JPH0572086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は分路リアクトルに関し、更に詳述すれ
ばリアクトルの容量を必要に応じて容易に変更す
ることができる分路リアクトルに関するものであ
る。

［従来技術］ 分路リアクトルは、例えば長距離送電線の持つ
容量性を誘導エネルギーで補償したり、送電系統
の安定度を高めるための機器として有効であるこ
とは周知である。

この分路リアクトルは、送電系統においては通
常、送電線と中性点との間に直接接続される。従
来の分路リアクトルは単一定格容量のものが一般
的であつたが、最近電力の質の向上や送電損失を
低減するために、分路リアクトルの容量の適正化
が重視されつつある。

そのため、一般には小容量の分路リアクトルを
複数台設置して、必要な台数を送電線に接続する
ことにより容量を変更しているが、分路リアクト
ルの効率は、通常は単器容量が大きいほど、複数
台の分路リアクトルを用いることはリアクトルの
効率上からは得策ではない。

また、分路リアクトルの容量を変更する他の方
法として、主巻線と同心的の制御巻線を設ける
か、あるいは鉄心を可動構造にして磁気回路内の
空〓の寸法を変化させる方法等がある。

制御巻線を設ける場合には、該制御巻線を開放
することにより、一般の空〓付鉄心形分路リアク
トルとして動作させて小容量とし、反対に制御巻
線を短絡することにより主巻線と制御巻線との間
の漏れリアクタンスを小さくして大容量とするこ
とができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、主巻線と同心的に制御巻線を設
けた従来の分路リアクトルでは、該制御巻線が主
巻線に略匹敵する大きさとなるため巻線の径寸法
が増大してリアクトルが大形化し、コストが上昇
するのを避けられなかつた。

また鉄心を可動構造にした場合には、鉄心の締
付けが不完全となりやすく、振動や騒音が大きく
なるという問題があつた。

なおリアクタンスを可変とするためにタツプを
設けたリアクトルが知られているが、従来のこの
種のリアクトルでは、例えば実開昭58−34720号
公報や実開昭56−162627号公報に見られるよう
に、タツプを引き出す巻線部分と主巻線とを軸線
方向に並べて配置している。分路リアクトルにお
いても、このように主巻線とタツプ巻線とを軸線
方向に並べて配置する構成をとつて、タツプを選
択することにより容量の切換えを可能とすること
が考えられるが、このようにした場合には、巻線
の軸線方向寸法が著しく長くなり、リアクトルが
非常に大形化するため、好ましくない。

分路リアクトルには、大電流が通電されるた
め、その損失を少なくすることが重要である。と
ころが、主巻線とタツプ巻線とを軸線方向に並べ
た構成をとつた場合には、主巻線のみに通電した
場合、または最端部のタツプ以外のタツプを選択
したときに鉄心の軸線方向の端部に通電されない
巻線部分が生じ、アンペアターンの欠損部が生じ
るため、磁束のフリンジングが大きくなつて損失
が増大するのを避けられない。

本発明の目的は、大きな振動や騒音を生じさせ
たり、大形化を招いたりすることなく、また損失
を増大させることなく容量を簡単に切換えること
ができるようにした分路リアクトルを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の分路リアクトルにおいては、閉磁路に
設けられた空〓付鉄心に、主巻線と補助巻線と
を、該補助巻線を主巻線の外側に配置した状態で
同心的に巻装して、該主巻線と補助巻線とを直列
に接続する。補助巻線の導体断面積は主巻線の導
体断面積より小さくし、リアクトル容量を変更可
能にすべく補助巻線を通して主巻線に通電する状
態と主巻線のみに通電する状態とを選択可能に構
成する。

尚本発明においては、補助巻線を通して主巻線
に通電する場合に必ずしも補助巻線全体を通して
主巻線に通電する必要はなく、補助巻線にタツプ
を設けてある場合には、該タツプにより選択した
補助巻線の一部のみを通して主巻線に通電するよ
うにしても良い。

［作用］ 分路リアクトルの容量［KVA］は巻線の巻回
数ｎに反比例する。そのため、上記のように主巻
線に補助巻線を直列に接続して、補助巻線を通し
て主巻線に通電するようにすると、主巻線のみに
通電する場合に比べて分路リアクトルの容量を小
さくすることができる。従つて、補助巻線を通し
て主巻線に通電する状態と主巻線のみに通電する
状態とを選択可能に構成すると、分路リアクトル
の容量を簡単に変更することができる。

