WO2021260874A1 - Gas insulated transformer, gas insulated transformer system and voltage estimation method - Google Patents
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Abstract
A gas insulated transformer is provided which can estimate primary voltage with high precision. This transformer is provided with a core, a secondary winding (12) wound around the core, a primary winding (11) wound outside the outer periphery of the secondary winding and coaxially with the secondary winding, a high voltage shield (13) which covers the outer periphery of the primary winding, a low voltage shield (14) which is opposite to the high voltage shield, a ground terminal (23), and a capacitor (21) which is connected at one end to the low voltage shield and at the other end to the ground terminal.
Description
本発明は、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁変圧システム、および、当該ガス絶縁変圧器およびガス絶縁変圧システムにおける一次巻線の電圧推定方法に関する。
The present invention relates to a gas-insulated transformer, a gas-insulated transformer system, and a method for estimating the voltage of the primary winding in the gas-insulated transformer and the gas-insulated transformer system.
変電所等の母線または線路に接続して、電圧を変成して供給するための、ガス絶縁変圧器が知られている。このようなガス絶縁変圧器の例が、特許文献１に開示されている。
A gas-insulated transformer for connecting to a bus or line of a substation or the like to transform and supply a voltage is known. An example of such a gas-insulated transformer is disclosed in Patent Document 1.
上記ガス絶縁変圧器を適用した電力システムにおいて、ガス絶縁変圧器に供給される一次電圧を検知することが望まれる。しかも、一次電圧を検知し得るようにするに当たっては、機器の構成をいたずらに複雑化、大型化することがないことが望ましい。また、二次側に接続される負荷の変化による誤差を生じることなく、一次電圧を検知できることが望ましい。
In an electric power system to which the above gas-insulated transformer is applied, it is desired to detect the primary voltage supplied to the gas-insulated transformer. Moreover, in order to be able to detect the primary voltage, it is desirable that the configuration of the device is not unnecessarily complicated or enlarged. Further, it is desirable that the primary voltage can be detected without causing an error due to a change in the load connected to the secondary side.
本発明の一態様は、機器の構成をいたずらに複雑化、大型化することがなく、または、二次側に接続される負荷の変化による誤差を生じることなく、一次電圧の検知が可能となるガス絶縁変圧器などを実現することを目的とする。
One aspect of the present invention enables detection of the primary voltage without unnecessarily complicating or enlarging the configuration of the device or causing an error due to a change in the load connected to the secondary side. The purpose is to realize a gas-insulated transformer.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガス絶縁変圧器は、コアと、前記コアに巻回された二次巻線と、前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、接地端子と、一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備える。
In order to solve the above problems, the gas-insulated transformer according to one aspect of the present invention includes a core, a secondary winding wound around the core, and the secondary winding outside the outer periphery of the secondary winding. A primary winding wound coaxially with the winding, a high-voltage shield covering the outer periphery of the primary winding, a low-voltage shield facing the high-voltage shield, a ground terminal, and one end connected to the low-voltage shield, and the like. It comprises a circuit element whose end is connected to the ground terminal.
また、本発明の一態様に係る電圧推定方法は、コアと、前記コアに巻回された二次巻線と、前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、接地端子と、一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備えるガス絶縁変圧器の、一次電圧を推定する電圧推定方法であって、前記回路素子に印加される電圧を検出するステップと、前記高圧シールドと前記低圧シールドとの間の静電容量と、前記回路素子の回路定数と、前記回路素子に印加される電圧とに基づいて、一次電圧を推定するステップと、を含む。
Further, in the voltage estimation method according to one aspect of the present invention, the core, the secondary winding wound around the core, and the secondary winding are wound coaxially with the secondary winding outside the outer periphery of the secondary winding. A primary winding, a high-voltage shield covering the outer periphery of the primary winding, a low-voltage shield facing the high-voltage shield, a ground terminal, one end connected to the low-voltage shield, and the other end connected to the ground terminal. A voltage estimation method for estimating the primary voltage of a gas-insulated transformer comprising the circuit element, between the step of detecting the voltage applied to the circuit element and the high-voltage shield and the low-voltage shield. It includes a step of estimating the primary voltage based on the capacitance, the circuit constant of the circuit element, and the voltage applied to the circuit element.
本発明の一態様に係るガス絶縁変圧器などによれば、機器の構成をいたずらに複雑化、大型化することがなく、または、二次側に接続される負荷の変化による誤差を生じることなく、一次巻線に印加される電圧の検知が可能となる。
According to the gas-insulated transformer or the like according to one aspect of the present invention, the configuration of the device is not unnecessarily complicated or enlarged, or an error due to a change in the load connected to the secondary side is not generated. , It is possible to detect the voltage applied to the primary winding.
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。 [Embodiment 1]
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。 [Embodiment 1]
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
（ガス絶縁変圧システム１００の構成）
図１は、実施形態１に係るガス絶縁変圧システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、ガス絶縁変圧システム１００は、変圧器１（ガス絶縁変圧器）および一次電圧推定装置９を備える。図２及び図３は、変圧器１の容器３１内部に配置される主要部材の特定の切断位置での断面を示す。 (Configuration of Gas Insulated Transformer System 100)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gas-insulatedtransformer system 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the gas-insulated transformer system 100 includes a transformer 1 (gas-insulated transformer) and a primary voltage estimation device 9. 2 and 3 show a cross section of a main member arranged inside the container 31 of the transformer 1 at a specific cutting position.
