JPS5854617A - 変圧器装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統に用いられる変圧器装置に係係り、特
に母線電圧印加時の励磁突入電流を抑制した変圧器装置
に関する。

一般に、変圧器の電源を投入する際、鉄心中の磁束が飽
和することに起因する励磁突入電流が流れる。この励磁
突入電流は、変圧器の定格電流の数倍以上に達し、機械
的や熱的〕問題を生ずるばかりでなく、保護継電器の誤
動作や電源電圧の歪等を誘発し、電源系統に接続されて
いる他の機器に悪影響を及′はす原因となっている。更
に、最近めケーブル系統の増設等によって、系統の静電
容量が増加しており、励磁突入電流に起因する共振現象
で母線に過電圧が発生し、機器の絶縁が問題となる場合
もあることが知られている。

励磁突入電流を抑制するため、従来では電源投入時に抵
抗を直列に挿入し、その後抵抗を短絡することが良く行
われてい心が、投入抵抗術のしゃ断器を必要とするため
、しゃ断器の構造が複雑で高価となる欠点があった。ま
た、変圧器の励磁突入電流は、電源投入時の電源電圧位
相と鉄心内の残留磁束に大きく影響されることがら、予
め鉄心内の磁束を消磁しておいて電源を投入するか、予
め鉄心内の残留磁束が一定方向にとなるよう磁化してお
き、その後所定の位相で電源を投入することによシ、励
磁突入電流を抑制できること力ｉ知られている。このた
めには、しゃ断器にょシ変圧器が母線から切シ離された
後、鉄心内の磁束を制御するための電源を、変圧器の主
端子に接続しなければならないが、しゃ断器から変圧器
主端子に至る母線は、常に接続された状態にあるたり、
その接続変えは極めて困難で長時間を要すことから、一
般に電力用変圧器においてこの方法が採用されることは
ない。

本発明の目的は、変圧器が母線から切シ離されていると
きの鉄心内の磁束の制御を、容易に行い得る低励磁突入
電流の変圧器装置を提供するにある。

本発明の変圧器装置で＠１鉄心に磁束制御巻線を設け、
この磁束制御巻線には補助端子を介して制御電源装置を
接続することを特徴とするものであり、以下本発明の各
実施例を図面を用いて説明する。

本発明の第１図の実施例は三相の変圧器装置を示すもの
であシ、タンク１内には、鉄心２とこの各主脚に巻装し
た主巻線３１．３２．３３を収納している。各主巻線３
１，３２．３３はリード線４１．４２．４３によりタン
ク１に設ける主端子５１．５２．５３と接続され、各主
端子５１゜５２．５３の頭部６１，６２．６３の接続端
子（図示せず）を経て外部の母線と接続される。各主−
子５．１．５２．５３の頭部６１．６２．６３には、本
発明により主巻線３１，３２．３３を磁束制御巻線とし
て兼用するため、それぞれ補助端子８１．８２．８３が
設けられ、これら補助端子８１．８２．８３を介して、
主巻線３１，３２゜３３と制御電源装置７とを接続する
ようにしている。

λこの第１図における主巻線３１，３２．３３は、−次
又は二次の大結線された巻線を示しており、他の主イ巻
線は因から省略している。ま友、各補助端子８１．８２
．８３は、各主端子５１．５２゜５３と同電位で、リー
ド線３１．３２．３３を介してタンク１内の各主巻線３
１．３２．３３に接続している。鉄心１内の磁束を制御
するための励磁電流は、変圧器の定格電流に比べて小さ
くて良いため、補助端子８１．８２．８３はこの励磁電
流に耐える寸法で良く、主端子５１．５２．５３に付随
するものとして若干の加工を加えるのみで簡単に構成す
ることができる。制御電源装置７は、次に述べるように
鉄心１内の磁束を消磁するための可変または定電圧交流
電圧源で６６゜一般に、交流電圧により運転されている
変圧器の鉄心中の磁束の最大頭は、電源電圧に比例し、
周波数に反比例する。従って１磁束の最大値を変化させ
る九めには、電圧値又は周波数又は双方を変化させれば
良い。一般的には電圧値と周波数の＼Ｉｆ（ｔ、ヶよゎ
イ１３、ヨオ、、−４４工値と周波数の比を徐々に小さ
くすれば良い。第２図は周知の消磁の原理を示した磁束
Φと磁化力Ｈの関係を示す曲線で、残留磁束Φ、の点を
始点として、電圧と周波数の比を大から小へ変化させた
ときのΦ−Ｈ特性の軌跡を示したものである。第３０は
第２図と同様の図で、電圧と周波数の比を一定に保った
場合のΦ−Ｈ特性の軌跡を示したものであるが、磁化力
Ｈに対応する励磁電流の正負の波形が非対称であること
から抵抗分による電圧降下が正側と負側で異なシ、残留
磁束Φ鳳を出発点とするマイナーループは徐々に減衰し
Φ−Ｈ特性の辰焦を中心とするループとなる。本発明に
用いる制御電源装置７は、以上のような可変または定電
圧源であシ、変圧器がしゃ断器（図示せず）により母線
から切り離された後、制御電源装置７を補助端子８１．
８２．８３に接続して電圧を印加することにより鉄心１
の磁束を消磁してはソ零に近くすることができる。補助
端子８１．８２゜８３は制御電源装置７を接続するため
の専用の端子であり、その接続及び切り離しは主端子の
みを用いる場合に比べるとはるかに容易で、短時間に行
うことができる。

