JPS5846047B2 - 負荷時タツプ切換単巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負荷時タップ切換単巻変圧器に係り、特に分路
巻線と直列巻線の接続点にタップ巻線を接続し、タップ
切換により中圧側の電圧を切換える負荷時タップ切換変
圧器に関する。

最近の送電系統は超高圧化し、またこの系統容量も増大
して来ている。

これに伴ない、変圧器はその単器容量も著しく増大して
大形化してきている。

この種の変圧器としては、２巻線や３巻線変圧器に比べ
て、小形化でき経済的に製作できる単巻変圧器が多く使
用されている。

通常、単巻変圧器は、単相の例で説明すると鉄心に分路
巻線と直列巻線それぞれ１個を巻装し、電圧の調整はこ
れと同一の鉄心に１個のタップ巻線を巻装し複数のタッ
プを切換るように構成したり、或いは別の鉄心に励磁巻
線と共にタップ巻線を巻装してタップ切換を行なう負荷
時電圧調整器（以下ＬＶＲと称す）を使用、して行なう
ようになされている。

この単巻変圧器では分路巻線の一端が３相星形結線を行
なう中性点端子に至るようになり、また分路及び直列巻
線の接続点が中圧端子に、直列巻線の他端側か高圧端子
に至るようにされている。

単巻変圧器における電圧調整方式には、中圧および高圧
側を同時に切換える方式と、中圧或いは高圧側の一方の
みを切換える方式とがあり、単巻変圧器を使用する電力
系統に応じて使い分けされる。

これらの電圧調整方式のうち、分路巻線と直列巻線の接
続点に１個のタップ巻線を接続し、この複数のタップを
負荷時タップ切換器（以下ＬＴＣと称す）にて切換えて
中圧端子に至るようにした中圧側の電圧調整方式は、中
圧側の大電流を直接ＬＴＣにて切換えることになる。

このため、ＬＴＣとしては、特別構成の大容量のものを
使用したり、また小容量のＬＴＣを２台並列に使用した
り、更には３相用のＬＴＣを電流遮断部分の２つが並列
となるように改良し、その切換容量を増加させて使用す
ることになる。

ところが、大容量のＬＴＣは、その構造が複軸で製作が
難しくなる。

またＬＴＣを２台並列に使用する場合や、電流遮断部を
並列にして使用するものでは、中圧側の電流を特別構造
の分流器を用いて１／２づつに分流させる必要がある。

すなわち、単巻変圧器では中圧端子の電圧が高く、例え
ば高圧側が５００ ｋＶのものでは２７５ ｋＶと高い
ため、中圧端子から雷サージが侵入した際には、上記し
た分流器に殆んどの電圧がかかることになるので、その
絶縁は中圧線路側と同じようにしなければならないばか
りか、中圧線路側の大電流を分流させる必要上、分流器
が極めて大形となってしまう欠点がある。

したがって、上記のようにＬＴＣを使用する負荷時タッ
プ切換単巻変圧器では、その製作が容易に行えないし、
また大形の分流器を使用するため、変圧器全体も大きく
なる問題がある。

本発明の負荷時タップ切換単巻変圧器の目的は、ＬＴＣ
を２並列に使用する単巻変圧器を容易に製作できるよう
にすることにある。

また、本発明の他の目的は、ＬＴＣを２並列に使用する
と共に、分流装置を用いる場合でも、分流装置の絶縁を
軽減でき互生容量の小形のもので済むようにすることに
ある。

上記の目的を達成するため、本発明では鉄心に、一端が
中性点端子に至る分路巻線、及びこれと直列に接続して
他端が高圧端子に至る直列巻線と、これら分路及び直列
巻線の接続点に複数のタップを有するタップ巻線とを巻
装し、各タップをＬＴＣにて切換えて中圧端子に至るよ
うに単巻変圧器を構成する際、分路、直列、タップの各
巻線及びＬＴＣのそれぞれを２個に分割した単位用い、
しかも各巻線単位は各端子間において独立した並列回路
を形成することを特徴とするものである。

