JPH0793214B2 - 単相単巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超々高圧送電系統で用いられる大容量の単相
単線変圧器、ことに２並列負荷時タップ切換器を有する
単相単巻変圧器の巻線配置に関する。

〔従来の技術〕

近年、500KV送電の普及に伴って変圧器の単器容量が益
々増大する傾向にある。一方、変圧器の高さ、幅および
長さ方向の輸送寸法には輸送径路の道路事情，鉄道事情
などにより厳しい制限寸法が課されることが多く、これ
に伴って変圧器の単器輸送容量が少なからぬ影響を受け
るとともに、単器輸送容量を増大するために、その鉄心
構造や巻線配置に種々の工夫がなされている。また、単
器容量の増大に伴ってこれに付属する負荷時タップ切換
器の遮断容量が問題となっており、例えば２台のタップ
切換器を同時に駆動して電圧調整を行うことにより大容
量化に対処したものが知られている。

第３図は従来装置の一例を示す巻線接続図、第４図はそ
の巻線配置図であり、主脚9Aおよび9B,帰路脚9Cおよび9
Dからなる４脚鉄心９を用いた単相単巻変圧器を例に示
したものである。図において、直列巻線１、分路巻線２
および三次巻線４はそれぞれ互いに並列な二つの巻線単
位1Aおよび1B,2Aおよび2B,4Aおよび4Bに２分割されて鉄
心９の主脚9A側には巻線単位1A,2Aおよび4Aが互いに同
心状に巻装され、主脚9B側には巻線単位1B,2Bおよび4B
が互いに同心状に巻装されるとともに、直列巻線１の上
端からは高圧端子Ｕが、直列巻線１と分路巻線２との接
続点からは中圧端子ｕが引き出される。また、三次巻線
４（端子a,b）に並列接続された励磁巻線５、および分
路巻線２の巻線単位2A,2Bにそれぞれ極性切換器７を介
して直列接続された巻線単位3A,3Bからなるタップ巻線
３は、ともに４脚鉄心９の一方の帰路脚9Cにタップ巻線
3A,3Bが帰路脚9Cの磁路方向に沿って互いに対称に並ぶ
よう配される。また、６は２並列負荷時タップ切換器で
あり、２台のタップ切換器6Aおよび6Bで構成され、同時
に駆動されてタップ切換器6Aがタップ巻線3Aのタップ
を、6Bがタップ巻線3Bのタップを選択することによって
電圧調整が行われる。

このように構成された単相単巻変圧器においては、４脚
鉄心を用いることによって変圧器の高さ方向寸法が縮小
され、各巻線が互いに等しい容量および寸法を有する二
つの巻線単位に分割されて二つの主脚および帰路脚に分
散巻装されることにより、同じ巻線最大外径でほぼ２倍
の容量を有する変圧器が得られ、また同一容量に対して
は巻線最大外径（幅方向寸法）が縮小された変圧器が得
られる。一方、直列巻線、分路巻線ならびに三次巻線が
二つの並列回路に分割されて異なる主脚に巻装されたこ
とによって並列回路相互間の磁気的結合が疎になるの
で、２台のタップ切換器6A,6Bを同時に駆動してタップ
切換操作を行う際互いの動作に機械的あるいは時間的不
平衡（ずれ）があったとしても、いずれか一方のタップ
切換器で二つの並列回路に流れる電流の大部分を遮断す
るという電気的不平衡が排除され、２台のタップ切換器
がそれぞれ全電流の二分の一づつを遮断する電気的平衡
が保たれ、比較的小容量のタップ切換器２台を用いて変
圧器の大容量化に対処できる利点が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来装置においては、輸送容量の拡大と２台のタップ切
換器の電気的平衡とを得るために、４脚鉄心を用い、各
巻線を互いに並列な巻線単位に分割して二つの主脚およ
び帰路脚に分離して巻装する必要があり、隣接した巻線
単位あるいは接地金属部との間に耐電圧性能を維持する
ための絶縁占有スペースを２脚分必要とするために鉄心
窓面積の増大および４脚鉄心の長さの増大が避けられな
い。ところが、変圧器の輸送径路に急カーブや湾曲した
トンネルなどが存在することが間々あり、変圧器の長大
化が変圧器の幅方向の輸送限界寸法の制約を招くという
問題を生ずる。この対策としては中央脚鉄心を用いて長
さ方向寸法を縮小することにより幅方向または高さ方向
の輸送限界寸法を極力大きくすることが有効であるが、
２並列負荷時タップ切換器の電気的平衡を得るための新
たな手段が必要になる。

