JPS5924529B2 - 単巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単巻変圧器に係ヤ、特に並列使用のタップ切換
器を備えて分路巻線或いは直列巻線の中性点側に設ける
２つのタップ巻線の各タップを切換る単巻変圧器に関す
る。

単巻変圧器は、直接接地系の連系用として従来から広く
使用されておわ、系統容量の増大に伴ない電圧及び容鼠
とも次第に大きくなつている。

この単巻変圧器の電圧調整は、タップの切換によつてｌ
次電圧を切換るか、２次電圧を切換るかによつて、第１
図Ａ、Ｂ、Ｃに示すよつな方式がある。このＡ方式は、
一方の端部よＶｌ次端子Ｈを引出す直列巻線１の中性点
側にタップ巻線３を接続し、このタップを切換る負荷時
タップ切換器４を介して、２次端子Ｍ及び中性点端子Ｎ
を引出す分路巻線２と直列接続することによｆ）１次電
圧を切換るものであり、またＢ方式は、直列巻線１と分
路巻線２の直列接続点にタツプ巻線３を接続し、負荷時
タツブ切換器４を経て２次端子Ｍに至るようにして２次
電圧を切換るもので、更にＣ方式は、分路巻線２の中性
点側にタツプ巻線３を接続し、負荷時タツプ切換器４を
経て中性点端子に至るようにすることによつて、１次電
圧、２次電圧を切換えるものである。ところで大容量の
単巻変圧器の場合、１次または２次の電圧調整のために
負荷時タツプ切換器を用いると６切換能力が不足してし
まうことがある。

このようなときには、負荷時タツプ切換器またはこの接
点群を並列にして大容量化を図つているが並列接点間で
開極時間に差異があると、後に開く接点で全電流を遮断
せねばならないから、切換不能となつたク或いは接点の
異常消耗を起す恐れがある。それ故、並列接点間の電流
を平衡させるため、主巻線及びタツプ巻線とも２分割し
、分割した巻線単位間に大きなインピーダンスを持たせ
６強制的に遮断電流を分割することも用いられている。

このような遮断電流の平衡策は、第１図Ａに示す方式で
は直列巻線１を後述するように構成することによう簡単
に適用することができる。すなわち第２図に示すように
６鉄心脚Ｃに内側から分路巻線２，直列巻線１，タツプ
巻線３を順に巻装して前述の接続を行う際、直列巻線１
は２つの巻線単位１Ａ，１Ｂを上下に積重ね、この対向
位置である巻線軸方向の中央よりｌ次端子Ｈを引出す上
下並列の構造とし、また直列巻線１の中性点側に接続す
るタツプ巻線３も同様に２つの巻線単位３Ａ，３Ｂから
成つて卦シ、これらを巻線軸方向に所定間隔を離して配
置してそれぞれ直列巻線単位１Ａまたは１Ｂの中性点側
と接続し、各タツプ巻線単位３Ａ，３Ｂのタツプを切換
る並列使用のタツプ切換器４Ａ，４Ｂを介して分路巻線
２の２次端子Ｍ側と接続するようにしている。５は鉄心
脚Ｃに最も近接して巻装される３次巻線であｔ）６ａ，
ｂはこの３次端子である。

このような巻線配置の単巻変圧器では、第３図に示すよ
うに分路巻線１の２次端子側にタツプ切換器４Ａ，４Ｂ
を介してそれぞれ接続するタツプ巻線単位３Ａ，３Ｂ＄
？よび直列巻線単位１Ａ，１Ｂは、２並列回路となり、
しかも直列巻線１が上下並列の構造であるため、並列回
路間のインピーダンスが大きいから、タツプ切換器４Ａ
，４Ｂを並列に使用しても遮断電流を平衡させてタツプ
の切喚を行うことができる。しかし、第１図Ｂ，Ｃに示
す方式に卦いては、分路巻線２側での電圧調整であるた
め直列巻線１を並列回路構成としても、タツプ切換時の
？断電流を平衡させるインピーダンスとして活用できな
いから、２つのタツブ切換器を並列に使うことができな
い。また、分路巻線１は、２次端子Ｍ側から中性点端子
Ｎ９ｌｌまで導体を連続して巻かれるいわゆる巻通し構
造であるから、例えばこの部分を並置する２つの巻線単
位からなる２並列回路で構成しても、並列の各巻線単位
は循環電流の対策上、端子間で相互に転位を行なわねば
ならず、この転位が充分であると逆に並列回路のインピ
ーダンスは極めて小さくなつてしまうため、分路巻線単
位に流れるタツプ切換時の不平衡電流は抑制されず、そ
れ故２つの負荷時タツプ切換器を並列に使用することが
難しくなる。本発明の単巻変圧器の目的は、直列及び分
路巻線の接続点にタツブ巻線を接続して２次電圧を切換
る方式であつても、また分路巻線の中性点側にタツプ巻
線を接続してｌ次、２次電圧を切換る方式であつても、
負荷時タツプ切換器を並列に使用してタツプ切換が行え
るようにし、変圧器の製作を容易にすることである。

