JP3509320B2 - 無効電力補償装置用多重変圧器 - Google Patents

無効電力補償装置用多重変圧器

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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自励式静止型等の
無効電力補償装置に用いられる多重変圧器に関し、特に
多重変圧器の組み込み構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無効電力補償装置には、図5に示すよう
に直列多重変圧器を備えた大容量で低損失の自励式静止
型無効電力補償装置がある。電源が3相電源の場合、無
効電力補償装置1は3相電源U相、V相、W相に設けら
れるのであるが、各無効電力補償装置1は同一構成であ
るのでU相について説明すると、2および3は、コンバ
ータ等で直流充電されたコンデンサC1、C2の直流電
圧から基本周波数(50Hzまたは60Hz)の固定矩
形波ベース電圧Vpを発生する低損失の大容量の第1イ
ンバータ2および第2インバータ3であり、4は、コン
バータ等で直流充電されたコンデンサC3の直流電圧か
ら高周波の可変矩形波電圧成分Vqを発生する小容量の
第3インバータである。
【0003】5、6、7は変圧器で、変圧器5、6、7
は高圧側巻線(一次側巻線)が直列多重接続され、第1
及び第2変圧器5、6の低圧側に第1及び第2インバー
タ2、3から固定矩形波ベース電圧Vpが供給されるよ
うになっている。また、第3変圧器7の低圧側に、第3
インバータ4から可変矩形波電圧成分Vqが供給される
ようになっている。各変圧器5〜7の容量についてみる
と、変圧器5、6はベース負荷用であるから大容量、大
型であり、変圧器7は変動負荷用であるから小容量、小
型になっている。
【0004】このような構成の無効電力補償装置1は、
系統母線電圧の変動に即応して、各インバータ2〜4で
補償用無効電力を発生し、各変圧器5〜7を介して系統
母線、この場合U相に供給して系統母線電圧を安定させ
る。なお、電源をVs、系統母線の系統インピーダンス
をXs、無効電力をQとすると、無効電力はQ=〔Vs
×(Vp+Vq)/Xs〕で決定され、インバータ4か
ら発生する電圧成分Vqを可変制御して適宜設定する。
【0005】また、無効電力補償装置1を構成している
各変圧器5〜7は、図6に示すように、それぞれに鉄心
に高圧側巻線と低圧側巻線を巻回し、冷却を兼ねる絶縁
油あるいは絶縁ガスなどの絶縁剤とともに個々のタンク
11内に収容して構成した変圧器とされていて、高圧側
巻線の端末、即ち引き出し線はブッシング12a、12
bを介してタンク11外に導出され、タンク11外にお
いて図示のように直列多重接続されている。また、低圧
側巻線の引き出し線はブッシング13a、13bを介し
てタンク11外に導出され、タンク11外において図示
のようにインバータ2〜4に接続されている。
【0006】なお、ブッシング12a、12bは、高圧
側巻線をタンク11に対して絶縁状態で導出するための
ものであるからブッシング13a、13bに対し大型に
構成され、ブッシングの材質としては丈夫な硬質磁器
製、またはこれと同等以上の効力を有する材質が使用さ
れている。更にタンク11については、鋳鉄や鉄板を用
いて冷却を兼ねる絶縁油あるいは絶縁ガスが漏れのない
ように製作され、タンク11の本体とブッシング12a
〜13bを取り付けた蓋体とは、その漏れを防止するた
めパッキンを介して緊密に締めつけられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように無効電力補
償装置1を構成する複数の変圧器は、個別に作成した変
圧器5〜7を直列多重接続したものであり、各変圧器5
〜7の直列多重接続はタンク11外に導出した巻線端部
を架空線で接続している。従って、絶縁スペースを大き
くする必要があり、1相に対して3個のタンク11が必
要であることと相まって無効電力補償装置1全体が大型
になっていた。
【0008】また、個々のタンク11に大型のブッシン
グ12a、12bと、小型のブッシング13a、13b
とを合計4個設ける必要があり、U相について見れば6
個の大型ブッシングが必要になり、部品点数、作業工数
のいずれも多くコスト高なものとなっている。
【0009】本発明は、上記の実情に鑑みなされたもの
で、部品点数、作業工数を低減し、無効電力補償装置の
