JPH06204060A - 計器用変圧器 - Google Patents

計器用変圧器

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JPH06204060A
JPH06204060A JP5001220A JP122093A JPH06204060A JP H06204060 A JPH06204060 A JP H06204060A JP 5001220 A JP5001220 A JP 5001220A JP 122093 A JP122093 A JP 122093A JP H06204060 A JPH06204060 A JP H06204060A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ヒューズを用いることなく2次過電流を抑制す
る。 【構成】2次電流が定格値以下のときには微小な抵抗値
を示し、2次電流が定格値より大きく設定された設定値
を超えたときには抵抗値が急上昇する特性を有する過電
流抑制インピーダンス5を2次巻線2に対して直列に接
続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力回路に用いる計器
用変圧器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】計器用変圧器(いわゆるVT)は、図5
に示したように、1次コイル1と2次コイル2とを鉄心
に巻装したものからなっていて、1次コイル1に被測定
電圧が印加され、2次コイル2にはヒューズ3を通して
2次負担4が接続される。2次負担4は通常電圧計(メ
ータ)や種々の継電器(リレー)等からなっている。
【0003】計器用変圧器は、2次側で短絡事故が生じ
ると、その2次回路に定格電流の数10倍ないし数100 倍
の過電流が流れ、2次コイル2が焼損する。これを防ぐ
ため、2次コイル2と2次負担4との間にヒューズ3が
挿入されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5に示したように、
2次コイルの焼損を防止するためにヒューズ3を用いた
場合には、該ヒューズが溶断した後、計器用変圧器を復
帰させる際にヒューズを交換する必要があるため面倒で
あった。
【0005】またヒューズは経年劣化により自然断線す
ることがあるため、その保守点検が面倒であった。特に
最近増加する傾向にある無人変電所では、上記ヒューズ
が保守上の問題になっていた。
【0006】本発明の目的は、2次側で生じた事故が解
消したときに、2次回路を自然に正常な状態に復帰させ
ることができるようにした計器用変圧器を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は1次巻線と2次
巻線とを有する計器用変圧器に係わるもので、請求項1
に記載した発明においては、2次巻線の通電電流が定格
値以下のときに微小な抵抗値を示し、2次巻線の通電電
流が定格値より大きく設定された設定値を超えたときに
は温度上昇により抵抗値が急上昇する特性を有する過電
流抑制インピーダンスを2次巻線に対して直列に接続し
た。
【0008】また請求項2に記載した発明においては、
変流器の1次コイルを2次巻線に対して直列に接続し、
2次巻線の通電電流が定格値以下の場合に変流器の2次
側に誘導する電流が通電されたときには微小な抵抗値を
示し、2次巻線の通電電流が定格値より大きく設定され
た設定値を超えた場合に変流器の2次側に誘導する電流
が通電されたときには温度上昇により抵抗値が急上昇す
る特性を有する過電流抑制インピーダンスを変流器の2
次コイルの両端に接続した。
【0009】上記過電流抑制インピーダンスは、感温抵
抗素子と固定抵抗素子とを並列に接続して構成した並列
抵抗体を複数個直列に接続したものにより構成するのが
好ましい。
【0010】尚本発明において、「微小な抵抗値」と
は、定常時に2次負担に印加される電圧に悪影響を及ぼ
さない程度に小さい抵抗値であることを意味する。
【0011】また本発明において、抵抗値が「急上昇す
る」とは、2次巻線に過電流が流れ始めてから該2次巻
線の温度が許容限界に達するまでの短い時間内に、過電
流抑制インピーダンスの抵抗値が2次巻線の通電電流を
許容限界値以下に制限し得る値まで上昇することを意味
する。
【0012】
【作用】請求項1に記載した発明のように、計器用変圧
器の2次電流が定格値以下のときに微小な抵抗値を示
し、2次電流が定格値より大きく設定された設定値を超
えたときには温度上昇により抵抗値が大幅に増大する特
性を有する過電流抑制インピーダンスを2次巻線に対し
て直列に接続すると、2次短絡事故が発生して過電流が
流れようとしたときに過電流抑制インピーダンスの抵抗
値が増大して電流を抑制するため、2次巻線に過電流が
流れるのを防ぐことができ、2次巻線の焼損を防止する
ことができる。
【0013】請求項2に記載した発明のように、計器用
変圧器の2次巻線に対して直列に変流器の1次コイルを
接続して該変流器の2次側に過電流抑制インピーダンス
を接続すると、過電流抑制インピーダンスと計器用変圧
器の2次巻線とを変流器により絶縁することができるた
め、信頼性を向上させることができる。また変流器の変
流比を変えることにより、過電流抑制インピーダンスに
流れる電流を適値に調整できるため、過電流抑制インピ
ーダンスの標準化を図ることができる。