補助巻線を通して主巻線に通電する状態では、
分路リアクトルの容量を小さくすることができる
ため、補助巻線の導体断面積は主巻線の導体断面
積よりも小さくすることができる。補助巻線の導
体断面積を主巻線より小さくすると、補助巻線を
小形にしてその銅量を少なくすることができるた
め、補助巻線が大形になるのを防ぐことができ、
小形軽量でしかも容量の変更が容易な分路リアク
トルを得ることができる。

更に上記のように、補助巻線を主巻線の外側に
同心的に配置すると、主巻線のみに通電されたと
きに巻線軸方向にアンペアターンの欠損箇所が生
じることがない。そのため、主巻線のみに通電す
る状態で使用する際に鉄心空〓部での磁束のフリ
ンジングが大きくなることがないため、主巻線の
みに通電したときの損失の増加を抑制することが
でき、局部加熱が生じるおそれをなくすことがで
きる。

また補助巻線を主巻線の外側に同心的に配置す
ると、いずれの容量においても、巻線軸方向のア
ンペアターンの分布をほぼ均一にすることができ
るため、軸線方向の磁束分布を一定としてインダ
クタンスを計算することができ、インダクタンス
の設計計算を容易にすることができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面によつて詳述する。

第１図は本発明の分路リアクトルの概略構成
図、第２図は本発明の要部を示す分路リアクトル
の構造図、第３図は本発明の他の実施例を示す分
路リアクトルの構造図である。

第１図において、１は左、右側脚部１ａ，１
a′と上、下部継鉄部１ｂ，１b′とで枠組みされた
閉磁路鉄心、２は閉磁路鉄心１の上、下部継鉄部
１ｂ，１b′間に跨つて配設された空〓付鉄心であ
り、空〓付鉄心２と閉磁路鉄心１とで閉磁路を形
成している。そして、この空〓付鉄心２における
空〓３は、非磁性体からなるスペーサを単位鉄心
２ａ，２ａ，…相互間に介在させることにより形
成される。この空〓３は、磁束のフリンジングを
出来るだけ小さくするため可及的に細区分して多
数設けられている。４は空〓付鉄心２の外周側に
巻装した主巻線であり、この主巻線４の外周側に
は主巻線４の巻回数より少ない巻回数の補助巻線
５が主巻線４と同心的に巻装されている。

前記主巻線４及び補助巻線５は第２図に示す如
く構成されている。尚第２図において第１図の各
部と同一部分には同一符号を付してある。主巻線
４及び補助巻線５は多重円筒巻線（レヤー巻線）
で形成されていて、主巻線４は所定の巻回数で巻
回された巻回導体層４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４
ｅからなり、それぞれの巻回導体層４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄ，４ｅは同心的に形成されて相隣接す
る巻回導体層の端部が、巻回導体層の一端側と他
端側で順次交互に渡り接続されて直列接続されて
いる。そして最内周側の巻回導体層４ａの他端
（巻始め端部）は線路端子Ｌに接続されている。
一方、補助巻線５は主巻線４の外周側に所定の巻
回数で巻回された巻回導体層５ａからなり、この
巻回導体層５ａの一端は主巻線４の最外周側の巻
回導体層４ｅの一端（巻終り端部）に渡り接続さ
れている。６は固定接点６ａ，６ｂと可動接点６
ｃとからなる切換開閉器であつて、固定接点６ａ
は補助巻線５の他端５ｂ（巻終り端部）に、固定
接点６ｂは補助巻線５の一端５ｃ（巻始め端部）
にそれぞれ接続されており、可動接点６ｃは中性
点端子Ｎに接続されている。従つて切換開閉器６
の可動接点６ｃを固定接点６ａ側に切換えた場合
には、主巻線４と補助巻線５とが直列接続された
状態で線路側端子Ｌと中性点側端子Ｎとの間に接
続される。一方、可動接点６ｃを固定接点６ｂ側
に切換えた場合には主巻線４のみが線路側端子Ｌ
と中性点側端子Ｎとの間に接続されるようになつ
ており、これらにより本発明の分路リアクトルが
構成されている。

一般に、分路リアクトルは電力を一時的に磁気
エネルギーの形で蓄える装置であり、この磁気エ
ネルギーは主として鉄心に設けられた空〓に蓄積
され、磁気エネルギーの大きさＰは、空〓の透磁
率（≒真空の透磁率4π×10^-7）をμ、磁束密度を
Bm（Wb／m²）、空〓の体積をυ（m³）とすると、
次式により表すことができる。

Ｐ＝（１／2μ）・Bm²・υ［ジユール］ …(1) そして空〓付鉄心に巻回された巻線の巻回数ｎ
と電圧及び磁束密度との間には、電圧をＥ(V)、鉄
心断面積をＳ（m²）、角周波数をω（＝2πf）とする
と、次式の如き関係がある。