小型化が図れる無効電力補償装置用多重変圧器を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、複数の
変圧器の各一次巻線が適宜に接続され、前記変圧器の各
二次巻線に無効電力を補償するインバータが接続される
多重変圧器であって、前記複数の変圧器を収納する1個
のタンクと、前記タンクの開口部を閉塞する蓋体とを有
し、前記複数の変圧器は共通基台上に整列配置固定され
ると共に、前記蓋体に吊り下げ可能に固定されてなるこ
とを特徴とする無効電力補償装置用多重変圧器とするこ
とにより達成される。
【0011】また、複数の変圧器の各一次巻線が適宜に
接続され、前記変圧器の各二次巻線に無効電力を補償す
るインバータが接続される多重変圧器であって、前記複
数の変圧器は冷却を兼ねる絶縁剤を充填した1箇のタン
クに収納されると共に、前記複数の変圧器のそれぞれの
巻線は前記絶縁剤との温度差を同程度としてなることを
特徴とする無効電力補償用多重変圧器とすることにより
達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、無効電力補償装置を
構成する複数の変圧器を1個のタンクに収納されている
ので、直列等の多重接続がタンク内でなされ、外部に露
出する部分が少なく絶縁スペースの縮小化が図れ無効電
力補償装置を小型化することができ、更に、ブッシング
等の部品数を大幅に削減することができる。
【0013】また、複数の変圧器は、1個のタンクの蓋
体に吊り下げ可能に固定されている。従って、タンク外
で複数の変圧器の組み立てや直列接続を行った後、蓋体
と一体に吊り下げてタンク内に収納することができるの
で、その組立ては容易となる。
【0014】さらに、複数の変圧器は巻線と絶縁油の温
度差を同程度とされているので、複数の変圧器を1個の
タンクに収納しても、試験をするために組み立てた後に
解体し、更に組み立てる等の面倒な作業が全く不要にな
り、作業工数の削減や品質の劣化の防止等が図れる。
【0015】
【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の実施例の多重変圧器を用いて構成し
た単相分で示す無効電力補償装置の模式的構成図であ
り、図2はU相、V相、W相の無効電力補償装置を構成
する多重変圧器を1個のタンク内に収納した場合の配置
例を示す平面図、図3は図2で示す多重変圧器の断面図
である。なお、同様の作用を行う部材には全図を通じ同
一の符号を付している。
【0016】図1において、21は無効電力補償装置を
構成する多重変圧器で、直列多重接続された変圧器5〜
7が絶縁油を充填した1個のタンク22内に収容されて
いる。そして、変圧器5の高圧側巻線(以下「一次巻
線」という。)の一方の端部、言い換えれば引き出し線
は、系統母線、この場合はU相に接続するためブッシン
グ12aを介してタンク22外に導出されているが、他
方の端部はタンク22内で変圧器6の高圧側巻線の一方
の端部に接続されている。
【0017】また、変圧器6の高圧側巻線はいずれもタ
ンク22外に導出されず、一方の端部が前記のように変
圧器5の高圧側巻線に接続され、他方の端部もタンク2
2内において変圧器7の一方の端部に接続されている。
変圧器7については、他方の端部がブッシング12bを
介してタンク22外に導出されている。
【0018】なお、各変圧器5〜7の低圧側巻線の引き
出し線は、それぞれブッシング13a、13bを介して
タンク22外に導出され、変圧器5の低圧側巻線はイン
バータ2に、変圧器6の低圧側巻線はインバータ3に、
更に変圧器7の低圧側巻線はインバータ4に接続され
る。また、無効電力補償装置21の無効電力の補償は従
来例で説明したものと同様にして行われる。
【0019】次に、無効電力補償装置を構成する多重変
圧器を1個のタンク内に収納する具体的例を図2および
図3を参照して説明する。なお、図1では単相分につい
て示しているが、図2および図3は、U相、V相、W相
の3相分の多重変圧器を1個のタンク内に収納するもの
を示している。各変圧器5〜7は、何れも鉄心25に高
圧側巻線と低圧側巻線とを巻回しているが、図2および
図3においては高圧側巻線と低圧側巻線とを区別せず、
巻線26として一体に図示し、変圧器それ自体の構造の
細部は周知のものであるので省略されている。また、各
変圧器5〜7の電気的接続関係は図1で説明したものと
同様に一次巻線は直列に接続されている。