本発明では上記の目的を達成するため、鉄心の主脚に配
置する分路巻線を、直列巻線よ）内側に配置する中性点
端子側の分路主巻線と、この巻線の２次端子側に一端を
接続しかつ他端を直列巻線にそれぞれ接続する２次端子
側の分路補助巻線から形成し、これら分路主或いは補助
巻線のいずれか一方は２並列に使用する２つの巻線から
な勺、これらを巻線軸方向に所定の間隔を隔てて上下に
対向させて配置し、しかも分路巻線の中性点側、或いは
これと直列巻線の接続点に設けるタツプ巻線は、それぞ
れ複数のタツプを設けて並列に使用するタツプ巻線単位
から形成し、この各タツプをそれぞれ第１及び第２のタ
ツプ切換器にて切換えるように単巻変圧器を構成するこ
とを特徴とするものである。

以下、本発明の単巻変圧器を、従来と同一部分を同符号
で示す第４図から第６図を用いて説明する。

本発明の一実施例である第４図及び第５図に示すものは
、鉄心の主脚Ｃに従来と同様に、３次巻線５，上下並列
使用の直列巻線１，直列巻線１の上下端に直列接続する
分路巻線２，分路巻線２の中性点側に接続するタツプ巻
線３を同心配置している。

直列巻線１は従来と同様に、巻線単位１Ａ，１Ｂを巻線
軸方向に重ねて両者の対向部である中央を１次端子Ｈの
引出点とし、両巻線単位１Ａ，１Ｂを上下並列に使用し
ている。

これら両直列巻線単位１Ａ，１Ｂの上端及び下端に直列
接続する分路巻線２は、２次端子Ｍ側の２つの分路補助
巻線１１Ａ．１１Ｂと、これらに連らなる２つの分路主
巻線１０Ａ，１０Ｂとから構成され、これら各分路主及
び分路補助巻線によつて２並列回路を作るようにしてい
る。両分路主巻線１０Ａ，１０Ｂは、直列巻線１の内側
に循環電流防止の転位を行なつて同心状に配置して訃ジ
，この中性点端子Ｎ側にはそれぞれ２並列に使用し、第
１及び第２のタツプ切換器４Ａ，４Ｂにてタツプ切換を
行なうタツプ巻線３の各巻線単位３Ａ．３Ｂを直夕１接
続している。タツプ巻線３は、第４図の例では各巻線単
位３Ａ，３Ｂを同心状にして３次巻線５と分路主巻線１
０Ａ，１０Ｂとの間に配置しているが、この位置は２並
列回路であれば直列巻線１の内側や外側に適宜変更する
ことができる。各分路主巻線１０Ａ，１０Ｂの２次端子
Ｍ側には、それぞれ分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂの一端
が直夕１ｊに接続され、これらの他端は直列巻線単位１
Ａ，１Ｂの上端或いは下端と直列接続すると共に、２次
端子Ｍに至るようにしてある。両分路補助巻線１１Ａ，
１１Ｂは、巻線軸方向に所定寸法を隔てて上下に対向さ
せ、このそれぞれを直列巻線１の各巻線単位１Ａ或いは
１Ｂに対向するように最外側に配置している。両分路補
助巻線１１Ａ，１１Ｂは一、図の例では直列巻線１の外
側に配置しているが、単巻変圧器の％インビーダンスが
大きくて直列巻線１と分路主巻線１０Ａ，１０Ｂとの間
の主絶縁距離を大きくできるときには、これら間すなわ
ち直列巻線１の内側に配置することもできる。上述した
ような第４図の巻線配置では第５図の回路図に示すよう
に、ｌ次端子Ｈから２次端子Ｍ間で直列巻線１が２並列
回路となジ、また２次端子Ｍと中性点端子Ｎ間で分路巻
線２とタツプ巻線３とが２並列回路を作るようになつて
訃）、しかも並列に使用する２つの分路補助巻線１１Ａ
，１１Ｂは，巻線軸方向に離隔配置しているので、相互
の磁気結合が粗となるから、相互間に極めて大きなイン
ピーダンスを有することとなる。