図１は、実施形態１に係るガス絶縁変圧システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、ガス絶縁変圧システム１００は、変圧器１（ガス絶縁変圧器）および一次電圧推定装置９を備える。図２及び図３は、変圧器１の容器３１内部に配置される主要部材の特定の切断位置での断面を示す。 (Configuration of Gas Insulated Transformer System 100)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gas-insulated
図２は、図１におけるＸ－Ｘ線での断面を示す。図３は、図２におけるＹ－Ｙ線での断面を示す。このようなガス絶縁変圧システム１００は、例えば、高圧の電力を変換し、所内電力として供給する目的で、発電所や変電所に設置される。また、図４は、変圧器１の回路の概略構成を示す回路図である。
FIG. 2 shows a cross section taken along line XX in FIG. FIG. 3 shows a cross section taken along the line YY in FIG. Such a gas-insulated transformer system 100 is installed in a power plant or a substation for the purpose of converting high-voltage electric power and supplying it as in-house electric power, for example. Further, FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the circuit of the transformer 1.
（変圧器１の構成）
変圧器１は、単相接地型の変圧器である。変圧器１は、コア１０、一次巻線１１、二次巻線１２、高圧シールド１３、低圧シールド１４、リード接続部１６、コンデンサ２１（回路素子）、電圧検出端子２２、接地端子２３、電圧検出器２４、容器３１、および端子箱３２を備える。 (Configuration of transformer 1)
The transformer 1 is a single-phase grounded transformer. The transformer 1 includes acore 10, a primary winding 11, a secondary winding 12, a high voltage shield 13, a low voltage shield 14, a lead connection portion 16, a capacitor 21 (circuit element), a voltage detection terminal 22, a ground terminal 23, and a voltage detection. It includes a vessel 24, a container 31, and a terminal box 32.
変圧器１は、単相接地型の変圧器である。変圧器１は、コア１０、一次巻線１１、二次巻線１２、高圧シールド１３、低圧シールド１４、リード接続部１６、コンデンサ２１（回路素子）、電圧検出端子２２、接地端子２３、電圧検出器２４、容器３１、および端子箱３２を備える。 (Configuration of transformer 1)
The transformer 1 is a single-phase grounded transformer. The transformer 1 includes a
コア１０は、一次巻線１１および二次巻線１２が巻回される芯材である。コア１０は磁性体を含む材料により形成される。実施形態１では、コア１０は鉄で形成されている。二次巻線１２は、コア１０に巻回されている。一次巻線１１は、二次巻線１２の外周外に、二次巻線１２と同軸に巻回されている。
The core 10 is a core material around which the primary winding 11 and the secondary winding 12 are wound. The core 10 is formed of a material containing a magnetic material. In the first embodiment, the core 10 is made of iron. The secondary winding 12 is wound around the core 10. The primary winding 11 is wound coaxially with the secondary winding 12 outside the outer circumference of the secondary winding 12.
変圧器１においては、一次巻線１１の入力端子（図４の回路図における端子Ｕ、Ｖ）に一次電圧Ｖ１を入力することで、一次巻線１１と二次巻線１２との巻数比に応じた二次電圧が、二次巻線１２の出力端子（図４の回路図における端子ｕ、ｖ）から出力される。一次巻線１１および二次巻線１２の巻数比は、所望の一次電圧Ｖ１と二次電圧との比率に応じて適宜決定されればよい。
In the transformer 1, by inputting the primary voltage V1 to the input terminals of the primary winding 11 (terminals U and V in the circuit diagram of FIG. 4), the turns ratio between the primary winding 11 and the secondary winding 12 can be obtained. The corresponding secondary voltage is output from the output terminal of the secondary winding 12 (terminals u and v in the circuit diagram of FIG. 4). The turns ratio of the primary winding 11 and the secondary winding 12 may be appropriately determined according to the ratio of the desired primary voltage V1 to the secondary voltage.
高圧シールド１３は、一次巻線１１の外周を覆う。高圧シールド１３は、一次巻線１１に、変電所等の母線または線路等から供給される一次電圧Ｖ１が印加されることで生じる電界の影響を緩和する。低圧シールド１４は、高圧シールド１３に対向する位置に設けられる。具体的には、低圧シールド１４は、高圧シールド１３と、コア１０の二次巻線１２に覆われない領域との間に配される。
The high voltage shield 13 covers the outer circumference of the primary winding 11. The high-voltage shield 13 alleviates the influence of the electric field generated by applying the primary voltage V1 supplied from a bus or a line of a substation or the like to the primary winding 11. The low voltage shield 14 is provided at a position facing the high voltage shield 13. Specifically, the low voltage shield 14 is arranged between the high voltage shield 13 and a region not covered by the secondary winding 12 of the core 10.
低圧シールド１４は、上記の位置に設けられることで、コア１０のエッジ、および、コア１０の固定具といった部材が一次巻線１１による電界に与える影響を軽減するものである。また、二次巻線１２の軸方向は、一次巻線１１の軸方向よりも長い。このため、変圧器１においては、二次巻線１２も、コア１０のエッジ、および、コア１０の固定具といった部材が一次巻線１１による電界に与える影響を軽減するシールドとして作用する。
The low voltage shield 14 is provided at the above position to reduce the influence of members such as the edge of the core 10 and the fixture of the core 10 on the electric field due to the primary winding 11. Further, the axial direction of the secondary winding 12 is longer than the axial direction of the primary winding 11. Therefore, in the transformer 1, the secondary winding 12 also acts as a shield that reduces the influence of members such as the edge of the core 10 and the fixture of the core 10 on the electric field due to the primary winding 11.
