JP7219179B2

JP7219179B2 - 静止誘導機器

Info

Publication number: JP7219179B2
Application number: JP2019124330A
Authority: JP
Inventors: 直幸栗田; 孝平佐藤; 賢治中ノ上
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: WO2021002088A1; JP2021009975A

Description

本発明は、受配電変圧器等の静止誘導機器に付加される冷却手段、稼働時の電流、温度等の計測手段、通信手段等の付属装置に必要な電源を、静止誘導機器自体から簡便に取得する方法を提供し、静止誘導機器の高機能化を実現する技術に関する。

一般的な電力系統の受配電端では、配電用変電所からの３～６ｋＶ級の電力が複数の高圧受電線により送電され、柱上、または建物内に備えられた受配電用変圧器等の静止誘導機器に接続され、１００～４００Ｖに降圧されて、低圧配電線を通して需要家に配電される。電力系統の信頼性を確保し、適正な電圧・周波数を維持するため、従来は変電所等において配電状況を監視、調整している。

しかし、近年では電力系統への風力、太陽光発電等による再生可能エネルギー電源の導入が進展している。これらの発電電力は天候状況等により刻一刻と変動するため、電力系統の健全性の把握や維持が困難となっている。このような状況に鑑み、例えば特許文献１には、「通信モジュール（１１６）を有する配電変圧器（１００）を含む方法、システム、及び装置を開示する。配電変圧器（１００）は、高電圧配電線（１０２）からの第一の高電圧電気を第一の低電圧電気へ変換して、第一の低電圧電気を低電圧線（１１０）に沿って電気的装置（１１２、１１４）に伝えるように構成されている。通信モジュール（１１６）は、負荷低減要求を低電圧線に沿って電気的装置（１１２、１１４）へ送信するように構成されている。」との技術が開示されている(要約参照)。

米国特許第９２６３１８２号明細書

以上述べた、静止誘導機器の受配電状況の監視手段および冷却手段等の設備への電源の供給には、それらを動作させるための電源が必要であるが、上記先行技術文献には、具体的な電源の供給方法は開示されていない。

本発明は、静止誘導機器自体から２次側の巻線とは電気的に分離した電源を供給することを目的とする。

上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載された構成を採用する。本願は上記課題を解決する複数の手段を含んでいるが、その一例を挙げるならば、鉄心に一次巻線と二次巻線とが巻回された静止誘導機器であって、前記鉄心に、前記一次巻線と前記二次巻線とは異なる、付属装置へ電源を供給する電源用巻線が巻回されており、前記鉄心は、隣接した２つの内鉄心と前記２つの内鉄心を覆う外鉄心を有しており、前記電源用巻線は、前記外鉄心に巻回されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、静止誘導機器自体から２次側の巻線とは電気的に分離した電源を供給する静止誘導機器を提供することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施例を示す、三相変圧器の断面図。本発明の第１の実施例を示す、三相変圧器における電源用巻線部分の拡大斜視図。本発明の第２の実施例を示す、三相変圧器の断面図。本発明の第２の実施例を示す、三相変圧器における電源用巻線部分の拡大斜視図。本発明の第３の実施例を示す、三相変圧器の断面図。本発明の第４の実施例を示す、単相変圧器の断面図。本発明の第５の実施例を示す、冷却手段を備えたモールド三相変圧器の断面構成図。本発明の第６の実施例を示す、冷却手段を備えた油入三相変圧器の断面構成図。本発明の第７の実施例を示す、冷却手段を備えた油入三相変圧器の断面構成図。本発明の第８の実施例を示す、運転監視システムを備えた油入三相変圧器の断面構成図。本発明の第９の実施例を示す、冷却手段と運転監視システムを備えた油入三相変圧器の断面構成図。

以下、本発明の複数の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。また、特段の説明がない限り図面を跨った場合であっても、同一の符号は同一の構成であり、説明を省略する。

従来の静止誘導機器は、別途電源線を備えたり、電池を用いたりする方法が最も簡便であるが、コストが増加するとともに、該電源線のメンテナンスや、電池の交換作業が必要になる。別の方法として、静止誘導機器に接続される高圧受電線からの電力を降圧させて電源に供することが考えられるが、静止誘導機器自体と同規模な絶縁対策が必要になり、コスト面、安全面から現実的ではない。一方、静止誘導機器により１００～４００Ｖに降圧され、需要家へ電力を送出するための低圧配電線を利用する場合は、絶縁対策が不要であり、低コストで上記手段の電源供給が実現できる。しかし、低圧配電線のインピーダンスは、需要家による電力の使用状況により大きく変動するので、安定した電源の供給が困難であった。本発明は上記を考慮してなされた発明である。