第１図に示した制御電源装置・７の構成例を第４図に示
しており、９はスイッチ、１ｏは減衰抵抗、１１は可変
電圧源、１２は制御部である。制御部１２によりスイッ
チ９０投入、しゃ断及び可変電圧源１１の制御を行うも
のであり、また、減衰抵抗１０は第２図及び第３図で示
した消磁を効果的に且つ蝉時間で行わせるためのもので
ある。変圧器を母線から切り離したときの残留磁束と磁
束制御電圧を印加する位相によっては、消磁の過程で過
励磁となることもあるが、このときの励磁電流による減
衰抵抗１ｏの電圧降下は大となる九め、過度、の過励磁
を防止することができると共に、磁束の減衰を早める効
果がある。

本発明の他の実施例を第１■と同一部品を同符号とした
第５因によシ説明する。

第１図と異なるのは、磁束制御巻線に兼用する主巻線３
１．３２．３３がΔ接続されている点と、補助端子８１
．８２の２個のみとした点である。

このようにすることによシ、制−電源装置７を単相とす
ることで構成を簡単化することができると共に、制御電
源装［７と補助端子Ｈ，８２の接続及び切り離しを更に
容易にすることができる。

この第５因に示した例では、磁束制御巻線を兼ねる主巻
線３１と３３が直列接続されたものが主巻線３２と並列
接続され、制御電源装置７に接続された結線となってい
る。したがって、主巻線３２には制御電源装置７の出力
電圧がそのまま印加され、主巻線３１及び３３には出力
電圧の略−の電圧が逆極性で印加されることになる。消
磁過程の磁束の変化分は主巻線３２が巻装された中央脚
と主巻線３１及び３３が巻装された両側脚間を循環する
ことになシ、第１図と同様の消磁効果を得ることができ
る。

本発明の第５図の実施例においては、第６図に示すよう
に定方向磁化をすることにより、励磁突入電流抑制効果
を更に高めることができる。負方向に残留磁束Φ翼があ
る場合に、正方向に励磁を徐々に増加させ、次いで励磁
を零に戻した場合の鉄心磁束の変化の様子は１、第６図
に示すようになる。つまり、励磁を零に戻したときの残
留磁束Φ翼′は励磁前の残留磁束Φｎの値による影響は
少なく、最大磁束となる点での磁化力または励磁電流値
ではぼ定まることは変圧器鉄心として用いられる珪２ａ
板の磁気ヒステリシス特性から明らかである・即ち、最
大励磁電流値を適当な値に設定することにより、励磁を
零に戻したときの残置磁束Φ詭′の値をほぼ任意に設定
することができる。

それ故、本発明の実施例において制御電源装置７により
、第６図に示すような励磁をすれば、各主巻線の接続関
係から励磁を零に戻したときの残留磁束を、主巻線３２
が巻装された中央脚においては正方向または負方向に１
主巻線３１．３３が巻装された両側間においては負方向
または正方向に設定することができる。両側間の残ｆＩ
ａ束は自動的に中央脚の残留磁束と逆方向で略−の値に
設定される。従って、中央脚の残留磁束を定常運転時の
最大磁束とはｔ１！′同じ筐に設定しておくことにより
、変圧器の主熾子５１，５２．５３に接続された、また
は図示しない他の主巻線の主端子に接続されたしゃ断器
を投入して母線電圧を印加する際の電圧位相を適当に選
定することで、励磁突入電流を抑制することができる。

即ち、定常運転されているときの中央脚の磁束が、正の
最大となるような電圧位相で母線電圧を印加することに
より、各三脚の磁束は直ちに定常状態となシ励磁突入電
流を生じない。なお、定常運転されているときの中央脚
の磁束が、正の最大となる瞬時の両側間の磁束は、中央
脚の磁束と逆方向で、１の値である。

第６Ｐで示したように定方向磁化をする場合は、励磁電
流で制−するのが良く、ま次第２図及び第３図でその原
理を示した消磁を行う場合でも、磁束との対応づけを容
易にするため、第４図で示した制御電源装置７０制御部
１２は電流によってスイッチ９及び可変電圧源１１を制
御するようにしても良い。