高圧シールド１３および低圧シールド１４は、いずれも導体により形成される。また、高圧シールド１３および低圧シールド１４は、互いに導体で接続されることはない。低圧シールド１４は、高圧シールド１３に対向する位置に設けられているため、変圧器１においては、高圧シールド１３と低圧シールド１４との間に静電容量Ｃ１が存在する。以下の説明においては、高圧シールド１３と低圧シールド１４とが、上記静電容量Ｃ１を有する仮想コンデンサ１５を介して互いに接続されているものとする。
Both the high-voltage shield 13 and the low-voltage shield 14 are formed of conductors. Further, the high voltage shield 13 and the low voltage shield 14 are not connected to each other by a conductor. Since the low voltage shield 14 is provided at a position facing the high voltage shield 13, the capacitance C1 exists between the high voltage shield 13 and the low voltage shield 14 in the transformer 1. In the following description, it is assumed that the high voltage shield 13 and the low voltage shield 14 are connected to each other via the virtual capacitor 15 having the capacitance C1.
リード接続部１６は、二次巻線１２のリード１２ａが接続される部材である。図１に示すように、変圧器１において、低圧シールド１４は、高圧シールド１３とリード接続部１６との間に配される。このため、低圧シールド１４は、リード接続部１６が一次巻線１１による電界に与える影響についても軽減する。
The lead connection portion 16 is a member to which the lead 12a of the secondary winding 12 is connected. As shown in FIG. 1, in the transformer 1, the low voltage shield 14 is arranged between the high voltage shield 13 and the lead connection portion 16. Therefore, the low voltage shield 14 also reduces the influence of the lead connection portion 16 on the electric field due to the primary winding 11.
コンデンサ２１は、一端が低圧シールド１４に接続され、他端が接地端子２３に接続される回路素子である。接地端子２３は、コンデンサ２１を接地する端子である。したがって、低圧シールド１４の電位は、コンデンサ２１に印加される電圧の分だけ、接地電位から浮いた状態である。
The capacitor 21 is a circuit element having one end connected to the low voltage shield 14 and the other end connected to the ground terminal 23. The ground terminal 23 is a terminal for grounding the capacitor 21. Therefore, the potential of the low voltage shield 14 is in a state of floating from the ground potential by the amount of the voltage applied to the capacitor 21.
電圧検出端子２２は、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを検出するための端子である。電圧検出端子２２は、コンデンサ２１の、低圧シールド１４に接続されている一端に接続されている。このため、変圧器１においては、電圧検出端子２２と接地端子２３とにより、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを検出することができる。
The voltage detection terminal 22 is a terminal for detecting the voltage Vm applied to the capacitor 21. The voltage detection terminal 22 is connected to one end of the capacitor 21 connected to the low voltage shield 14. Therefore, in the transformer 1, the voltage Vm applied to the capacitor 21 can be detected by the voltage detection terminal 22 and the ground terminal 23.
電圧検出器２４は、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを検出する。電圧検出器２４は、電圧検出端子２２と、接地端子２３との間に接続されている。換言すれば、電圧検出器２４は、コンデンサ２１の、低圧シールド１４に接続されている一端と、接地端子２３との間に接続されている。これにより、電圧検出器２４はコンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを検出できる。電圧検出器２４としては、公知の検出器を用いることができる。実施形態１においては、変圧器１が電圧検出器を備えるため、電圧検出器を別途接続する必要がない。
The voltage detector 24 detects the voltage Vm applied to the capacitor 21. The voltage detector 24 is connected between the voltage detection terminal 22 and the ground terminal 23. In other words, the voltage detector 24 is connected between one end of the capacitor 21 connected to the low voltage shield 14 and the ground terminal 23. As a result, the voltage detector 24 can detect the voltage Vm applied to the capacitor 21. As the voltage detector 24, a known detector can be used. In the first embodiment, since the transformer 1 includes a voltage detector, it is not necessary to separately connect the voltage detector.
容器３１は、コア１０、一次巻線１１、二次巻線１２、高圧シールド１３および低圧シールド１４を密閉状態で収容する。容器３１内には、絶縁用のガスとして、例えば０．５５ＭＰａのＳＦ６が充填される。ただし、容器３１に充填されるガスの圧力および種類はこれに限らない。
The container 31 houses the core 10, the primary winding 11, the secondary winding 12, the high-voltage shield 13 and the low-voltage shield 14 in a sealed state. The container 31 is filled with, for example, 0.55 MPa of SF 6 as an insulating gas. However, the pressure and type of gas filled in the container 31 are not limited to this.
一次巻線１１に一次電圧Ｖ１を入力するための非接地側の端子１１ａは、ブッシング３３を介して容器３１から引き出された位置に設けられている。また、ブッシング３３の代わりに、絶縁樹脂により形成された本体と、当該本体を貫通して設けられた埋め込み導体とを有する、絶縁スペーサを用いてもよい。端子１１ａは、接続導体１１ｂにより、一次巻線１１に接続されている。
The terminal 11a on the non-grounded side for inputting the primary voltage V1 to the primary winding 11 is provided at a position drawn out from the container 31 via the bushing 33. Further, instead of the bushing 33, an insulating spacer having a main body formed of an insulating resin and an embedded conductor provided so as to penetrate the main body may be used. The terminal 11a is connected to the primary winding 11 by a connecting conductor 11b.