図１および図２は、本発明の第１の実施例を示す。本実施例の構成とその作用について、図を用いながら詳細に説明する。

図１は、本実施例の三相三脚型変圧器の断面図と、同図中にＡで示した箇所の拡大図である。三相三脚型変圧器は、薄帯状磁性材料を矩形に巻いて成形した２個の内側巻鉄心３ｂと、その外周に備えた１個の外側巻鉄心３ａからなる三相三脚型巻鉄心と、巻鉄心の３本の磁脚に巻回した、一次巻線である三相の高圧巻線１ｕ，１ｖ，１ｗと、二次巻線である三相の低圧巻線２ｕ，２ｖ，２ｗから構成される。

本実施例では、三相変圧器の中央の磁脚直上の外側巻鉄心３ａに、高圧巻線および低圧巻線とは別の電源用巻線（給電コイル）４を巻回する。三相三脚型変圧器においては、中央の磁脚直上に、２個の内側巻鉄心３ｂとその外周の外側巻鉄心３ａとから窓部ができるが、この窓部を通して外側巻鉄心３ａに電源用巻線を巻回すのが好適である。

窓部を通して外側巻鉄心３ａに電源用巻線を巻回すとは、電源用巻線が窓部を通過し外側巻鉄心３ａの外周を周り更に窓部に入り込むようにすることでコイルが１ターン形成し、これを複数巻き回すことをいう。電源用巻線を１ターン巻き回すことで作成されるいわゆる１ターンコイルであっても実施できる。

電源用巻線が巻回される方向は、外側巻鉄心３ａの鉄心部材が巻回される方向とは直角となる角度が好ましいが、直角でなくとも巻回される方向とは異なる方向でターンを形成されていればよい。すなわち、電源用巻線が巻回される方向は、外側巻鉄心３ａの鉄心部材が巻回される角度を０度としたときに９０度であるとよいが、他の角度であっても実施できる。

拡大図中に示したように、外側巻鉄心３ａ内には励磁周波数に対応する交流磁束３１が流れ、電源用巻線４に接続される給電線４ａの両端には、これに伴う実効値Ｖ１の交流電圧が発生する。ここで、電源用巻線とは、後の実施例で述べるように、受配電変圧器等の静止誘導機器に付加される冷却手段、稼働時の電流、温度等の計測手段、通信手段等の付属装置等に必要な電源を供給するための巻線である。電源用巻線から得られる交流電圧によって、静止誘導機器の付属装置を動作させることができる。すなわち、１次側２次側の巻線とは異なる第三の巻線のことを電源用巻線という。

電源用巻線４を構成する電線の断面積は、高圧巻線および低圧巻線を構成する電線の断面積より小さくするのが好適である。電源用巻線は、１次側２次側の入出力に比べて少ない電力を供給するため、１次側の高圧巻線または２次側低圧巻線よりも細い巻線とすることができる。細い巻線とすることにより、材料を低減し、軽量化が可能となる。また、窓部への挿入が容易となる。

さらに、電源用巻線４と、中央磁脚に巻回された高圧巻線１ｖの距離ｄ２は、内側巻鉄心３ｂと高圧巻線１ｖの距離ｄ１より大きくなる。一般的な受配電変圧器では、上記の距離ｄ１は、３～６ｋＶ級の電圧が印加される高圧巻線に対して、十分なマージンを含む絶縁距離として設計されている。よって、上記の距離ｄ２を確保することで、電源用巻線４と高圧巻線１ｖの間で、絶縁破壊は生じにくい。

図２は、図１中にＡで示した箇所の拡大斜視図である。外側巻鉄心３ａを構成する薄帯状磁性材料の幅をｂ、薄帯状磁性材料の積層厚さをａとするとき、外側巻鉄心３ａの実効断面積Ａ_Ｃは、巻鉄心の占積率Ｓを用いてＡ_Ｃ＝Ｓ×ａ×ｂとなる。電源用巻線の巻数をＮ、変圧器の設計磁束密度をＢ、励磁周波数をｆとすると、給電線４ａの両端に発生する交流電圧の実効値Ｖ１の近似値は、Ｖ１≒４．４４×Ｂ×ｆ×Ｎ×Ａ_Ｃとなる。よって、電源用巻線４の巻数Ｎにより、Ｖ１の値を調整することができる。