この発明の目的は、中央脚鉄心を用いて長さ方向寸法の
増大を阻止するとともに、巻線の構造配置の改善により
磁気的結合の疎な部分を形成して２並列負荷時タップ切
換器の使用を可能にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば高圧端
子を有する直列巻線と、その反高圧端子側に直列接続さ
れた分路巻線と、この分路巻線の中性点側に互いに並列
接続された一対のタップ巻線と、このタップ巻線それぞ
れのタップに選択接触する２台のタップ切換器からなる
２並列負荷時タップ切換器を持ち、２台のタップ切換器
が同時に駆動されて電圧調整を行うものにおいて、前記
分路巻線がその中性点寄りで高圧側巻線単位とその一方
端に接続された互いに並列な一対の中性点側巻線単位と
に分離され、高圧側巻線単位が中央脚鉄心の中央脚に３
次巻線および前記直列巻線と同心的に巻装され、前記一
対のタップ巻線が前記中央脚鉄心の励磁巻線を有する帰
路脚の中央部に磁路方向に沿って並んで巻装され、前記
一対の中性点側巻線単位が前記一対のタップ巻線を挟ん
で磁路方向の両側に巻装されて、それぞれ一対の中性点
側巻線単位、前記タップ巻線および２並列負荷時タップ
切換器からなる並列回路が形成されてなるものとする。

〔作用〕

上記手段において、分路巻線をその中性点寄りで高圧側
巻線単位とその一方端に互いに並列接続された一対の中
性点側巻線単位とに分割し、高圧側巻線単位を中央脚鉄
心の主脚に三次巻線および直列巻線と同心状に巻装し、
中央脚鉄心の励磁巻線および一対のタップ巻線が巻装さ
れた帰路脚に前記一対の中性点側巻線単位を一対のタッ
プ巻線を挟むよう巻装し、かつ両者を直列接続したこと
により、中央脚鉄心の使用により変圧器の長さ方向寸法
が短縮され、三次巻線，直列巻線および分路巻線の高圧
側巻線単位が一つの主脚に同心状に巻装されて絶縁スペ
ースの無駄が排除される。また、分路巻線を分割して互
いに並列な一対の中性点側巻線単位を別体に形成し、帰
路脚に一対のタップ巻線を挟んで磁路方向の両側に隔離
して巻装したことによって一対の中性点側巻線単位相互
の磁気的結合が疎になるので、同時に駆動されて一対の
タップ巻線それぞれのタップを選択する２並列タップ切
換器の電気的平衡が保持され、中央脚鉄心を用いた単相
単巻変圧器の電圧調整を２並列負荷時タップ切換器を用
いて行うことが可能になる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例装置を示す巻線配置図、第２
図は実施例装置の巻線接続図である。図において、直列
巻線11はその上部端末が高圧端子Ｕに、下部端末が中圧
端子ｕおよび分路巻線の高圧側巻線単位12に接続された
いわゆる巻通し巻線であり、中央脚鉄心19の主脚19Aに
三次巻線４を内側にして高圧側巻線単位12,直列巻線11
の順で互いに同心状に巻装される。22A,22Bは分路巻線
をその中性点寄りで分割して別体に形成された互いに並
列な一対の中性点側巻線単位であり、その上部端末は高
圧側巻線単位12の下部端末に導電接続され、中央脚鉄心
19の励磁巻線５および一対のタップ巻線3Aおよび3Bが巻
装された帰路脚19Bにタップ巻線3A,3Bを挟んでその上方
および下方に互いに隔離して巻装される。また、帰路脚
19Bの磁路に沿って配列されたそれぞれ一対のタップ巻
線3A,3Bと中性点側巻線単位22A,22Bとは、互いに隣接す
る巻線3A,22Aおよび3B,22Bがそれぞれ極性切換器７を介
して相互に直列接続され、２台のタップ切換器6A,6Bか
らなり、同時に駆動される２並列負荷時タップ切換器６
によって一対のタップ巻線3A,3Bそれぞれのタップが選
択され、かつ２台のタップ切換器6A,6Bが中性点Ｏで相
互に接続されることによって中性点側巻線単位，タップ
巻線および２並列タップ切換器からなる並列回路が形成
される。

