JPS5942964B2 - 変圧器の負荷時電圧調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧一次巻線を有する励磁変圧器と、調整巻
線から給電される励磁巻線、および励磁変圧器の一次巻
線に直列に接続される二次巻線を有する補助変圧器とか
ら成る変圧器装置を備えた三相系統における変圧器の負
荷時電圧調整装置に関するものである。

この種の装置を介して、電圧瞬時値の大きさおよび位相
が互いに異なる系統が連系される。

たとえば「ＢＢＣ−ＮａｃｈｒｉｃｈｔｅｎＵｌ９６９
年２月号、第７９〜８８ページの論文により、系統連系
のために、主として２つのタンク内に組込まれた３台の
変圧器を有する装置も既に知られている。第１のタンク
内には、星形に結線され、かつ第１の電源系統に接続さ
れた励磁巻線を有する励磁変圧器が設けられる。この励
磁変圧器の二次巻線は、第２のタンク内に収納された調
整変圧器の励磁巻線および直角位相電圧タツプ巻線に給
電する。励磁変圧器のタンク内に収納された第３の補助
変圧器では、励磁変圧器の励磁巻線に直列の補助変圧器
の直列巻線を介して、一つの系統の電圧に位相および大
きさを調整し得る電圧を重畳するために、タツプ巻線か
ら取出される電圧が利用される。そのため調整変圧器に
は直角位相電圧タツプ巻線のほかに同相電圧タツプ巻線
をも必要とするので、この方法は調整巻線と所属のタツ
プ切換器との間に多数の接続リード線を必要とし比較的
高価になる。従つて本発明の目的は、大きさ及び位相の
異なる瞬時電圧を有する系統間の連系のために、各変圧
器の巻線間および特に調整巻線と所属の開閉機器との間
に必要とする接続リード線の数をできるだけ少なくし得
る変圧器装置を提供することである。

この目的は本発明によれば、励磁変圧器の一次巻線によ
つて直接励磁される調整巻線が各相ごとにただ１組設け
られ、補助変圧器の個々の相の励磁巻線に導かれる電圧
はそれぞれ他の２つの相に属する調整巻線からタツプ切
換器を介して取出され、しかも前記調整巻線のその都度
投入された部分は直列に接続され、重畳したジグザグ調
整により、励磁変圧器にかかる電圧に関して同相および
直角位相の電圧調整が行われることによつて達成される
。

すなわち、従来は各相あたり２組の調整巻線を有し、こ
れら調整巻線からタツプ切換器にリード線を接続してい
たが、このためリード線の本数が非常に多くなる問題点
があつた。

この点本発明によれば、各相あたりただ１組の調整巻線
が設けられることになるので、タツプ切換器までのリー
ド線は共通リード線としてタツプスイツチへ導き、タツ
プスイツチの直前で２つに分けることができ、リード線
の本数を半減させることができるものである。本発明の
有利な構成によれば、タツプ切換器によつて選択された
調整巻線のタツプ間に存在する３相の巻線部分が三角結
線され、この三角結線回路を介して流れる平衡電流を抑
制するために単極または多極の阻止用変圧器が設けられ
、この阻止用変圧器の２つの巻線は同一調整巻線から出
る接続リード線内にあり、しかもこの接続リード線の一
方は調整巻線の端部の接続リード線と補助変圧器の励磁
巻線との間にあるように構成される。

本発明の更に他の構成によれば、平衡電流を抑制するた
めに、タツプ切換器によつて選択された調整巻線のタツ
プ間にある３相の巻線部分の端部点が一側で開いた三角
結線の接続点を形成するか、または、３相中の１相に対
して、空間的には並置されているが、電気的には互いに
分離した２組の調整巻線が設けられ、タツプ切換器によ
つて選択された調整巻線のタツプ間に存在する３相の巻
線部分の端部点が、無接触でオーバラツプする２つのベ
クトルの一側を表わし得る三角結線の接続点を形成する
ように構成される。本発明の更に他の構成によれば、補
助変圧器の各相の励磁巻線の両端がそれぞれ所属のタツ
プ切換器の負荷導線端子に直接接続され、タツプ切換器
によつて投入された巻線部分に平衡電流が流れたとき、
励磁巻線が同時に電流制限抵抗として機能するように構
成される。

