(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次主巻線、電圧調整用タップ巻線、二次巻線、および三角結線の三次巻線を備えた主変圧器と、星形結線の励磁巻線、位相調整用タップ巻線、および三角結線の安定巻線を備えた位相調整器とを有する三相負荷時電圧位相調整変圧器において、
前記一次主巻線の中性点側に、前記電圧調整用タップ巻線が同位相となるように各々直列接続され、かつ、星形結線となるように構成され、この中性点部に前記電圧調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられ、
前記二次巻線の中性点側に、前記位相調整用タップ巻線が９０度の位相差となるように各々直列接続され、かつ、移相巻線付き星形結線となるように構成され、この中性点部に前記位相調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられ、
前記三次巻線と前記励磁巻線が並列接続されたことを特徴とする三相負荷時電圧位相調整変圧器。
【請求項２】
一次主巻線、電圧調整用タップ巻線、二次巻線、および三角結線の三次巻線を備えた主変圧器と、星形結線の励磁巻線、位相調整用タップ巻線、および三角結線の安定巻線を備えた位相調整器とを有する三相負荷時電圧位相調整変圧器において、
前記一次主巻線の中性点側に、前記位相調整用タップ巻線が９０度の位相差となるように各々直列接続され、かつ、移相巻線付き星形結線となるように構成され、この中性点部に前記位相調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられ、
前記二次巻線の中性点側に、前記電圧調整用タップ巻線が同位相となるように各々直列接続され、かつ、星形結線となるように構成され、この中性点部に前記電圧調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられ、
前記三次巻線と前記励磁巻線が並列接続されたことを特徴とする三相負荷時電圧位相調整変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、負荷時に電圧調整と位相調整を行うことのできる、電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力機器のうち、三相負荷時電圧位相調整変圧器は、負荷時に電圧調整と位相調整を行う機器である。図２は、従来の電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器の一例を示す結線図であり、この三相負荷時電圧位相調整変圧器は、主変圧器１と位相調整器２とから構成されている。
【０００３】
図２に示すように、主変圧器１は、一次主巻線３、電圧調整用タップ巻線４、星形結線の二次巻線５、および三角結線の三次巻線６を備えている。そして、一次主巻線３の中性点側には、電圧調整用タップ巻線４と電圧調整用単相形負荷時タップ切換器７が、同位相となるように各々直列接続されており、端子Ｘ，Ｙ，Ｚを有する中性点開放の星形結線が構成されている。
【０００４】
また、位相調整器２は、位相調整用タップ巻線８、三角結線の安定巻線９、および星形結線の励磁巻線１０を備えている。このうち、位相調整用タップ巻線８には、位相調整用三相形負荷時タップ切換器１１が取り付けられている。そして、この位相調整用タップ巻線８は、主変圧器１の一次主巻線３と９０度の位相差となるようにして、一次主巻線３の中性点開放の端子Ｘ，Ｙ，Ｚに接続され、かつ、一次側が移相巻線付きの星形結線となるように構成されている。さらに、主変圧器１側の三角結線の三次巻線６と位相調整器２側の星形結線の励磁巻線１０とは並列接続されている。
【０００５】
以上のような構成を有する従来の三相負荷時電圧位相調整変圧器の作用は次の通りである。まず、主変圧器１では、電圧調整用単相形負荷時タップ切換器７により、一次巻線の一部である電圧調整用タップ巻線４の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、それによって、この一次巻線と、二次巻線５および三次巻線６との巻数比を変えることにより、電圧の大きさを調整する。
【０００６】
次に、位相調整器２では、主変圧器１側の三角結線の三次巻線６に、星形結線の励磁巻線１０が接続されており、かつ、主変圧器１側の一次巻線３と９０度だけ位相の異なる電圧を誘起する位相調整用タップ巻線８が、一次主巻線３および電圧調整用タップ巻線４の中性点側に直列に接続されている。そのため、位相調整用三相形負荷時タップ切換器１１により、位相調整用タップ巻線８の巻回数とその誘起電圧の向きを変えることにより、二次側および三次側に誘起する電圧に対して、一次側に誘起する電圧の位相角を調整することができる。
【０００７】