端子箱３２は、さらに、一次巻線１１および二次巻線１２に対するその他の入出力端子を収容する。端子箱３２には、一次巻線１１の、上述した端子１１ａとは逆側の入力端子（図４の回路図における端子Ｖ）、および、リード接続部１６を介して二次巻線１２のそれぞれのリード１２ａに接続される出力端子（同、端子ｕ及び端子ｖ）が収容されている。
The terminal box 32 further accommodates other input / output terminals for the primary winding 11 and the secondary winding 12. In the terminal box 32, the input terminal (terminal V in the circuit diagram of FIG. 4) of the primary winding 11 opposite to the terminal 11a described above, and the secondary winding 12 via the lead connection portion 16 respectively. The output terminal (same as the terminal u and the terminal v) connected to the lead 12a of the above is accommodated.
これらの端子、ならびに、当該端子と一次巻線１１および二次巻線１２とを接続するリード線については煩雑さを避けるため図１には示されていない。容器３１とは異なり、端子箱３２には絶縁用のガスが充填されている必要はない。
These terminals and the lead wires connecting the terminals to the primary winding 11 and the secondary winding 12 are not shown in FIG. 1 to avoid complication. Unlike the container 31, the terminal box 32 does not need to be filled with an insulating gas.
また、容器３１には、低圧シールド１４に接続されているリード線を容器３１内から端子箱３２内へ引き出すための引き出し部材３４が設けられている。コンデンサ２１は、端子箱３２内に配される。すなわち、コンデンサ２１は、容器３１の外部に配される。このため、コンデンサ２１に不具合が生じた場合に、絶縁用のガスが充填されている容器３１を開放することなく当該不具合に対応できる。
Further, the container 31 is provided with a pull-out member 34 for pulling out the lead wire connected to the low-voltage shield 14 from the inside of the container 31 into the terminal box 32. The capacitor 21 is arranged in the terminal box 32. That is, the capacitor 21 is arranged outside the container 31. Therefore, when a defect occurs in the capacitor 21, the defect can be dealt with without opening the container 31 filled with the insulating gas.
（一次電圧の検出）
図４に示すように、変圧器１においては、静電容量Ｃ１を有する仮想コンデンサ１５、および、静電容量Ｃ２を有するコンデンサ２１により、非接地である高圧シールド１３に誘起される一次電圧Ｖ１の分圧回路が形成される。 (Detection of primary voltage)
As shown in FIG. 4, in the transformer 1, the primary voltage V1 induced in the ungrounded high-voltage shield 13 by the virtual capacitor 15 having the capacitance C1 and the capacitor 21 having the capacitance C2. A voltage divider circuit is formed.
図４に示すように、変圧器１においては、静電容量Ｃ１を有する仮想コンデンサ１５、および、静電容量Ｃ２を有するコンデンサ２１により、非接地である高圧シールド１３に誘起される一次電圧Ｖ１の分圧回路が形成される。 (Detection of primary voltage)
As shown in FIG. 4, in the transformer 1, the primary voltage V1 induced in the ungrounded high-
静電容量Ｃ１の値は、高圧シールド１３および低圧シールド１４の大きさおよび形状、ならびに容器３１内に充填されるガスの種類および圧力などに応じて一意に定まる既知の値である。また、静電容量Ｃ２の値が既知であることは言うまでもない。
The value of the capacitance C1 is a known value uniquely determined according to the size and shape of the high pressure shield 13 and the low pressure shield 14, the type and pressure of the gas filled in the container 31, and the like. Needless to say, the value of the capacitance C2 is known.
その結果、電圧検出器２４が検出する、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍは、高圧シールド１３に誘起される一次電圧Ｖ１を、仮想コンデンサ１５とコンデンサ２１とのインピーダンス比で按分した値となる。すなわち、ωを一次電圧Ｖ１の角周波数として、関係式Ｖｍ＝Ｖ１×｛１／（ｊ×ω×Ｃ２）｝／｛１／（ｊ×ω×Ｃ１）＋１／（ｊ×ω×Ｃ２）｝が成立する。よって一次電圧Ｖ１は、関係式Ｖ１＝Ｖｍ×（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１により算出される。したがって、変圧器１においては、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを電圧検出端子２２により測定することで、一次巻線１１に印加されている一次電圧Ｖ１を推定することができる。
As a result, the voltage Vm applied to the capacitor 21 detected by the voltage detector 24 is a value obtained by proportionally dividing the primary voltage V1 induced in the high-voltage shield 13 by the impedance ratio between the virtual capacitor 15 and the capacitor 21. That is, with ω as the angular frequency of the primary voltage V1, the relational expression Vm = V1 × {1 / (j × ω × C2)} / {1 / (j × ω × C1) + 1 / (j × ω × C2)} Is established. Therefore, the primary voltage V1 is calculated by the relational expression V1 = Vm × (C1 + C2) / C1. Therefore, in the transformer 1, the primary voltage V1 applied to the primary winding 11 can be estimated by measuring the voltage Vm applied to the capacitor 21 by the voltage detection terminal 22.
