JPH09260167A - コンデンサ形計器用変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄共振試験時の二次短絡復帰時に生じる電圧の
振動を抑制することができるコンデンサ形計器用変圧器
を提供する。 【解決手段】変圧器４の二次側に、可飽和リアクトル８
と抵抗器９との直列回路からなる鉄共振抑制装置７を並
列接続し、フィルタコンデンサ２１と調整リアクトル２
２との直列回路を可飽和リアクトル８に対して並列に接
続する。可飽和リアクトル８は、定格電圧の１．２倍以
下の電圧に対しては飽和しないようにしておき、フィル
タコンデンサ及び調整リアクトルの直列回路と未飽和の
状態にある可飽和リアクトルとの並列回路が定格周波数
に対して共振条件を満すように、フィルタコンデンサ２
１のキャパシタンスと、調整リアクトル２２のインダク
タンスと、可飽和リアクトルの未飽和時のインダクタン
スとを設定しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変電所などの母線
または線路などに接続して計器や継電器に電圧を供給す
るコンデンサ形計器用変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサ形計器用変圧器（以下ＣＶＴ
ともいう。）は、主コンデンサと該主コンデンサに対し
て直列に接続された分圧コンデンサと該分圧コンデンサ
の両端の電圧が一次側に入力された変圧器とを備えてお
り、主コンデンサと分圧コンデンサとの直列回路の両端
に母線または線路の電圧が印加される。

【０００３】図２は、従来のＣＶＴの回路構成例を示し
たもので、同図において１は電源、２は一端が電源１に
つながる母線または線路に接続された主コンデンサ、３
は主コンデンサ２の他端に一端を接続することにより主
コンデンサに直列に接続された分圧コンデンサであり、
分圧コンデンサ３の他端は接地されている。分圧コンデ
ンサの非接地側の端子に変圧器４の一次コイルの一端が
接続され、該一次コイルの他端は共振リアクトル５を通
して分圧コンデンサの接地側の端子に接続されている。
リアクトル５の両端には球ギャップ６が接続され、変圧
器４の二次コイルの両端には鉄共振抑制装置７が接続さ
れている。鉄共振抑制装置７は、可飽和リアクトル８と
抵抗器９との直列回路からなっている。

【０００４】図２に示したＣＶＴにおいては、変圧器４
と共振リアクトル５と球間隙６と可飽和リアクトル８と
抵抗器９とが絶縁油を充填した共通のタンク（図示せ
ず）内に収納され、該タンクの上方に主コンデンサ２と
分圧コンデンサ３とが支持される。

【０００５】コンデンサ形計器用変圧器では、一次電圧
の突印や、二次側の短絡、復帰などの電気ショックが与
えられたときに、分圧コンデンサのキャパシタンスと変
圧器が持つ非線形リアクタンスとに起因して、電源周波
数の１／３調波または１／５調波などの分数調波の共振
（鉄共振）を発生することがある。図２に示したＣＶＴ
では、変圧器の鉄心の定格磁束密度Ｂm を飽和磁束密度
の１／５とする設計を行うことにより鉄心の非直線性を
改善するとともに、変圧器の二次側に鉄共振抑制装置７
を接続して、鉄共振の発生を抑制している。

【０００６】鉄共振抑制装置７は、電気ショックにより
変圧器が飽和して分数調波の共振が生じる条件が成立し
ようとしたときに可飽和リアクトル８が飽和して変圧器
の二次コイルに対して並列な分路を構成し、この分路を
通して電流を流すことによりエネルギを抵抗器９で消費
させて、分数調波の共振の発生を抑制する。

【０００７】ＣＶＴに対しては、ＩＥＣ−１８６の規格
により規定された鉄共振試験が行われる。この鉄共振試
験においては、定格電圧に規定の電圧係数を乗じた試験
電圧（通常は定格電圧の１．５倍の電圧）を主コンデン
サと分圧コンデンサとからなる分圧回路の両端に印加し
て、二次短絡復帰を１０回行ったときに、２秒以上持続
する電圧変動がないことと規定されている。

【０００８】図２に示したＣＶＴでは、鉄共振抑制装置
７により、高電圧を発生する鉄共振現象を抑制すること
はできるが、鉄共振試験において、変圧器の二次側の短
絡復帰の際（変圧器の二次側が開放された際）に生じる
比較的低電圧（通常定格電圧の１．２倍以下の電圧）の
動揺を抑制することが難しく、二次短絡復帰時に２秒以
上電圧変動を生じさせないというＩＥＣ規格を満足する
ことができない場合があった。

