(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並行して延びる対の長辺部と両端が前記対の長辺部の一端にそれぞれ接続された折返し部とを有するヘアピン形の一次導体と、前記一次導体の折り返し部で該一次導体と鎖交するように配置された円環状の鉄心と、前記鉄心に巻回された二次コイルとを備え、前記一次導体の折返し部は互いに平行に延びる対の往復導体部分を有している変流器において、
前記鉄心はその周方向の磁路を分断する空隙部を１つだけ有して、該空隙部を一次導体の折り返し部の内側に位置させた状態で配置されていることを特徴とする変流器。
【請求項２】
互いに並行して延びる対の長辺部と両端が前記対の長辺部の一端にそれぞれ接続された折返し部とを有するヘアピン形の一次導体と、前記一次導体の折り返し部で該一次導体と鎖交するように配置された円環状の鉄心と、前記鉄心に巻回された二次コイルとを備え、前記一次導体の折返し部は互いに平行に延びる対の往復導体部分を有している変流器において、
前記鉄心はその周方向の磁路を分断する空隙部を１つだけ有し、
前記空隙部は前記鉄心の半径と中心軸線とを含む平面に沿うように設けられ、
前記鉄心は前記空隙部を一次導体の折り返し部の内側に位置させ、かつ該該空隙部を前記対の往復導体部分の双方の中心軸線を含む平面に沿わせた状態で配置されていることを特徴とする変流器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電所などの電力設備に設置される変流器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超高圧送電線の保護システムに用いる変流器は、保護リレーの高速化や高速再閉路に対応するために、故障発生時の過渡時においても正確に変成することが要求されている。この種の目的に用いる変流器では、故障電流が遮断された後に鉄心中に磁束が残留することがある。故障電流を一端遮断した後再閉路時になお鉄心中に磁束が残留していると、その残留磁束を初期値として過渡磁束が生じるため、該過渡磁束により鉄心が飽和して誤差特性を悪化させるおそれがある。そのためこの種の変流器では、鉄心の残留磁束をできるだけ少くすることが必要であり、残留磁束を少くするための対策として、鉄心の磁気回路の途中に空隙を設けることが行なわれている。
【０００３】
図４は、鉄心の残留磁束を少くするために磁気回路に空隙を設けた従来の変流器の要部を示したもので、この変流器は、ヘアピン形の一次導体１と、該一次導体と鎖交するように設けられた円環状の鉄心２，２´と、これらの鉄心にそれぞれ巻回された二次コイル３，３´とを備えている。
【０００４】
ヘアピン形の一次導体１は、互いに並行して延びる対の長辺部１ａ，１ａ´と、両端が対の長辺部１ａ，１ａ´の一端にそれぞれつながるＵ字形の折返し部１ｂとを有している。図示の折返し部１ｂは、一次導体の最端部に位置する円弧状のコーナ部１ｂ１と一端が該コーナ部の両端に連続して互いに平行に延びる対の往復導体部分１ｂ２及び１ｂ２´とからなり、該往復導体部分１ｂ２，１ｂ２´の他端は互いに接近する方向に延びる傾斜部１ｃ，１ｃ´を介して長辺部１ａ，１ａ´の一端に接続されている。
【０００５】
鉄心２は、接着剤で固めたリング状の鉄心を周方向に２等分するように切断して形成した２個の半円状のコア２ａ，２ｂを突き合わせて、両コア２ａ，２ｂの突き合わせ部に適当な空隙（磁気的な空隙）ｇ，ｇを形成したいわゆるカットコアからなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した変流器では、鉄心２，２´としてカットコアを用いているが、カットコアは、鋼帯をリング状に巻回して接着剤で固めた円環状の巻鉄心を２箇所で切断して半円状のコア２ａ，２ｂを形成した後、これらのコア２ａ，２ｂの切断面を研磨して、両コアの研磨した切断面を空隙形成部材を介して接着することにより製作するため、その製作に多くの手間がかかり、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