【0014】更に変流器の変流比をnとすると、2次巻
線に短絡電流Io が流れたときに変流器の2次側に流れ
る電流は、Io /nとなるため、過電流抑制インピーダ
ンスでの発熱を少なくして、該インピーダンスの小形化
を図ることができる。
【0015】また請求項3に記載した発明のように過電
流抑制インピーダンスを構成すると、比較的耐電圧性能
が低い感温抵抗素子を用いて、所定の耐電圧性能を有す
る過電流抑制インピーダンスを構成することができる。
【0016】
【実施例】図1は請求項1に記載した発明の実施例を示
したもので、同図において1及び2はそれぞれ計器用変
圧器VTの1次巻線及び2次巻線、4は2次負担であ
る。本発明においては、2次巻線2に対して直列に過電
流抑制インピーダンス5が接続されている。過電流抑制
インピーダンス5は、2次巻線2の通電電流が定格値以
下のときには微小な抵抗値を示し、2次巻線2の通電電
流が定格値よりも大きく設定された設定値を超えたとき
には温度上昇により抵抗値が大幅に増大する特性を有す
るインピーダンスで、所定値以上の電流が流れたときに
抵抗値が急上昇する特性を有する感温抵抗素子を用いて
構成することができる。このような特性を有する感温抵
抗素子としては、例えばポリスイッチの商品名で知られ
ているものを用いることができる。ポリスイッチは、温
度が上昇すると抵抗値が増加するPTC特性を有するポ
リマー系のPTCサーミスタで、導電性のカーボンと、
ポリオレフィン、フッ素樹脂等のポリマーとの特殊な配
合からなる、正の温度係数を有する抵抗素子である。こ
のポリスイッチにおいては、通電による発熱により温度
がポリマーの融点に達したときに該ポリマーが融解し、
その大きな体積変化によりカーボンの導電性パスが切断
されるため、抵抗値が飛躍的に増加する。ポリスイッチ
の抵抗値対温度特性の一例を図4に示した。この例で
は、温度が低い領域で10-2のオーダーの微小な抵抗値
を示し、温度が80℃を超えたあたりから、抵抗値が急
上昇する。抵抗値が急上昇するのに要する時間は数10ミ
リ秒程度まで短くすることができるため、ヒューズの代
りに十分使用することができる。またこのポリスイッチ
は、温度上昇によりその抵抗値が急上昇した後、その温
度を下げると自然に抵抗値が小さい状態に復帰する特性
を有している。
【0017】感温抵抗素子の耐電圧性能及び電流容量が
不足するために、感温抵抗素子を単独で計器用変圧器V
Tの2次巻線に直列に接続することが困難な場合には、
複数の感温抵抗素子を並列に接続するこおとにより電流
容量を増大させ、複数の感温抵抗素子を直列に接続する
ことにより所定の耐電圧性能を得るようにすればよい。
複数の感温抵抗素子を直列に接続する場合、各感温抵抗
素子の抵抗値が上昇した状態で各感温抵抗素子が負担す
る電圧を均一にして、特定の感温抵抗素子に過電圧が印
加されるのを防止するため、各感温抵抗素子に並列に固
定抵抗素子を接続するのが好ましい。
【0018】図3(A)は図1の実施例で用いるのに好
適な過電流抑制インピーダンス5の構成例を示したもの
で、この過電流抑制インピーダンスは、ポリスイッチ等
からなる感温抵抗素子501,501´と固定抵抗素子
502とを並列に接続して構成した並列抵抗体5a〜5
cを直列に接続したものからなっており、固定抵抗素子
502により、各感温抵抗素子の分担電圧の均一化が図
られている。
【0019】過電流抑制インピーダンスの抵抗値は、定
格電流通電時には感温抵抗素子の定抵抗値で決まり、2
次短絡時には固定抵抗素子の抵抗値で決まる。固定抵抗
素子の抵抗値は、2次短絡時に2次巻線2に流れる短絡
電流を許容限界値以下に抑制するように設定する。例え
ば、計器用変圧器の2次定格電圧をV2 、2次短絡電流
の許容限界値をIosとし、図3(A)に示すように過電
流抑制インピーダンスを構成する場合、固定抵抗素子5
02の抵抗値Rは、V2 /3R≦Iosを満足するように
設定する。
【0020】尚各並列抵抗体を構成する感温抵抗素子の
数及び直列に接続する並列抵抗体の数は、感温抵抗素子
の耐電圧性能及び電流容量、計器用変圧器の2次定格電
圧、2次短絡電流の許容限界値等により適宜に設定す
る。
【0021】例えば、感温抵抗素子の電流容量が十分な
場合には、図3(B)に示すように、1つの感温抵抗素
子501と固定抵抗素子502とを並列に接続して構成
した並列抵抗体5a〜5cを直列に接続するようにして
もよい。
【0022】上記実施例の計器用変圧器において、2次
巻線2に流れる電流が定格値以下である場合には、過電
流抑制インピーダンス5の抵抗値が微小であるため、該
インピーダンスが2次負担の印加電圧に影響を与えるこ
とはない。定格電流通電時における過電流抑制インピー
ダンス5の抵抗値は0.1 [Ω]以下程度であれば問題が
ない。
【0023】過電流抑制インピーダンス5と2次負担4
との間の回路で短絡事故が生じると2次巻線2に定格電
流の数10倍ないし数100 倍の短絡電流が流れるが、この
とき過電流抑制インピーダンス5を構成する感温抵抗素
子が発熱してその抵抗値が急上昇するため、2次巻線2
に流れる電流が抑制される。感温抵抗素子の抵抗値が上
昇した状態では、固定抵抗素子502に電流が流れるた
め、各感温抵抗素子の分担電圧が均一になり、特定の感
温抵抗素子に過電圧が印加されるのが防止される。
【0024】通常の計器用変圧器VTの2次電圧は110
[ボルト]または110 /0269√3[ボルト](=63.
