JPH0750849Y2 - 負荷時タップ切換変圧器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、送配電用や工業用などに使用され負荷電圧
通電状態で電圧調整が可能な負荷時タップ切換変圧器に
関する。

〔従来の技術〕

負荷時タップ切換変圧器において、落雷などによる雷サ
ージが変圧器に侵入して来たときに、タップ切換器が選
択しているタップ位置によってはタップ巻線に異常電圧
が発生しそのために局部的な絶縁破壊が発生し、変圧器
が故障するという事態になる場合がある。

第２図に負荷時タップ切換変圧器の三相変圧器としての
三相のうちの一相のタップ巻線を有する巻線の結線図を
示すが、この図において、１は主巻線、２はタップ巻
線、３は負荷スイッチ、４は極性切換スイッチ、５は線
路側端子、６は他の２相の巻線とともに星型結線されて
いる状態での中性点、71、74,75は極性切換スイッチ４
の電極、72,73,はタップ巻線２のタップ端子でタップ巻
線２の両端のタップ端子以外は番号付けを省略してあ
り、81,82は避雷器で油入変圧器としてのこの負荷時タ
ップ切換変圧器に内蔵されている。

この結線方式は極性切換方式と称されているもので、極
性切換スイッチ４の電極71が電極75を選択しているとき
にはタップ巻線２に流れる電流は主巻線１と同一方向で
あるのに対して、電極71が電極74を選択しているときに
はタップ巻線２に流れる電流は主巻線１とは反対方向に
なることから前記のようにこの方式は極性切換方式と称
されている。

この巻線が巻数が最も小さくなる最低タップは電極71が
電極74を選択し負荷スイッチ３がタップ端子72を選択し
ている場合であり、巻数が最も大きくなる最高タップは
電極71が電極75を選択し負荷スイッチ３がタップ端子73
を選択している場合であり、この最高タップと最低タッ
プとの巻数の差はタップ巻線の巻数の２倍になるように
なっている。

避雷器81,82はよく知られている非線型抵抗素子として
避雷器に使用される酸化亜鉛型避雷器の単体を必要数直
列に接続したもので変圧器内に内蔵している。

このような結線の巻線に外部から高電圧の雷サージが侵
入して来たとき、雷サージは時間的に急激にその値を変
化する急峻波形を持ったサージ電圧であるので、巻線内
の電位分担は巻線導体間の漂遊静電容量の影響で巻数比
に応じた電位分布とは異なる種々の電位分布をすると同
時に巻線全体もしくは一部で電気的共振を起こすという
現象も生ずるが、特に一端が開放状態でどこにも接続さ
れていないような巻線があると、この巻線は電位的に自
由振動を起こし侵入サージの波形によっては共振が起こ
り開放端の電位が巻数比で決まる電位の何倍もの高電圧
が発生する場合がある。

第３図にこの巻線の巻数が最高タップの巻数と最低タッ
プの巻数の中間になる中央タップ付近での結線の例を示
すが、この図において、電極71は電極74を選択し負荷ス
イッチ３は電極74と同電位のタップ端子72を選択した結
線である。この結線ではタップ巻線２のタップ端子73が
どの端子にも接続されていず開放状態になっている。こ
の結線状態にあるときに端子５から雷サージが侵入して
きたとすると、タップ巻線２が電位振動を起こしタップ
端子73に異常電圧が発生することになる。この異常電圧
は電極75の電圧でもあるのでこの電圧は極性切換スイッ
チ４の電極間に印加されたことになりこの極性切換スイ
ッチ４の電極間で絶縁破壊を生ずる可能性が生ずる。タ
ップ巻線やこのタップ巻線から引き出されるタップリー
ドは絶縁紙によって絶縁されているのでこのような異常
電圧に対しても充分の絶縁強度を持っているのである
が、極性切換スイッチ４の電極は裸電極であり、また電
極間の絶縁は絶縁油のみによって確保されているので前
記の巻数やリードに比べて絶縁強度は低く前記のような
異常電圧に対して絶縁破壊するのはこの極性切換スイッ
チ４の電極間においてである。この電極間の絶縁強度以
下に異常電圧を抑制するために電極75と同電位部を避雷
器82を介して接地し、電極75の電位をこの避雷器82の制
限電圧以下に抑制している。第４図は別の結線図で、こ
の結線も中央タップの場合で、この図では電極71が電極
75を選択し負荷スイッチ３はこの電極75と同一電位のタ
ップ端子73を選択している。この結線ではタップ巻線２
のタップ端子72が開放状態になっており、端子５からサ
ージ電圧が侵入してきたときにこのタップ端子72に異常
電圧が発生することになり、この場合もタップ端子72と
同電位の電極75と他の電極との間の絶縁を脅かすことに
なるので、これを抑制するために電極74と同電位部を避
雷器81を介して接地することにより電極75に発生する異
常電圧をこの避雷器81の制限電圧以下に抑制する構成と
している。

このようにタップの選択位置により異常電圧が発生する
位置も異なるが、第３図と第４図の結線が最大の異常電
圧が発生する場合であり、この最大の異常電圧を抑制す
るために前記のようにそれぞれ異常電圧が発生するタッ
プ端子に避雷器81,82を接続することにより異常電圧を
抑制することができるとともに、他の結線の場合におい
て極性切換スイッチ４の電極間に発生する異常電圧に対
しても避雷器の制限電圧以下に抑制する構成となってい
る。避雷器81,82の制限電圧はこれらの避雷器を接続し
た位置の定常時の対地電圧である常規対地電圧によって
定められるもので、発生する異常電圧の大きさには無関
係に設定される。避雷器81,82が接続されている位置で
の常規対地電圧は巻線２が発生する電圧であるから、避
雷器81,82の制限電圧はこのタップ巻線２の発生電圧に
対して１より大きい所定の係数をかけた値になるよう単
体の避雷器の直列数を決定する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前述のようにタップ巻線の両端端子に避雷器を１つづつ
接続することによりタップ巻線に生ずる異常電圧を抑制
できるのであるが、避雷器を一相あたり２個使用するの
で巻線三相分で６個の避雷器を変圧器の内部に接地する
空間を確保する必要があり、また、この避雷器の価格も
無視できるようなものではないので、必要とする数が少
ないのが望ましい。