また、位相調整器２の安定巻線９は、位相調整器２で発生する３倍調波電流を環流させ、誘起する電圧の歪みを防止すると共に、一次側からみた零相インピーダンスを小さくする機能を果たす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような構成を有する従来の三相負荷時電圧位相調整変圧器には、次のような問題点がある。すなわち、電圧調整用単相形負荷時タップ切換器７と位相調整用三相形負荷時タップ切換器１１が、一次主巻線３内で直列に接続されているために、電圧調整用単相形負荷時タップ切換器７は、位相調整用タップ巻線８の線路側に接続されることになる。したがって、各相の端子電圧が異なる電圧となるため、電圧調整用負荷時タップ切換器として、中性点の同電位で使用する三相形の負荷時タップ切換器を使用することができず、単相形の負荷時タップ切換器が各１台づつ、計３台必要となり、変圧器全体が大型・大重量化し、また、コストも高くなる。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、電圧調整用と位相調整用の両方の負荷時タップ切換器として、三相形の負荷時タップ切換器を使用可能な、小型・軽量でしかもコストの安い三相負荷時電圧位相調整変圧器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による三相負荷時電圧位相調整変圧器は、一次主巻線、電圧調整用タップ巻線、二次巻線、および三角結線の三次巻線を備えた主変圧器と、星形結線の励磁巻線、位相調整用タップ巻線、および三角結線の安定巻線を備えた位相調整器とを有する三相負荷時電圧位相調整変圧器において、電圧調整用タップ巻線と電圧調整用三相形負荷時タップ切換器が、一次主巻線の中性点側と二次巻線の中性点側のいずれか一方に取り付けられ、位相調整用タップ巻線と位相調整用三相形負荷時タップ切換器が一次主巻線の中性点側と二次巻線の中性点側の残る一方に取り付けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１記載の三相負荷時電圧位相調整変圧器は、一次主巻線の中性点側に、電圧調整用タップ巻線が同位相となるように各々直列接続され、かつ、星形結線となるように構成され、この中性点部に電圧調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられる。また、二次巻線の中性点側に、位相調整用タップ巻線が９０度の位相差となるように各々直列接続され、かつ、移相巻線付き星形結線となるように構成され、この中性点部に位相調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられる。さらに、三次巻線と励磁巻線が並列接続される。
【００１２】
請求項２記載の三相負荷時電圧位相調整変圧器は、一次主巻線の中性点側に、位相調整用タップ巻線が９０度の位相差となるように各々直列接続され、かつ、移相巻線付き星形結線となるように構成され、この中性点部に位相調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられる。また、二次巻線の中性点側に、電圧調整用タップ巻線が同位相となるように各々直列接続され、かつ、星形結線となるように構成され、この中性点部に電圧調整用三相形負荷時タップ切換器が取り付けられる。さらに、三次巻線と励磁巻線が並列接続される。
【００１３】
【作用】
以上のような構成を有する本発明の三相負荷時電圧位相調整変圧器においては、次のような作用が得られる。すなわち、このような構成にすることにより、電圧調整と位相調整とを一次側と二次側のいずれか一方と他方とに振り分けて個別に行うことができる。
【００１４】
請求項１および請求項２の発明においては、電圧調整と位相調整を次のようにして行うことができる。すなわち、電圧調整用三相形負荷時タップ切換器によって、電圧調整用タップ巻線の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、二次巻線および三次巻線との巻数比を変えることにより、電圧の大きさを調整する。そして、位相調整用三相形負荷時タップ切換器によって、位相調整用タップ巻線の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、一次巻線と三次巻線に誘起する電圧に対し、二次巻線に誘起する電圧の位相角を調整する。
【００１５】
また、請求項３および請求項４の発明においては、電圧調整と位相調整を次のようにして行うことができる。すなわち、電圧調整用三相形負荷時タップ切換器によって、電圧調整用タップ巻線の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、一次巻線および三次巻線との巻数比を変えることにより、電圧の大きさを調整する。そして、位相調整用三相形負荷時タップ切換器によって、位相調整用タップ巻線の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、二次巻線と三次巻線に誘起する電圧に対し、一次巻線に誘起する電圧の位相角を調整する。
【００１６】
【実施例】
以下には、本発明による電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器の一実施例として、特に、請求項１および請求項２の発明を適用した電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器の一実施例を、図１を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施例の主変圧器１２は、一次主巻線３、電圧調整用タップ巻線４、星形結線の二次巻線５、および三角結線の三次巻線６を備えている。このうち、星形結線の二次巻線５は、端子Ｘ，Ｙ，Ｚを有する中性点開放の星形結線として構成されている。そして、一次主巻線３の中性点側には、電圧調整用タップ巻線４が、同位相となるように各々直列接続され、かつ、一次側が星形結線となるように構成されており、その中性点部に電圧調整用三相形負荷時タップ切換器１３が取り付けられている。
【００１８】
