側に延長し、前記延長された各巻線の各端子同士の接続構成を前記変圧器本体の外部に設けられた端子接続切替手段を介して変更することにより前記２次巻線の結線構成を切替え可能としたことを特徴とする変圧器である。

この発明によれば、変圧器の２次巻線は複数の巻線に分割され、分割された各巻線の端子が変圧器本体の外側に延長される。変圧器本体の外部には、端子接続切替手段が設けられているので、延長された各巻線の各端子同士の接続構成を端子接続切替手段を介して変更することにより、２次巻線の結線構成が切替え可能となる。

請求項２に記載の発明は、１次巻線と２次巻線と３次巻線とを有し、前記１次巻線と前記２次巻線がスター結線された移動可能な変圧器であって、前記３次巻線を複数の巻線に分割し、前記分割された各巻線の端子を変圧器本体の外側に延長し、前記延長された各巻線の各端子同士の接続構成を前記変圧器本体の外部に設けられた端子接続切替手段を介して変更することにより前記３次巻線の結線構成を切替え可能としたことを特徴とする変圧器である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の変圧器において、前記端子接続切替手段は、前記変圧器本体側に設けられた端子盤に対して着脱可能であり、巻線の結線に応じて予め成形した回路を有し、前記延長された各巻線の前記各端子と嵌合可能な嵌合端子を有していることを特徴としている。

請求項１、２に記載の発明によれば、用途に応じて２次巻線または３次巻線の結線構成を切替えることで、１台の変圧器で位相の異なる出力電力を得ることができる。これにより、変圧器の共用化が図れ、変圧器の保有台数を低減することが可能となる。また、異相地区および異相地区でない地区の双方での電力供給が可能となり、変圧器の稼働率を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、端子接続切替手段は、変圧器本体側に設けられた端子盤に対して着脱可能であり、延長された各巻線の各端子と嵌合可能な嵌合端子を有しているので、端子接続切替手段を端子盤に装着するだけで、巻線の結線構成を容易に切替えることができる。

本発明の実施の形態１に係わる変圧器の２次巻線の結線構成を示す配線図であって、図１（ａ）はＹ−Ｙ−（△）結線を示す配線図であり、図１（ｂ）はＹ−△結線を示す配線図である。図１の変圧器における分割された２次巻線の端子の接続構成を示す配線図である。図１の変圧器における分割された２次巻線の端子の配置構成を示す配線図である。図１の変圧器側の端子盤から離脱された状態の端子接続切替手段を示す側面図である。図１の変圧器側の端子盤に装着された状態の端子接続切替手段を示す側面図である。図４の端子盤に設けられる嵌合端子の拡大正面図である。図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４の端子接続切替手段に設けられる嵌合端子の拡大断面図である。図１の変圧器を搭載した車両の平面図である。図１の変圧器を搭載した車両の正面図である。図１の変圧器を搭載した車両の背面図である。本発明の実施の形態２に係わる変圧器の３次巻線の結線構成を示す配線図であって、図１２（ａ）はＹ−Ｙ−Ｙ−（△）結線を示す配線図であり、図１２（ｂ）はＹ−Ｙ−△結線を示す配線図である。

つぎに、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
図１ないし図１１は、本発明の実施の形態１を示しており、とくに電力供給事業者が保有する移動可能な変圧器に適用した場合を示している。図９ないし図１１は、変圧器１を運搬するための車両２０を示している。車両２０の前部には運転席２１が位置しており、運転席２１の後方には変圧器１を搭載するための荷台２２が連結されている。荷台２２の下方には、重量物である変圧器１を走行面Ｇに沿って安定した状態で運搬するために複数のタイヤ２３が配置されている。変圧器１は、１次巻線および２次巻線を収納する変圧器本体２を有している。変圧器１の車両後方側には、入力端子Ｕ_１、Ｖ_1、Ｗ₁が配置されている。変圧器１の車両側面側には、出力端子Ｕ_２、Ｖ_２、Ｗ_２が配置されている。入力端子Ｕ_１、Ｖ_1、Ｗ₁には、三相交流電源が接続可能となっている。

