(57)【要約】高電圧送電網用のマルチ電圧電源トランス、すなわちポリトランスは、コンパクトな設計を有し、異なる選択可能な電圧レベルを入力及び出力の少なくとも一方に有し、異なる変圧比を与え、複数の変電所において高電圧電気系統を相互接続するために使用されうる。ポリトランスは、これを必要とする変電所の非常時の不測時対応策として適切な解決策であり、異なる入力電圧レベル及び出力電圧レベルの少なくとも一方に対して構成されることができ、事故又は他の必要性からそれを必要とする高電圧網の異なる送電系統に接続されうる。マルチ電圧単巻変圧器は、可能な異なる入力電圧値及び可能な異なる出力電圧値の少なくとも一方及び最大電力と鉄道輸送の制限との組合せを最適化する設計特性を備えた電源トランスである。
2008507144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧送電網用のマルチ電圧電源トランス（ポリトランス）であって、
異なる入力電圧値及び異なる出力電圧値の少なくとも一方を提供するために区分化されて接続された回路システムによって形成され、
前記回路システムの構成部品は、前記提供のために小型ユニットを構成するように配置され、鉄道システムで輸送されるのに必要とされる適正かつ特有な重さ及び体積の大きさにマルチ電圧の要求を適合させる必要性を最大限に満たしていることを本質的に特徴とする高電圧送電網用のマルチ電圧電源トランス（ポリトランス）。
【請求項２】
単巻変圧器の輸送制限に最適なあらゆる場合において、形成された前記接続の出力に供給される電力に応じて前記マルチ電圧電源トランスの内部接続を変更することによって異なる電圧レベルが選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の高電圧送電網用のマルチ電圧電力用変圧器（ポリトランス）。
【請求項３】
標準化された構成部品を使用するあらゆる場合において、輸送状態でこれらの構成部品が取り外されて変電所で再び取り付けられるように、異なる外部回路網接続構成部品用の取り付け構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高電圧送電網用のマルチ電圧電源トランス（ポリトランス）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明の適用分野は、高電圧電力の送電及び変電に関する。より詳細には、ポリトランスの目的は、異なる入力及び出力の少なくとも一方並びに三次巻線の電圧値に相互接続可能な状態で送電網の不測の事態において使用可能な予備変圧器としての機能を果たすことである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景
発電機ユニットからそのエンドユーザーまでの送電を容易にするための変圧用及び変流用の構成部品は、長期にわたり電力の分野で知られており使用されてきた。
【０００３】
送電は、電流強度を減少させ、それにより送電に伴うエネルギー損失を最小化するために、高い電圧レベルを必要とする。したがって、電力の送電は、高電圧レベルではより効率的であるが、電力消費により安全性の理由のために低電圧系統が必要である。そのために、送電系統内の異なる変電所において、一方で電力の送電を最適化し、他方でそれによって実行されるサービスを提供するために、双方の大きさの値が変更される。
【０００４】
これらの変電所では、送電系統を異なる電圧で相互接続させるために変電システムが組込まれるが、これらの電圧は次段の特性によって供給される出力が変動する。
【０００５】
明らかに、固定された取り付け装置内には、ジョブを恒久的に実行するように好都合に設計される目的で精密なレベルに調節された変圧器がある。
【０００６】
したがって、これらの変圧器の１つを一時的に取替えることが必要となる事故又は他の同様の不測事態では、その不測の事態が解決するとすぐに元の状態に復帰できるように、その接続を同じ特性を備えた他のものにバイアスさせることで十分である。この場合、これらの構成部品の体積及び重さに問題が生じるが、これは、予備の装置の輸送及び移動は容易には行えず、特殊な輸送システム及び輸送手段を必要とすることを意味する。