【０００９】図３は、従来の他のＣＶＴの回路構成を示
したもので、このＣＶＴにおいては、フィルタ用コンデ
ンサ１０とフィルタ用リアクトル１１との並列回路と抵
抗器１２との直列回路からなるフィルタ回路が鉄共振抑
制装置７に対して並列に接続されている。その他の点は
図２に示したＣＶＴと同様である。

【００１０】図３に示したＣＶＴにおいては、変圧器４
と共振リアクトル５と球間隙６と可飽和リアクトル８と
抵抗器９とフィルタコンデンサ１０とフィルタ用リアク
トル１１と抵抗器１２とが共通のタンク（図示せず）内
に収納され、該タンクの上方に主コンデンサ２と分圧コ
ンデンサ３とが支持される。

【００１１】図３のＣＶＴでは、フィルタ用コンデンサ
１０とフィルタ用リアクトル１１とが定格周波数に対し
て並列共振条件を満たすよう設定されていて、該コンデ
ンサ１０及びリアクトル１１と抵抗器１２とが定格周波
数を通過させる帯域通過フィルタを構成している。

【００１２】図３のように、鉄共振抑制装置７に対して
並列にフィルタ回路を接続しておくと、変圧器の二次短
絡復帰時に生じる低電圧の動揺を抑制して電圧変動を少
なくすることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、図２に
示したＣＶＴでは、変圧器の二次短絡復帰時に生じる電
圧変動を抑制することが困難であった。

【００１４】これに対し、図３に示したＣＶＴでは、変
圧器の二次短絡復帰時に生じる電圧の変動を少なくする
ことはできるが、このＣＶＴでは、フィルタ回路に抵抗
器１２を必要とするため、部品点数が多くなってコスト
が高くなるのを避けられなかった。

【００１５】また図３に示したＣＶＴでは、変圧器を収
容するタンク内に変圧器と共に収納する部品の数が多く
なるため、タンクが大形化するだけでなく、変圧器と鉄
共振抑制装置との間及びフィルタ回路との間を接続する
配線が複雑になり、組立の作業性が悪いという問題があ
った。

【００１６】本発明の目的は、従来のＣＶＴよりも少な
い部品を用いて、変圧器の二次短絡復帰時に生じる電圧
の動揺を抑制することができるようにしたコンデンサ形
計器用変圧器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、主コンデンサ
と、該主コンデンサに対して直列に接続された分圧コン
デンサと、該分圧コンデンサの両端の電圧が一次側に入
力された変圧器と、可飽和リアクトルと該可飽和リアク
トルに対して直列に接続された抵抗器とを有して変圧器
の二次コイルに対して並列に接続された鉄共振抑制装置
とを備えたコンデンサ形計器用変圧器に係わるものであ
る。

【００１８】本発明においては、フィルタ用コンデンサ
と調整リアクトルとの直列回路を可飽和リアクトルの両
端に並列に接続し、可飽和リアクトルは、変圧器の二次
電圧が定格電圧の１．２倍の値以下のときには飽和しな
いように構成する。また、可飽和リアクトルが飽和して
いない状態で、フィルタ用コンデンサと調整リアクトル
との直列回路と可飽和リアクトルとの並列回路が定格周
波数に対して並列共振条件を満たすように、フィルタ用
コンデンサのキャパシタンスと調整リアクトルのインダ
クタンスと可飽和リアクトルの未飽和時のインダクタン
スとを設定しておく。

【００１９】上記のＣＶＴにおいて、変圧器の二次短絡
などの電気ショックにより、高電圧が発生する鉄共振現
象が生じようとした場合には、可飽和リアクトルが飽和
して、可飽和リアクトルと抵抗器との直列回路が変圧器
の二次コイルに対して並列に分路を構成し、該分路を通
して電流を流すことによりエネルギを抵抗器で消費させ
て鉄共振現象を抑制する。

【００２０】また鉄共振試験における変圧器の二次短絡
復帰時に低電圧の動揺が生じた際には、可飽和リアクト
ルが飽和することがなく、定格周波数に対して、フィル
タ用コンデンサと調整リアクトルとの直列回路と可飽和
リアクトルとの並列回路の共振条件が成立する。このと
き、調整リアクトル及びフィルタコンデンサの直列回路
と可飽和リアクトルとからなる並列共振回路が定格周波
数成分に対しては無限大のインピーダンスを呈するた
め、変圧器の二次側に現れる定格周波数成分はそのまま
出力端子側に出力される。これに対し、変圧器の二次側
に現れる分数調波成分は、該分数調波成分に対して低イ
ンピーダンスを呈する可飽和リアクトルと抵抗器とによ
り吸収される。