図１は、変圧器１の１次巻線および２次巻線の結線構成を示している。変圧器１は、例えば１次電圧１１０ｋＶ／２次電圧６．９ｋＶで使用される。図１（ａ）に示すように、１次巻線は、巻線１Ｃ_１と、巻線１Ｃ_２と、巻線１Ｃ_３とから構成されている。巻線１Ｃ_１と巻線１Ｃ_２と巻線１Ｃ_３は、スター結線（Ｙ結線）されている。２次巻線は、６つに分割されており、巻線２Ｃ_１と、巻線２Ｃ_２と、巻線２Ｃ_３と、巻線２Ｃ_４と、巻線２Ｃ_５と、巻線２Ｃ_６とから構成されている。２次巻線は、Ｙ（△）結線（スター・デルタ結線）されている。すなわち、２次巻線のうち、巻線２Ｃ_１と巻線２Ｃ_２と巻線２Ｃ_３は、Ｙ結線されており、巻線２Ｃ_４と巻線２Ｃ_５と巻線２Ｃ_６は、△結線（デルタ結線）されている。ここで、△結線されている巻線２Ｃ_４と巻線２Ｃ_５と巻線２Ｃ_６は、第３高調波の流出を防止する安定巻線として機能する。

巻線２Ｃ_１は、端子Ｔ_１、Ｔ_２を有しており、端子Ｔ_１、Ｔ_２は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_１は変圧器本体２内の端子Ｔ_１と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_２は変圧器本体２内の端子Ｔ_２と接続されている。巻線２Ｃ_２は、端子Ｔ_３、Ｔ_４を有しており、端子Ｔ_３、Ｔ_４は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_３は変圧器本体２内の端子Ｔ_３と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_４は変圧器本体２内の端子Ｔ_４と接続されている。巻線２Ｃ_３は、端子Ｔ_５、Ｔ_６を有しており、端子Ｔ_５、Ｔ_６は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_５は変圧器本体２内の端子Ｔ_５と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_６は変圧器本体２内の端子Ｔ_６と接続されている。

巻線２Ｃ_４は、端子Ｔ_７、Ｔ_８を有しており、端子Ｔ_７、Ｔ_８は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_７は変圧器本体２内の端子Ｔ_７と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_８は変圧器本体２内の端子Ｔ_８と接続されている。巻線２Ｃ_５は、端子Ｔ_９、Ｔ_１０を有しており、端子Ｔ_９、Ｔ_１０は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_９は変圧器本体２内の端子Ｔ_９と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_１０は変圧器本体２内の端子Ｔ_１０と接続されている。巻線２Ｃ_６は、端子Ｔ_１１、Ｔ_１２を有しており、端子Ｔ_１１、Ｔ_１２は、変圧器本体２の外側に配置された接続盤３まで延長されている。すなわち、接続盤３における端子１１Ｂ_１１は変圧器本体２内の端子Ｔ_１１と接続され、接続盤３における端子１１Ｂ_１２は変圧器本体２内の端子Ｔ_１２と接続されている。

図４および図５は、変圧器１の変圧器本体２側に設けられた接続盤３に対し着脱可能な端子接続切替手段４の動きを示している。端子接続切替手段４は、収納ケース４ａと、可変切替回路部４ｂと、ロックレバー４ｃと、車輪４ｄと、ロック機構部４ｅ、ガイドレール４ｆを有している。車輪４ｄは、収納ケース４ａの下部に回転自在に設けられている。ガイドレール４ｆは、変圧器本体２に向かって直線的に延びており、車輪４ｄはガイドレール４ｆに沿って転動可能となっている。これにより、収納ケース４ａは、接続盤３に対して進退可能となっている。