【0020】3相の各変圧器の鉄心25の下端部はL型
金具27により共通基台28に図3のように整列配置固
定され、各変圧器5〜7の下端部が共通基台28により
同一平面で連結されている。一方、鉄心25の上端は、
コア締具29により締め付けられ、そして、コア締具2
9には吊金具30の下端がネジ止め等により固定され、
吊金具30の上端はタンク22の開口部を閉塞する蓋体
31の下側面に固定されている。
【0021】なお、変圧器5、6に対し変圧器7は小型
であるが、この実施例では変圧器5〜7の下端部は共通
基台28により同一平面に揃えられているため、変圧器
5、6を吊る吊金具30の長さに対し、変圧器7を吊る
吊金具30が長尺に設定されている。
【0022】そして、タンク22の蓋体31の上側面に
は、肉厚の補強部材34を設け、適宜位置に蓋体31と
一体に変圧器5〜7を吊り下げるための吊り下げロープ
33が掛け渡せるように吊耳32が一体に形成されてい
る。
【0023】蓋体31への各変圧器5〜7の組み立て、
更に直列多重接続はタンク22外で行われる。各変圧器
5〜7の下端は共通基台28により同一平面に設定され
ているので、平坦な作業場において組み立て作業を行う
ことができる。この作業が終了した後、クレーン等に吊
り下げロープ33を掛けて蓋体31と一体に各変圧器5
〜7を吊り上げ、所定位置に設置されたタンク22内に
挿入される。
【0024】この吊り下げの際、蓋体31の強度が十分
でないと、変圧器5〜7の重量のため蓋体31が変形す
る。蓋体31が変形すると、各変圧器5〜7の間隔に狭
小が生じて絶縁不良になったり、タンク22の開口部を
閉塞する際に間隙が生じたりする。これを回避するため
に蓋体31に肉厚の補強部材34が設けられている。
【0025】タンク22の開口部周辺にはフランジ部2
2aが形成され、その上面にはパッキン35が位置決め
されていて、この開口部から蓋体31と一体の各変圧器
5〜7をタンク22内に挿入し、絶縁油(絶縁ガスでも
良い)を充填して蓋体31によりタンク22の開口部を
閉塞し、パッキン35を介して蓋体31の縁部とフラン
ジ部22aとをボルト・ナット等により締め付け固定さ
れる。また、蓋体31とタンク22は溶接される場合も
ある。
【0026】なお、図3には図示を省略しているが、蓋
体31には、その上面に突出して、図1について説明し
たと同様に1相分について一次側巻線に対する大型のブ
ッシング1個(図1に示すブッシング12aに対応す
る、また、3相間の接続はタンク内でされている。)即
ち3相分で3個、二次側の巻線に対する小型のブッシン
グ6個(図1に示すブッシング13a、13bに対応す
る)即ち3相分で18個が設けられている。
【0027】以上のように構成される多重変圧器では、
3相分の各変圧器5〜7は1個のタンク22内に収容さ
れ(図1に示すように各相毎に分割しても良い。)、し
かも各変圧器5〜7は1個のタンク22内で直列多重接
続される。従って、大型のブッシングの数は、1相につ
いて1個でよく、従来の構成に比較して5個も削減する
ことができる。そのうえ、各変圧器5〜7全体が例えば
絶縁油中に配置されていて、絶縁油中で直列多重接続さ
れているので、各変圧器5〜7の間隔や架空線、即ち各
変圧器5〜7を接続した位置のスペースを縮小すること
ができ、無効電力補償装置全体の小型化を図ることがで
きる。
【0028】ところで、この種変圧器は、組立て完成後
に各変圧器5〜7について例えば抵抗法による巻線の温
度上昇試験等を実施する必要がある。各変圧器5〜7を
1個のタンク22内に収納し一次巻線等の接続をタンク
22内でなされていると、各一次巻線の温度上昇試験等
がそのままではできない。そこで、一次巻線間の接続部
に試験用の引出線を接続し、引出線を試験用に設けたブ
ッシングを介して外部に引出すのであるが、試験終了後
には、この試験用引出線および試験用ブッシングを取り
外す必要がある。
【0029】この取外しに際して、前記本発明の実施例
のようにタンク22の蓋体31に各変圧器5〜7が吊り
下げ可能に取り付けられているので、蓋体31を吊り上
げるだけで変圧器5〜7を外部に取り出すことができ、
その作業は容易にできる。しかし、試験用に取り付けた
部分の絶縁などの補修を行うため、一度完成したものを
解体するため品質低下の可能性がある。この点を考慮し
た本発明の他の実施例を図4に示す。
【0030】図4は、本発明の他の実施例の多重変圧器
を用いて構成した無効電力補償装置の模式的構成図であ