本発明の更に他の構成によれば、調整巻線の端部が切換
器を介して「星形」または「三角形」に結線され、しか
もそれらの間に、補助変圧器の各相の分離された励磁巻
線の任意の部分が接続されるか、または隣接相の対応す
る部分に直接接続される。

その場合、補助変圧器の励磁巻線の他の分離部分は、そ
れぞれ２つのタツプ切換器相互間で励磁変圧器の調整巻
線の任意のタツプに接続されるか、またはここでも隣接
相の対応する部分に直接接続される。本発明の更に有利
な構成によれば、補助変圧器の励磁巻線にかかる電圧は
装置定格電圧よりほぼ１０のべき乗小さく定められ、ま
た各調整巻線に２つの単極切換器が設けられ、しかも切
換器の中央接点は保護抵抗を介して所属の調整巻線のほ
ぼ中央にあるタツプに固定的に接続される。

なお、補助変圧器の直列巻線のそれぞれに並列にアレス
タを配設するのが有利である。というのは、この巻線は
その比較的わずかなターン数のためにサージ電圧に対し
て極めて感応し易いからである。本発明は各相ごとにた
だ１組の調整巻線を有する配置構成で可能であり、従つ
て各２つのタツプ切換器に対して調整巻線の所属のタツ
プに共通の接続リード線しか必要としないので、極めて
有利である。それにより、高圧変圧器において少なから
ずかかる接続リード線の費用ならびにそれに附随する絶
縁および特にそのために必要な占有空間もほぱ半減する
。次に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

各図において互いに対応する構成部分には同一符号が付
けられている。

図示の装置の機能を果たすために必要な鉄心およびタン
クは図が複雑になるのを避けるために示されていない。
第１の高圧系統の３つの相は高圧ブツシングＵｌ，ｌ，
Ｗｌを介して星形結線の一次巻線１，２，３に接続され
ている。

その中性点は端子Ｍｐを介して接地されている。接続リ
ードＵｌＸ２，ｌＹ２およびＷｌＺ２を介して補助変圧
器の直列巻線４，５，６が励磁変圧器のタンク内に設け
られた一次巻線１，２，３に直列に接続されている。高
圧ブツシングＵ２，Ｖ２，Ｗ２を介して直列巻線４，５
，６は第２の高圧系統に接続されている。接続リードＵ
ｌＸ２，ｌＹ２，ＷｌＺ２を直列巻ＦｆＭ，５，６に接
続するために高圧ブツシングＸ２，Ｙ２，Ｚ２が用いら
れる。一次巻線１，２，３にはそれぞれ１５タツプを有
する調整巻線７，８，９が付設されている。

それらのタツプはそれぞれ図示していないリード線を介
して各２組のタツプ切換器１０のタツプ選択器に導かれ
る。その場合、各リード線はタツプ選択器のすぐ前で初
めて２つの接続部に分割される。タツプ切換器１０は、
各調整巻線７，８，９から隣接する両調整巻線に接続が
行われるように順次相互に接続される。各調整巻線７，
８，９の両終端はそれぞれ２組の単極切換器ＡおよびＢ
に接続される。切換器Ａの出力端子０Ａはリード線Ｘ２
Ｏ，Ｙ２Ｏ，Ｚ２Ｏを介して補助変圧器の励磁巻線１３
，１４，１５の入力端子に、切換器Ｂの出力端子０Ｂは
リード線Ｕ２Ｏ，２Ｏ，Ｗ２Ｏを介して同励磁巻線１３
，１４，１５の出力端子にそれぞれ接続されている。そ
の場合、切換器Ａはそれぞれ次の相の励磁巻線に、また
切換器Ｂはそれぞれ前の相の励磁巻線の出力端子に接続
されるような結線が行われる。更に切換器ＡおよびＢに
は中間接点が設けられており、それは保護抵抗１２を介
して所属の調整巻線７，８，９の中央タツプに接続され
ている。直列巻線４，５，６にはそれぞれサージ電圧保
護用としてアレスタ１６が並列に接続されている。