収納ケース４ａの上部および下部には、ロックレバー４ｃが設けられている。ロックレバー４ｃは、接続盤３と係合可能であり、変圧器本体２側に移動した収納ケース４ａの動きをロックする機能を有している。ロックレバー４ｃは、ロック解除時に収納ケース４ａを端子盤３に対して離れる方向に付勢する解除用スプリング（図示略）を有している。ロック機構部４ｅは、収納ケース４ａの下部に設けられており、ガイドレール４ｆとの係合により、収納ケース４ａの移動をロックする機能を有している。

可変切替回路部４ｂ内には、接続部を除き外面が絶縁モールドされた銅合金製の帯板状の銅バー（図示略）が複数収納されている。端子接続切替手段４は、可変切替回路部４ｂ内の複数の銅バーの接続構成を変更することにより、変圧器１の２次巻線における各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成を切替えることが可能となっている。銅バーの接続構成の変更作業は、人力によって行う構成としているが、電動アクチュエータなどを用いて銅バーの接続構成を自動的に変更する構成としてもよい。また、複数の銅合金製の棒状または帯状の銅バー（図示略）を予め巻線の結線方式に応じて絶縁モールドで成形することにより、容易かつ迅速・確実に巻線結線方式に応じた巻線を構成することができる。このように、可変切替回路部４ｂを予め成形した固体モールドの結線用導体とすることで、２次巻線の結線構成を容易に切替えることが可能となる。

図６および図７は、接続盤３側に設けられた第１の嵌合端子１１Ｂを示している。第１の嵌合端子１１Ｂは、銅合金からなる環状嵌合部Ｋと、スプリングＳとから構成されている。環状嵌合部Ｋは、付け根部は円環状に形成されており、先端部には周方向に複数の切れ目Ｋ_２が形成されている。これにより、環状嵌合部Ｋは軸心Ｐ１を中心として半径方向に弾性変形可能となっている。環状嵌合部Ｋの外周面には、スプリングＳを保持するための保持溝Ｋ_３が形成されている。環状嵌合部Ｋの先端面は、テーパー面Ｋ_４に形成されている。環状嵌合部Ｋの内周面には、嵌合内面Ｋ_５が形成されている。スプリングＳは、環状嵌合部Ｋを縮径する方向に付勢しており、後述する軸状嵌合部Ｊとの接触抵抗を小に抑える機能を有している。

図８は、端子接続切替手段４の可変切替回路部４ｂ側に設けられた第２の嵌合端子１２Ｂを示している。銅合金からなる軸状嵌合部Ｊと、絶縁筒部Ｅとから構成されている。軸状嵌合部Ｊの外側には、絶縁筒部Ｅが位置している。軸状嵌合部Ｊは、円柱状に形成されており、外周面Ｊ_１が接続盤３側に設けられた第１の嵌合端子１１Ｂの環状嵌合部Ｋの嵌合内面Ｋ_５と接触可能となっている。軸状嵌合部Ｊの先端部は、環状嵌合部Ｋとの嵌合が容易となるようテーパー面Ｊ_２に形成されている。第１の嵌合端子１１Ｂの環状嵌合部Ｋの軸心Ｐ１は、第２の嵌合端子１２Ｂの軸状嵌合部Ｊの軸心Ｐ２と合致するように設定されており、環状嵌合部Ｋと軸状嵌合部Ｊとの嵌合が円滑に行われるようになっている。

つぎに、変圧器１における２次巻線の結線構成を切替え手順および作用について説明する。

図１（ａ）に示すように、変圧器１の２次巻線は６つの巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６に分割されており、６つの巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６はＹ−（△）結線されている。巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成の切替えには、端子接続切替手段４が用いられ、巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成を切替えは以下の手順によって行われる。

巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成を切替える際には、まず端子接続切替手段４が変圧器本体２側に位置する接続盤３から離脱される。端子接続切替手段４の接続盤３から離脱は、ロックレバー４ｃとロック機構部４ｅのロックを解除することで行われる。これにより、端子接続切替手段４を接続盤３から後退させることができ、端子接続切替手段４は接続盤３に対して電気的に切り離される。ここで、ロックレバー４ｃには、解除用スプリングを有しているので、ロックレバー４ｃによるロック解除時には、端子接続切替手段４の収納ケース４ａが接続盤３から離れる方向に付勢され、端子接続切替手段４を接続盤３から容易に離脱させることが可能となる。

