JPH0212007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は一次巻線と二次巻線とが単巻結線され
た直接切換方式の負荷時タツプ切換変圧器の巻線
の配置および結線に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の変圧器は超高圧大容量の送電線に接続
して使用されるために、単器輸送可能容量の増大
と小形化、軽量化が求められている。

第１図は従来の負荷時タツプ切換単巻変圧器の
巻線配置図で、単相器として製作され据着場所に
おいて三相バンク結線されて三相変圧器として使
用されるものである。図において、鉄心９の主脚
部９Ａには同心状に内側から順次三次巻線３、タ
ツプ巻線５、分路巻線２、直列巻線１がそれぞれ
所定の絶縁間隙を保つよう巻装されており、直列
巻線１と分路巻線２とは単巻結線されるととも
に、タツプ巻線５は多数のタツプリード５Ａ，５
Ｂと図示しない負荷時タツプ切換器等の切換回路
を介してたとえば分路巻線に縦続接続され、単相
単巻負荷時タツプ切換変圧器が構成される。とこ
ろが図のように一つの鉄心脚に多数の巻線を同心
状に重ねて配置する構造では、巻線の最大外径
D₁が大きくなり、その結果変圧器の輸送幅寸法
が増大して単器輸送可能容量が制約される欠点が
あり、またタツプ巻線５から引出されるリード線
５Ａ，５Ｂが高圧の直列巻線１および分路巻線２
の上下端部を横切るため、リード線５Ａ，５Ｂの
配置と絶縁構造が複雑化するという問題がある。

第２図は改良された従来の単相単巻負荷時タツ
プ切換変圧器の巻線配置図、第３図は展開した巻
線配置接続図である。図において、鉄心９の主脚
部９Ａには内側から順次主脚側励磁巻線４、分路
巻線２、直列巻線１が互いに同心状に巻装されて
おり、鉄心９の帰路脚９Ｂの一方側には内側から
順次帰路脚側励磁巻線６、三次巻線３、タツプ巻
線５が互いに同心状に巻装されている。また巻線
相互の接続は第３図に示すように、直列巻線１と
分路巻線２は単巻結線（直列接続）されて高圧線
路端子Ｕと中圧（分路）端子ｕが引き出されると
ともに、分路巻線２の中性点側にはタツプ巻線５
が縦続接続され、極性切換器７Ａとタツプ切換器
７Ｂからなるタツプ切換回路７のタツプ切換器７
Ｂを介して中性点端子Ｏが引き出されている。ま
た分路巻線２と磁気的に結合した主脚側励磁巻線
４と帰路脚側励磁巻線６とは変圧器内部で並列接
続され、分路巻線２側から供給される電力を励磁
巻線４を介して励磁巻線６で受け、受けた電力を
三次巻線３に流れる負荷電流およびタツプ巻線５
に流れる負荷電流に対応して供給するよう構成さ
れている。このように構成された単相単巻変圧器
３台は、据着場所において中性点端子Ｏが相互に
接続されかつ接地されて、星形結線された三相単
巻変圧器バンクが形成され、線路端Ｕ側および分
路端ｕ側の一方は三相電源に他方は三相負荷に接
続される。上述のように鉄心の帰路脚部９Ｂを利
用してタツプ巻線５および三次巻線３を主脚９Ａ
側から分離することにより、新たに必要になる励
磁巻線４を加えても主脚側の巻線数が第１図の４
巻線から３巻線に減少するので、最大巻線外径
D2を第１図のD1に比べて縮小できる。またタツ
プ巻線５の帰路脚の巻線の外側に配設できるの
で、リード線５Ａ，５Ｂの引出しが容易になり、
かつタツプ切換器７をタツプ巻線５の側方に配置
すれば、リード線の構造配置を簡素化できる利点
がある。ところが、巻線を主脚側と帰路脚側の両
方に巻装したことにより鉄心の輸送長さ方向の寸
法が増大する欠点がある。ことに輸送容量をさら
に増すために、主脚側巻線や帰路脚側巻線を分割
して複数の主脚または帰路脚を巻装するような場
合、輸送長さ方向の寸法がますます大きくなつて
輸送容量の増大に阻害するという問題がある。