更に励磁変圧器には各相に対して三次巻線Ｘ，Ｙ，ｚが
設けられている。これらの三次巻線Ｘ，Ｙ，ｚは互いに
三角結線に接続され、単相地絡発生の際の過大地絡電流
を抑制したり、系統の極めて非対称な負荷を抑制したり
するために用いられる。これらの三次巻線は更に補助電
圧接続端子Ｘｔ，Ｙｌ，Ｚ，を介して補助電圧を供給す
る。しかし、これらの三次巻線Ｘ，Ｙ，Ｚは系統連系の
ためには何ら寄与しない。図には示されていないが、一
次巻線１，２，３、調整巻線７，８，９、切換器Ａおよ
びＢ１ならびに所属のタツプ切換器１０は三次巻線Ｘ，
Ｙ，Ｚと共に共通の変圧器タンク内に収納されている。

その場合、鉄心土にはそれぞれ内側から外側へと三次巻
線Ｘ，Ｙ，Ｚ、一次巻線１，２，３および調整巻線７，
８，９が順次配設される。第２の変圧器タンク内にはそ
の鉄心土に直列巻線４，５，６および励磁巻線１３，１
４，１５が設けられる。

直列巻線４，５，６と励磁変圧器内の対応する一次巻線
１，２，３との直列接続は、それぞれ対応する高圧ブツ
シングＵｌ，ｌ，ＷｌおよびＸ２，Ｙ２，Ｚ２を相互に
接続する接続リード線ＵｌＸ２，ＶｌＹ２，ＷｌＺ２を
介して行われる。これに対して調整巻線７，８，９へ励
磁巻線１３，１４，１５を接続するために、両変圧器タ
ンク間に、絶縁媒体を満たした暗渠が配設される。この
暗渠内において中間電圧を導くリード線Ｕ２Ｏ，Ｖ２Ｏ
，Ｗ２Ｏ，Ｘ２Ｏ，Ｙ２Ｏ，Ｚ２Ｏならびに第１図の配
置構成の場合には巻線１８に通する２本の付加リード線
が互いに必要な間隔をおいて導かれ、かつ互いに絶縁さ
れる。運転状態においては、一方の高圧系統は高圧ブツ
シングＵｌ，Ｖｌ，Ｗｌを介して一次巻線１，２，３に
接続され、第二の高圧系統は高圧ブツシングＵ２，Ｖ２
，Ｗ２を介して直列巻線４，５，６に接続される。

両高圧系統が絶対値の点でも位相角の点でも同一電圧を
導く場合には、励磁巻線１３，１４，１５はそれぞれ零
位置で駆動される付設のタツプ切換器１０を介して短絡
され、従つて直列巻線４，５，６には実質的に電圧変化
は生じない。しかし、連系すべき両系統間に電圧差があ
る場合は、電圧の絶対値に関する差、及び位相に関する
差は直列巻線４，５，６に誘起される補助電圧によつて
補償される。

そのため励磁巻線１３，１４，１５はそれぞれ他の２つ
の相に属する調整巻線７，８，９に接続されており、こ
の調整巻線から励磁巻線１３，１４，１５にタツプ切換
器１０によつて選択された対応するタツプを介して所要
の大きさおよび位相の電圧が導かれる。その場合、本発
明の装置によれば、調整巻線には、相互にかつ給電すべ
き励磁巻線１３，１４，１５に対してもそれぞれ１２０
０位相のずれた電圧が重畳され、タツプ切換器１０によ
つてとられた調整位置に応じて同時に直角位相電圧調整
および同相電圧調整が行われる。その場合、同一極性の
電圧成分を合成することによつて同相調整が、また反対
極性の電圧成分を合成することによつて直角位相電圧調
整がそれぞれ行われる。変成比の対称性を達成するため
には、励磁巻線１３，１４，１５の入力端子およびその
励磁巻線の出力端子に付設される３つのタツプ切換器１
０がそれぞれそれに属する調整巻線７，８，９の互いに
対応するタツプに接続されることが必要である。