それ故、２次端子Ｍから中性点端子Ｎ間では、巻線軸方
向に上下配置した分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂ相互間の
インピーダンスが大きいため、これによつて分路巻線２
及びタツプ巻線３の２並列回路間に訃いては、タツプ切
換時の電流を平衡させることが可能となる。すなわち、
負荷状態で用いる第１及び第２のタツプ切換器４Ａ，４
Ｂを用いてタツプ巻線単位３Ａ，３Ｂのタツプ切換時に
訃いて、切換開閉器のいずれかの接点が先に開極したと
しても、分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂ相互間の大きなイ
ンピーダンスが切換開閉器の限流素子と直列に挿人され
ているので、これらの分流平衡作用のために後から開極
する接点に全電流が流れてしまうことなく、タツプの切
換を支障なく行なうことができる。しかも、第４図に示
す巻線配置では分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂが、直列巻
線１の両巻線単位１Ａ，１Ｂの外側に対向させて配置し
てあるため、２次端子Ｍよ勺雷サージが侵人した場合６
直列巻線単位１Ａ，１Ｂの２次端子Ｍ付近は各分路補助
巻線でシールドされた形となるので、高圧側巻線の外側
に、低圧側巻線の全く存在しない従来の２巻線変圧器で
、雷サージ対策のための特別なしやへいを施す必要がな
くなる。また、タツプ巻線３を後述するように鉄心の主
脚Ｃ以外に配置するような構成としても、分路巻線２の
一部が直列巻線１の外側にあり、３次巻線５との間に大
きな寸法がある。それ故、２並列の分路主巻線１０Ａ，
１０Ｂと３次巻線５間は近接しているので、両者の磁気
結合が良く、このままでのインビーダンスは小さいが、
分路巻線２の一部である分路補助巻線１１Ａ．１１Ｂが
・３次巻線５から最も離れた最外側に配置してあるので
、これら分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂと３次巻線５の電
滋結合は極めて悪くなるので、インピーダンスは著しく
大となるため、分路巻線２と３次巻線５間の総インピー
ダンスも大きくなる。したがつて、インピーダンスの変
動要素でもある分路巻線２と３次巻線５間の絶縁寸法に
左右されることなく、２次及び３次巻線間の％インピー
ダンスを大きくできるから、巻線全体の寸法を小形化す
ることができる。上記した実施例に卦いては、直列巻線
１を上下並列に使用する２つの巻線単位１Ａ，１Ｂで形
成する例で説明したが、この直列巻線１は上端或いは下
端から１次端子Ｈを引出し、素線の巻回を巻線軸方向に
連続させたいわゆる巻通し構造とし６この外側或いは内
側に２つの分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂを巻線軸方向に
上下に対向させて配置することもできる。

また、分路巻線２の補助巻線１１Ａ１１Ｂを巻通し構造
に形成し、分路主巻線１０Ａ，１０Ｂを巻線軸方向に対
向させる構成として、直列巻線１の外或いは内側に配置
しても前述と同様な効果を達成できる。分路主巻線１０
Ａ，１０Ｂの中性点側に連らなるタツプ巻線３は、３次
巻線などと並列に接続する励磁巻線と共に別の例えば鉄
心の脚脚や別構造の鉄心の主脚に巻回して用いる電圧調
整方式とすることもでき、この場合鉄心の主脚Ｃの巻線
構成を簡単にしかつ寸法を縮少することができる。本発
明の他の実施例である第６図及び第７図に示す単巻変圧
器の例は、分路主巻巌１０を一端が中性点端子Ｎに至る
１つの巻通し巻線構造とし、この他端に上下並列構成の
直列巻線１の外側へ巻線軸方向に所定距離を隔てて対向
させ並列に用いる分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂの上及び
下端と直列接続し、直列巻線１と接続して並列に用いる
各分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂの対向端部分それぞれに
、これらの巻線と同様に配置して並列使用するタツプ巻
線単位３Ａ，３Ｂを接続し、これによつて単巻変圧器の
２次電圧が容易に切換えることができるようにしたもの
である。

