JP3348478B2 - タップ切換器付静止誘導電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、負荷時タップ切換器
又は無電圧タップ切換器などのタップ切換器を備えた大
容量の変圧器又はリアクトルなどの静止誘導電器、特に
タップ切換器の電流容量を増大させるために、固定接
点、可動接点とも２並列に構成したタップ切換器が採用
されたタップ切換器付静止誘導電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量の変圧器では、巻数比を変えるた
めにタップ切換器が設けられるのが一般である。また、
タップ切換器は負荷電流が流れているときにタップ切換
が可能な負荷時タップ切換器、電圧が印加されていない
ときだけタップ切換が可能な無電圧タップ切換器があ
る。タップ切換器の凡その構造は１組の可動接点と複数
の固定接点があり、固定接点にタップ巻線などから引き
出されたタップリードがそれぞれ接続され、可動接点を
移動させることによってタップを選択するものである。

【０００３】タップ切換器の電流容量は固定接点及び可
動接点の電流容量によって決まるがこれを大きくするこ
とは技術的に困難なことが多くまた可能であってもコス
トアップになるという問題がある。そこで、従来のタッ
プ切換器で電流容量が不足の場合に、可動接点、固定接
点の組み合わせを２倍にして電流容量を２倍にする構成
が採用されることがある。この場合、２つの固定接点に
接続されるタップリード及びこれが接続される巻線導体
も２並列にしてそれぞれ別々に固定接点に接続する構成
が採用さる。その理由は、巻線のインピーダンスを利用
して２つの固定接点の電流分担をなるべく平等にするた
めである。

【０００４】固定接点を２つにしてそれぞれ別々に接続
されるタップリード及び巻線導体などからなる並列回路
では、それぞれがインピーダンスを持っている。巻線導
体が含まれると巻線の漏れインピーダンスはタップリー
ドに比べてはるかに大きいので電流分担の不平衡は起こ
りにくいが、巻線が含まれないようなリードだけの並列
回路、というよりも短絡回路と称してよい回路ができる
と大きな電流分担の不平衡が生ずる可能性がある。

【０００５】このような電流分担の不平衡が生ずると、
一方の固定接点と可動接点の組み合わせとしての接点に
電流が多く流れることから結果的にタップ切換器の電流
容量が、接点が１組だったときに比べて２倍にはならず
それ以下になって所期の電流容量が得られないという問
題が生ずる。図３は従来のタップ切換器付変圧器の巻線
を示す略示的な結線図である。変圧器では鉄心や別の巻
線などがあるがこの図ではこの発明に関係する巻線だけ
を図示してある。この図において、巻線１は上の端子が
Ｕ、下の端子がＸとなっていて、Ｕ端子が外部の線路に
接続され、Ｘ端子はこの巻線１が属する静止誘導電器が
３相のとき、結線が三角結線のときは他の相の線路側端
子へ、星形結線のときは中性点に接続される。

【０００６】巻線１は２つの巻線導体11、12に分けられ
ており、途中から４つのタップリードがそれぞれの導体
11，12ごとに引き出されている。図では導体11，12を離
れて図示してあるが実際には磁気的に平衡するよう密接
して巻き適宜その相対位置を変えるいわゆる転位が行わ
れるのが実際である。タップリード30及びこれが接続さ
れる固定接点22を図示のように上から，，，と
番号を付けると、タップ番号ととは所定の巻数だけ
の差を持って引き出され、タップ番号とも同様であ
る。タップ番号ととの間は接続されていなくて後述
の無電圧タップ切換器を介して電気的に接続される。タ
ップ番号は図の左側の巻線導体11だけに付けてあるがこ
れに対向する右側の巻線導体12のタップも同様である。

【０００７】この図では、無電圧タップ切換器２の可動
接点21はタップ番号ととを選択している。したがっ
て、このときの端子ＵとＸとの間の巻数は図の上のＵ端
子からタップ１までの巻数になり、タップと、と
との間の導体は巻数には関与せず電流が流れない状態
になっている。この図示の状態は巻数が最も小さな最低
タップになっていて、最高タップは可動接点21がタップ
番号ととを選択しているときである。