また、本発明の他の特徴は、独立した並列回路を形成す
ると共に、各分路巻線部分の中性点側に、それぞれ分流
装置の巻線を接続することにある。

本発明で分路、直列タップ巻線などの巻線単位とは、該
当する巻線を等容量に分割して形成したものを指し、Ｌ
ＴＣとは周知のように一対のタップ選択器、極性切換器
、各タップ選択器に連らなり且少くとも一対に限流抵抗
などの限流素子を介在させる偶数個の固定接点と、これ
に対応する可動接点を設けた可動部部分、更には駆動装
置などから構成されるものを意味している。

また、本発明における独立した並列回路とは、各特定の
端子間例えば中性点端子から高圧端子まで２つの巻線回
路が完全に独立していることであり、鉄心に近い巻線側
を、巻線の内側としこの反対側を巻線の外側と称してい
る。

以下、本発明の負荷時タップ単巻変圧器について、第１
図から第８図を用いて順に説明する。

本発明の負荷時タップ切換単巻変圧器は、第１図に示す
一実施例の単相結線図に示すように、分路巻線１０と、
直列巻線２０と、タップ巻線３０と、タップを切換える
ＬＴＣ５０とからなっており、従来と同様に分路巻線１
０の一端は星形３相結線の中性点端子Ｎに連なり、分路
巻線１０の他端は直列巻線２０と直列接続し、直列巻線
２０の他端が高圧端子Ｈに連らなるようになされ、分路
巻線１０と直列巻線２０の接続点にタップ巻線３０を接
続してＬＴＣを経て中圧端子Ｍに連らなるようにしてい
る。

これら分路、直列、タップの各巻線１０，２０゜３０の
それぞれは、並列使用する２つの巻線単位Ｍ、 （！：
Ｍ２． ＨｌとＨ２、ＴＷｌと’ｒｗ２から形成され、
次に述べるように接続して使用する。

すなわち、分路及び直列巻線単位Ｍ１とＨｌ、Ｍ２とＨ
２は、それぞれ直列に接続し、この接続を行なわない各
分路巻線単位Ｍ１． Ｍ２の一端が中性点端子Ｎに連ら
なり、また同様に各直列巻線単位Ｈ，、Ｈ２の他端を高
圧端子Ｈに至るようにして２並列回路を形成している。

しかも、分路及び直列巻線単位Ｍ１とＨ，、Ｍ２とＨ２
の直列接続部分にそれぞれ、複数のタップを有するタッ
プ巻線単位ＴＷ、、ＴＷ２を、電圧調整範囲を大きくす
るために極性切換器５１ａまたは５１ｂを介して接続し
ている。

このタップ巻線単位下Ｗ、、ＴＷ２は、それぞれこれら
のタップを機械的或いは電気的に同期させて同時に切換
える小容量のＬＴＣ５０ａ、５０ｂを経て、中圧端子Ｍ
に連らなっている。

４０は必要に応じて設けられ低圧端子ａ、ｂを引出す低
圧巻線であり、この低圧巻線４０を設ければ、所内電源
用や調相設備用の３次回路に利用したり、発電機に接続
して１次回路として利用することができる。

したがって、本発明の単巻変圧器では、中性点端子Ｎか
ら中圧端子Ｍ間、中性点端子Ｎから高圧端子間Ｈ１中圧
端子Ｍから高圧端子Ｈ間の巻線回路のいずれにおいても
、独立した２並列回路を構成している。

このように、独立した２並列回路を作る本発明の単巻変
圧器では、２つの小容量としたＬＴＣ単位５０ａ 、５
０ｂにて、それぞれタップを切換える際の問題、すなわ
ち、タップの切換ずれによって生ずる遮断電流の不平衡
をなくして、はぼ等しく分流させるため、各巻線は例え
ば第２図に示すように鉄心Ｃに巻装する。

この例は、鉄心Ｃの１脚に、内側から順次低圧巻線４０
、分路巻線１０、直列巻線２０、タップ巻線３０を巻装
したものである。

分路巻線１０の各巻線単位Ｍ１．Ｍ２は、周知のヘリカ
ル、円板、円筒コイルなどから、後述するように形成し
、双方のインピーダンスが大きくなるように配置される
ものである。