る。この実施例においては、変圧器5と6の一次巻線が
相間リアクトル8を介して並列に接続されている。各変
圧器5〜7および相間リアクトル8はタンク22の蓋体
に吊り下げ可能に取り付けられていて、その構造は、図
3を参照して説明したものと同様であり詳細な説明は省
略する。
【0031】各変圧器5〜7は、通常その目的に応じて
容量などが異なり、それぞれ最適設計されていて各巻線
を構成する電線のサイズも異なり、巻線と絶縁油の温度
差も異なっている。そのために、試験用の中間端子(図
4のA、B、C)を設ける必要がある。しかし、この実
施例では各変圧器5〜7の一次巻線は、その電線構成
(サイズ)を同一にして巻線と絶縁油の温度差が同一に
なるように構成され、あたかも1つの巻線を分散配置し
た如くされている。すなわち、この実施例は、例えばU
相から流れ込む電流Iに対して変圧器5、6の一次巻線
にながれる電流がI1=I2=(1/2)Iとなる電線
構成とされている。
【0032】したがって、変圧器5〜7の一次巻線の放
熱がほぼ同一になり、絶縁油との温度差も所定範囲内に
収まる。これにより試験用の中間端子A、B、Cは全く
不要になり、部品点数を削減することができる。また、
製造時においても、一旦組み立てた後に解体し、更に組
み立てる等の面倒な作業が全く不要になり、作業工数の
削減や品質の劣化の防止等が図れる。なお、図1、図3
に示されている実施例のような電気的接続においても一
次巻線の全てを同一の電線構成にすれば同じ効果を享受
できることは勿論である。
【0033】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、タンク外で複数の変圧器の組み立てや直列接続を行
った後、蓋体とー体に吊り下げてタンク内に収納するこ
とができるので、その組立ては容易となる。また、直列
接続がタンク内でなされているので、外部に露出する部
分が少なく絶縁スペースの縮小化が図れ無効電力補償装
置を小型化することができ、更に、ブッシング等の部品
数を大幅に削減することができ、タンク外での作業工数
等も低減することができる。
【0034】また、複数の変圧器は巻線と絶縁油の温度
差が同程度とされていることにより、試験のために組み
立てた後に解体し、更に組み立てる等の面倒な作業が全
く不要になり、作業工数の削減や品質の劣化の防止等が
図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の多重変圧器を用いて構成した
単相分で示す無効電力補償装置の模式的構成図である。
【図2】本発明の実施例の3相分の多重変圧器の配列例
を示す平面図である。
【図3】図2で示す多重変圧器の断面図である。
【図4】本発明の他の実施例の多重変圧器を用いて構成
した無効電力補償装置の模式的構成図である。
【図5】無効電力補償装置の回路図である。
【図6】従来の多重変圧器の構成を示す模式的構成図で
ある。
【符号の説明】
2、3、4 インバータ 5、6、7 変圧器 8 相間リアクトル 12a、12b、13a、13b ブッシング 21 多重変圧器 22 タンク 25 鉄心 26 巻線 27 L形金具 28 共通基台 29 コア締具 30 吊り金具 31 蓋体 32 吊り耳 33 吊り下げロープ 34 補強部材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の変圧器の各一次巻線が適宜に接続
    され、前記変圧器の各二次巻線に無効電力を補償するイ
    ンバータが接続される多重変圧器であって、前記複数の
    変圧器を収納する1個のタンクと、前記タンクの開口部
    を閉塞する蓋体とを有し、前記複数の変圧器は共通基台
    上に整列配置固定されると共に、前記蓋体に吊り下げ可
    能に固定されてなることを特徴とする無効電力補償装置
    用多重変圧器。
  2. 【請求項2】複数の変圧器の各一次巻線が適宜に接続さ
    れ、前記変圧器の各二次巻線に無効電力を補償するイン
    バータが接続される多重変圧器であって、前記複数の変
    圧器は冷却を兼ねる絶縁剤を充填した1個のタンクに収
    納されると共に、前記複数の変圧器は巻線と前記絶縁剤
    の温度差を同程度とされてなることを特徴とする無効電
    力補償装置用多重変圧器。
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