【０００７】
その上、送電網の異なる入力値及び出力値を取り扱うのに必要なだけ多くの異なる予備のユニットがなければならない。これは、誘導コイル巻線内に異なる内部接続を構成し、異なる電圧を入力及び出力の少なくとも一方に設定可能にし、それにより複数の変圧比を設定可能にするマルチ電圧変圧器（ポリトランス）の存在によって解決されうる。三次巻線内で異なる電圧レベルを選択できることは付加的な利点をもたらす。
【０００８】
このマルチ電圧特性は、同一の出力電力に対して変圧器のサイズ及び重量の増加を余儀なくさせ、さらにその輸送及び移動を妨げる。
【０００９】
装置のこれらの重くて体積の大きな部品を輸送する優れた手段は鉄道であり、このことが、恒久的に使用されうる構成要素が輸送手段の制限に適合するように設計される理由を示している。
【００１０】
前述の特性、すなわち、最大の電力を供給し、通常の鉄道システムで輸送されることができるように設計されたマルチ電圧の入力値及び出力値を組み合わせたシステムは全く知られていない。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的
本明細書は、出願人らがポリトランス（Polytransformer）と名付ける高電圧送電系統用のマルチ電圧電源トランスに関する発明の特許出願に関する。
【００１２】
本発明の有用性は、（選択された電圧レベルの範囲内での調整に加えて）同一の電源トランスにおいて、入力及び出力の少なくとも一方及び三次巻線で、異なる選択可能な一次／二次電圧レベルを構成可能であり、それにより、様々な変圧比が実現され、複数の変電所内の高電圧電気系統を相互接続させるために使用されうる。
【００１３】
これとは対照的に、高電圧回路網での既存の電源トランスは、ある１つの電圧レベルを入力に有し、別の電圧レベルを出力に有し、ほとんどの場合に同じ電圧レベルの範囲内で調整を行うだけである。
【００１４】
さらに、マルチ電圧電源トランスは、変電所で必要に応じて非常時の不測時対応策として使用される適切な解決策として研究されてきているが、その理由は、マルチ電圧電源トランスが高電圧回路網中の複数の送電系統に接続可能であり、このために事故又は他の偶発事件で必要であり、またマルチ電圧電源トランスが入力及び出力で異なる選択可能な電圧レベルを有するからである。
【００１５】
本発明により推奨されるマルチ電圧変圧器は、可能な異なる入力電圧値及び可能な異なる出力電圧値の少なくとも一方と単巻変圧器の輸送制限との組合せを最適化する設計特性が作られ、そのサイズが安全要求及び電気的動作の双方に適合し、鉄道輸送で施行されている規則に適合した電源トランスである。
【００１６】
本発明の説明
本発明により提案されるマルチ電圧電源トランス（ポリトランス）は、異なる入力電圧値及び出力電圧値の少なくとも一方のための予備ユニットの諸要件を組み合わせるために有効に選択され、最大の可能な電力と鉄道輸送の諸要件を満たすための適切な設計とを有する解決策を構成する。
【００１７】
より詳細には、ポリトランスは、使用されている電源トランスと同様に、外部筐体又はタンクを備えており、外部筐体又はタンクはその構造体上に、すべての外部構成部品を固定し支持する手段を有し、それにより端子、冷却装置及び変圧器の他の付属品が取り付けられうる。これらの全てに標準化された構成部品が使用され、これによって予備部品の供給が容易である。
【００１８】
このユニットは屋外用に準備され、輸送状態でこれが運ばれるのに適した大きさを持っている。これによって、すべての付属品は取り外されて、使用が必要なときには簡単な方法で後に組み立てられるようになっている。
【００１９】
輸送状態では、このユニットは鉄道用ワゴン上に問題なく置くことができ、最大重量を超過することもない。
【００２０】
上部には、輸送の間には許容される大きさを超えないように取り外されて運ばれるブッシング端子が組み立てられる。端子の配置、ならびに他の付属部品、操作用のタップ切換器手段及び異なる接地の配置は共に、すべての安全保証を満たすような配置となっている。