またカットコア構造の鉄心は２個の半円状のコアを接着したものであるため、変流器の輸送中に大きな振動が加わるとその接着部に剥離が生じて鉄心が２分割され、空隙長が変化するおそれがあった。
【０００８】
更に、カットコアを用いた場合には、鉄心の磁気回路に空隙部が２箇所形成されるため、各空隙部の磁気抵抗を十分に大きくすることができなかった。そのため、カットコアを用いた従来の変流器では、過渡電流のような大きな電流が流れて一次導体の折返し部の往復導体部分から漏れ磁束が生じたときに、鉄心内を通過する漏れ磁束の量が多くなり、これにより鉄心が局部的に飽和して誤差特性が悪化するおそれがあった。
【０００９】
本発明の１つの目的は、鉄心の製作を容易にしてコストの低減を図ることができるようにした変流器を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、輸送中の振動等により鉄心の空隙長が変化するおそれをなくすことができるようにした変流器を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、鉄心を通過する漏れ磁束を少くして誤差特性を改善することができるようにした変流器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、互いに並行して延びる対の長辺部と、互いに平行に延びる対の往復導体部分を有していて両端が前記対の長辺部の一端にそれぞれ接続された折返し部とを有するヘアピン形の一次導体と、一次導体の折り返し部で該一次導体と鎖交するように配置された円環状の鉄心と、鉄心に巻回された二次コイルとを備えた変流器に係わるものである。
【００１３】
本発明においては、上記鉄心がその周方向の磁路を分断する空隙部を１つだけ有していて、該空隙部を一次導体の折り返し部の内側に位置させた状態で配置されている。
【００１４】
上記鉄心の空隙部は、鉄心の半径と中心軸線とを含む平面に沿うように設けて、該空隙部を一次導体の折返し部の対の往復導体部分の双方の中心軸線を含む平面に沿わせた状態で配置するのが好ましい。
【００１５】
なお当然のことながら、上記鉄心の空隙部は、磁気的な空隙部であればよく、非磁性材料（強磁性材料以外の材料）からなるスペーサ等により充填されていてもよい。
【００１６】
上記のように、鉄心の磁路の途中に空隙部を設けると、残留磁束を少くすることができるため、高速再閉路時に過渡磁束により鉄心が飽和するのを防ぐことができ、変流器の誤差特性が悪化するのを防止することができる。
【００１７】
また上記のように鉄心の磁路の途中に１つだけ空隙部を設ける構造にすると、巻鉄心の一部にスリットを入れるだけで鉄心を製作することができるため、鉄心の製作を容易にしてコストの低減を図ることができる。
【００１８】
更に上記のように、鉄心の磁路の途中に設ける空隙部を１つだけにすると、カットコアを用いた場合のように変流器の輸送中の振動等により空隙長が変化するおそれをなくすことができる。
【００１９】
更に上記のように、空隙部を１つだけ設けるようにすると、鉄心の磁路に設ける全空隙長を同じとすれば、空隙の長さをカットコアに設けられる各空隙の長さの２倍に設定することができ、カットコアの場合よりも空隙部の磁気抵抗を大きくすることができる。従って、鉄心の空隙部を一次導体の折り返し部の内側に位置させて、該空隙部を一次導体の折返し部の対の往復導体部の双方の中心軸線を含む平面に沿わせることにより、鉄心内を通過する漏れ磁束の量を少くすることができ、誤差特性を改善することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の実施の一形態を示したもので、図１は全体構造を示し、図２は要部の構造を示している。図１において、１０は下部タンク、１１は下部タンク１０の上部に下端が接続された碍管であり、下部タンク１０と碍管１１とにより変流器容器１２が構成されている。変流器容器１２内には、ヘアピン形の一次導体１３と、該一次導体と鎖交するように設けられた円環状の鉄心１４と、該鉄心に巻回された二次コイル１５とが収納されている。