第４図から第６図は第２図および第３図の従来
構造における電流の流れを示す回路図で、第４図
は最高タツプ時、第５図は中間タツプ時、第６図
は最低タツプ時の電流の流れをそれぞれ実線矢印
で示している。第４図において、最高タツプ時に
はタツプ切換器７Ｂはタツプ巻線５の最高タツプ
ａに接続され、極性切換器７Ａはタツプ巻線５の
最低タツプＣ側に接続されることにより、分路側
出力端子ｕを介して負荷に供給される負荷電流は
三相バンク結線された他相の変圧器を介して中性
点Ｏ側からタツプａ、タツプ巻線５、極性切換器
７Ａ、分路巻線２を介して実線矢印のように分路
端子ｕに還流し、その結果分路巻線２とタツプ巻
線５の電圧の和がｕ端子に発生する。ところがタ
ツプ巻線５が帰路脚側に巻装されているために、
タツプ巻線５に負荷電流が流れることによつてタ
ツプ巻線に生ずる起磁力を平衡するための電流が
二つの励磁巻線４および６にも流れるので、結局
これらの電流によつて生ずる損失がタツプ巻線５
および励磁巻線４および６にそれぞれ発生して変
圧器の発生損損失が増加するという問題がある。
第５図の中間タツプ時においても、極性切換器７
Ａがａタツプに、タツプ切換器がたとえばｂタツ
プに接続されることにより、タツプ巻線５のａ、
ｂタツプ間に負荷電流が流れるので、この負荷電
流による損失が上述の最高タツプ時と同様に巻線
４，５，６にそれぞれ発生する。さらに第６図の
最低タツプ時には、第４図の最高タツプ時と電流
の方向が異なるのみで、タツプ巻線５、励磁巻線
４および６には第４図の場合と同様な損失が発生
する。

〔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、
小形軽量でかつ発生損損失の少ない単相または三
相の負荷時タツプ切換単巻変圧器を提供すること
を目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の変圧器は、励磁巻線を兼ねたタツプ巻
線を単相器にあつては主変圧器の帰路脚側に三相
器にあつては主変圧器の鉄心とは磁路が異なる鉄
心の主脚側に設け、直列巻線および分路巻線と同
心状に主変圧器の主脚に巻装された励磁巻線と前
記タツプ巻線とを並列接続するとともに、直列巻
線と分路巻線およびタツプ巻線を単巻結線するよ
う構成することにより、励磁巻線を一つ省略しか
つ発生損失を低減したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説
明する。

第７図は本発明の実施例を示す変圧器の巻線配
置接続図で単相器の例を示したものである。図に
おいて、９Ａおよび９Ｂは主変圧器の鉄心９の主
脚部および帰路脚部をそれぞれ示しており、主脚
部９Ａには同心状に励磁巻線４、分路巻線２、中
央引出し構造の直列巻線１が巻装されている。ま
た鉄心９の帰路脚９Ｂには励磁巻線を兼ねたタツ
プ巻線１５と必要に応じて設けられる三次巻線３
とが同心状に巻装されている。また巻線相互の接
続は、直列巻線１と分路巻線２は単巻結線されて
高圧線路端子Ｕおよび中圧（分路）線路端子ｕが
それぞれ引き出され、分路巻線２の中性点側は直
接タツプ切換回路７の極性切換器７Ａを介してタ
ツプ巻線１５に接続され、タツプ巻線１５は直接
タツプ切換回路７のタツプ切換器７Ｂを介して中
性点端子Ｏに接続されている。また励磁巻線４と
タツプ巻線１５とは互いに並列接続されている。
このように構成された変圧器は据着場所において
３台の変圧器の中性点端子Ｏが並列接続されて縦
続接続された直列巻線１、分路巻線２、タツプ巻
線３からなる主巻線回路が星形結線される。また
三相バンク結線する際励磁巻線４をデルタ結線す
るよう構成すれば、第３高調波電圧を誘起する零
相磁束を吸収できるので、安定巻線としてデルタ
結線された三次巻線を設ける必要はない。上述の
実施例によれば、タツプ巻線１５を第２図または
第３図の従来構造における帰路脚側励磁巻線６の
役割を兼ねるよう構成したことによつて、励磁巻
線６を省略することができ、その結果帰路脚側の
巻線最大外径を第２図の寸法D2より縮小するこ
とができ、したがつて変圧器の輸送長さ方向の寸
法を縮小できるとともに、変圧器を軽量化するこ
とができる。