第５図の例では主巻線３１，３２．３３がΔ接続されて
いる場合を示したが、主巻線が入接続される各主巻線か
ら３個の補助端子８１・８２・８３が引き出されて馳る
場合は、３個のうち２個の補助端子を共通にして制御電
源装置７の一方の出力端子に接続し、他の１個の補助端
子を制御電源装置の他方の出力端子ＫＩＩ続することに
より、同様の消磁又は定方向磁化を行うことができる。

本発明の更に他の実施例を制御電源装置を省略して示す
第７図によυ説明する。

この第７図の実施例において第１図と異なるのは、補助
端子８１．８２．８３を、主巻線３１゜３２．３３の途
中から引き出している点である。

このように構成することで、制御電源装置により鉄心磁
束を制御する場合の電圧を低くできる利点がある。更に
主巻線３１．３２．３３から補勢端子８１，８２．８３
への引き出し点を人接続の中性点に近くすることによっ
て、補助端子の絶縁を低減することができ、制御電源装
置との接続及び切り離しの作業性が良い場所に補助端子
を設置できる利点がある。

本発明の第８図に示す実施例′ｔ−第８図によシ説明す
る。この第８図においては、制御電源装置、主巻線、主
端子等は省略し、不承している。この実施例では、既に
述べ友各例と異なるのは、主巻線とは別に磁束制御巻線
１０を鉄心に巻装し、この磁束制御巻線１０の両端をタ
ンク外に引き出して補助端子８１．８２と接続している
点であり、第７因の実施例で説明したのと同等の磁束制
御効果がある。この例では一磁束制御巻線ｌＯを１個の
み巻装しているが、前記し九本発明の詳細な説明から明
らかなように、複数個の補助巻線を主巻線の代りに用い
ることにしても鉄心磁束の制御には同等の効果を得るこ
とができる。

主巻線と、は別に補助巻線を設ける利点は、補助巻線及
び該補助巻線と接続される補助端子を、主巻線及び主端
子と完全に絶縁できる点である。これにより、補助端子
と制御電源装置を常時接続しておき、制御電源装置内の
スイッチにより、開閉を行うこともでき、変圧器が母線
から切シ離されたときの鉄心磁束制御の作業を、極めて
容易に且つ短時間に行へことができる。励磁電流の制御
のみであるから、補助巻線の電流容量は主巻線よシはる
かに少々くて済み、巻数も少なくて良いのでその設置は
容易である。

上述の本発明の各実施例においては三相変圧器１鉄心が
三脚構造の場合を示したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、三相４脚鉄心、三相５脚鉄心、単相変圧
器の三相／り／り等にも同様に適用でき、唖た単相変圧
器にも適用されるのは勿論である。更に三相４脚鉄心、
三相５脚鉄心のように、三相の主巻線が巻装されていな
い側脚がある場合、磁束制御巻線を該側脚に巻装するこ
とも絶縁、作業特性等の点から利点がある。

本発明は、磁束制御巻線設置場所、接続等は限定するも
のではなく、制御電源装置を接続するための１主巻線ま
九は磁束制御巻線から夕／り外に引き出された補助端子
を備えることに特徴を有するものである。

以上のように、本発明によれば簡単な構成で―心向の磁
束を制御することができる変圧器装置を提供することが
でき、母線電圧印加時の過大なｔ磁突入電流を効果的に
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変圧器装置の一実施例を示プ概略構成
図、第２図及び第３図はそれぞれ本実手の動作説明用の
磁束に対する磁化力の特性図、睡４図及び第５図は本発
明の変圧器装置の他の実施例を示す概略“−成因、第６
図は第５■の動作を説明する磁束に対する磁化力の特性
図、１８７図及び第８図は本発明の変圧器装置の別の実
施例を示す概略構成図である。 １・・・タレク、２・・・鉄心、３１，３２．３３・・
・主巻線、５１．５２．５３・・・主端子、８１，８２
゜８３・・・補助端子、７・・・制御電源装置、１０・
・・磁束ケ し 第７図 第δ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄心の脚部に主巻線を巻装してタンク内に収納踵前
   記主巻線と外部の母線とを接続する主端子を備えたもの
   において、前記鉄心には磁束制御巻線を設け、前記磁束
   制御巻線は補助端子を介して制御電源装置と接続したこ
   とを特徴とする変圧器装置。 ２、前記主巻線を磁束制御巻線に兼用させ、前記主巻線
   は主端子の一部を共用した補助端子を介して制御電源装
   置と接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の変圧器装置。 ３、前記主巻線と磁束制御巻線とをそれぞれ独立して設
   け、前記磁束制御巻線は主端子とは別だ設ける補助端子
   を介して制御電源装置と接続したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の変圧器装置。