なお、電源用巻線４を巻回する位置は、三相変圧器の中央の磁脚直上に限定するものではなく、中央の磁脚の直下、または上下ヨーク部の任意の位置に巻回しても、本実施例と同様の効果が得られる。

薄板状磁性材料とは、ナノ結晶、アモルファス薄帯、または、方向性もしくは無方向性電磁鋼板等の鉄心の材料を指す。

電源用巻線の巻回しとして、電源用巻線を高圧巻線と積み重ねて巻回すことも考えられるが、この場合は、電源用巻線が高圧巻線と接近し絶縁要件を満たさない場合であって、静止誘導機器のユーザや配電設備管理者が認める場合には実施することができる。

本実施例によれば、三相変圧器の外側巻鉄心に、高圧巻線および低圧巻線とは別の電源用巻線を巻回したので、変圧器の監視手段や冷却手段などの付属装置を動作させるための電源を、別途電源線を設けたり、電池を用いたりすることなく、三相変圧器自体から安定して、かつ安全に供給することができる。また、従来のように２次側巻線に付属装置を接続する場合には、絶縁や漏電対策が必要であったが、２次側巻線と電源用巻線とが電気的に分離しているため、２次側巻線とは電気的に分離した電気回路となるため、従来絶縁や漏電等の対策に生じたコストを低減する静止誘導機器の提供が可能となる。

また、本実施例によれば、電源用巻線を外側巻鉄心に巻回したので、電源用巻線と高圧巻線との絶縁距離ｄ２を確保することができる。また、三相三脚型変圧器では、中央の磁脚の直上に、２個の内側巻鉄心とその外周の外側巻鉄心から形成される窓部を備えるが、この窓部を利用して電源用巻線を巻回すことができる。窓部を利用して電源用巻線を巻き回すことで別途巻き回すスペースが不要となるため、付属装置向けの電源を設ける静止誘導機器の小型化に寄与する。さらに、２個の内側巻鉄心とその外周の外側巻鉄心から形成される窓部に後付で電源用巻線を巻回すことにより、既存の三相三脚型変圧器でも付属装置の電源の供給を可能とすることができる。

付属装置について、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して他の装置を接続してもよい。また、電源用巻線をそのまま無線給電のコイルとすることもでき、これも付属装置という。その他、電源用巻線に生じる交流電圧を全波または半端整流し、平滑化し他の装置を接続する場合の整流回路も付属装置に含まれる。つまり、付属装置の概念は、電源用巻線に接続されるＤＣ電源を必要とする装置を接続ための電源変換回路と、電源用巻線自体が電源変換回路である場合も含まれる。

図３は、本発明の第２の実施例の三相三脚型変圧器の断面図と、同図中にＡで示した箇所の拡大図である。実施例１と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例では、三相変圧器の中央の磁脚直上の外側巻鉄心３ａの内部にスリット（間隙）３２を設け、高圧巻線および低圧巻線とは別の電源用巻線（給電コイル）４を、スリット３２を通して巻回する。拡大図中に示したように、外側巻鉄心３ａ内には励磁周波数に対応する交流磁束３１が流れ、電源用巻線４に接続される給電線４ａの両端には、これに伴う実効値Ｖ１の交流電圧が発生する。ここで、電源用巻線４を構成する電線の断面積は、高圧巻線および低圧巻線を構成する電線の断面積より小さくするのが好適である。なお、スリット(間隙)３２は意図的に空間を設けなくとも実施でき、外側巻鉄心３ａを組み立てる途中に電源用巻線を挿入することもできる。この場合は、電源用巻線と外側巻鉄心３ａの部材が接触する。

さらに、電源用巻線４と、中央磁脚に巻回された高圧巻線１ｖの距離ｄ２は、内側巻鉄心３ｂと高圧巻線１ｖの距離ｄ１より大きくなり、実施例１と同様、電源用巻線４と高圧巻線１ｖの間で、絶縁破壊が起こる懸念はほとんどない。なお、本実施例の電源用巻線４は、スリット３２を通して、外側巻鉄心３ａの外側に巻回しているが、内側に巻回しても、距離ｄ２は距離ｄ１より大きくなるので、電源用巻線４と高圧巻線１ｖの間で、絶縁破壊は生じにくい。