第２図では分路巻線単位Ｍ１２Ｍ２は、並列回路間の電
流を平衡させて循環電流が流れないようにするため、破
線で示すように巻線軸方向位置にて、少くとも１回の転
位を行なっている。

分路巻線１０の外側に配置する直列巻線２０は、各巻線
単位Ｈ１，Ｈ２を通常の高圧巻線で知られているように
その高電圧線路側となる部分が対向するように、上下対
称に配置して巻線軸方向の中央部付近より引出すリード
線にて高圧端子Ｈに連らなっている。

このように上下対称配置で並列使用する両巻線単位Ｈ１
，Ｈ２間の磁気結合を疎とすることにより、双方のイン
ピーダンスを太きくし、またこれらと分路巻線単位Ｍ１
２Ｍ２との直列接続を、直列巻線３０の上端または下端
付近で行なわせ、接続を容易にしている。

タップ巻線３０の各巻線単位Ｔｗｆ、ＴＷ２は、直列巻
線２０の外側にこの巻線単位Ｈ，，Ｈ２と対向する位置
に高圧端子Ｈの引出部分と十分な絶縁距離を保って設け
られ、それぞれ分路及び直列巻線単位の直列接続点であ
る巻線２０の上端または下端と接続し、各ＬＴＣ単位５
０ａ、ｓｏｂにてそれぞれ所定のタップに切換えるよう
になされている。

独立した並列回路として使用する各分路巻線単位Ｍ１．
Ｍ２は、これら相互のインピーダンスを大きくし、２
つのＬＴＣ５０ａ 、ｓｏｂによる各タップの切換を確
実に行えるようにするため、同一鉄心の脚部に巻装する
ときには例えば第３図から第６図に示すような一体構造
とする。

第３図および第４図は、いずれも円板コイル構成の分路
巻線１０の構造であり、第３図では各分路巻線単位Ｍ１
２Ｍ２は、その巻回導体ａ、ｂを別々に巻いて作る円板
コイルが交互に位置するように一体に構成したものであ
り、また第４図では巻回導体ａ。

ｂを並置して円板コイルを作り、各段のコイル毎に転位
を行って各巻線単位Ｍ１２Ｍ２を一体に構成したもので
ある。

また、第５図に示す分路巻線１０の構造は、各分路巻線
単位Ｍ、 、 Ｍ２がそれぞれ複数本の巻回導体を並置
して巻回するヘリカルコイルで作り、双方を巻線の軸方
向位置で少くとも１回転位して一体としたものであり、
更に第６図に示すものは、分路巻線Ｍ、 、 Ｍ２の上
下端を数個の円板コイルですると共にこれらを交互に位
置させ、これの円板コイルにヘリカル或いは円筒コイル
などの他巻線を組合せて一体に構成したものである。

これらの配置の外、絶縁的に余裕のあるときには、各分
路巻線単位Ｍ１． Ｍ２も直列巻線単位Ｈ１，Ｈ２と同
様に上下対称配置として、中央部分付近より中性点端子
Ｎを引出すようにもできる。

この構造では、十分に大きなインピーダンスを確保でき
るばかりか、各巻線単位Ｍ１とＨｌと’ｒｗ１及びＭ２
とＨ２と信外の接続部分を上下に分散できるのでリード
線の引廻しや絶縁が簡単にできる。

上記のように構成した負荷時タップ切換単巻変圧器では
、ＬＴＣ単位５０ａ 、ｓｏｂで各タップ巻線単位’Ｉ
ｌ’Ｗ、 、 ＴＷ２のタップを切換える際、伺らかの
都合で双方の可動接点の開極時間にずれが生じた場合、
すなわち、一方のＬＴＣ単位５０ａの可動接点が限流素
子に投入され、これに対し他方のＬＴＣ単位５０ｂの可
動接点が限流素子に投入されていない状態となったとし
ても、各分路巻線単位Ｍ１２Ｍ２更には各直列巻線単位
は、十分に大きなインピーダンスを持つようにされてい
るので、各可動接点での遮断電流を平衡させる働きをす
るため、小容量のＬＴＣ単位５０ａ、５０ｂにて確実に
遮断することが可能となる。