図５は、一次電圧推定装置９の要部の構成を示すブロック図である。一次電圧推定装置９は、電圧検出器２４が検出する電圧に基づいて、一次電圧Ｖ１の大きさを推定する。図５に示すように、一次電圧推定装置９は、回路素子電圧検出部９１および一次電圧推定部９２を備える。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a main part of the primary voltage estimation device 9. The primary voltage estimation device 9 estimates the magnitude of the primary voltage V1 based on the voltage detected by the voltage detector 24. As shown in FIG. 5, the primary voltage estimation device 9 includes a circuit element voltage detection unit 91 and a primary voltage estimation unit 92.
回路素子電圧検出部９１は、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを、電圧検出器２４により検出する。回路素子電圧検出部９１は、電圧Ｖｍを示す信号を、一次電圧推定部９２へ出力する。
The circuit element voltage detection unit 91 detects the voltage Vm applied to the capacitor 21 by the voltage detector 24. The circuit element voltage detection unit 91 outputs a signal indicating the voltage Vm to the primary voltage estimation unit 92.
一次電圧推定部９２は、仮想コンデンサ１５の静電容量Ｃ１と、コンデンサ２１の静電容量（回路定数）Ｃ２と、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍとに基づいて、一次電圧Ｖ１を上記の関係式により算出する。したがって、ガス絶縁変圧システム１００においては、一次電圧推定装置９により一次電圧Ｖ１を推定できる。
The primary voltage estimation unit 92 determines the primary voltage V1 in the above relationship based on the capacitance C1 of the virtual capacitor 15, the capacitance (circuit constant) C2 of the capacitor 21, and the voltage Vm applied to the capacitor 21. Calculated by the formula. Therefore, in the gas isolated transformer system 100, the primary voltage V1 can be estimated by the primary voltage estimation device 9.
図６は、一次電圧推定装置９が一次電圧Ｖ１を推定する処理を示すフローチャートである。一次電圧Ｖ１を推定する処理において、まず、回路素子電圧検出部９１は、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを検出する（Ｓ１）。次に、一次電圧推定部９２は、一次電圧Ｖ１を推定する（Ｓ２）。
FIG. 6 is a flowchart showing a process in which the primary voltage estimation device 9 estimates the primary voltage V1. In the process of estimating the primary voltage V1, the circuit element voltage detection unit 91 first detects the voltage Vm applied to the capacitor 21 (S1). Next, the primary voltage estimation unit 92 estimates the primary voltage V1 (S2).
以上のとおり、実施形態１に係る変圧器１では、コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍを測定することで、一次電圧Ｖ１を推定することができる。コンデンサ２１に印加される電圧Ｖｍは、二次巻線１２に接続される負荷によらず一定である。
As described above, in the transformer 1 according to the first embodiment, the primary voltage V1 can be estimated by measuring the voltage Vm applied to the capacitor 21. The voltage Vm applied to the capacitor 21 is constant regardless of the load connected to the secondary winding 12.
変圧器においては、出力用の二次巻線とは別に、電圧検出用の巻線をコアに巻回し、電圧検出用の巻線に印加された電圧から、一次電圧を検知することが検討されている。しかし、電圧検出用の巻線に印加される電圧は、二次巻線を流れる負荷電流によっても変動する。
In a transformer, it is considered to wind a winding for voltage detection around the core separately from the secondary winding for output, and detect the primary voltage from the voltage applied to the winding for voltage detection. ing. However, the voltage applied to the winding for voltage detection also fluctuates depending on the load current flowing through the secondary winding.
例えば、変圧器１と同様の構成であるが、電圧検出用の巻線を設けて一次電圧を検知する方法では、実際の使用条件において負荷によって、５～１０％程度の誤差が生じてしまうことが判明した。
For example, although the configuration is the same as that of the transformer 1, in the method of detecting the primary voltage by providing a winding for voltage detection, an error of about 5 to 10% may occur depending on the load under actual usage conditions. There was found.
しかし、本実施形態に係る変圧器１は、上記方法により一次電圧Ｖ１を検知するため、負荷の変動による誤差は生じない。したがって、変圧器１においては、一次電圧Ｖ１を高い精度で推定することができる。また、電圧測定のための巻線を備える必要は無く、変圧器の構成も単純なものとできる。
However, since the transformer 1 according to the present embodiment detects the primary voltage V1 by the above method, no error occurs due to the fluctuation of the load. Therefore, in the transformer 1, the primary voltage V1 can be estimated with high accuracy. Further, it is not necessary to provide a winding for voltage measurement, and the configuration of the transformer can be simplified.
あるいは変圧器において、一次電圧Ｖ１測定のための変成器を変圧器１の一次側に並列に一体に設けることも検討されている。しかしそのような構成の変圧器は、構成が複雑であり、装置が大型化する。
Alternatively, in a transformer, it is also considered to integrally provide a transformer for measuring the primary voltage V1 in parallel on the primary side of the transformer 1. However, a transformer having such a configuration is complicated in configuration and the equipment becomes large.
また、変圧器とは別途、一次電圧Ｖ１測定のための変成器を変圧器１の一次側に並列に設けるとしても、ガス絶縁変圧システム１００として大型化し、かつ高コスト化することは言うまでもない。一方、本実施形態によれば、ガス絶縁変圧システム１００として、コンパクトであり、また低コストな構成で一次電圧Ｖ１を検知し得る。
It goes without saying that even if a transformer for measuring the primary voltage V1 is provided in parallel on the primary side of the transformer 1 separately from the transformer, the size and cost of the gas-insulated transformer system 100 will increase. On the other hand, according to the present embodiment, the gas-insulated transformer system 100 can detect the primary voltage V1 in a compact and low-cost configuration.