図４は、図３中にＡで示した箇所の拡大斜視図である。外側巻鉄心３ａを構成する薄帯状磁性材料の幅をｂ、スリット３２より外側部分の薄帯状磁性材料の積層厚さをａ’とするとき、外側巻鉄心の実効断面積Ａ_Ｃ’は、巻鉄心の占積率Ｓを用いてＡ_Ｃ’＝Ｓ×ａ’×ｂとなる。電源用巻線の巻数をＮ、変圧器の設計磁束密度をＢ、励磁周波数をｆとすると、給電線４ａの両端に発生する交流電圧の実効値Ｖ１の近似値は、Ｖ１≒４．４４×Ｂ×ｆ×Ｎ×Ａ_Ｃ’となる。よって、電源用巻線４の巻数Ｎと、外側巻鉄心３ａに設けるスリット３２の位置により、Ｖ１の値を調整することができる。

なお、スリット３２を設ける位置は、三相変圧器の中央の磁脚直上に限定するものではなく、中央の磁脚の直下、または上下ヨーク部の任意の位置に設けても、本実施例と同様の効果が得られる。

本実施例によれば、外側巻鉄心の内部にスリットを設け、高圧巻線および低圧巻線とは別の電源用巻線を、スリットを通して巻回したので、三相三脚型変圧器の監視手段や冷却手段などの付属装置を動作させるための電源を、別途電源線を設けたり、電池を用いたりすることなく、三相変圧器自体から低コストで、安定して、かつ安全に供給することができる。そして、スリットの位置により、発生する電圧の値を調整することができる。

また、外側巻鉄心３ａのラップ部の隙間に電源用巻線を挿入することもできる。この場合は、ラップ部の隙間を効率良く使うことができ、電源用巻線を挿入するスリット(間隙)を別途設けずとも実施することができる。また、外側巻鉄心３ａのラップ部以外の領域に電源用巻線を挿入するとは異なり、外側巻鉄心３ａのラップ作業時に挿入できるため実施が比較的容易である。なお、ステップラップやオーバーラップ等のラップ方式に限定されず実施できる。

電源用巻線は、実施例１と同様に１次側の高圧巻線または２次側低圧巻線よりも細い巻線とすることができる。実施例２においては、スリットに電源用巻線を挿入した場合に、電源用巻線による間隙の大きさを小さくすることができるため、鉄心の占積率を下げにくくできる。また、ラップ部の間隙に挿入する場合には、間隙の中に収まるような太さの巻線を利用することができ、電源用巻線によるラップ部の膨らみを防止できるため、鉄心の占積率を低減させないようにできる。

図５は、本発明の第３の実施例の三相三脚型変圧器の断面図である。実施例１および実施例２と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例は、実施例１に示した、外側巻鉄心３ａに巻回した第一の電源用巻線と、実施例２に示した、外側巻鉄心３ａの内部にスリット３２を設け、スリット３２を通して巻回した第二の電源用巻線を備えたものである。

図に示すように、中央の磁脚の上部の外側巻鉄心３ａに、高圧巻線および低圧巻線とは別の第一の電源用巻線４を巻回すとともに、中央の磁脚の上部の外側巻鉄心３ａの内部にスリット３２を設け、高圧巻線および低圧巻線とは別の第二の電源用巻線４を、スリット３２を通して巻回する。

本実施例によれば、２つの電源用巻線の巻数と、外側巻鉄心の内部のスリットを設ける位置により第二の電源用巻線が囲む外側巻鉄心の断面積を調整して、発生する交流電圧の実効値Ｖ１とＶ２を異なる値とすることができる。本実施例に限らず、２つ以上の電源用巻線を外側巻鉄心３ａに巻回することにより、複数の交流電圧を発生させることができる。

図６は、本発明の第４の実施例の単相変圧器の断面図である。単相変圧器は、薄帯状磁性材料を矩形に巻いて成形した１個の巻鉄心３と、巻鉄心３の２本の磁脚に巻回した、一次巻線である単相の高圧巻線１ａ、１ｂと、二次巻線である単相の低圧巻線２ａ、２ｂから構成される。