したがって、本発明の実施例では特殊な大容量のＬＴＣ
を用いたり、中圧線路側の高電圧部分に配置されるＬＴ
Ｃ自体に特殊な絶縁を施こす大形の分流器を設ける必要
がないため、負荷時タップ切換単巻変圧器を容易に製作
することができる。

上記した各タップ巻線単位ＴＷ、、ＴＷ２配置では、直
列巻線２０の外側に離間しているため、各タップリード
線の引出しが容易になる。

これら各タップ巻線単位’ｒｗ１． ＴＷ２は、変圧器
を使用する系統の要求に応じて分路巻線１０と直列巻線
２０との間や、或いは分路巻線１０の内側に配置するこ
ともできる。

前者の場合には、タップ切換時の中圧側のインピーダン
ス変動を小さくできる利点があり、また後者の場合には
、低圧及び分路巻線４０と１０間の寸法が大きくなるの
で、低圧と中巴間のインピーダンスが著しく増大するた
め、低圧回路の遮断容量が小さくできる。

これら各タップ巻線単位Ｔｗ１．ＴＷ２は、上記のもの
ではいずれも他巻線と同一鉄心に巻装したもので説明し
たが、これに代えて低圧、分路及び直列巻線４０，１０
゜２０を巻装する鉄心脚とは別の鉄心脚部或いは独立し
た磁気回路を持つ鉄心の脚部に低圧巻線は４０と並列接
続する励磁巻線と共にタップ巻線単位ＴＷ、、ＴＷ２を
巻装するＬＶＲ方式とすることもできる。

この場合、タップ巻線のない単巻主変圧器側とＬＶＲ側
とに分けて製作できるので、輸送条件のきびしい変圧器
を作るのに好適である。

また各直列巻線単位Ｈ１，Ｈ２は、同一の鉄心脚に巻装
するときには、前述のように上下対称とする代りに同一
構造のものを巻線軸方向に積重ねて並列使用しても、こ
れら両単位のインピーダンスを大きくできるから、本発
明の直列巻線として十分利用できる。

上記においては鉄心の１脚に、それぞれ２つの巻線単位
からなる分路、直列、タップ巻線１０゜２０．３０を巻
装するもので説明したが、本発明では２つの主脚を有す
る鉄心を用いてこのそれぞれに１組づつ各巻線単位を巻
装して構成することもできる。

例えば、単相２脚或いは２つの主脚と２つの側脚を有す
る単相４脚鉄心を使用し、この一方の鉄心主脚に分路巻
線単位Ｍ１、直列巻線単位Ｈ１、タップ巻線単位’ｒｗ
１を、他方の鉄心主脚に分路巻線単位Ｍ２、直列巻線単
位Ｈ２、タップ巻線単位ＴＷ２を巻装し、更には必要に
応じて低圧巻線を巻装させ、各巻線単位を既に述べたよ
うな接続を行うことにより、独立した２並列回路を持つ
ように構成することもできる。

このようにすれば、各巻線単位間の磁気結合が疎となる
ため各分路巻線単位Ｍ、 、 Ｍ２や各直列巻線単位Ｈ
１，Ｈ２を、既に述べた配置や各巻線単位を巻通し構造
、すなわち巻線の一端から他端まで素線の巻回が進む構
造として配置してもそれぞれのインピーダンスを大きく
できるので、各分路巻線単位の構造を複雑とすることな
く既に述べた効果を達成できるばかりか、更に大容量器
の製作も容易に行うことができる。

本発明の他の実施例である第７図は、第１図のものと同
様に分路巻線１０、直列巻線２０、タップ巻線３０の各
巻線単位Ｍ１とＨｌとＴＷ、 、 Ｍ２とＨ２とＴＷ２
で、独立した２並列回路を形成する際、特に分路巻線１
０の巻線単位Ｍ１２Ｍ２のインピーダンスを大きくする
構成とする代りに、この分路巻線１０の中性点側へ分流
装置６０を配置したものである。