つぎに、端子接続切替手段４の収納ケース４ａを開放し、可変切替回路部４ｂ内の複数の銅バーの接続構成を変更する作業が行われる。ここでは、人力による複数の銅バーの組み替えにより可変切替回路部４ｂ内の接続回路が変更される。可変切替回路部４ｂの接続変更作業が終了すると、端子接続切替手段４を接続盤３に向けて移動させ、端子接続切替手段４を接続盤３に接触させる。そして、ロックレバー４ｃとロック機構部４ｅによる端子接続切替手段４の動きをロックし、端子接続切替手段４を接続盤３へ確実に装着させる。端子接続切替手段４を接続盤３に装着させた状態では、端子接続切替手段４側の第２の嵌合端子１２Ｂと接続盤３側の第１の嵌合端子１１Ｂが嵌合し、２次巻線における各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の各端子Ｔ_１〜Ｔ_１２同士の接続構成が変更される。

ここで、第１の嵌合端子１１Ｂの環状嵌合部Ｋは、半径方向に弾性変形可能となっており、保持溝Ｋ_３には環状嵌合部Ｋを縮径する方向に付勢するスプリングＳが設けられているので、第１の嵌合端子１１Ｂと第２の嵌合端子１２Ｂが嵌合した状態では、環状嵌合部Ｋの嵌合内面Ｋ_５と軸状嵌合部Ｊの外周面Ｊ_１とが密着し、嵌合部の接触部分における電気抵抗を著しく小とすることができ、通電時の発熱を抑制することが可能となる。また、ロックレバー４ｃは、例えばトグル機構を有しているので、小さな力で収納ケース４ａを端子盤１３に確実に装着することが可能なる。

図１（ｂ）は、端子接続切替手段４によって巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成が切替えられた状態を示している。図１（ｂ）に示すように、変圧器１の２次巻線の６つの巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６は、△結線に切替えられている。したがって、２次巻線の結線構成が異なる変圧器が設置された異相地区おいても変圧器１を用いた電力供給が可能となる。

このように、端子接続切替手段４を用いることで、用途に応じて２次巻線の結線構成を切替えることができ、１台の変圧器１で位相の異なる出力電力を得ることができる。これにより、変圧器１の共用化が図れ、変圧器１の保有台数を低減することが可能となる。また、異相地区および異相地区でない地区の双方での電力供給が可能となり、変圧器１の稼働率を高めることができる。さらに、変圧器１の共用化が図れることで、従来の対応に比べて変圧器１を遠方まで運搬する必要がなくなり、輸送費用の低減が可能となる。

２次巻線の結線構成を切替える端子接続切替手段４は、変圧器本体２に対して着脱可能であり、分割された各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の各端子Ｔ_１〜Ｔ_１２と嵌合可能な嵌合端子１２Ｂを有しているので、端子接続切替手段４を変圧器本体２側に設けられた接続盤３に装着するだけで、各巻線２Ｃ_１〜２Ｃ_６の結線構成の切替作業を容易に行うことができる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２を示している。実施の形態２が実施の形態１と異なるところは３次巻線の有無であり、その他の部分は実施の形態１に準じるので、準じる部分に実施の形態１と同一の符号を付すことにより、準ずる部分の説明を省略する。

図１２は、変圧器１´の１次巻線、２次巻線、３次巻線の結線構成を示している。変圧器１´には、入力端子Ｕ_１、Ｖ_１、Ｗ_１と、２次出力端子Ｕ_２、Ｖ_２、Ｗ_２、と、３次出力端子Ｕ_３、Ｖ_３、Ｗ_３が配置されている。入力端子Ｕ_１、Ｖ_1、Ｗ₁には、三相交流電源が接続可能となっている。