【００２１】本発明においては、フィルタコンデンサと
直列に調整リアクトルを設けたことにより、定格周波数
に対して並列共振条件を満たすために必要な可飽和リア
クトルのインダクタンスを小さくすることができるた
め、定格電圧の１．２倍以下の低電圧振動の分数調波成
分の大部分を吸収するように可飽和リアクトルのインダ
クタンスを十分に小さく設定して、変圧器二次短絡復帰
時に生じる電圧の動揺を効果的に抑制することができ
る。

【００２２】また本発明においては、図３に示したよう
に、変圧器の二次側にフィルタ回路を接続した従来のＣ
ＶＴのように、鉄共振抑制装置の抵抗器と別個に抵抗器
を接続する必要がないため、部品点数の削減を図ること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
したものである。同図において、１は電源、２は主コン
デンサで、主コンデンサ２の一端は電源１につながる母
線または線路に接続されている。３は一端を主コンデン
サ２の他端に接続することにより該主コンデンサに対し
て直列に接続された分圧コンデンサで、この分圧コンデ
ンサ３の他端は接地されている。４は一次コイル４ａ及
び二次コイル４ｂを有する変圧器で、この変圧器の一次
コイル４ａの一端は分圧コンデンサ３の非接地側の端子
に接続されている。変圧器４の一次コイルの他端は共振
リアクトル５を通して分圧コンデンサ３の接地側の端子
に接続され、リアクトル５の両端には球ギャップ６が並
列に接続されている。変圧器４の二次コイルの両端に
は、可飽和リアクトル８と該可飽和リアクトルに対して
直列に接続された抵抗器９とからなる鉄共振抑制装置７
が接続されている。変圧器の二次コイルの両端から出力
端子ｔ1 ，ｔ2 が引き出されている。

【００２４】以上の構成は図２に示した従来のＣＶＴと
同様であるが、本発明においては、可飽和リアクトル８
の両端に、フィルタコンデンサ２１と調整リアクトル２
２との直列回路を並列に接続する。そして、変圧器の二
次電圧が定格電圧の１．２倍の値以下のときには可飽和
リアクトル８が飽和しないようにしておき、可飽和リア
クトルが飽和していない状態では、フィルタ用コンデン
サ２１と調整リアクトル２２との直列回路と可飽和リア
クトル８との並列回路が定格周波数に対して並列共振条
件を満たすように、フィルタ用コンデンサ２１のキャパ
シタンスと調整リアクトル２２のインダクタンスと可飽
和リアクトル８の未飽和時のインダクタンスとを設定し
ておく。

【００２５】フィルタコンデンサ２１のキャパシタンス
をＣ1 、可飽和リアクトル８の未飽和時のインダクタン
スをＬ1 、調整リアクトル２２のインダクタンスをＬ2
、電源１の角周波数をωとすると、上記並列共振条件
は下記の式で与えられる。

【００２６】 ω（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）＝１／ωＣ1 …（１） 図１に示したＣＶＴにおいては、変圧器４と共振リアク
トル５と球間隙６と可飽和リアクトル８と抵抗器９とフ
ィルタコンデンサ２１と調整リアクトル２２とが絶縁油
を充填した共通のタンク（図示せず）内に収納され、該
タンクの上方に主コンデンサ２と分圧コンデンサ３とが
支持される。

【００２７】図１に示したＣＶＴに対してＩＥＣに規定
された方法により鉄共振試験を行う際には、主コンデン
サ２と分圧コンデンサ３との直列回路の両端に試験電圧
（通常は定格一次電圧の１．５倍の電圧）を印加した状
態で、変圧器４の二次側の短絡と復帰（二次側の開放）
とを１０回繰り返す。

【００２８】変圧器４の二次側が短絡されると、分圧コ
ンデンサ３の端子電圧が上昇し、変圧器の二次側に定格
電圧の１．２倍を超える高電圧が発生する鉄共振現象が
生じようとする。このとき、可飽和リアクトル８が飽和
して、該可飽和リアクトル８と抵抗器９との直列回路が
変圧器の二次コイルに対して並列に分路を構成し、変圧
器の二次コイルからこの分路に電流が流れて抵抗器９に
よりエネルギが消費されるため、高電圧が生じる鉄共振
現象の発生が抑制される。

【００２９】変圧器４の二次短絡が復帰すると、分圧コ
ンデンサ３に蓄えられていた電荷の放電により、分圧コ
ンデンサ３の端子電圧が動揺して、定格電圧の１．２倍
以下の低電圧の振動が生じようとするが、このとき可飽
和リアクトル８は飽和せず、フィルタ用コンデンサ２１
と調整リアクトル２２との直列回路と可飽和リアクトル
８との並列回路が定格周波数に対して並列共振条件を満
たして、該並列共振回路が定格周波数に対してほぼ無限
大のインピーダンスを呈するため、定格周波数成分の電
圧はそのまま出力端子ｔ1 ，ｔ2 間から出力される。