本実施例では、鉄心３の一方のヨーク部の内部にスリット３２を設け、高圧巻線および低圧巻線とは別の電源用巻線４を、スリット３２を通して鉄心３の外側に巻回する。電源用巻線４に接続される給電線４ａの両端には、これに伴う実効値Ｖ１の交流電圧が発生する。ここで電源用巻線４を構成する電線の断面積は、高圧巻線または低圧巻線を構成する電線の断面積より小さくするのが好適である。

さらに、電源用巻線４と、高圧巻線１ａ、１ｂの距離ｄ２は、鉄心３と高圧巻線１ａ、１ｂの距離ｄ１より大きくなり、実施例１から実施例３と同様、電源用巻線４と高圧巻線１ａ、１ｂの間で、絶縁破壊が起こる懸念はほとんどない。

本実施例によれば、単相変圧器の鉄心の内部にスリットを設け、電源用巻線を、スリットを通して鉄心の外側に巻回したので、単相変圧器の監視手段や冷却手段などの付属装置を動作させるための電源を、別途電源線を設けたり、電池を用いたりすることなく、単相変圧器自体から安定して、安全に供給することができる。

図７は本発明の第５の実施例を示す、冷却手段を備えたモールド三相変圧器の断面図である。図において、三相の高圧巻線１ｕ，１ｖ，１ｗと、三相の低圧巻線２ｕ，２ｖ，２ｗは樹脂モールドされている。実施例１から実施例３と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例では、外側巻鉄心３ａに巻回した電源用巻線４に接続される給電線４ａを、フィルタおよび交流－直流変換手段５を介してファン等の冷却手段６に接続した構成を示している。ここで、フィルタおよび交流－直流変換手段５は、本発明の電源回路を構成している。給電線４ａの両端には実効値Ｖ１の交流電圧が発生し、これを電源として供給することで冷却手段６が作動する。冷却風６ａを吹き付けて三相変圧器の巻線で発生する熱を逃がす構成とすれば、巻線の最高温度を下げることができ、巻線の電流密度を上げた設計が可能となり、三相変圧器の筐体体積、材料コストを低減することができる。

なお、巻鉄心３ａ、３ｂ内に発生する磁束密度の時間波形には、５０Ｈｚ、または６０Ｈｚの励磁周波数に対応する正弦波成分の他に、磁性材料の磁化曲線の非線形特性に起因して、励磁周波数の３倍に相当する周波数成分が重畳する。さらに、高圧受電線から伝搬するノイズ等に起因する高周波成分も重畳するため、上記のフィルタおよび交流－直流変換手段５は、励磁周波数の３倍以上の周波数成分を遮断する、ローパスフィルタ回路で構成するのが好適である。さらに、冷却手段６が直流モータにより作動する場合は、交流－直流変換回路と組み合わせて構成するのが好適である。また、冷却手段６が交流モータにより作動する場合は、モータの定格電圧に合わせるように、電源用巻線とモータとの間に昇圧或いは降圧回路を介してもよい。

本実施例によれば、モールド変圧器において、巻鉄心に巻回した電源用巻線に発生する交流電圧を電源として巻線を冷却する冷却手段を作動するように構成したので、巻線の最高温度を下げることができ、変圧器の筐体体積、材料コストを低減することができる。

図８は本発明の第６の実施例を示す、冷却手段を備えた油入三相変圧器の断面図である。三相変圧器本体はタンク内に配置され、タンクには絶縁油が入れられている。実施例１から実施例３と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例では、外側巻鉄心３ａに巻回した電源用巻線４に接続される給電線４ａを、絶縁油を満たしたタンク壁７の外側に引き出し、フィルタおよび交流－直流変換手段５を介してファン等の冷却手段６に接続している。図中にＢで示した給電線４ａの引き出し部は、拡大図に示したようにタンク壁７に穴を開け、導通線４ｂを備えた絶縁材４ｃで封止し、絶縁油タンクの気密を保持するのが好適である。図において、７ａは絶縁油面を表す。