同じ理由から切換器Ａ（５Ｂも一緒に操作される必要が
ある。いずれかの相に著しく不平衡な負荷が現れた場合
や、一緒に動作すべきタツプ切換器１０が不揃いに開閉
動作したような場合、タツプ切換器１０のそれぞれの投
入タツプ間に存在する励磁巻線７，８，９の巻線部分に
より駆動されて三角結線の調整巻線の中央部分を通つて
平衡電流が流れることになる。

このような平衡電流を抑制するために、第１図の装置の
場合は巻線１７および１８を有する補助変圧器が設けら
れる。

巻線１７は励磁巻線１４の入力端子と調整巻線７との間
の接続リード線Ｙ２Ｏ内に挿入されている。調整巻線７
と９に属する両タツプ切換器１０間の接続リード線１１
内に巻線１８を配置することにより、上記の平衡電流は
事実上無視し得る程度の小さな値に制限される。このよ
うな平衡電流を抑制するための他の構成を第２図に示す
。この装置では、調整巻線７，８，９の中央巻線部分の
完全な三角結線回路のために必要なタツプ切換器１０の
うちの２個と、それに属する接続リード線１１が省略さ
れている。しかし、そのことから生ずる電流重畳のため
、残存するタツプ切換器１０は第１図の装置の場合より
もＶ『倍だけ大きな電流を開閉しなければならない。そ
の土三角結線回路Ｘ，Ｙ，Ｚに平衡電流が流れる。次に
第３図の実施例では、互いに共働するタツプ切換器１０
の不揃いの開閉や、回路装置の著しい非対称負荷の場合
の平衡電流の発生は、３相のうちの１つの一次巻線２の
相に電気的に互いに分離された調整巻線８を設けること
によつて防止される。

しかし、そうすることによつてタツプ切換器１０と調整
巻線との間に必要な接続リード線の数は、このことが必
要な並列導線によつても必要としない場合には再び増加
する。最後に第４図は、前述の各装置とは異なり、励磁
巻線１３，１４，１５が切換器Ａ，Ｂに接続されるので
はなく、それぞれ所属のタツプ切換器１０に接続され、
そのため接続リード線１１は互いに隣接する切換器Ａ，
Ｂ間に存在しているようにした装置を示すものである。

この装置では励磁巻線１３，１４，１５がタツプ切換器
１０の不揃い開閉による平衡電流の発生の際（ぐ実質的
に負荷抵抗として役立つ。その理由は、励磁巻線１３，
１４，１５が実際上調整巻線の三角結線された中央部分
の接続点となるからである。巻線４，５，６を介して流
れる平衡電流は、第１図、第２図および第３図の装置に
おける場合のように励磁変圧器の切換器を介して回避さ
れる。他の可能性は、ベタトル的に「やじり］を接続し
た星形結線から、矢の中点を接続した［二重星形」位置
を介して［矢端」を接続した星形結線に移行させた回路
装置で得られる。

