JPS60106111A - 単相３巻線変圧器 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、超高圧大容量送電系統に用いられる３次巻線
を有する単相３巻線変圧器の巻線配置および結線に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

この植の変圧器は輸送上の制約を受けるために単相器と
して実作され、据着は場所において単相器３台を３相バ
ンク結線して三相変圧器として用いるのが一般的であり
、また送電系統の電圧変動に対応するための負荷時タッ
プ切換器や三次巻線を備える場合が多い。ことに三次巻
線を備えるものでは、三次巻線の出力側に設けられる遮
断器の遮断容量および三次、回路の短絡時に三次巻線に
作用する電磁機械力を低減するため、三次巻線と中圧巻
線または高圧巻線との間のもれインピーダンスをある程
度大きくすることがめられる。したがって従来から三次
巻線と中圧巻線間のインピーダンスを制御した種々の単
相３巻線変圧器が知られている。

第１図は従来の単相単巻３巻線変圧器の巻線配置図で、
帰路脚部に電圧調整用のタップ巻線を備えた例を示した
ものである。図において、９は鉄心、９Ａは鉄心９の主
脚部、９Ｂは鉄心９の帰路脚部である。主脚部９Ａには
、鉄心側から外側に向けて二次巻＠３Ａ、分路巻線（中
圧巻線）　２Ａ。

直列巻線（高圧巻線）ＩＡが相互に所定のＳ縁距離を保
つよう同心状に装着されており、一方Ｑ）帰路脚部９Ｂ
には内側から順に励磁巻線５Ｂおよび中圧または高圧側
タップ巻線４Ｂが同心状に装着されている。そして三次
巻線３Ａと励磁巻線５Ｂは相互に並列接続されて三次巻
線端子ａ、ｘが外部に引き出され、直列巻線ＩＡ、分路
巻線２Ａ。

タップ巻線４Ｂは相互に直列接続されて高圧端子Ｕ、中
圧端子Ｕ、中姓点端子０が外部に引き出されて単相単巻
３巻線変圧器が構成されている０第２図は第１図の展開
接続図で、各巻線の配置と結線を見やすくするために記
載したものである。

第１図または第２図のように構成された変圧器において
、分路巻線２Ａと三次巻線３Ａとの間のもれインピーダ
ンスを大きくして端子ａ、ｘ間に接続される三次回路の
遮断容量を低減するためには、両巻線間の絶縁距離Ａを
大きくする必要があるが、距離ＡをｉＩ！３縁に必要な
寸法以上に大きくした場合には、三次巻線３人の外側に
配置された分路巻線２人および直列巻線ｌＡの直径が太
き（なり、その結果図示しない収納タンクの大きさが増
し、変圧器全体の寸法１重量が増大する欠点があり、こ
さに輸送制限がきびしい大容量変圧器には適用が難かし
いという問題点がある。

第３図は改良された従来の変圧器の展開接続図で、第２
図と異なる点は、鉄心の主脚部９Ａに装備された三次巻
線３Ａと一方の端子ａとの間に直列リアクトル６を接続
するこきにより、このリアクトルのインピーダンスが前
記三次巻線３Ａと分路巻線２人間のもれインピーダンス
に加算されることによって、絶縁距離Ａを増すことなし
に、三次回路の遮断Ｗ景を低減するよう構成したことで
ある。しかしこの構成では、三次巻線の対地電圧に見合
う絶線と三次巻線の出力電流と要求されるインピーダン
スとから決まる容量とを有するりアクドルが一般にかな
り大きなものとなり、これを内蔵する変圧器の収納スペ
ースが大きくなること、ならびに三次回路に侵入する菖
サージに対して、三次巻線３Ａとの接続部を過絶縁する
必要があることなどの問題点がある。

第４図はさらに改良された従来の単相単巻３巷線変圧器
の巻線の展開接続図である。図において、鉄心の主脚部
９Ａには内側から順に主脚側励磁巻線５Ａ、分路巻線２
Ａ、直列巻線ＩＡが同心状に装着され、帰路脚９Ｂ側に
は内側から順に三次巻線３Ｂ、帰路脚側励磁巻線５Ｂ、
タップ巻線４Ｂが同心状に装着されている。そして直列
巻線ＩＡと分路巻線２Ａとタップ巻線４Ｂは互いに直列
接続されて単相単巻３巻線変圧器を構成し、タップ巻線
４Ｂに接続された図示しないタップ切換器を操作するこ
とにより、分路巻線２人または直列巻線Ｉへの端子藏圧
を変えることができる。また主脚側励磁巻線５Ａと帰路
脚側励轍巻線５Ａとは変圧器内部で相互に並列接続され
ており、三次巻線３Ｂおよびタップ巻線４Ｂの負荷電流
は、両巻線と磁気的に結合した帰路脚側励磁巻線５Ｂと
、励磁巻線５Ｂと並列接続されかつ分路巻線２人と磁気
的に結合した主脚側励磁巻線とを弁して分路巻線２人側
から供給される。したがって二次巻ｆｄＪ３Ｂの出力端
子ａ、ｘ間に接続された三次回路で短絡事故が発生した
場合、三次回路に流れる短絡電流は、三次巻線３Ｂと帰
路脚側励磁巻線５Ｂとの間のもれインピーダンスと、励
磁巻線５Ａと分路巻線２Ａ（！：の間のもれインピーダ
ンスとの和によって決まるインピーダンス電圧により制
限される。