給電線４ａの両端には実効値Ｖ１の交流電圧が発生し、これを電源として供給することで冷却手段６が作動する。冷却風６ａを三相変圧器が収納された絶縁油タンクの外周に構成された冷却フィン７１に当てる構成とすれば、絶縁油の最高温度を下げることができ、三相変圧器の巻線の電流密度を上げた設計が可能となり、三相変圧器の筐体体積、材料コストを低減することができる。なお、実施例５と同様に、上記のフィルタおよび交流－直流変換手段５は、三相変圧器の励磁周波数の３倍以上の周波数成分を遮断する、ローパスフィルタ回路で構成する。また、冷却手段６が直流モータにより作動する場合は、交流－直流変換回路と組み合わせた構成とするのが好適である。

本実施例によれば、油入変圧器において、巻鉄心に巻回した電源用巻線に発生する交流電圧を電源としてタンクを冷却する冷却手段を作動するように構成したので、絶縁油の最高温度を下げることができ、変圧器の筐体体積、材料コストを低減することができる。

図９は本発明の第７の実施例を示す、冷却手段を備えた油入三相変圧器の断面図である。実施例１から実施例３、および実施例６と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例の三相変圧器には、外側巻鉄心３ａに巻回した電源用巻線４と、低圧巻線の電極ｕ，ｖ，ｗのうち、１つ以上の電極の負荷電流Ｉ_Ｌの測定手段５１、および絶縁油の温度測定手段５２を備える。

三相変圧器の外部には、電流、温度の測定手段５０を備えて、上記の電流測定手段５１と温度測定手段５２からのアナログ電圧信号５０ａをデジタル電圧信号５０ｂに変換する。デジタル電圧信号５０ｂは制御手段５３に入力され、スイッチの制御信号５４ａを出力する。また、上記の電源用巻線４に接続される給電線４ａの両端に発生する交流電圧Ｖ１を、絶縁油を満たしたタンク壁７の外側に引き出し、フィルタおよび交流－直流変換手段５とスイッチ５４を介してファン等の冷却手段６の電源として供給すると同時に、直流に変換した電圧Ｖｄｃを、上記の制御手段５３の電源として供給する。

ここで、負荷電流Ｉ_Ｌ、または絶縁油の温度が設定された値未満の場合には、上記のスイッチの制御信号５４ａを出力せず、上記のスイッチ５４は開放状態に保持し、設定された値以上の場合には、上記のスイッチの制御信号５４ａを出力し、上記のスイッチ５４を短絡させて、上記の冷却手段６を作動させる。このとき、冷却風６ａを三相変圧器が収納された絶縁油タンクの外周に構成された冷却フィン７１に当てる構成とすれば、三相変圧器の負荷率が高く、発熱量が多い場合のみ絶縁油の温度を下げることができ、三相変圧器の巻線の電流密度を上げた設計が可能となり、三相変圧器の筐体体積、材料コストを低減することができる。本実施例の構成により、冷却手段６の作動時間が必要最小限となり、無駄な電力の消費を抑制することができる。

なお、本実施例で示した、冷却手段６以外の構成物は収納ケース５５の内部に収納して、三相変圧器の外部に備える構成が好適である。また、本実施例では負荷電流ＩＬの測定手段５１と絶縁油の温度測定手段５２を用いる構成を示しているが、上記のうち１つのみを用いる構成としてもよい。

本実施例によれば、実施例６の油入変圧器において、負荷電流および／または絶縁油の温度を測定して、負荷電流または絶縁油の温度が設定した値以上の場合に冷却手段を作動させるようにしたので、冷却手段の作動時間が必要最小限となり、無駄な電力の消費を抑制することができる。

図１０は本発明の第８の実施例を示す、運転監視システムを備えた油入三相変圧器の断面図である。実施例１から実施例３、および実施例７と同一の構造物の説明は省略する。

本実施例は、負荷電流Ｉ_Ｌの測定手段５１、および絶縁油の温度測定手段５２からのアナログ電圧信号５０ａを電流・温度の測定手段５０に入力し、デジタル電圧信号５０ｂを制御手段５３に入力する。デジタル電圧信号５０ｂは記憶手段５６に蓄積され、一定の時間ごとに通信手段５７を介してアンテナ５８により管理センターなどの外部に送信し、三相変圧器の運転状況の監視、故障の事前検知のための情報として供される。