この考案は、タップ巻線に発生する異常電圧を抑制する
のに一相あたり１個の避雷器だけで異常電圧抑制効果を
確保できる構成を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この考案によれば、主巻
線と、この主巻線に極性切換スイッチを介して接続され
るタップ巻線と、このタップ巻線の中央部に一端が接続
され、他端が接地される避雷器と、前記タップ巻線を選
択する負荷スイッチとよりなるものとする。

〔作用〕

この考案の構成において、避雷器をタップ巻線の中央の
タップ端子に接続して他端を接地することにより、タッ
プ巻線の一端が開放状態の状態で外部からサージ電圧が
侵入して来たとき、タップ巻線の中央部は避雷器によっ
て電圧が抑制され、開放端はこの避雷器が接続されてい
る中央部からタップ巻線の２分の１だけなので、このタ
ップ巻線の半分の開放部の電位振動はもう半分のタップ
巻線との導体間の漂遊静電容量の影響で抑制される効果
が生ずる。また巻数がタップ巻線全体の半分であること
から前記の電位振動の振幅も全部のタップ巻線が開放状
態で振動するのに比べて小さくなることから、結果的に
中央部に避雷器を接続した場合にはタップ巻線の開放端
には極性切換スイッチ４内の電極間の絶縁を脅かすよう
な高電圧の異常電圧は発生しない。

〔実施例〕

以下この考案を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の考案の実施例を示す結線図であり、従来技術と同じ部
分には同一参照番号を付すことにより詳細な説明を省略
する。図において、76はタップ巻線２の中央に最も近い
タップ端子でタップ端子の分割数が奇数の場合はこのタ
ップ端子76は厳密にタップ巻線２の中央位置になるが、
分割数が偶数の場合は厳密な中央位置は隣接する２つの
タップ端子の中間になるのでこの場合はこのタップ端子
のいずれか一方をタップ端子76としてよい。83はタップ
端子76に接続する避雷器であり、タップ端子72とタップ
端子73には避雷器を接続せずこのタップ端子２に接続す
る避雷器はこの避雷器83のみである。

この図でタップ端子５からサージ電圧が侵入して来たと
き、タップ巻線２は中性点６に接続されたタップ巻線73
を基点として開放端となるタップ巻線72が最も振幅が大
きいような電位振動を生ずる。このとき中央のタップ端
子76の電圧が避雷器83の制限電圧を越えない範囲では避
雷器83の存在とは関係のない電位振動となるが、タップ
端子76の電圧が避雷器83の制限電圧を越えると避雷器83
に電流が流れてこのタップ端子76の電圧は避雷器83の制
限電圧以上になることはない。タップ端子72はタップ端
子76の電圧が制限されることから避雷器83がない場合の
ような自由な電位振動を起こすことが出来ず、タップ端
子72とタップ端76との間のタップ巻線の導体とタップ巻
線76とタップ巻線73との間のタップ巻線の導体との間の
漂遊静電容量の影響もあってタップ巻線73の異常電圧の
値は制限される。

実際の変圧器で測定した例ではタップ巻線73の発生電圧
の波高値は避雷器83の制限電圧の1.5倍程度に抑制され
るという結果が得られており、避雷器83を接続しない場
合のタップ巻線72に発生する異常電圧の値は常規対地電
圧の数倍に達するのが普通であるので、前記のような避
雷器の1.5倍程度の電圧では極性切換スイッチ４の電極
間の絶縁を脅かす程の電圧にはならない。

〔考案の効果〕

この考案は前述のように、従来タップ巻線の両端に避雷
器を接続していたために巻線一相につき２つの避雷器を
必要としていたのに対して、タップ巻線の中央のタップ
端子に１つだけ避雷器を接続することにより、充分の異
常電圧抑制効果を持たせることができるので、従来一相
当たり２個、三相で６個の避雷器を変圧器内に収納して
いたのに対して３個で済むことになるのでこの避雷器の
設置空間を縮小できる。更にタップ巻線の中央での制限
電圧は巻線１の常規対地電圧の最大値で定まる電圧の２
分の１で良いので避雷器の制限電圧も２分の１で済み、
したがって酸化亜鉛型避雷器の単体を直列接続する個数
も半分で済むことから単体の酸化亜鉛型避雷器の必要個
数は三相巻線では従来の６分の１で済むことになり、避
雷器に要する価格も大幅に低減することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す結線図、第２図は従来
の結線図、第３図は第２図の中央タップを選択したとき
の結線図、第４図は第３図とは異なる中央タップのとき
の結線図である。 １……主巻線、２……タップ巻線、３……負荷スイッ
チ、４……極性切換スイッチ、５……線路端子、６……
中性点、71,74,75……電極、72,73,76……タップ端子、
81,82,83……避雷器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主巻線と、この主巻線に極性切換スイッチ
   を介して接続されるタップ巻線と、このタップ巻線の中
   央部に一端が接続され、他端が接地される避雷器と、前
   記タップ巻線を選択する負荷スイッチとよりなることを
   特徴とする負荷時タップ切換変圧器。