5[ボルト])であるが、この場合、2次短絡時の過電
流抑制インピーダンス5の抵抗値を3 〜20[Ω]程度に
選べば、短絡電流を3 〜40アンペア程度に抑制すること
ができるため、2次巻線2の温度上昇は問題がない範囲
に抑えられる。
【0025】2次短絡事故が解消した後は、自然冷却に
より過電流抑制インピーダンス5の温度が所定値まで低
下した時点で2次回路が正常状態に復帰する。従って、
ヒューズを用いた場合のように、素子の交換を行う必要
がなく、保守作業が容易となる。
【0026】図2は請求項2に記載した発明の実施例を
示したもので、この実施例では、計器用変圧器VTの2
次巻線2に直列に、変流器6の1次コイル6aが直列に
接続され、変流器2の2次コイル6bの両端に過電流抑
制インピーダンス5が接続されている。この実施例で用
いる過電流抑制インピーダンス5は、2次巻線2の通電
電流が定格値以下のときに変流器6の2次側に誘導する
電流が通電されたときには微小な抵抗値を示し、2次巻
線2の通電電流が定格値より十分大きく設定された設定
値を超えたときに変流器6の2次側に誘導する電流が通
電されたときには温度上昇により抵抗値が急激に上昇す
る特性を有するようにしておく。その他の点は図1の実
施例と同様である。
【0027】図2の実施例において、計器用変圧器VT
の2次巻線に定格電流が流れているときには、変流器6
の2次出力電流が小さく、過電流抑制インピーダンス5
に通電される電流が小さいため、該インピーダンスの抵
抗値は十分に低い値を示している。このとき変流器を1
次側から見たインピーダンスは十分に小さいため、2次
負担に印加される電圧には影響がない。
【0028】計器用変圧器VTの2次回路で短絡が生
じ、2次巻線2に短絡電流Io が流れると、変流器6の
2次側に接続された過電流抑制インピーダンス5には、
Io /n(nは変流比)の電流が流れる。これにより過
電流抑制インピーダンス5を構成する感温抵抗素子が発
熱し、その抵抗値が急上昇する。このとき変流器6を1
次側から見たインピーダンスが急上昇するため、短絡電
流が抑制され、2次巻線の温度上昇が抑制される。
【0029】今図2の実施例において、図3(B)に示
す過電流抑制インピーダンス5が用いられているものと
し、計器用変圧器の2次定格電圧が63.5[ボルト]のと
きに、2次短絡時の短絡電流を40[アンペア]以下に制
限するものとすると、3個の固定抵抗素子502の合成
抵抗値は、(63.5/40)×(1/n)2 [Ω]でよい。
また変流器6の2次側に流れる電流値は(40/n)[アン
ペア]となるため、各感温抵抗素子501の発熱量は、
(63.5/40)×(1/n)2 ×(40/n)2 =(63.5×40)×
(1/n)4 [ワット]となる。図1の実施例において、計
器用変圧器の2次定格電圧が63.5[ボルト]のときに、
2次短絡時の短絡電流を40[アンペア]に制限する場合
の過電流抑制インピーダンスの発熱量は、(63.5/40)
×402 =60.5×40[ワット]となる。従って、図2の実
施例によれば、過電流抑制インピーダンスでの発熱量
を、図2の実施例の場合の1/n4 にすることができ、
過電流抑制インピーダンスの小形化を図って、装置全体
の小形化を図ることができる。また過電流抑制インピー
ダンスを小形に構成すると、その熱容量が小さくなるた
め、該インピーダンスを短時間で冷却して正常状態への
復帰を速やかに行わせることができる。
【0030】図2の実施例のように、2次巻線に変流器
を介して過電流抑制インピーダンスを接続するようにす
ると、変流器の変流比を調整することにより、過電流抑
制インピーダンスを流れる電流を調整できるため、同じ
過電流抑制インピーダンスを種々の異なる計器用変圧器
に適用することが可能になる。従って過電流抑制インピ
ーダンスの標準化が可能になり、そのコストの低減を図
ることができる。
【0031】上記の実施例では、分圧コンデンサを用い
ずに、1次側に被測定電圧が直接印加される計器用変圧
器(いわゆるVT)を例にとったが、分圧コンデンサに
より分圧された電圧を1次側に印加するコンデンサ形の