ｎ＝｛Ｅ／（Bm・Ｓ）｝・（√２／ω） …(2) 巻線の巻回数ｎを変更すると(2)式の関係から磁
束密度Bmは巻回数ｎに反比例して変化する。従
つて、(1)式の関係から空〓の蓄積エネルギーを変
化させて、分路リアクトルの容量を変化させるこ
とができる。

そして、この容量Ｐの変化の割合は(1)、(2)式の
関係から次式の如くなる。

Ｐ∽１／n² …(3) 即ち、分路リアクトルの容量Ｐは、その巻回数
ｎの自乗に反比例することになる。

従つて主巻線４の外側に補助巻線５を設けて、
補助巻線を通して主巻線に通電するようにする
と、主巻線のみに通電する場合に比べて分路リア
クトルの容量を小さくすることができる。従つ
て、補助巻線を通して主巻線に通電する状態と主
巻線のみに通電する状態とを選択可能に構成する
ことにより、分路リアクトルの容量を簡単に変更
することができる。

(3)式から、主巻線の巻回数をn1、補助巻線の
巻回数をn2とした場合、補助巻線を通して主巻
線に通電する場合の分路リアクトルの容量を主巻
線のみに通電する場合の分路リアクトルの容量の
１／ｋ倍にするためには、主巻線の巻回数n1と
補助巻線の巻回数n2との和ｎ＝n1＋n2を主巻線
の巻回数n1の√倍にすればよいことが分かる。
即ち、補助巻線の巻回数n2を、n2＝（√−１）
n1とすることにより、分路リアクトルの容量を
主巻線のみに通電する場合の容量の１／ｋとする
ことができる。

補助巻線を通して主巻線に通電する状態では、
主巻線のみに通電する状態よりも分路リアクトル
の容量が小さくなるため、補助巻線の導体断面積
は主巻線のそれよりも小さくすることができる。
従つて、補助巻線は主巻線よりも断面積が小さい
導体を用いて巻回することができ、その外径寸法
を小さくすることができる。

ここで、補助巻線を通して主巻線に通電する状
態で、分路リアクトルの容量を、主巻線のみに通
電する状態の1/2またはそれ以下とする場合につ
いて、具体例を用いて説明する。

第２図における主巻線４が例えば30MVAの分
路リアクトルを構成する巻線であつて、補助巻線
５がリアクトルの容量を半分の15MVAにするた
めに追加するための巻線であるとする。いま仮り
に容量を1/2にするためには主巻線４の巻回数と
補助巻線５の巻回数を√２倍とすればよい。即
ち、補助巻線５の巻回数を主巻線４の巻回数の
0.414（＝√２−１）倍とすればよい。

一方、巻線を流れる電流について考えてみる
と、回路電圧66kVで主巻線４を流れる電流は
262A（30MVA）であるのに対し、補助巻線５を
流れる電流は131A（15MVA）であり、したがつ
て補助巻線５の導体断面積は主巻線４の導体断面
積の1/2でよい。その結果、主巻線４及び補助巻
線５における巻線１ターン当りの平均長さの差を
無視すると、補助巻線５の銅量は主巻線４に対し
て0.414×１／２＝0.207でよいことになる。

但し、これは巻線の電流密度を主巻線４と補助
巻線５で同じ値とした場合である。実際には
15MVA使用時には電力損失が少なくなつて、発
熱量が低下するので、補助巻線５の導体断面積を
より減少させることができて電流密度を若干高く
することができる。

これらを総合すると、結果的には主巻線４に対
し補助巻線５を付加することにより分路リアクト
ルの容量を30MVAと15MVAとに変更すること
が可能となり、また巻線の銅量を約16〜20％増加
させることにより達成できる。つまり、実際には
第２図における切換開閉器６の可動接点６ｃを固
定接点６ａ側に切換えることにより15MVAの容
量をもつ分路リアクトルが得られ、固定接点６ｂ
側に切換えることにより30MVAの容量をもつ分
路リアクトルが得られる。なお主巻線４と補助巻
線５とを同一巻回数として前記と同様に接続した
場合には、分路リアクトルの容量は1/4になる。

上記のように、主巻線４の外側に補助巻線５を
同心的に配置するようにすると、主巻線４のみに
通電したときに巻線軸方向にアンペアターンの欠
損部が生じることがない。従つて、分路リアクト
ルの容量を多くするために主巻線のみに通電する
場合に、磁束のフリンジングが大きくなることが
なく、鉄損や銅損の増加を抑制することができ
る。またフリンジングによる局部加熱が生じるお
それもない。