この分流器６０は、鉄心６０ｃに中性点電圧に耐える所
定の絶縁を施した２つの分流巻線６０ａ。

６０ｂを巻装して構成し、変圧器油槽内に配置するもの
で、この分流巻線６０ａ 、６０ｂをそれぞれ分路巻線
単位Ｍ、 、 Ｍ２の各中性点側と接続し、これらを経
て中性点端子Ｎに連らなるようにしている。

上記の結線における同一鉄心の各巻線の配置例を第８図
に示しており、前述の第２図とほぼ同様に各巻線１０，
２０，３０，４０が配置されている。

この際、分路巻線単位Ｍ、 、 Ｍ２は、特殊な配置と
することなく周知の円板、円筒、ヘリカルコイルにて相
互間に循環電流を生じないように少なくとも１回転位し
て製作し、この各巻線単位Ｍ１゜Ｍ２の各中性点側に、
分流装置６０の各分流巻線を接続している。

このように、各分路巻線単位Ｍ１２Ｍ２の中性点側に分
流装置を設けるようにすれば、各ＬＴＣ単位５０ａ 、
ｓｏｂによるタップ切換時に、切換ずれが生じたとして
も、分流巻線６０ａ 、６０ｂによって、遮断電流を強
制的に分流させ得るから２つの小容量のＬＴＣ単位５０
ａ 、５０ｂにて、タップ巻線下ｗ１． ’ｔｗ２のタ
ップの切換が確実に行え、また巻線構造、特に分路巻線
１０を複雑化する必要がないから、単巻変圧器の製作を
容易に行なうことができる。

しかも、分流装置６０は、分路巻線１０の中性点例に配
置するので、その絶縁も中性点電圧に耐える程度に簡略
化できるばかりか、分路巻線電流のみが流れるから、容
量も小さくて済むため小形にできる。

上記した本発明の他の実施例においても、既に述べたよ
うに直列巻線２０やタップ巻線３０を配置でき、また鉄
心の２つの主脚に２組に分けた各巻線単位を別々に配置
して構成したり、更にはタップ巻線３０をＬＶＲ方式と
することもできるものである。

本発明のように、分路、直列、タップの各巻線及びＬＴ
Ｃのそれぞれを２個に分割した単位から形成し、かつ各
分路および直列巻線単位は中性点、中圧、高圧の各端子
間で独立した並列回路を形成すれば、特殊なものを用い
ずに小容量の２個のＬＴＣによって確実にタップ切換が
行えるため、負荷時タップ切換単巻変圧器を容易に製作
できる効果がある。