この他、ガス絶縁変圧システム１００は、回路素子電圧検出部９１が検出した電圧Ｖｍ、および一次電圧推定部９２が推定した一次電圧Ｖ１のうち１以上をユーザに対して出力する出力装置を備えてもよい。出力装置の例としては、画像を表示する表示装置が挙げられる。
In addition, the gas-insulated transformer system 100 includes an output device that outputs one or more of the voltage Vm detected by the circuit element voltage detection unit 91 and the primary voltage V1 estimated by the primary voltage estimation unit 92 to the user. May be good. An example of an output device is a display device that displays an image.
また、ガス絶縁変圧システム１００は、一次電圧推定部９２が推定した一次電圧Ｖ１が所定の範囲内であるか判定し、所定の範囲内でない場合にはユーザに対して警報を発する警報装置を備えていてもよい。警報は、例えば画像、光、または音によるものである。
Further, the gas-insulated transformer system 100 includes an alarm device that determines whether the primary voltage V1 estimated by the primary voltage estimation unit 92 is within a predetermined range and issues an alarm to the user if the primary voltage V1 is not within the predetermined range. May be. The alarm is, for example, an image, light, or sound.
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。 [Embodiment 2]
Other embodiments of the present invention will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the members having the same functions as the members described in the above-described embodiment, and the description thereof will not be repeated.
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。 [Embodiment 2]
Other embodiments of the present invention will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the members having the same functions as the members described in the above-described embodiment, and the description thereof will not be repeated.
上述したとおり、実施形態１に係る変圧器１は、電圧Ｖｍを検出するための回路素子としてコンデンサ２１を備える。しかし、本発明に係る変圧器は、コンデンサ２１の代わりに、抵抗器またはインダクタといった、別種の回路素子を備えていてもよい。
As described above, the transformer 1 according to the first embodiment includes a capacitor 21 as a circuit element for detecting the voltage Vm. However, the transformer according to the present invention may include another kind of circuit element such as a resistor or an inductor instead of the capacitor 21.
このような変圧器においても、仮想コンデンサ１５および回路素子により分圧回路が形成される。このため、回路素子に印加される電圧Ｖｍに基づいて一次電圧Ｖ１を推定することができる。ただし、上記の関係式による一次電圧Ｖ１の算出を簡素化する観点からは、印加電圧によって決まる鉄心の励磁電流及び二次に接続される負荷の大きさによって決まる負荷電流に一次電圧Ｖ１が影響されないよう、回路素子をコンデンサとすることが好ましい。
Even in such a transformer, a voltage dividing circuit is formed by the virtual capacitor 15 and circuit elements. Therefore, the primary voltage V1 can be estimated based on the voltage Vm applied to the circuit element. However, from the viewpoint of simplifying the calculation of the primary voltage V1 by the above relational expression, the primary voltage V1 is not affected by the exciting current of the iron core determined by the applied voltage and the load current determined by the magnitude of the load connected secondarily. Therefore, it is preferable that the circuit element is a capacitor.
〔ソフトウェアによる実現例〕
一次電圧推定装置９の制御ブロック（特に回路素子電圧検出部９１および一次電圧推定部９２）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。 [Example of implementation by software]
The control block of the primary voltage estimation device 9 (particularly, the circuit elementvoltage detection unit 91 and the primary voltage estimation unit 92) may be realized by a logic circuit (software) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like. It may be realized by software.
一次電圧推定装置９の制御ブロック（特に回路素子電圧検出部９１および一次電圧推定部９２）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。 [Example of implementation by software]
The control block of the primary voltage estimation device 9 (particularly, the circuit element
後者の場合、一次電圧推定装置９は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。
In the latter case, the primary voltage estimation device 9 includes a computer that executes a program instruction, which is software that realizes each function. This computer includes, for example, at least one processor (control device) and at least one computer-readable recording medium in which the program is stored.
そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。
Then, in the computer, the processor reads the program from the recording medium and executes it, thereby achieving the object of the present invention. As the processor, for example, a CPU (Central Processing Unit) can be used. As the recording medium, a “non-temporary tangible medium”, for example, a ROM (Read Only Memory) or the like, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used.
また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
Further, a RAM (RandomAccessMemory) for expanding the above program may be further provided. Further, the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. It should be noted that one aspect of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the above program is embodied by electronic transmission.
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るガス絶縁変圧器は、コアと、前記コアに巻回された二次巻線と、前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、接地端子と、一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備える。 〔summary〕
The gas-insulated transformer according to the first aspect of the present invention is wound coaxially with the core, the secondary winding wound around the core, and the outer periphery of the secondary winding. The primary winding, the high-voltage shield covering the outer periphery of the primary winding, the low-voltage shield facing the high-voltage shield, the ground terminal, one end is connected to the low-voltage shield, and the other end is connected to the ground terminal. It is equipped with a circuit element.