【００２１】
一次導体１３は、碍管１１内を該碍管のほぼ軸線方向（垂直方向）に沿って互いに並行して伸びる対の長辺部１３ａ，１３ａ´と、両端が対の長辺部１３ａ，１３ａ´の一端にそれぞれつながるＵ字形の折返し部１３ｂとを有している。折返し部１３ｂは、一次導体の最下端部に位置する円弧状のコーナ部１３ｂ１と一端が該コーナ部の両端に連続して互いに平行に延びる対の往復導体部分１３ｂ２及び１３ｂ２´とからなり、該往復導体部分１３ｂ２，１３ｂ２´の他端は互いに接近する方向に延びる傾斜部１３ｃ，１３ｃ´を介して長辺部１３ａ，１３ａ´の一端（下端）に接続されている。この一次導体１３は絶縁材により被覆されていて、傾斜部１３ｃ，１３ｃ´と折返し部１３ｂとを下部タンク１０内に位置させた状態で容器１２内に収納されている。
【００２２】
下部タンク１０内には、一次導体１３の下端を支える支持部材１７や該一次導体のループ状の部分の上部を側方から支える押え部材（図示せず。）が設けられ、これらにより、一次導体１３が所定の姿勢を保つように位置決め支持されている。碍管１１の上端寄りの部分には端子導体２０及び２１が取り付けられ、これらの端子導体に一次導体１３の長辺部の他端（上端）が接続されている。
【００２３】
容器１２内には絶縁油が充填され、碍管１１の上端には、温度変化に伴って生じる絶縁油の体積の変化を吸収する油量調節装置２２が取り付けられている。
【００２４】
本実施例では鉄心１４が４個設けられていて、一次導体１３のＵ字形の折り返し部１３ｂの往復導体部１３ｂ２，１３ｂ２´にそれぞれ２個の鉄心が鎖交させられている。
【００２５】
各鉄心１４は、鋼帯を巻回して形成した巻鉄心を樹脂で固めたもので、本発明においては、図２に示したように、円環状に形成された鉄心１４の周方向の磁路の途中に、該磁路を分断する空隙部Ｇが１つだけ形成されている。この空隙部Ｇは、樹脂で固められた鉄心１４の一部をカッタで切断して、鉄心１４にその半径と軸線とを含む平面に沿うスリットを入れることにより形成される。空隙部Ｇ内には、非磁性材料からなるスペーサが挿入され、該スペーサを介して空隙部Ｇに臨む鉄心の切断面が互いに接着されている。この鉄心１４は空隙部が１箇所しか設けられていないため、変流器の輸送中に振動が加わっても空隙部Ｇに無理な力が加わることはない。従ってカットコアのように輸送中の振動等により空隙部の長さが変化することはない。
【００２６】
図３に示したように、各鉄心１４は、ヘアピン形の一次導体１３の長辺部１３ａ，１３ａ´の部分を開いて該一次導体の折り返し部１３ｂの往復導体部分１３ｂ２，１３ｂ２´に嵌装する。各鉄心１４は、その空隙部Ｇを一次導体の折り返し部１３ｂの内側に位置させ、かつ該空隙部Ｇを往復導体部分１３ｂ２，１３ｂ２´の双方の中心軸線を含む平面Ｏ−Ｏに沿わせた状態で配置する。
【００２７】
二次コイル１５は各鉄心１４にトロイダル状に巻回され、その両端は、下部タンク１０の側面に取り付けられた図示しない二次端子箱内に配置された二次端子に接続される。
【００２８】
鉄心１５の空隙部Ｇの長さ（空隙長）は、カットコアを用いる場合に設けられる各空隙の長さの２倍に設定することができる。従って、各空隙部Ｇの磁気抵抗は従来のカットコアを用いた鉄心の空隙の磁気抵抗の２倍にすることができ、空隙部Ｇを漏洩磁束の通路に位置させるように鉄心を配置することにより、鉄心内を通過する漏洩磁束の量を従来の変流器のほぼ１／２まで低減することができる。
【００２９】
図３は一次導体の折り返し部で該一次導体と鎖交するように配置された１つの鉄心１４と該鉄心に巻回された二次コイル１５とに着目して、一次導体１３に流れる電流Ｉ１  と、それにより生じる主磁束Φ１  及び漏れ磁束ΦＬ  と、二次コイル１５に流れる電流Ｉ２  とを示したもので、同図において各導体を示す円の内側に表示された黒丸印は電流が図の紙面の裏側から表側に向って流れていることを示し、ｘ印は図の紙面の表側から裏側に向けて電流が流れていることを示している。図３に示されているように、一次導体１３に流れる電流Ｉ１  により生じる磁束が主磁束Φ１  として鉄心１４を還流し、二次コイル１５に一次電流に比例した電圧が誘起する。