このことは第１図（または第２図）の従来構造に比べて
、三次回路吉分路巻線さの間のインピーダンスが、三次
巻線３Ｂと帰路脚側励磁巻線５Ｂとの間のインピーダン
ス分だけ増えたことを意味しており、それだけ三次回路
の短絡電流あるいはその遮断容量を低減することができ
る。第４図の装置により三次回路と分路巻線との間のイ
ンピーダンスを第１図の場合のほぼ２倍にすることがで
きる。

ところが、分路巻線（中圧巻線）と三次巻線との間のイ
ンピーダンスが大きすきると三次回路の電圧変動が大き
くなる問題があり、インピーダンスが小さすぎれば三次
回路の遮断容量および三次巻線の電磁機械力に問題を生
するので、実際にはこれら互いに相反する問題点のバラ
ンスを考慮した最適インピーダンスが存在する。ところ
が第２図と第４図の従来構造で得られるインピーダンス
には両者間にほぼ２倍の差があり、上記最適値がその中
間にある場合には直列リアクトルを用いることの欠点を
承知で第３図のような構成とするしかない現状にある。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、寸法１重
′鍍および製造コストの増加を伴うことなく、選択でき
るインピーダンスの範囲が広い三次巻線を備えた単相３
巻線変圧器を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の単相３巻線蒋圧器は、一般に同一鉄心脚に巻着
された二つ０５巻線を単巻結線して巻線の一部を共通巻
線（分路巻線とよぶ）、他を非共通巻線（直列巻線とよ
ぶ）とした場曾、両巻線の端子電圧の和に対する直列巻
線の端子電圧の割合（巻数公比とよぶ）を変えることに
より巻線の自己容量（直列巻線談たは分路巻線の電圧（
！：定電流Ｗおよび線路容量基準のチインピーダンスを
それぞれ低減できることに着目し、鉄心の主脚部には内
側から主脚側励磁巻線、中圧巻線、高圧巻線を。

鉄心の帰路脚部には三次側直列巻線、帰路脚部励磁巻線
、あるいは中圧才たは高圧側タップ巻線をそれぞれ装着
し、前記主脚側および帰路脚部励磁巻線を並列接線する
とともに、帰路脚部に装着された三次側直列巻線と励磁
巻線とを単巻結線して帰路脚部励磁巻線を三次巻線の分
路巻線とタップ巻線用励磁巻線に兼用し、三次巻線と中
圧巻線との間のインピーダンスが、主脚側励磁巻線と中
圧巻線との間のもれインピーダンスと帰路脚部の励磁と
分路兼用巻線と三次直列巻線との間のもれインピーダン
スとの和になるよう構成するとともに、変圧器の製作に
先立って単巻結線された三次巻線の巻数公比を所定の値
に調整することにより、三次回路の遮断容量を最適値に
設定できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を添付回向を参照しつつ説明する
。

第５図は本発明の実施例を示す単相３巻線変圧器の巻線
配置および結線図で、帰路脚部電圧調整方式の単相単巻
３巻線変圧器の例を示したものである。図において、鉄
心の主脚部９Ａには内側から順に主脚側励磁巻線１５Ａ
、中圧巻線（図の場合分路巻線）２Ａ、高圧巻線（図の
場合直列巻線）ＩＡが互いに絶縁距離を保つよう同心状
に装着されており、鉄心の帰路脚９Ｂ側には内側から順
に三次直列巻線１３Ｂ、三次分路巻線を北ねた励磁巻線
１５Ｂ、タップ巻線４Ｂが必要な絶縁距離を保つよう同
心状に装着されている。そして、励磁巻線１５Ａと１５
Ｂは変圧器内部で互いに並列接続されてタップ巻線４に
必要な電力を供給するとともに、三次直列巻線１３Ｂと
三次分路巻線を兼ねた励磁巻線１５’Ｂとは単巻結線（
直列接続）されて単巻結線形三次巻線１３を形成し、そ
の出力端子ａ、ｘが外部に引き出されるよう構成されて
いる。このように構成することによって、三次直列巻線
１３Ｂと中圧巻線２人との間のもれインピーダンスは、
励磁巻線１５Ａと中圧巻線２Ａとの間のもれインピーダ
ンスＺＡと三次直列巻１１ｉ１ｉ１１３Ｂと三次分路巻
線を兼ねた励磁巻線１５Ｂとの間のもれインピーダンス
ＺＢの和？こなる。ところが三次巻線を単巻結線するこ
とにより三次回路の線路容量を基準にしたインピーダン
スが三次巻線の巻数公比（直列巻線の端子電圧／三次回
路の端子電圧）に比例して低下するので、三次直列巻線
１３Ｂと三次分路巻線１５Ｂとの間のもれインピーダン
スＺＢが所定の値になるよう三次巻線１３の巻数公比を
決めることにより、三次回路の遮断容量を第２図の従来
構造と第４図の従来構造とで得られる遮断容量の中間の
範囲をカバーするよう設定することができる。したかつ
て前述の実施例によれば、三次回路の遮断容量を三次回
路の電圧変動早さ三次巻線の電、磁機械力を考慮した最
適値に選ぶことができる。またこの場合、励磁巻線１５
Ａと中圧巻線２人との間の絶縁距ＮＩＡは絶縁に必要な
寸法に決めるこきができるので、第２図の従来例のよう
に三次回路の遮断容量を減らすために絶縁距離を絶縁に
必要な寸法以上に大きくしたり、第３図の従来例のよう
に直列リアクトル６を設けたりする必要がないので、変
圧器の大きさや寸法。