以上の構成物の動作に必要な電源は、三相変圧器の外側巻鉄心３ａに巻回した電源用巻線４に接続される給電線４ａの両端に発生する交流電圧Ｖ１を、絶縁油を満たしたタンク壁７の外側に引き出し、フィルタおよび交流－直流変換手段５を介して供給する。なお、これらの構成物は収納ケース５５の内部に収納して、三相変圧器の外部に備える構成が好適である。

なお、本実施例では、三相変圧器の低圧巻線の電極ｕ、ｖ，ｗのうち、１つ以上の電極の負荷電流Ｉ_Ｌの測定手段５１、および絶縁油の温度測定手段５２を備える例を示したが、低圧巻線の電圧、ないし高圧巻線の電圧および電流を測定する手段を設け、これらの測定値を、三相変圧器の運転状況の監視、故障の事前検知のための情報として用いる構成としても、本実施例と同様の効果が得られる。

本実施例によれば、負荷電流の測定手段および絶縁油の温度測定手段、測定した負荷電流および温度を蓄積する記憶手段、蓄積した情報を外部に送信する通信手段、およびこれらを制御する制御手段を備え、鉄心に巻回した電源用巻線に発生する交流電圧をこれらの電源として構成したので、三相変圧器の付属装置を動作させるための電源を、別途電源線を設けたり、電池を用いたりすることなく、安定して、安全に供給することができる。そして、三相変圧器の運転状況の監視、故障の事前検知のための情報を得ることができる。

図１１は、本発明の第９の実施例を示す、冷却手段と運転監視システムを備えた油入三相変圧器の断面図である。

本実施例は、実施例７と実施例８を組み合わせたもので、実施例７と実施例８に示したフィルタおよび交流－直流変換手段５、電流・温度の取得手段５０、制御手段５３、スイッチ５４、記憶手段５６、および通信手段５７は収納ケース５５に収納されている。また、収納ケース５５は、延伸された絶縁油タンクの上部カバー７２の下部に密着固定された構成を一例として示している。

本構成により、三相変圧器の筐体体積を大きくせずに、収納ケースを備えることができる。収納ケース５５には、電源用巻線４に接続された給電線４ａに発生する交流電圧と、電流測定手段５１と温度測定手段５２からのアナログ電圧信号５０ａが入力される。また、収納ケース５５には、冷却手段６とアンテナ５８が接続される。

本実施例によれば、三相変圧器の負荷率が高く、発熱量が多い場合のみ冷却手段６を作動させることにより、電力を効率良く利用でき、三相変圧器の筐体体積、材料コストが低減された設計が実現できるとともに、三相変圧器の運転状況の監視、故障の事前検知のための情報を得ることができる。

以上説明した複数の実施例は本発明の構成を限定するものではなく、任意の複数の実施例を組み合わせても、本発明が提供する効果は同様に得られる。

上述した本発明によれば、静止誘導機器の監視手段や冷却手段などの付属装置を動作させるための電源を、別途電源線を設けたり、電池を用いたりせずに得ることができる。また、２次側とは絶縁された電源用電線を用いるため、静止誘導機器自体から安定した安全な電力を供給することができる。また、２次側とは異なる電源用巻線を用いるため、２次側巻線とは絶縁されているため、従来の２次側巻線から電源を供給する場合の絶縁や漏電対策のコストを低減することができる。

１ａ，１ｂ：単相高圧巻線
１ｕ，１ｖ，１ｗ：三相高圧巻線
２ａ，２ｂ：単相低圧巻線
２ｕ，２ｖ，２ｗ：三相低圧巻線
３：単相巻鉄心
３ａ：三相三脚型鉄心を構成する外側巻鉄心
３ｂ：三相三脚型鉄心を構成する内側巻鉄心
３１：巻鉄心内の磁束
３２：巻鉄心に設けたスリット（間隙）
４：電源用巻線（給電コイル）
４ａ：給電線
４ｂ：絶縁材内の導通線
４ｃ：絶縁材
５：フィルタおよび交流－直流変換手段
６：冷却手段
６ａ：冷却風
７：絶縁油タンクの外壁
７ａ：絶縁油面
５０：電流・温度の取得手段
５０ａ：アナログ電圧信号
５０ｂ：デジタル電圧信号
５１：電流測定手段
５２：温度測定手段
５３：制御手段
５４：スイッチ
５４ａ：スイッチの制御信号
５５：収納ケース
５６：記憶手段
５７：通信手段
５８：アンテナ
７１：絶縁油タンクの冷却フィン
７２：絶縁油タンクの上部カバー
Ｖ１，Ｖ２：交流電圧の実効値
Ｖｄｃ：直流電圧値
ｄ１：高圧巻線と鉄心の絶縁距離
ｄ２：高圧巻線と電源用巻線の絶縁距離
Ｉ_Ｌ：負荷電流
ｕ，ｖ，ｗ：低圧巻線の電極