【０００８】図示のように、タップ番号が選択されて
いるとき、タップとこれに接続される固定コンタクト
22及びＸ端子に接続される接続リード31とで短絡回路が
形成される。この短絡回路には巻線が含まれないために
そのインピーダンスは非常に小さい。したがって、この
短絡回路を貫通する漏れ磁束が僅かでもあるとこれによ
って誘起される電圧によって大きな循環電流ｉが流れ
る。この循環電流ｉは左側と右側の可動接点21との間に
電流分担の不平衡を生じさせる。

【０００９】図４は大容量のリアクトルにタップを設け
て負荷時タップ切換器によってタップ選択することによ
って負荷電流が流れている状態でインダクタンスを可変
にした負荷時タップ切換器付リアクトルの略示的な巻線
の結線図である。この図において、巻線10は巻線導体13
と14に分かれておりそれぞれが同じ巻数位置に５つのタ
ップリードが引き出されそれぞれに対応する固定接点42
に接続されている。これらのタップ番号を図３と同様に
〜と付ける。導体13と14とは図３と同様に密接に巻
かれ適宜転位されているの場合もあるが、鉄心が単相２
脚で、それぞれの鉄心脚に巻回された巻線が並列接続さ
れる場合には、巻線導体13と14とは２つの鉄心脚に別に
巻回された巻線を表すことになる。この場合、２つの巻
線は対称的に製作されるので巻線導体13,14 間の電流分
担が不平衡になることはない。

【００１０】タップ切換器４は可動接点41の位置を選択
しようとするタップ位置に移動することによってタップ
選択が行われる。可動接点41からは巻線10のＸ端子が引
き出される。タップ切換器４が最も下のタップ番号以
外を選択しているときにはタップ番号の端子は開放端
子になるので、リアクトルが線路に接続されて運転中に
雷サージなどの急峻な波形の電圧が侵入すると、タップ
番号の電位が急激に上昇し絶縁破壊を起こす可能があ
る。これを回避するために図示のように避雷器５を設け
てタップ番号の端子を接続リード33と避雷器５を介し
て接地する構成が採用されている。通常の電圧では避雷
器５は開放状態にあるので電流は流れない。

【００１１】このような回路構成において、タップ切換
器４がタップ番号を選択している図のような状態を考
えると、図３の場合と同様にタップ番号の端子と避雷
器５とを接続するリード33と可動接点41とで短絡回路が
形成されている。そのため、図３の場合と同様にこの短
絡回路に循環電流ｉが流れて２つの可動接点41に流れる
電流の分担が不平衡になりより多く電流を分担する可動
接点及び対応する固定接点の温度上昇が過大になるとい
う問題が生じ得る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】無電圧タップ切換器２
は負荷電流を遮断することはないので、その電流容量は
主に電流が流れている状態での接点の温度上昇によって
決まる。そして１つの接点が不良になると結果的に無電
圧タップ切換器２全部が不良になり、更にはこれが取付
けられている静止誘導電器そのものの不良になる。した
がって、前述のように電流分担の不平衡が生ずることが
ある場合、そのときの電流分担が大きい方の固定接点22
と可動接点21には過大な温度上昇が生ずることになって
静止誘導器の不良という重大な問題が生ずることにな
る。もちろんこのような事態が予測される場合には、前
述のように接点の数を２倍にしても電流容量が２倍より
も小さくなることを考慮して製作されるのであるが、予
測できなかったときには前述のよう不良が発生すること
になる。

【００１３】負荷時タップ切換器４の場合、タップ位置
を変えるときに負荷電流が１つの接点から他の接点に移
動するときにアークが発生するという現象がある。電流
分担の不平衡があると電流が大きい方の接点でアークに
よる接点の損耗が激しくなり、タップ切換器の寿命が短
縮するという問題が生ずる。更に不平衡の度合いが大き
いとアークを消滅させることが不可能になって１つのタ
ップ分の巻線短絡が生じて重大な事故に発展するという
危険性もあるという問題がある。