一次導体の往復導体部分１３ｂ２，１３ｂ２´を流れる電流により生じた磁束の一部は、主磁束Φ１  となることなく漏れ磁束ΦＬ  として鉄心１４の一部を通過して外部に流れる。この漏れ磁束ΦＬ  は、二次コイル１５の一部分とのみ鎖交するため、変流器の誤差特性に悪影響を与える。本発明のように、鉄心１４に空隙部Ｇを１つだけ設けて、該空隙部Ｇを一次導体の折り返し部の内側に位置させるとともに、該空隙部Ｇを一次導体の往復導体部分の中心軸線を含む平面Ｏ−Ｏに沿わせた状態で配置すると、該空隙部Ｇの磁気抵抗を従来の変流器のほぼ２倍にすることができることにより、鉄心１４内を通過する漏れ磁束ΦＬ  の量を従来のほぼ１／２とすることができ、誤差特性を改善することができる。
【００３０】
なお上記空隙部Ｇの磁気抵抗を増大させてもなお洩れ磁束の影響が大きい場合には、鉄心１４の空隙部Ｇを中心として約６０度ないし９０度の角度範囲に二次コイルを巻回し、更に空隙部Ｇから１８０度離れた鉄心の対称位置に上記と同じターン数の二次コイルを巻回して、両二次コイルの同極性の端子同士を互いに接続する、いわゆる均圧巻線の構成をとることにより、漏れ磁束の影響を少なくすることができる。
【００３１】
上記の例では、鉄心１４の空隙部Ｇ内に非磁性材料からなるスペーサを挿入して、該スペーサを鉄心に接着することにより鉄心の機械的強度を高めているが、このスペーサは省略することもできる。
【００３２】
上記の実施例では、ヘアピン形の一次導体の折り返し部１３ｂが左右対称な形に形成されているが、該折り返し部が左右非対称に形成される場合にも本発明を適用できる。
【００３３】
上記の実施例では、一次導体が１つだけ設けられているが、複数の一次導体を並設して、該複数の一次導体を直列または並列に接続することにより、一次側のターン数を切り替える構成をとる場合もある。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、円環状の鉄心の磁路の途中に１つだけ空隙部を設ける構造にしたので、巻鉄心の一部にスリットを入れて１つの空隙を形成するだけで鉄心を製作することができ、鉄心の製造工数を少なくすることができる。従って、鉄心の製作を容易にすることができ、コストの低減を図ることができる。
【００３５】
また本発明によれば、円環状の鉄心の磁路の途中に１つだけ空隙部を設けるので、カットコアを用いた場合のように鉄心が２つに分離するおそれがない。従って、変流器の輸送中の振動等により空隙長が変化するおそれをなくすことができる。
【００３６】
更に本発明によれば、空隙部を１つだけ設けるので、その空隙長をカットコアに設けられる各空隙の２倍に設定して空隙部の磁気抵抗を大きくすることができる。従って、鉄心の空隙部を一次導体の折り返し部の内側に位置させて、該空隙部を一次導体の折返し部の対の往復導体部分の双方の中心軸線を含む平面に沿わせることにより、鉄心内を通過する漏れ磁束の量を少くすることができ、誤差特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体的な構成を示した断面図である。
【図２】図１の要部の構成を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の実施形態において一次導体及び二次コイルに流れる電流と一次電流により生じる磁束とを示した説明図である。
【図４】従来の変流器の要部の構成を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１０  下部タンク
１１  碍管
１２  変流器の容器
１３  ヘアピン形の一次導体
１３ａ  ，１３ａ  ´一次導体の長辺部
１３ｂ  一次導体の折り返し部
１３ｃ，１３ｃ´  傾斜部
１４  鉄心
１５  二次コイル
Ｇ  空隙部
【図１】
0003629770.tif 000002
【図２】
0003629770.tif 000003
【図３】
0003629770.tif 000004
【図４】
0003629770.tif 000005