更に上記のように、主巻線の外側に補助巻線を
同心的に配置する構成をとると、補助巻線を通し
て主巻線に通電する場合も、主巻線のみに通電す
る場合も、巻線軸方向におけるアンペアターンの
分布はほぼ均一であるから、インダクタンスの設
計計算を容易かつ正確に行うことができる。

第３図は盤状巻線により本発明の分路リアクト
ルを構成した実施例であり、同図において第２図
における構造部分と同一構造部分には同一の符号
を付してある。この分路リアクトルにおいても巻
線構造のみが異なるだけであつて、前述した実施
例と同様の効果を得ることができる。ただこの実
施例では、各巻線が円盤巻線である主巻線４の外
周側に配置される補助巻線５は、主巻線４の線路
側端子Ｌ側で高電圧が加わることになる。したが
つて主巻線４と補助巻線５との間の絶縁を、多重
円筒巻線の場合より強化する必要がある。そのた
め補助巻線５の外径寸法が大きくなつて分路リア
クトルは第２図の場合より若干大形化することに
なる。

なお、上記の実施例においては分路リアクトル
の容量を変更するために、主巻線に対して補助巻
線の全巻回数を付加させるか、除去するかにより
巻回数を大幅に変更したが、補助巻線に、所定巻
回数毎にタツプを設けてタツプを適宜選択するよ
うにしてもよい。このようにすれば、分路リアク
トルの容量を少しずつ多段階で変更することがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、閉磁路に設け
られた空〓付鉄心に主巻線と補助巻線とを、補助
巻線を外側に配置した状態で同心的に巻装して主
巻線と補助巻線とを直列に接続し、リアクトル容
量を変更可能にすべく補助巻線を通して主巻線に
通電する状態と主巻線のみに通電する状態とを選
択可能に構成したので、鉄心を可動に構成する場
合のように騒音や振動の発生を伴うことなく、分
路リアクトルの容量を簡単に変更することができ
る。

また本発明のように、主巻線と補助巻線とを補
助巻線を外側にして同心配置すると、補助巻線を
通して主巻線に通電する場合も、主巻線のみに通
電する場合も、空〓付鉄心の軸線方向にアンペア
ターンの欠損部が生じることがないため、主巻線
と補助巻線とを空〓付鉄心の軸線方向に並べて配
置した場合と比較して、磁束のフリンジングの拡
大を抑えて、損失の増加を抑えることができる。

更に本発明によれば、主巻線と補助巻線とを同
心配置したことにより、巻線軸方向の磁束分布を
ほぼ均一にすることができるため、インダクタン
スの設計計算を容易かつ正確に行うことができる
利点がある。

更にまた、本発明においては、主巻線と補助巻
線とを同心配置したので、リアクトルの軸線方向
寸法を長くすることなく容量の切換を可能にする
ことができる。主巻線と補助巻線とを同心配置す
るとリアクトルの径寸法が増大するが、本発明に
おいては、補助巻線を通して主巻線に通電する際
のリアクトルの容量が小さく、通電容量が小さい
ことに着目して、主巻線の導体断面積を主巻線の
導体断面積よりも小さく設定することにより、補
助巻線の径方向寸法の増大を抑えたので、主巻線
に匹敵する大きさの制御巻線を主巻線と同心的に
配置していた従来の分路リアクトルのようにリア
クトルが大形化することがない。

従つて本発明によれば、大きな振動や騒音を生
じさせたり、大形化を招いたりすることなく、ま
た損失を増大させることなく容量を簡単に切換え
ることができる分路リアクトルを得ることがで
き、電力の質の向上や送電損失の低減に貢献する
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分路リアクトルの概略構
成図、第２図は本発明の要部を示す分路リアクト
ルの構造図、第３図は本発明の他の実施例を示す
分路リアクトルの構造図である。 １……閉磁路鉄心、２……空〓付鉄心、３……
空〓、４……主巻線、５……補助巻線、６……切
換開閉器、Ｌ……線路側端子、Ｎ……中性点側端
子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉磁路に設けられた空〓付鉄心に、主巻線と
   補助巻線とを、該補助巻線を主巻線の外側に配置
   した状態で同心的に巻装して、該主巻線と補助巻
   線とを直列に接続し、 前記補助巻線の導体断面積は前記主巻線の導体
   断面積より小さくし、 前記リアクトル容量を変更可能にすべく前記補
   助巻線を通して主巻線に通電する状態と主巻線の
   みに通電する状態とを選択可能に構成したことを
   特徴とする分路リアクトル。