しかし、その場合、中性点を形成する開閉素子である切
換器Ａ，Ｂまたはタツプ切換器１０はＶ丁倍の大ぎさの
電流を流さなければならない。その場合、補助変圧器１
７，１８の無い、第１図に示す回路に対応する回路では
、励磁巻線１３，１４，１５の巻線端子は調整巻線７，
８，９の端部からタツプ切換器１０に変更される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ本発明
の異なる実施例の接続図である。 １，２，３・・・・・・励磁変圧器の一次巻線、４，５
，６・・・・・・補助変圧器の直列巻線、７，８，９・
・・・・・励磁変圧器の調整巻線、１０・・・・・・タ
ツプ切換器、１３，１４，１５・・・・・・補助変圧器
の励磁巻線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧一次巻線を有する励磁変圧器と、励磁変圧器の
   調整巻線から給電される励磁巻線および励磁変圧器の一
   次巻線に直列に接続される二次巻線を有する補助変圧器
   とから成る変圧器装置を備えた三相系統における変圧器
   の負荷時電圧調整装置において、前記励磁変圧器の一次
   巻線によつて直接励磁される調整巻線が各相ごとにただ
   １組設けられ、前記補助変圧器の個々の相の励磁巻線に
   導かれる電圧はそれぞれ他の２つの相に属する前記調整
   巻線からタップ切換器を介して取出され、しかも前記各
   調整巻線のその都度投入された部分は直列に接続され、
   重畳したジグザグ調整により、前記励磁変圧器にかかる
   電圧に関して同相および直角位相の電圧調整が行われる
   ことを特徴とする変圧器の負荷時電圧調整装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、タップ
   切換器によつて選択された調整巻線のタップ間に存在す
   る３相の巻線部分が三角結線され、この三角結線回路を
   介して流れる平衡電流を抑制するために単極または多極
   の阻止用変圧器が設けられ、この阻止用変圧器の２つの
   巻線は同一調整巻線から出る接続リード線内にあり、し
   かもこの接続リード線の一方は２つのタップ切換器間に
   あり、他方は前記調整巻線の端部の接続リード線と前記
   補助変圧器の励磁巻線との間にあることを特徴とする変
   圧器の負荷時電圧調整装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、タップ
   切換器によつて選択された調整巻線のタップ間にある３
   相の巻線部分の端部点が一側で開いた三角結線の接続点
   を形成することを特徴とする変圧器の負荷時電圧調整装
   置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、３相中
   の１相に対して、空間的には並置されているが、電気的
   には互いに分離された２組の調整巻線が設けられ、タッ
   プ切換器によつて選択された調整巻線のタップ間に存在
   する３相の巻線部分の端部点が、無接触でオーバラップ
   する２つのベクトルの一側を表わし得る三角結線の接続
   点を形成するようにしたことを特徴とする変圧器の負荷
   時電圧調整装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、補助変
   圧器の各相の励磁巻線の両端がそれぞれ所属のタップ切
   換器の負荷導線端子に直接接続され、タップ切換器によ
   つて投入された巻線部分に平衡電流が流れたとき、前記
   励磁巻線が同時に電流制限抵抗として機能するようにし
   たことを特徴とする変圧器の負荷時電圧調整装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、調整巻
   線の両端部が切換器を介して「星形」または「三角形」
   に結線され、しかもそれらの間に、補助変圧器の各相の
   分離された励磁巻線の任意の部分が接続されるか、また
   は隣接相の対応する部分に直接接続されることを特徴と
   する変圧器の負荷時電圧調整装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、補助変
   圧器の励磁巻線の他の分離部分は、それぞれ２つのタッ
   プ切換器相互間で調整巻線の任意のタップに接続される
   か、または隣接相の対応する部分に直接接続されること
   を特徴とする変圧器の負荷時電圧調整装置。 ８ 特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
   載の装置において、補助変圧器の励磁巻線にかかる電圧
   が装置の定格電圧よりほぼ１０のべき乗小さいことを特
   徴とする変圧器の負荷時電圧調整装置。 ９ 特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
   載の装置において、各調整巻線に２つの単極切換器が設
   けられることを特徴とする変圧器の負荷時電圧調整装置
   。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の装置において、切換
   器の中央接点が保護抵抗を介して所属の調整巻線のほぼ
   中央にあるタップに固定的に接続されることを特徴とす
   る変圧器の負荷時電圧調整装置。 １１ 特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに
   記載の装置において、補助変圧器の直列巻線のそれぞれ
   に並列にアレスタが配設されることを特徴とする変圧器
   の負荷時電圧調整装置。