第８図から第１０図は第７図の実施例における
電流の流れを説明するための回路図で、第８図は
最高タツプ時、第９図は中間タツプ時、第１０図
は最低タツプ時における負荷電流の方向と径路を
破線矢印で示している。まず第４図において破線
矢印で示す負荷電流は、分路側線路端子ｕから図
示しない負荷を通つて中性点端子Ｏを介してタツ
プ巻線１５側に還流するが、最高タツプ時には極
性切換器７Ａが最低タツプ位置Ｃ側に、タツプ切
換器７Ｂが最高タツプ位置ａ側に接続されてお
り、ａ−Ｃ間にはタツプ巻線１５と並列に主脚側
励磁巻線４が接続されているために、負荷電流は
中性点端子Ｏからタツプ切換器７Ｂ、励磁巻線
４、極性切換器７Ａを介して分路巻線２に流入す
る。したがつてタツプ巻線１５には負荷電流が流
れないために損失が発生せず、第４図に比べて発
生損失を低減することができる。また第１０図の
最低タツプ時についても同様である。一方第９図
に示すようにタツプ切換器７Ｂがタツプ巻線１５
の中間タツプ位置ｂに接続され、極性切換器７Ａ
が最高タツプ位置ａ側に接続された中間タツプ時
においては、タツプ巻線１５の両端ａ−Ｃに並列
に励磁巻線４が接続されて第５図のタツプｂ−Ｃ
間のような遊びコイルが生じないために、励磁巻
線４を介してタツプ巻線１５のａ−Ｃ間に流入す
る電流と中性点Ｏからタツプ巻線のｂ−Ｃ間を通
つて分路巻線に流入する電流とはタツプ巻線１５
のｂ−Ｃ間で互いに逆向きになり、タツプ巻線１
５のｂ−Ｃ間に流れる負荷電流が減少する。すな
わちタツプ巻線１５は、ａ−ｂ間を直列巻線、ｂ
−′Ｃ間を共通巻線とする単巻変圧器巻線と等価
になり、共通巻線となるタツプ巻線のｂ−Ｃ間に
流れる電流を低減することができ、したがつてタ
ツプ巻線の発生損失を低減できる。

上述のように第７図の実施例における発生損失
は、第２図または第３図の従来構造に比べて、帰
路脚側励磁巻線６が除去されたことによる発生損
失の低減と、タツプ巻線１５と励磁巻線４とを並
列接続したことにより、タツプ巻線が単巻結線さ
れた巻線として機能することによつて得られる損
失の低減との二重の低減効果によつて低減され
る。

第１１図は本発明の異なる実施例を示す接続図
である。図において、鉄心の主脚９Ａ側には直列
巻線１と分路巻線２と励磁巻線４とが同心状に巻
装され、帰路脚９Ｂ側には励磁巻線２５と三次巻
線３とが同心状に巻装されている点は第７図の実
施例と同様であるが、タツプ巻線２５は極性切換
器２７Ａとタツプ切換器２７Ｂとからなる直接タ
ツプ切換回路２７を介して直列巻線１と分路巻線
２との間に縦続接続されており、中圧（分路）側
線路端ｕの対地電圧を一定として、高圧（直列）
側線路端Ｕの電圧を調整するよう構成した点が異
なつている。この実施例においてはタツプ巻線２
５および直接タツプ切換回路の対地絶縁を中圧
（分路）側線路端ｕの対地電圧に耐えるようにす
る必要があるが、帰路脚側励磁巻線６が不要にな
ることと、それにともなう損失の低減効果とを第
７図の実施例と同様に得ることができる。

第１２図は本発明のさらに異なる実施例を示す
接続図で、第７図および第１１図の実施例と異な
る点は、タツプ巻線２５を極性切換器２７Ａおよ
びタツプ切換器２７Ｂを介して中圧（分路）側の
線路端子ｕと直列巻線１および分路巻線２の接続
点Ｍとの間に接続したことで、中圧（分路）側線
路端子ｕの出力電圧を調整することができる。

第１３図は本発明の他の実施例を示す巻線配置
接続図で、三相単巻変圧器の例を示したものであ
る。図において１０は三相単巻主変圧器で、鉄心
の三つの主脚にはそれぞれ三相分の直列巻線３
１、分路巻線３２、励磁巻線３４が各相ごとに同
心状に巻装され、直列巻線３１と分路巻線３２は
単巻結線されて高圧側線路端子Ｕ，Ｖ，Ｗおよび
中圧側線路端子ｕ，ｖ，ｗが引き出されている。
また２０は別置形の直列変圧器で、鉄心の三つの
脚部にはそれぞれタツプ巻線３５が巻着されてい
る。そして主変圧器１０側に設けられた励磁巻線
３４と直列変圧器側に設けられたタツプ巻線３５
とは各相ごとに並列接続され、分路巻線３２とタ
ツプ巻線３５とは極性切換器３７Ａを介して縦続
接続されるとともに、タツプ巻線はタツプ切換器
３７Ｂを介して星形結線され、中性点端子Ｏが引
き出されている。上述のようにタツプ巻線３５
を、主変圧器１０の鉄心とは磁路が異なる直列変
圧器２０の鉄心に巻装した場合においても、直列
変圧器２０側の励磁巻線を省略することができる
ので、直列変圧器２０を小形軽量に構成すること
ができ、かつ直列変圧器の発生損失を低減するこ
とができる。