上述のように構成された実施例変圧器において、分路巻
線から分離された中性点側巻線単位22Aおよび22Bを帰路
脚19Bの中央部に巻装された一対のタップ巻線3Aおよび3
Bを挟んでその両側に隔離して巻装したことにより、一
対の中性点側巻線単位22A,22B間の磁気的結合、いいか
えれば並列回路の磁気的結合を大幅に疎にできるので、
例えば中性点側巻線単位22Aおよび22Bの巻数を分路巻線
全体の巻数の数％程度（例えば２％）とした場合におい
ても、並列回路に流れる電流の不平衡、いいかえれば２
台のタップ切換器6Aおよび6Bに分流する電流の不平衡を
抑制する作用が得られ、したがって直列巻線11に流れる
電流の二分の一の電流を開閉し得る２台のタップ切換器
からなる２並列負荷タップ切換器６を用いて電圧調整を
行うことが可能になる。また、直列巻線11,三次巻線４
および分離巻線の主体部分としての高圧側巻線単位12を
中央脚鉄心19の一つの主脚19Aに互いに同心状に巻装し
たことにより、４脚鉄心を用いた従来装置に比べて変圧
器の長さ方向寸法が短縮される。さらに、中性点側巻線
単位を互いに並列な一対の巻線22A,22Bに分割して磁気
的結合が疎な並列回路を部分的に形成したことにより、
主脚19Aに巻装される直列巻線11および高圧側巻線単位1
2にわたって並列回路を形成する必要がなく、それぞれ
上下端末を有する巻通し巻線とすることができるので、
巻線製作コストが低減されるとともに、絶縁スペースを
縮小することができる。さらにまた、中性点側巻線単位
の巻数を増すことによって主脚側巻線の最大外径の調整
が可能なので、長さ方向寸法の短縮と併せて輸送限界寸
法の厳しい変圧器の単器輸送容量を増大することができ
る。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、分路巻線を高圧側巻線単位と
互いに並列な一対の中性点側巻線単位とに分割し、高圧
側巻線単位を中央脚鉄心の主脚に直列巻線とともに巻装
し、一対の中性点側巻線単位を帰脚側に一対のタップ巻
線を挿んでその両側に巻装し、それぞれ一対の中性点側
巻線単位，タップ巻線および同時に駆動される２台のタ
ップ切換器とからなる並列回路を形成するよう構成し
た。その結果、一対の中性点側巻線単位が相互の磁気的
結合を疎にする部分を形成して並列回路に分流する電流
の平衡が保持されるので、直列巻線側に磁気的結合を疎
にするための並列回路を形成することなく２並列負荷時
タップ切換器により電圧調整を行うことができる。ま
た、直列巻線側に並列回路を設ける必要がないので中央
脚鉄心の使用が可能となり、４脚鉄心を用いた従来装置
に比べて長さ方向寸法が短縮され、したがって長さ方向
に対する輸送制限寸法の制約を回避できる。さらに、分
路巻線の分割の仕方によって主脚側巻線の最大外径の縮
小が可能になるとともに、主脚側巻線を巻線加工が容易
な巻通し巻線とすることができるなどの利点が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示す巻線配置図、第２
図は実施例装置における巻線接続図、第３図は従来装置
を示す巻線接続図、第４図は従来装置における巻線配置
図である。 1,11:直列巻線、2:分路巻線、3:一対のタップ巻線、5:
励磁巻線、6A,6B:タップ切換器、6:2並列負荷時タップ
切換器、9:4脚鉄心、19:中央脚鉄心,9A,9B,19A:主脚、9
C,9D,19B,19C:帰路脚、12:分路巻線の高圧側巻線単位、
22A,22B:分路巻線の中性点側巻線単位、U:高圧端子、O:
中性点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧端子を有する直列巻線と、その反高圧
   端子側に直列接続された分路巻線と、この分路巻線の中
   性点側に互いに並列接続された一対のタップ巻線と、こ
   のタップ巻線それぞれのタップに選択接触する２台のタ
   ップ切換器からなる２並列負荷時タップ切換器を持ち、
   ２台のタップ切換器が同時に駆動されて電圧調整を行う
   ものにおいて、前記分路巻線がその中性点寄りで高圧側
   巻線単位とその一方端に接続された互いに並列な一対の
   中性点側巻線単位とに分離され、高圧側巻線単位が中央
   脚鉄心の中央脚に３次巻線および前記直列巻線と同心状
   に巻装され、前記一対のタップ巻線が前記中央脚鉄心の
   励磁巻線を有する帰路脚の中央部に磁路方向に沿って並
   んで巻装され、前記一対の中性点側巻線単位が前記一対
   のタップ巻線を挟んで磁路方向の両側に巻装されて、そ
   れぞれ一対の中性点側巻線単位，前記タップ巻線および
   ２並列負荷時タップ切換器からなる並列回路が形成され
   てなることを特徴とする単相単巻変圧器。