この例に卦いても、前述の例と同様各分路補助巻線１１
Ａ，１１Ｂは、直列巻線１の内側に配置することもでき
、また分路主巻線１０は必要に応じて２並列に構成する
こともできるし、更にタツプ巻線単位３Ａ，３ＢＶＣ訃
いても、各分路補助巻線に対して内側或いは外側に配置
することもできる。

この実施例に訃けるタツプ巻線の電流は、直列巻線１と
分路巻線２の電流ベクトル和であるか、直列巻線１及び
分路補助巻線１１Ａ，１１Ｂはいずれも上下並列である
ため、これら２並列回路間に極めて大きなインピーダン
スを有するので、これによつて第１及び第２のタツブ切
換器４Ａ，４Ｂの電流を平衡させて切換えることができ
る。

本発明のように単巻変圧器を構成すれば、ｌ次或いは２
次電圧のいずれを切換える方法であつても、通常用いら
れる第１及び第２の負荷時タツブ切換器を、そのまま並
列に使用してもタップ切換時の電流を平衡させて確実に
切換できるようになる。また、変圧器の設計上の自由度
も増加するうえ、１つの鉄心の主脚のもつ容量も大きく
でき効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ異なるタツプ切換方式の単
巻変圧器を示す結線図、第２図はｌ次電圧切換方式の単
巻変圧器の巻線配置図、第３図は第２図の結線図６第４
図は本発明の一実施例である１次、２次電圧切換万式の
単巻変圧器の巻線配置図、第５図は第４図の結線図、第
６図は本発明の他の実施例である２次電圧切換万式の単
巻変圧器の巻線配置図、第７図は第６図の結線図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄心の主脚に、一端が中性点端子にかつ他端が２次
   端子に至る分路巻線と、前記分路巻線の２次端子側と直
   列接続して１次端子に至る直列巻線とを同心配置し、前
   記分路巻線の中性点側或いは分路巻線と直列巻線の接続
   部分に、複数のタップを設けるタップ巻線を接続するも
   のにおいて、前記分路巻線は、直列巻線により内側に配
   置する中性点端子側の分路主巻線と、前記分路主巻線の
   ２次端子側にそれぞれ一端を接続し、かつ他端をそれぞ
   れ直列巻線と接続する２次端子側の分路補助巻線から形
   成し、前記分路補助巻線は、並列に使用する２つの巻線
   から形成して巻線軸方向に所定間隔を隔てて上下に対向
   させて配置し、前記タップ巻線はそれぞれ複数のタップ
   を設けて並列使用するタップ巻線単位から形成し、前記
   各タップ巻線単位のタップをそれぞれ第１及び第２のタ
   ップ切換器にて切換るようにしたことを特徴とする単巻
   変圧器。 ２ 前記分路補助巻線は巻線軸方向に所定間隔を隔てて
   上下に対向させて並列に使用する２つの巻線からなり、
   前記各分路補助巻線は直列巻線より内側或いは外側に配
   置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単
   巻変圧器。 ３ 前記タップ巻線は分路主巻線の内側に同心配置の２
   つのタップ巻線単位から形成すると共に、前記分路主巻
   線は並列に使用する２つの巻線から形成し、前記各分路
   主巻線の中性点側にそれぞれタップ巻線単位を接続した
   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
   載の単巻変圧器。 ４ 前記タップ巻線は直列巻線の外側に巻線軸方向に間
   隔をおいて対向するタップ巻線単位から形成し、前記各
   タップ巻線単位の一端を直列巻線と分路補助巻線の直列
   接続部分にそれぞれ接続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項記載の単巻変圧器。 ５ 前記鉄心の主軸に３次巻線を巻回し、前記３次巻線
   に並列に接続する励磁巻線と前記タップ巻線とを鉄心の
   側脚に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の単巻変圧器。 ６ 前記鉄心の主脚に３次巻線を巻回し、前記３次巻線
   に並列に接続する励磁巻線と前記タップ巻線とを別鉄心
   の脚部に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の単巻変圧器。