【００１４】この発明の目的はこのような問題を解決
し、タップ選択の位置によって巻線を含まない短絡回路
ができるような構成の場合に、この短絡回路の循環電流
による電流分担の不平衡を抑制して不良の発生を防止す
るタップ切換器付静止誘導電器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、並列接続される２つの巻線導体
に分けられてそれぞれが独立して同じ位置から複数のタ
ップリードが引き出される巻線と、並列接続された２つ
の可動接点と前記タップリードがそれぞれ独立して接続
される固定接点とを持ち、選択すべき固定接点の位置に
可動接点位置を移動させることによってタップ選択され
るタップ切換器とを備え、タップ切換器が特定のタップ
を選択したときに可動接点を介して巻線を含まない短絡
回路が形成されるタップ切換器付静止誘導電器におい
て、短絡回路が形成される回路にインピーダンスが挿入
されてなるものとする。また、挿入されるインピーダン
スが、インダクタであるものとする。また、インダクタ
が、短絡回路を形成する導体が巻回されてなるコイルか
らなるものとする。

【００１６】

【作用】この発明の構成において、短絡回路が形成され
る回路にインピーダンスを挿入することによって、この
短絡回路全体のインピーダンスを大きくして循環電流を
抑制する。また、挿入するインピーダンスを、インダク
タとすることによって、インピーダンスに流れる電流に
よって発生する損失を小さくしてしかも循環電流の抑制
作用を確保することができる。また、インダクタを、短
絡回路を形成する導体を巻回したコイルで構成すること
によって、単体のインダクタを回路に挿入する際の接続
部を無くすことができる。

【００１７】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す無電圧タップ切換器付変
圧器の巻線を示す略示的な結線図であり、図３と同じ構
成要素には共通の符号を付けて詳しい説明を省く。この
図において、タップ番号の固定接点と可動接点21及び
接続リード31で形成される短絡回路にインピーダンス６
を２つ挿入してある。２つ挿入してあるのは、巻線導体
11の側と12の側とで電圧分担を平衡させるためである。
インピーダンス６を挿入したため、短絡回路のインピー
ダンスは大きくなるのでこの短絡回路を循環する循環電
流ｉが抑制される。循環電流ｉが流れるのは短絡回路を
貫通する漏れ磁束による誘起電圧によるものなので、こ
のようインピーダンス６を挿入することによって有効に
循環電流ｉが低減される。インピーダンス６の値は誘起
電圧の値と許容できる循環電流との関係から決まる。

【００１８】インピーダンスとしては、抵抗、コンデン
サなどもあるがインダクタが適している。図１ではイン
ピーダンス６には負荷電流が流れるので抵抗だと無視で
きない程度の損失が発生するのは避けられない。また、
コンデンサは高電圧の回路には有効であるが、タップ切
換器の接点を２並列にするほどの大電流が流れる回路に
は適さない。インダクタの損失は小さくそして循環電流
ｉを有効に抑制することができるインダクタンス値をも
ったものを容易に製作することができる。その際、イン
ダクタを別途製作し接続リード31に接続して回路に挿入
する構成でもよいが、この場合にはインダクタの両端子
と接続リード31との間のろー付けなどによる接続構造が
必要になる。接続リード31そのものを適当な回数と直径
で巻回して接続リード31そのものに所要のインダクタン
ス値を持たせれば前述のような接続箇所は不要になる。
接続リード31は巻線１とは別に製作されるのが普通なの
で、このような接続リード31の巻回作業も容易である。

【００１９】また、インダクタとして、巻線導体11,12
の巻数を巻線として必要な巻数よりも少し大きくしてタ
ップ番号の下にも余分の巻線導体11,12 があるような
構成にすることもできる。接続リード31にも負荷電流が
流れるので接続リード31と巻線導体11,12 との導体断面
積は略同じであるから、接続リード31を巻回しても巻線
導体11,12 を巻回しても大きな差はないからである。