本発明の態様１に係るガス絶縁変圧器は、コアと、前記コアに巻回された二次巻線と、前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、接地端子と、一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備える。 〔summary〕
The gas-insulated transformer according to the first aspect of the present invention is wound coaxially with the core, the secondary winding wound around the core, and the outer periphery of the secondary winding. The primary winding, the high-voltage shield covering the outer periphery of the primary winding, the low-voltage shield facing the high-voltage shield, the ground terminal, one end is connected to the low-voltage shield, and the other end is connected to the ground terminal. It is equipped with a circuit element.
上記の構成によれば、高圧シールドおよび低圧シールドにより形成される仮想的なコンデンサと、低圧シールドおよび接地端子に接続される回路素子とにより、分圧回路が形成される。回路素子に印加される電圧を検出することで、高圧シールドに誘起される一次電圧を算出できる。したがって、ガス絶縁変圧器を大型化させることなく、負荷電流に影響されずに、一次電圧を推定できる機能を付加することができる。
According to the above configuration, a voltage dividing circuit is formed by a virtual capacitor formed by a high voltage shield and a low voltage shield, and a circuit element connected to the low voltage shield and a ground terminal. By detecting the voltage applied to the circuit element, the primary voltage induced in the high voltage shield can be calculated. Therefore, it is possible to add a function that can estimate the primary voltage without increasing the size of the gas-insulated transformer and without being affected by the load current.
また、本発明の態様２に係るガス絶縁変圧器は、態様１において、前記二次巻線の軸方向は、前記一次巻線の軸方向よりも長い。
Further, in the gas-insulated transformer according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the axial direction of the secondary winding is longer than the axial direction of the primary winding.
上記の構成によれば、二次巻線が、コアのエッジおよび固定具といった部材が一次巻線による電界に与える影響を軽減するシールドとして作用する。
According to the above configuration, the secondary winding acts as a shield that reduces the influence of members such as the edge of the core and the fixture on the electric field due to the primary winding.
また、本発明の態様３に係るガス絶縁変圧器は、態様２において、前記低圧シールドは、前記高圧シールドと、前記コアの前記二次巻線に覆われない領域との間に配される。
Further, in the gas insulated transformer according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the low voltage shield is arranged between the high voltage shield and the region not covered by the secondary winding of the core.
上記の構成によれば、低圧シールドにより、コアのエッジおよび固定具といった部材が一次巻線による電界に与える影響を軽減できる。
According to the above configuration, the low voltage shield can reduce the influence of members such as the edge of the core and the fixture on the electric field due to the primary winding.
また、本発明の態様４に係るガス絶縁変圧器は、態様２または３において、前記二次巻線のリードが接続されるリード接続部を更に備え、前記低圧シールドは、前記高圧シールドと前記リード接続部との間に配される。
Further, the gas-insulated transformer according to the fourth aspect of the present invention further includes a lead connection portion to which the leads of the secondary winding are connected in the second or third aspect, and the low voltage shield is the high voltage shield and the lead. It is placed between the connection part.
上記の構成によれば、低圧シールドにより、リード接続部が一次巻線１１による電界に与える影響についても軽減できる。
According to the above configuration, the low voltage shield can also reduce the influence of the lead connection portion on the electric field due to the primary winding 11.
また、本発明の態様５に係るガス絶縁変圧器は、態様１から４のいずれかにおいて、前記回路素子の前記一端と、前記接地端子との間に接続された電圧検出器をさらに備える。
Further, the gas-insulated transformer according to the fifth aspect of the present invention further includes a voltage detector connected between the one end of the circuit element and the ground terminal in any one of the first to fourth aspects.
上記の構成によれば、回路素子に印加される電圧を検出する電圧検出器を別途接続する必要がなくなる。
According to the above configuration, it is not necessary to separately connect a voltage detector that detects the voltage applied to the circuit element.
また、本発明の態様６に係るガス絶縁変圧システムは、態様５のガス絶縁変圧器と、前記電圧検出器が検出する電圧に基づいて、一次電圧の大きさを推定する、一次電圧推定装置と、を備える。
Further, the gas-insulated transformer system according to the sixth aspect of the present invention includes the gas-insulated transformer of the fifth aspect and a primary voltage estimation device that estimates the magnitude of the primary voltage based on the voltage detected by the voltage detector. , Equipped with.
上記の構成によれば、一次電圧推定装置により一次電圧を推定できる。
According to the above configuration, the primary voltage can be estimated by the primary voltage estimation device.
また、本発明の態様７に係る電圧推定方法は、コアと、前記コアに巻回された二次巻線と、前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、接地端子と、一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備えるガス絶縁変圧器の、一次電圧を推定する電圧推定方法であって、前記回路素子に印加される電圧を検出するステップと、前記高圧シールドと前記低圧シールドとの間の静電容量と、前記回路素子の回路定数と、前記回路素子に印加される電圧とに基づいて、一次電圧を推定するステップと、を含む。
Further, in the voltage estimation method according to the seventh aspect of the present invention, the core, the secondary winding wound around the core, and the secondary winding are wound coaxially with the secondary winding outside the outer periphery of the secondary winding. A primary winding, a high-voltage shield covering the outer periphery of the primary winding, a low-voltage shield facing the high-voltage shield, a ground terminal, one end connected to the low-voltage shield, and the other end connected to the ground terminal. A voltage estimation method for estimating the primary voltage of a gas-insulated transformer comprising the circuit element, between the step of detecting the voltage applied to the circuit element and the high-voltage shield and the low-voltage shield. It includes a step of estimating the primary voltage based on the capacitance, the circuit constant of the circuit element, and the voltage applied to the circuit element.