なお第１３図には単巻結線された変圧器の例を
示したが、高圧巻線と中圧巻線とが分離された変
圧器においても本発明を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、単相器にあつては鉄心
の帰路脚を利用して、また三相器にあつては直列
変圧器を設けてタツプ巻線を前記帰路脚または直
列変圧器の鉄心に巻装するとともに、主変圧器の
鉄心の主脚に直列巻線および分路巻線と同心状に
巻装された励磁巻線と前記タツプ巻線とを並列接
続することにより、タツプ巻線に励磁巻線の役割
を兼ねさせるよう構成した。その結果従来帰路脚
側または直列変圧器に設けられていた励磁巻線が
不要になり、励磁巻線を省略することにより巻線
重量が軽くなるとともに、タツプ巻線外径や鉄心
窓面積（磁路長）を縮小できるので変圧器を一層
小形軽量化できる。また鉄心窓面積が縮小される
ことにより、変圧器の輸送長さを短縮できる。こ
のように従来構造に比べて小形軽量化されたタツ
プ切換単巻変圧器を提供できるとともに、必要に
応じて単器輸送可能容量を増大できるので、送変
電系統の高電圧化、大容量化を経済的に有利に進
展させることに貢献できる。

また、変圧器の発生損失の低減の面からは、励
磁巻線を省略することにより発生損失を低減で
き、かつタツプ巻線と励磁巻線とを並列接続する
ことによりタツプ巻線を負荷電流に対して単巻変
圧器として機能させることができるので、タツプ
巻線の発生損失も低減できる。したがつて従来構
造に比べて発生損失の少ない負荷時タツプ切換単
巻変圧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の負荷時タツプ切換変圧器の巻線
配置図、第２図は改良された従来の変圧器の巻線
配置図、第３図は第２図の変圧器における巻線配
置接続図、第４図から第６図は第２図の変圧器に
おける負荷電流の流れを示す回路図、第７図は本
発明の実施例を示す単相負荷時タツプ切換単巻変
圧器の巻線配置接続図、第８図から第１０図は第
７図の実施例における負荷電流の流れを示す回路
図、第１１図は本発明の異なる実施例を示す変圧
器の結線図、第１２図はさらに異なる実施例を示
す変圧器の結線図、第１３図は本発明の他の実施
例を示す三相負荷時タツプ切換単巻変圧器の巻線
配置接続図である。 １，３１……直列巻線、２，３２……分路巻
線、３……三次巻線、４，３４……主脚側励磁巻
線、５……タツプ巻線、６……帰路脚側励磁巻
線、５Ａ，５Ｂ……タツプ引出しリード、７……
直接タツプ切換回路、７Ａ，２７Ａ，３７Ａ……
極性切換器、７Ｂ，２７Ｂ，３７Ｂ……タツプ切
換器、９……鉄心、９Ａ……主脚部、９Ｂ……帰
路脚部、１５，２５，３５……励磁巻線を兼ねた
タツプ巻線、１０……主変圧器、２０……直列変
圧器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主変圧器の鉄心の主脚部に同心状に巻装され
   た直列巻線と分路巻線と励磁巻線と、前記鉄心の
   帰路脚または前記鉄心とは磁路が異なる鉄心の脚
   部に巻装されたタツプ巻線と、該タツプ巻線に接
   続された極性切換器とタツプ切換器とからなる直
   接タツプ切換回路とを備え、前記励磁巻線とタツ
   プ巻線とが並列接続され、前記直列巻線と分路巻
   線とからなる単巻結線回路に前記タツプ巻線が前
   記直接タツプ切換回路を介して縦続接続されたこ
   とを特徴とする負荷時タツプ切換単巻変圧器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   主変圧器が単相器であり、タツプ巻線が主変圧器
   の鉄心の帰路脚に巻装されたことを特徴とする負
   荷時タツプ切換単巻変圧器。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   主変圧器が三相器であり、タツプ巻線が直列変圧
   器の鉄心の脚部に巻装されたことを特徴とする負
   荷時タツプ切換単巻変圧器。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   タツプ巻線が、極性切換器を介して分路巻線の中
   性点側に縦続接続されるとともに、タツプ切換器
   を介して中性点端子が引き出されたことを特徴と
   する負荷時タツプ切換単巻変圧器。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   タツプ巻線が、極性切換器およびタツプ切換器を
   介して直列巻線と分路巻線との間に縦続接続され
   たことを特徴とする負荷時タツプ切換単巻変圧
   器。 ６ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   タツプ巻線が、直接タツプ切換回路を介して一方
   端は直列巻線と分路巻線との縦続接続部に他方端
   は前記分路巻線の線路端端子にそれぞれ接続され
   たことを特徴とする負荷時タツプ切換単巻変圧
   器。