【００２０】図２はこの発明の別の実施例を示す負荷時
タップ切換器付リアクトルの略示的な巻数の結線図であ
り、図４と同じ構成要素には共通の符号を付けて詳しい
説明を省く。この図において、可動接点41、接続リード
33によって形成される短絡回路にインピーダンス６を挿
入したもので図１の場合と同じである。ただ、図２の場
合は、常時はインピーダンス６の電流は循環電流だけで
あり、避雷器５が動作したときだけ大電流が流れる。し
たがって、インピーダンス６を抵抗で構成しても大きな
損失が発生することはない。すなわち、他のインピーダ
ンス成分を無視するとこの抵抗に発生する損失は短絡回
路に誘起される電圧の二乗を抵抗値で割った値になるの
で、抵抗値を大きくすることによって充分損失を低減す
ることができるからである。ただ、避雷器５が動作した
ときに支障が生じない程度の値であることが必要であ
る。

【００２１】インダクタとして構成する場合は前述のよ
うに接続リード33を巻回して構成することもできるが、
接続リード33も循環電流と避雷器５が動作したときの電
流が流れるだけなのでその断面積は巻線導体13，14に比
べてはるかに小さくてよい。したがって、インダクタを
別途製作しておいて接続する構成を採用してもその接続
作業は容易なので、必ずしも接続リード33を巻回して構
成する方が妥当だとは言えない。実際の諸条件を勘案し
て決定される。

【００２２】

【発明の効果】この発明は前述のように、巻線を含まな
い短絡回路が形成される回路にインピーダンスを挿入し
て短絡回路全体のインピーダンスを大きくすることよっ
て循環電流を抑制し、これによって２並列の接点間の電
流分担の不平衡を小さくして一方の接点の電流が大きく
なることによる過度の温度上昇や消弧の不能などタップ
切換器の不良原因を解消し静止誘導器そのものの信頼性
の向上に資するという効果が得られる。また、挿入する
インピーダンスを、インダクタとすることによって、イ
ンピーダンスに流れる電流によって発生する損失を小さ
くしてしかも循環電流の抑制作用を確保することのでき
る効果的な構成とすることができる。また、インダクタ
を、短絡回路を形成する接続リードなどの導体を巻回し
たコイルで構成することによって、単体のインダクタを
回路に挿入する際の接続部を無くすという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す無電圧タップ切換器付
変圧器の略示的な巻線の結線図

【図２】この発明の図１とは別の実施例を示す負荷時タ
ップ切換器付リアクトルの略示的な巻線の結線図

【図３】従来の無電圧タップ切換器付変圧器の略示的な
巻線の結線図

【図４】従来の負荷時タップ切換器付リアクトルの略示
的な巻線の結線図

【符号の説明】

１，１０ 巻線 １１，１２，１３，１４ 巻線導体 ２ 無電圧タップ切換器（タップ切換器） ２１ 可動接点 ２２ 固定接点 ３０，３２ タップリード ３１，３３ 接続リード ４ 負荷時タップ切換器（タップ切換器） ４１ 可動接点 ４２ 固定接点 ６ インピーダンス

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】並列接続される２つの巻線導体に分けられ
   てそれぞれが独立して同じ位置から複数のタップリード
   が引き出される巻線と、並列接続された２つの可動接点
   と前記タップリードがそれぞれ独立して接続される固定
   接点とを持ち、選択すべき固定接点の位置に可動接点位
   置を移動させることによってタップ選択されるタップ切
   換器とを備え、タップ切換器が特定のタップを選択した
   ときに可動接点を介して巻線を含まない短絡回路が形成
   されるタップ切換器付静止誘導電器において、短絡回路
   が形成される回路にインピーダンスが挿入されてなるこ
   とを特徴とするタップ切換器付静止誘導電器。
2. 【請求項２】挿入されるインピーダンスが、インダクタ
   であることを特徴とする請求項１記載のタップ切換器付
   静止誘導電器。
3. 【請求項３】インダクタが、短絡回路を形成する導体が
   巻回されてなるコイルからなることを特徴とする請求項
   ２記載のタップ切換器付静止誘導電器。