また、各端子間で独立した並列回路を作る際に、各分路
巻線単位の中性点側へ、分流装置の分流巻線をそれぞれ
接続すれば、各分路巻線単位の構造を単純化できるから
、より一層負荷時タップ切換単巻変圧器の製作を容易に
でき、しかも分流装置は絶縁を軽減した小容量の小形の
もので済む効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の負荷時タップ切換単巻変圧器の一実施
例を示す結線図、第２図は第１図の変圧器の一例を示す
巻線配置図、第３図から第６図は第１図の変圧器の分路
巻線の異なる例を示す概略図、第７図は本発明の負荷時
タップ切換単巻変圧器の他の実施例を示す結線図、第８
図は第７図の変圧器の“一例を示す巻線配置図である。 １０・・・・・・分路巻線、Ｍ１２Ｍ２・・・・・・各
分路巻線単位、２０・・・・・・直列巻線、Ｈｌ、Ｈ２
・・・・・・直列巻線単位、３０・・・・・・タップ巻
線、’ｒｗ、 、 ’ｒｗ２・・・・・・タップ巻線単
位、４０・・・・・・低圧巻線、５０・・・・・・負荷
時りツブ切換器、５０ａ 、５０ｂ・・・・・・負荷時
タップ切換器単位、Ｎ・・・・・・中性点端子、Ｍ・・
・・・・中圧端子、Ｈ・・・・・・高圧端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄心に、一端が中性点端子へ連らなる分路巻線と、
   前記分路巻線に直列接続され、かつ他端が高圧端子へ連
   らなる直列巻線と、前記分路及び直列巻線の直列接続点
   に連らなる複数のタップを有するタップ巻線とを巻装し
   、前記タップ巻線は各タップを切換える負荷時タップ切
   換器を経て中圧端子へ連らなるようにしたものにおいて
   、前記分路及び直列巻線はそれぞれ少くとも２つの巻線
   単位を並列使用して成り、それぞれの分路巻線単位には
   直列巻線単位が直列接続され、前記分路及び直列巻線単
   位の各直列接続点に、並列に用いるタップ巻線単位をそ
   れぞれ接続し、前記各タップ巻線単位のタップをそれぞ
   れ別の負荷時タップ切換器単位にて切換接続することに
   より、前起中性点、中圧、高圧の各端子間において各巻
   線単位に独立した並列回路を形成させたこと特徴とする
   負荷時タップ切換単巻変圧器。 ２ 前記鉄心の最内側に低圧巻線を配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の負荷時タップ切換単
   巻変圧器。 ３ 前記２つの直列巻線単位は、上下対称に配置して巻
   線軸方向の中央部から高圧端子に連らなるようにし、前
   記各直列巻線単位に対向するように各タップ巻線単位を
   配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の負荷時電圧単巻変圧器。 ４ 前記分路巻線は、２つの分路巻線単位にて一体に構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項または第３項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器。 ５ 前記タップ巻線単位のそれぞれは、前記低圧巻線と
   並列接続する励磁巻線と共に鉄心に巻装して負荷時電圧
   調整器を構成したことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器。 ６ 前記分路、直列及びタップ巻線の各巻線単位をそれ
   ぞれ２組に分け、これら各組の巻線単位を２つの鉄心脚
   に別々に巻装したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器。 ７ 鉄心に、一端が中性点端子へ連らなる分路巻線と、
   前記分路巻線に直列接続され、かっ他端が高圧端子へ連
   らなる直列巻線と、前記分路及び直列巻線の直列接続点
   に連らなる複数のタップを有するタップ巻線とを巻装し
   、前記タップ巻線は負荷時タップ切換器を経て中圧端子
   へ連らなるようにしたものにおいて、前記分路及び直列
   巻線はそれぞれ少くとも２つの巻線単位を並列使用して
   成り、それぞれの分路巻線単位には直列巻線単位が直列
   接続し、前記分路及び直列巻線単位の各直列接続点に、
   並列に用いるタップ巻線単位をそれぞれ接続し、前記各
   タップ巻線単位のタップをそれぞれ別の負荷時タップ切
   換器単位にて切換接続するようになし、前記各分路巻線
   単位の中性点側には分流装置の分流巻線を接続すること
   により、前記中性点、中圧、高圧の各端子間において各
   巻線単位に独立した並列回路を形成させたことを特徴と
   する負荷時タップ切換単巻変圧器。 ８ 前記鉄心の最内側に低圧巻線を配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載の負荷時タップ切換単
   巻変圧器。 ９ 前記２つの直列巻線単位は、上下対称に配置して巻
   線軸方向の中央部から高圧端子に連らなるようにし、前
   記各直列巻線単位に対向するように各タップ巻線単位を
   配置したことを特徴とする特許請求の範囲第７項または
   第８項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器。 １０前記タップ巻線単位のそれぞれは、前記低圧巻線と
   並列接続する励磁巻線と共に鉄心に巻装して負荷時電圧
   調整器を構成したことを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器。 １１ 前記分路、直列及びタップ巻線の各巻線単位を
   それぞれ２組に分け、これら各組の巻線単位を２つの鉄
   心脚に別々に巻装したことを特徴とする特許請求の範囲
   第７項または第８項記載の負荷時タップ切換単巻変圧器
   。