また、本実施例の位相調整器１４は、位相調整用タップ巻線１５、三角結線の安定巻線９、および星形結線の励磁巻線１０を備えている。このうち、位相調整用タップ巻線１５には、位相調整用三相形負荷時タップ切換器１６が取り付けられている。そして、この位相調整用タップ巻線１５は、主変圧器１２の二次巻線５と９０度の位相差となるようにして、二次巻線５の中性点開放の端子Ｘ，Ｙ，Ｚに接続され、かつ、二次側が移相巻線付きの星形結線となるように構成されている。さらに、主変圧器１２側の三角結線の三次巻線６と位相調整器１４側の星形結線の励磁巻線１０とは、図２の従来例と同様に並列接続されている。
【００１９】
以上のような構成を有する本実施例の三相負荷時電圧位相調整変圧器の作用は次の通りである。まず、主変圧器１２では、電圧調整用三相形負荷時タップ切換器１３により、一次巻線の一部である電圧調整用タップ巻線４の巻回数とその誘起電圧の向きを変え、それによって、この一次巻線と、二次巻線５および三次巻線６との巻数比を変えることにより、電圧の大きさを調整する。
【００２０】
次に、位相調整器１４では、主変圧器１２側の三角結線の三次巻線６に、星形結線の励磁巻線１０が接続されており、かつ、主変圧器１２側の二次巻線５と９０度だけ位相の異なる電圧を誘起する位相調整用タップ巻線１５が、二次巻線５の中性点側に直列に接続されている。そのため、位相調整用三相形負荷時タップ切換器１６により、位相調整用タップ巻線１５の巻回数とその誘起電圧の向きを変えることにより、一次側および三次側に誘起する電圧に対して、二次側に誘起する電圧の位相角を調整することができる。
【００２１】
また、位相調整器１４の安定巻線９は、位相調整器１４で発生する３倍調波電流を環流させ、誘起する電圧の歪みを防止すると共に、二次側からみた零相インピーダンスを小さくする機能を果たす。
【００２２】
続いて、このような本実施例の三相負荷時電圧位相調整変圧器の作用と、図２の従来例の三相負荷時電圧位相調整変圧器の作用との差異としては、位相調整の違いが挙げられる。すなわち、位相調整は、図２の従来例では、一次側と二次側および三次側との間で行われていたが、本実施例においては、二次側と一次側および三次側との間で行なわれる。
【００２３】
しかしながら、このような本実施例と従来例との差異は、実質的な機能の差異に相当するものではない。すなわち、これらの三相負荷時電圧位相調整変圧器が使用されるのは電力系統であるため、その一次側と二次側が系統回路に接続され、一次側と二次側との位相角を調整することができればよいことになる。本実施例と従来例は、いずれも一次側と二次側との位相角を調整することができるため、結局、実質的に同じ機能を有するものといえる。なお、三次側は、一次側と二次側が接続される電力系統とは別の回路、例えば、変電所負荷に接続されるが、その変電所負荷の位相と、前記の電力系統の一次側あるいは二次側の位相との関係は、一般的に問題にならないため、前述したような両者の作用の差異は実用上何等問題にはならない。
【００２４】
また、位相調整の角度は、図２の従来例では電圧調整により変化するが、本発明の実施例では電圧調整により変化しないという利点がある。
【００２５】
以上のように、本実施例においては、使用する負荷時タップ切換器は、電圧調整用および位相調整用ともに中性点に取付ける三相形の負荷時タップ切換器でよいことになる。このように三相形の負荷時タップ切換器１台を使用する場合には、単相形の負荷時タップ切換器３台を使用する場合に比べて、変圧器全体を格段に小型・軽量化でき、また、コストも安くなる。
【００２６】
そして、これらの電圧調整用および位相調整用の負荷時タップ切換器１３，１６は、中性点に取り付けられるため、その絶縁信頼性は中性点の絶縁強度で決まる。したがって、中性点の絶縁強度を低くできる段絶縁の場合には、その低減分だけ有利となる。
【００２７】
なお、前記実施例においては、請求項１または請求項２の発明を適用して、一次側に電圧調整用のタップ巻線と負荷時タップ切換器を取り付け、二次側に位相調整用のタップ巻線と負荷時タップ切換器をそれぞれ取り付ける場合について説明したが、請求項３または請求項４の発明を適用した場合には、逆の構成となる。すなわち、一次側に位相調整用のタップ巻線と負荷時タップ切換器を取り付け、二次側に電圧調整用のタップ巻線と負荷時タップ切換器を取り付けることになる。このように構成した場合にも、前記実施例と同様の効果が得られることは明白である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、電圧調整用タップ巻線と電圧調整用三相形負荷時タップ切換器を、一次主巻線の中性点側と二次巻線の中性点側のいずれか一方に取り付け、位相調整用タップ巻線と位相調整用三相形負荷時タップ切換器を一次主巻線の中性点側と二次巻線の中性点側の残る一方に取り付けることにより、電圧調整用と位相調整用の両方の負荷時タップ切換器として、それぞれ、三相形負荷時タップ切換器１台だけを使用することができるため、小型・軽量でしかもコストの安い三相負荷時電圧位相調整変圧器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器の一実施例を示す結線図。
【図２】従来の電力用の三相負荷時電圧位相調整変圧器の一例を示す結線図。
【符号の説明】
１…主変圧器
２…位相調整器
３…一次主巻線
４…電圧調整用タップ巻線
５…二次巻線
６…三次巻線
７…電圧調整用単相形負荷時タップ切換器
８…位相調整用タップ巻線
９…安定巻線
１０…励磁巻線
１１…位相調整用三相形負荷時タップ切換器
１２…主変圧器
１３…電圧調整用三相形負荷時タップ切換器
１４…位相調整器
１５…位相調整用タップ巻線
１６…位相調整用三相形負荷時タップ切換器
【図１】
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【図２】
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