Claims

鉄心に一次巻線と二次巻線とが巻回された静止誘導機器であって、
前記鉄心に、前記一次巻線と前記二次巻線とは異なる、付属装置へ電源を供給する電源用巻線が巻回されており、
前記鉄心は、隣接した２つの内鉄心と前記２つの内鉄心を覆う外鉄心を有しており、
前記電源用巻線は、前記外鉄心に巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、中央の磁脚の直上または直下、あるいは一次巻線と二次巻線が巻回されていないヨーク部の外鉄心に巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記外鉄心の外側から前記外鉄心と前記２つの内鉄心との間に配置される窓部を通過するように巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線と三相鉄心の磁脚部に巻回された高圧巻線の端部との最小距離は、前記三相鉄心と前記高圧巻線の端部の最小距離よりも大きいこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記外鉄心の外側から前記外鉄心の内部を通過するように巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記外鉄心の外側から前記外鉄心の積層された鉄心部材間を通過するように巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記外鉄心に巻回された第１の電源用巻線と、前記外鉄心の積層された鉄心部材間に形成した間隙を通過するように巻回された第２の電源用巻線を有すること
を特徴とする静止誘導機器。
鉄心に一次巻線と二次巻線とが巻回された静止誘導機器であって、
前記鉄心に、前記一次巻線と前記二次巻線とは異なる、付属装置へ電源を供給する電源用巻線が巻回されており、
前記鉄心は、積層された鉄心部材間に間隙を有する１個の巻鉄心から成り、
前記電源用巻線は、前記間隙を通過するように巻回されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１または８に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記一次巻線と前記二次巻線とは異なる電力系統に接続される巻線であること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１または８に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線は、前記二次巻線よりも細い巻線が巻回された巻線であること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１または８に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線を構成する線材の断面積は、前記一次巻線または前記二次巻線を構成する線材の断面積より小さいこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１または８に記載の静止誘導機器において、
前記一次巻線は高圧巻線であり、前記二次巻線は低圧巻線であり、
前記静止誘導機器は、受配電変圧器であること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１または８に記載の静止誘導機器において、
前記電源用巻線には電源回路が接続されたこと
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１３に記載の静止誘導機器において、
前記電源回路は、前記電源用巻線から前記電源回路に接続される回路に対して、所定の電圧に昇圧もしくは降圧させる回路、または、交流を直流に変換する回路であること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１３に記載の静止誘導機器において、
前記電源回路には、冷却手段が接続されており、
前記冷却手段は、前記鉄心、前記一次巻線、前記二次巻線または絶縁油タンクを冷却すること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１５に記載の静止誘導機器において、
負荷電流の測定手段および／または絶縁油の温度測定手段を備え、
負荷電流または絶縁油の温度が設定された値以上の場合に、前記冷却手段を作動させること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１３に記載の静止誘導機器において、
前記電源回路には、前記静止誘導機器の情報を取得する情報取得手段が接続されていること
を特徴とする静止誘導機器。
請求項１７に記載の静止誘導機器において、
前記電源回路には、無線通信手段が接続されており、
前記無線通信手段は、前記情報取得手段が取得した前記静止誘導機器の情報を外部に送信すること
を特徴とする静止誘導機器。
鉄心に一次巻線と二次巻線とが巻回された静止誘導機器であって、
前記鉄心に、前記一次巻線と前記二次巻線とは異なる、付属装置へ電源を供給する電源用巻線が巻回されており、
前記電源用巻線には電源回路が接続され、
前記電源回路には、前記静止誘導機器の情報を取得する情報取得手段、および、無線通信手段が接続されており、
前記無線通信手段は、前記情報取得手段が取得した前記静止誘導機器の情報を外部に送信するものであり、
前記電源回路および前記無線通信手段は収納ケースに収納されており、
前記収納ケースは、絶縁油タンクの上部カバーの下部に取り付けられていること
を特徴とする静止誘導機器。