【００３０】これに対し、定格周波数の１／３または１
／５といった分数調波成分に対しては、上記並列回路が
共振しないため、分数調波成分は、該分数調波成分に対
して低インピーダンスを呈する可飽和リアクトル８と抵
抗器９との直列回路により吸収される。分数調波成分を
十分に吸収させるためには、可飽和リアクトル８の未飽
和時のインダクタンスを十分に小さくしておく必要があ
るが、本発明においては、調整リアクトル２２を設けた
ことにより、上記並列共振条件を満たすために必要な可
飽和リアクトルの未飽和時のインダクタンス値を十分に
小さくすることができるため、分数調波成分の大部分を
吸収して、変圧器の二次短絡復帰時の電圧変動を少なく
することができ、ＩＥＣの規格に規定された鉄共振試験
の条件を満たすことができる。

【００３１】また上記のように構成すると、図３のＣＶ
Ｔで必要とした抵抗器１２を必要としないため、部品点
数を削減して、変圧器を鉄共振抑制装置等とともに収容
するタンクが大形になるのを防ぐことができる。

【００３２】更に上記のように構成すると、変圧器の二
次側での配線を簡素化して組立作業性を向上させること
ができ、部品点数が削減されることと相俟って、コスト
の低減を図ることができる。

【００３３】図１に示した例では、変圧器４の一次側に
共振リアクトル５が接続されているが、該共振リアクト
ルを変圧器の二次側に接続する場合や、共振リアクトル
が設けられない場合にも本発明を適用することができ
る。

【００３４】図１に示した例では、共振リアクトル５の
両端に放電間隙６のみが並列接続されているが、共振リ
アクトル５の両端に放電間隙と抵抗器との直列回路が並
列接続される場合もある。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フィル
タコンデンサと調整リアクトルとの直列回路を鉄共振抑
制装置の可飽和リアクトルに対して並列に接続して、フ
ィルタコンデンサ及び調整リアクトルの直列回路と可飽
和リアクトルとの並列回路が定格電圧の１．２倍の電圧
まで定格周波数に対して共振するように定数を設定した
ので、変圧器の二次短絡復帰時の電圧の動揺を抑制し
て、電圧変動を少なくすることができる利点がある。

【００３６】また本発明によれば、変圧器の二次側にフ
ィルタ回路を接続していた従来のＣＶＴに比べて部品点
数の削減を図ることができるため、変圧器を鉄共振抑制
装置等と共に収容するタンクが大形化するのを防ぐこと
ができる。

【００３７】更に本発明によれば、変圧器の二次側での
配線を簡素化して組立作業性を向上させることができ、
部品点数を削減することができることと相俟って、コス
トの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるコンデンサ形計器用変圧器の回
路構成例を示した回路図である。

【図２】従来のコンデンサ形計器用変圧器の回路構成を
示した回路図である。

【図３】従来の他のコンデンサ形計器用変圧器の回路構
成を示した回路図である。

【符号の説明】

２ 主コンデンサ ３ 分圧コンデンサ ４ 変圧器 ７ 鉄共振抑制装置 ８ 可飽和リアクトル ９ 抵抗器 ２１ フィルタ用コンデンサ ２２ 調整リアクトル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主コンデンサと、該主コンデンサに対し
   て直列に接続された分圧コンデンサと、該分圧コンデン
   サの両端の電圧が一次側に入力された変圧器と、可飽和
   リアクトルと該可飽和リアクトルに対して直列に接続さ
   れた抵抗器とを有して前記変圧器の二次コイルに対して
   並列に接続された鉄共振抑制装置とを備えたコンデンサ
   形計器用変圧器において、 フィルタ用コンデンサと調整リアクトルとの直列回路を
   前記可飽和リアクトルの両端に並列に接続し、 前記可飽和リアクトルは、前記変圧器の二次電圧が定格
   電圧の１．２倍の値以下のときには飽和しないように構
   成され、 前記可飽和リアクトルが飽和していない状態で、前記フ
   ィルタ用コンデンサと調整リアクトルとの直列回路と前
   記可飽和リアクトルとの並列回路が定格周波数に対して
   並列共振条件を満たすように、前記フィルタ用コンデン
   サのキャパシタンスと調整リアクトルのインダクタンス
   と可飽和リアクトルの未飽和時のインダクタンスとが設
   定されていることを特徴とするコンデンサ形計器用変圧
   器。