上記の構成によれば、電圧推定方法において、まず、低圧シールドと接地端子とに接続される回路素子の電圧を検出し、当該電圧に基づいて一次電圧を推定する。したがって、一次電圧を直接測定するのではなく、推定することで検知できる。
According to the above configuration, in the voltage estimation method, first, the voltage of the circuit element connected to the low voltage shield and the ground terminal is detected, and the primary voltage is estimated based on the voltage. Therefore, it can be detected by estimating the primary voltage rather than directly measuring it.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Further, by combining the technical means disclosed in each embodiment, new technical features can be formed.
１ 変圧器
９ 一次電圧推定装置
１０ コア
１１ 一次巻線
１２ 二次巻線
１３ 高圧シールド
１４ 低圧シールド
１６ リード接続部
２１ コンデンサ（回路素子）
２２ 電圧検出端子
２３ 接地端子
２４ 電圧検出器
３１ 容器
１００ ガス絶縁変圧システム
1Transformer 9 Primary voltage estimator 10 Core 11 Primary winding 12 Secondary winding 13 High voltage shield 14 Low voltage shield 16 Lead connection 21 Capacitor (circuit element)
22Voltage detection terminal 23 Grounding terminal 24 Voltage detector 31 Container 100 Gas insulation transformer system
９ 一次電圧推定装置
１０ コア
１１ 一次巻線
１２ 二次巻線
１３ 高圧シールド
１４ 低圧シールド
１６ リード接続部
２１ コンデンサ（回路素子）
２２ 電圧検出端子
２３ 接地端子
２４ 電圧検出器
３１ 容器
１００ ガス絶縁変圧システム
1
22
Claims (7)
- コアと、
前記コアに巻回された二次巻線と、
前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、
前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、
前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、
接地端子と、
一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備えることを特徴とする、ガス絶縁変圧器。 With the core
The secondary winding wound around the core and
A primary winding coaxially wound with the secondary winding outside the outer circumference of the secondary winding,
A high-voltage shield that covers the outer circumference of the primary winding,
A low-voltage shield facing the high-voltage shield and
Grounding terminal and
A gas-insulated transformer comprising: a circuit element having one end connected to the low voltage shield and the other end connected to the ground terminal. - 前記二次巻線の軸方向は、前記一次巻線の軸方向よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載のガス絶縁変圧器。 The gas-insulated transformer according to claim 1, wherein the axial direction of the secondary winding is longer than the axial direction of the primary winding.
- 前記低圧シールドは、前記高圧シールドと、前記コアの前記二次巻線に覆われない領域との間に配されることを特徴とする、請求項２に記載のガス絶縁変圧器。 The gas-insulated transformer according to claim 2, wherein the low-voltage shield is arranged between the high-voltage shield and a region of the core that is not covered by the secondary winding.
- 前記二次巻線のリードが接続されるリード接続部を更に備え、
前記低圧シールドは、前記高圧シールドと前記リード接続部との間に配されることを特徴とする、請求項２または３に記載のガス絶縁変圧器。 Further provided with a lead connection to which the leads of the secondary winding are connected,
The gas-insulated transformer according to claim 2 or 3, wherein the low-voltage shield is arranged between the high-voltage shield and the lead connection portion. - 前記回路素子の前記一端と、前記接地端子との間に接続された電圧検出器をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。 The gas-insulated transformer according to any one of claims 1 to 4, further comprising a voltage detector connected between the one end of the circuit element and the ground terminal.
- 請求項５に記載のガス絶縁変圧器と、
前記電圧検出器が検出する電圧に基づいて、一次電圧の大きさを推定する、一次電圧推定装置と、を備えることを特徴とする、ガス絶縁変圧システム。 The gas-insulated transformer according to claim 5 and
A gas-insulated transformer system comprising a primary voltage estimation device that estimates the magnitude of a primary voltage based on a voltage detected by the voltage detector. - コアと、
前記コアに巻回された二次巻線と、
前記二次巻線の外周外に前記二次巻線と同軸に巻回された一次巻線と、
前記一次巻線の外周を覆う高圧シールドと、
前記高圧シールドに対向する低圧シールドと、
接地端子と、
一端が前記低圧シールドに接続され、他端が前記接地端子に接続される回路素子と、を備えるガス絶縁変圧器の、一次電圧を推定する電圧推定方法であって、
前記回路素子に印加される電圧を検出するステップと、
前記高圧シールドと前記低圧シールドとの間の静電容量と、前記回路素子の回路定数と、前記回路素子に印加される電圧とに基づいて、一次電圧を推定するステップと、を含むことを特徴とする、電圧推定方法。 With the core
The secondary winding wound around the core and
A primary winding coaxially wound with the secondary winding outside the outer circumference of the secondary winding,
A high-voltage shield that covers the outer circumference of the primary winding,
A low-voltage shield facing the high-voltage shield and
Grounding terminal and
A voltage estimation method for estimating the primary voltage of a gas-insulated transformer comprising a circuit element having one end connected to the low voltage shield and the other end connected to the ground terminal.
The step of detecting the voltage applied to the circuit element and
It is characterized by including a step of estimating a primary voltage based on a capacitance between the high voltage shield and the low voltage shield, a circuit constant of the circuit element, and a voltage applied to the circuit element. The voltage estimation method.
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