重量を増すことなく三次回路の遮断容量を制御すること
ができる。さらに三次巻線１３を単巻結線するこきによ
り、三次巻線の自己容量（直列巻線１３Ｂまたは分路巻
線１５Ｂの電圧と電流の積）を低減できるので、第４図
の従来例に対しても変圧器の大きさや寸法２重量を低減
するこ七が可能である。なお前述の実施例では、中圧巻
線２人と高圧巻線ＩＡとが単巻結線された例を示したが
。

両巻線がそれぞれ独立した巻線として構成された単相３
巻線変圧器であった場合にも本発明が前述の実施例と同
様に適用できることは自明のことである。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、鉄心の主脚側に内側から順次励
磁巻線、中圧巻線、高圧巻線を配置し。

帰路脚部には三次直列巻線、三次分路巻線を兼ねた励磁
巻線、あるいは高圧才たは中圧用タップ巻線を配置し、
両励磁巻線を並列接続するとともに、三次直列巻線と三
次分路巻線を兼ねた励磁巻線とを直列接続して単巻結線
形三次巻線を構成した。

その結果三次巻線と中圧巻線との間のも゛れインピーダ
ンスは、主脚側励磁巻線と中圧巻線との間のもれインピ
ーダンスと、三次側１１列巻線と三次側分路巻線との間
のもれインピーダンスの和となり、かつ後者のインピー
ダンスは三次巻線の巻数公比を変えるこきにより所定の
値に決めることができるので、従来主−脚側励磁巻線と
中圧巻線との間の絶縁距離を絶縁に必要な寸法以上に大
きくするかあるいは三次巻線に同列リアクトルを付加す
るかしないと得られなかったインピーダンス範囲ヲ谷易
にカバーできる単相３巻線変圧器を提供できる。

また前記に加え単巻結線することにより三次巻線の自己
容量を低減できるので、変圧器の寸法１重量および製造
コストを従来より低減できる。さらに三次巻線の短絡イ
ンピータンスを最適値に制御することにより、三次回路
に設けられる遮断器の遮断容量が低減されるとともに、
三次巻線に作用する電磁機械力が低減されるので、送変
電設備の合理化さ信頼性の向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の単相３巻線変圧器の巻線配
置および結線図、第３図および第４図は改良された従来
の単相３巻線変圧器の巻線配置。 結線図、第５図は本発明の一実施例を示す単相３巻線変
圧器の巻線配置、結線図である。 図において、ＩＡ山高圧巻線、２人・・・中圧巻線、３
・・・三次巻線、３Ａ・・主脚側三次巻線、３Ｂ・・帰
路脚部三次巻線、４Ｂ・タップ巻線、５Ａ、１５Ａ・・
主脚側励磁巻線、５Ｂ・・・帰路脚部励磁巻線、６・・
直列リアクトル、９・・・鉄心、９Ａ川用脚部、９Ｂ・
・帰路脚部、１３・・・単巻結線形三次巻勝、１３Ｂ・
・・三次ＩＤ１列巻線、１５Ｂ・・・三次分路巻線（帰
路脚側励磁巻線ンである。 第１図 第２図　第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）帰路脚を有する鉄心の主脚部に同心状に内側から順
   次励磁巻線、中圧巻線、高圧巻線が巻着され帰路脚部に
   は内側から順次三次巻線、励磁巻線が巻着され主脚側励
   磁巻線と帰路脚部励磁巻線とが互いに並列に接続された
   単相３巻線変圧器において、前記三次巻線き前記帰路脚
   部励磁巻線とが互いに直列接続され、前記三次巻線を三
   次直列巻線、前記帰路脚部励磁巻線を三次分路巻線とす
   る単巻結線形三次巻線を形成したことを特徴とする単相
   ３巻線変圧器。