計器用変圧器(CVT)にも本発明を適用することがで
きるのはもちろんである。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通電電
流が所定値を超えたときに抵抗値が急上昇する特性を有
する過電流抑制インピーダンスを2次巻線に対して直列
に接続するか、または該過電流抑制インピーダンスを、
2次巻線に対して1次コイルを直列に接続した変流器の
2次側に接続したので、2次短絡事故が生じたときに、
過電流抑制インピーダンスの抵抗値の増大により、2次
巻線を流れる短絡電流を抑制することができ、ヒューズ
を用いることなく2次巻線を過電流から保護することが
できる利点がある。
【0033】また過電流抑制インピーダンスの抵抗値は
冷却により自然復帰させることができ、ヒューズを用い
る場合のように、素子の交換を必要としないため、保守
作業を簡単にすることができる利点がある。
【0034】特に請求項2に記載した発明によれば、計
器用変圧器の2次巻線に対して直列に変流器の1次コイ
ルを接続して該変流器の2次側に過電流抑制インピーダ
ンスを接続すると、過電流抑制インピーダンスと計器用
変圧器の2次巻線とを変流器により絶縁することができ
るため、信頼性を向上させることができる利点がある。
【0035】また請求項2に記載した発明によれば、変
流器の変流比を変えることにより、過電流抑制インピー
ダンスに流れる電流を適値に調整できるため、過電流抑
制インピーダンスの標準化を図ることができる。
【0036】更に請求項3に記載した発明では、変流比
をnとすると、過電流抑制インピーダンスに流れる電流
は2次巻線に流れる電流の1/nになるため、2次短絡
時に過電流抑制インピーダンスで生じる発熱を少なくし
て、該インピーダンスの小形化を図り、装置全体の小形
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示した回路図である。
【図2】本発明の他の実施例を示した回路図である。
【図3】(A)及び(B)はそれぞれ本発明で用いる過
電流抑制インピーダンスの異なる構成例を示した回路図
である。
【図4】本発明の実施例で用いるのに適した感温抵抗素
子の特性の一例を示した線図である。
【図5】従来の計器用変圧器を示した回路図である。
【符号の説明】
VT 計器用変圧器 1 1次巻線 2 2次巻線 4 2次負担 5 過電流抑制インピーダンス 6 変流器 6a 1次コイル 6b 2次コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次巻線と2次巻線とを有する計器用変
    圧器において、 前記2次巻線の通電電流が定格値以下のときには微小な
    抵抗値を示し、前記2次巻線の通電電流が定格値よりも
    大きく設定された設定値を超えたときには温度上昇によ
    り抵抗値が急上昇する特性を有する過電流抑制インピー
    ダンスを前記2次巻線に対して直列に接続したことを特
    徴とする計器用変圧器。
  2. 【請求項2】 1次巻線と2次巻線とを有する計器用変
    圧器において、 変流器の1次コイルを前記2次巻線に対して直列に接続
    し、 前記2次巻線の通電電流が定格値以下のときに前記変流
    器の2次側に誘導する電流が通電されたときには微小な
    抵抗値を示し、前記2次巻線の通電電流が定格値よりも
    大きく設定された設定値を超えたときに前記変流器の2
    次側に誘導する電流が通電されたときには通電による温
    度上昇により抵抗値が急上昇する特性を有する過電流抑
    制インピーダンスを前記変流器の2次コイルの両端に接
    続したことを特徴とする計器用変圧器。
  3. 【請求項3】 前記過電流抑制インピーダンスは、感温
    抵抗素子と固定抵抗素子とを並列に接続して構成した並
    列抵抗体を複数個直列に接続したものからなっている請
    求項1または2に記載の計器用変圧器。
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