変圧器１´は、１次電圧１１０ｋＶ／３次電圧２３ｋＶ／２次電圧６．９／ｋＶで使用される。図１２（ａ）に示すように、１次巻線は、巻線１Ｃ_１と、巻線１Ｃ_２と、巻線１Ｃ_３とから構成されている。巻線１Ｃ_１と巻線１Ｃ_２と巻線１Ｃ_３は、スター結線（Ｙ結線）されている。２次巻線は、巻線２Ｃ_１と、巻線２Ｃ_２と、巻線２Ｃ_３とから構成されている。巻線２Ｃ_１と巻線２Ｃ_２と巻線２Ｃ_３は、スター結線（Ｙ結線）されている。

３次巻線は、６つに分割されており、巻線３Ｃ_１と、巻線３Ｃ_２と、巻線３Ｃ_３と、巻線３Ｃ_４と、巻線３Ｃ_５と、巻線３Ｃ_６とから構成されている。３次巻線は、Ｙ（△）結線（スター・デルタ結線）されている。すなわち、３次巻線のうち、巻線３Ｃ_１と巻線３Ｃ_２と巻線３Ｃ_３は、Ｙ結線されており、巻線３Ｃ_４と巻線３Ｃ_５と巻線３Ｃ_６は、デルタ結線（△結線）されている。これにより、変圧器１´全体としての巻線の結線構成は、Ｙ−Ｙ−Ｙ−（△）結線となっている。ここで、△結線されている巻線３Ｃ_４と巻線３Ｃ_５と巻線３Ｃ_６は、第３高調波の流出を防止する安定巻線として機能する。

３次巻線の各巻線３Ｃ_１〜３Ｃ_６の結線構成を切替えには、上述した端子接続切替手段４が用いられる。図１２（ｂ）は、端子接続切替手段４を用いて３次巻線の各巻線３Ｃ_１〜３Ｃ_６の結線構成を切替えた状態を示している。この状態では、３次巻線は、△結線されている。すなわち、３次巻線の各巻線３Ｃ_１〜３Ｃ_６は△結線されている。これにより、変圧器１´全体としての巻線の結線構成は、図１２（ａ）に示すＹ−Ｙ−Ｙ−（△）結線から図１２（ｂ）に示すＹ−Ｙ−△結線に切換えられることになる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態１においては、変圧器１を車両２０に搭載した例を説明したが、変圧器１は移動可能であれば図９〜図１１に示す車両搭載型の変圧器に限定されない。

１変圧器
２変圧器本体
３接続盤
４端子接続切替手段
４ａ収納ケース
４ｂ可変切替回路部
４ｃロックレバー
４ｆガイドレール
１１Ｂ第１の嵌合端子
１２Ｂ第２の嵌合端子
２０車両

Claims

１次巻線と２次巻線とを有し、前記１次巻線がスター結線された移動可能な変圧器であって、前記２次巻線を複数の巻線に分割し、前記分割された各巻線の端子を変圧器本体の外側に延長し、前記延長された各巻線の各端子同士の接続構成を前記変圧器本体の外部に設けられた端子接続切替手段を介して変更することにより前記２次巻線の結線構成を切替え可能としたことを特徴とする変圧器。
１次巻線と２次巻線と３次巻線とを有し、前記１次巻線と前記２次巻線がスター結線された移動可能な変圧器であって、前記３次巻線を複数の巻線に分割し、前記分割された各巻線の端子を変圧器本体の外側に延長し、前記延長された各巻線の各端子同士の接続構成を前記変圧器本体の外部に設けられた端子接続切替手段を介して変更することにより前記３次巻線の結線構成を切替え可能としたことを特徴とする変圧器。
前記端子接続切替手段は、前記変圧器本体側に設けられた端子盤に対して着脱可能であり、巻線の結線に応じて予め成形した回路を有し、前記延長された各巻線の前記各端子と嵌合可能な嵌合端子を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器。