【００２１】
変圧器の一次回路及び二次回路の両方を備えた異なる巻線の構造は、選択された接続に従って入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方が設定されうるように好都合に設計される。三次巻線もまた、異なる電圧レベルを選択できるように設計されている。
【００２２】
これらの電圧レベルは、変圧器内の内部接続を変更することによって選択される。ポリトランスは、異なる変圧比を提供することができるように内部のコイルアセンブリに適切に接続された複数の出力を用いて適切に設計されている。この接続及び出力は、ユニットの正しい操作を保証するためにすべての必要な基準及び要件を遵守して設計され、このタイプの電源トランスに関連する誘電的かつ電磁気学的な条件を全面的に考慮して設計されている。
【００２３】
本発明に対して行われる説明を補足し、本発明の特徴を更なる理解を助けるために、３枚の図面が本願明細書に必須なものとして添付されるが、これらの図面は限定的ではないものとして示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の好適な実施の形態
これらの図面を参照して本発明の外観及び他の特徴が述べられる。
【００２５】
図１はポリトランス単巻変圧器の側面図であり、２つの区分化された領域が見られる。１つは先頭側（１）にある領域（タップ切換器が設置されているボックス）、もう１つは単巻変圧器の中央本体（２）を形成する領域（変圧器のアクティブ部分、鉄心、コイルアセンブリ及び配線）である。
【００２６】
この中央本体の上部では、異なる端子及び付属品を取り付けるためのクランプ（３）が配置されている。単巻変圧器の輸送状態では、これらの端子及び付属品は安全上の理由と共に鉄道輸送の規則（regulation）を満たすために取り外される。
【００２７】
先頭側の部分（１）は、オイルタンク、予備の構成部品並びに冷却装置及びタップ切換器の制御キャビネットを含む。
【００２８】
中央本体（２）は、単巻変圧器の鉄心及びコイルアセンブリを収容し、この本体はユニットを移動させるために車輪タンデム上に置かれている。車輪タンデムの使用は任意である。
【００２９】
図２は、上記車輪（５）の先頭を拡大して表した単巻変圧器の正面図を示す図である。ここでは、変圧器を輸送し持ち上げるための輸送用ガセット（４）が好都合に配置されている。
【００３０】
この装置が動作状態にあるときには、図３に示される構成を有する。そこには、一次回路及び二次回路のブッシング端子（６）及び三次回路の端子（１１）が見られ、それらは異なる高電圧送電網に接続される。
【００３１】
オイルを貯蔵し保存するタンク（７）があり、そこから変圧器タンクに向かってパイプ及び他の管（conduits）が出ている。
【００３２】
このタンクの下方には冷却制御キャビネット及びタップ切換器キャビネット（８）がある。冷却装置（１０）は変圧器の内部エネルギー損失を低減しオイル温度を許容レベルの範囲内に維持するために必要である。本実施形態では、冷却回路は必要に応じて急速冷却を促進するために電動ポンプ（９）を含んでもよい。
【００３３】
動作状態にある単巻変圧器の上面図を参照すると、図４から分かるように、これまでの図面と同じ番号を付した前述の異なる構成部品の配置を見ることができる。電圧をある範囲内で同じ電圧レベルに調整可能にするタップ切換器（１２）が示されている。
【００３４】
これまでに述べたように、異なる電圧レベルが変圧器内の内部接続を変更することにより選択され、これらは図５に概略的に示されている。同図では、外部の接続点（ブッシング端子）（１３）、異なる一次回路／二次回路の接続（１５）、三次回路（１４）及びタップ切換器（１６）が概略的に示されている。
【００３５】
本発明の範囲及びそれから得られる利点を当業者が理解するために本説明をさらに詳細に進めることは必要ではないと思われる。
【００３６】
本発明の本質的な性質の変更を含むものではない限り、本発明の構成部品の材料、付属品、形状、大きさ及び配置は異ってもよい。
【００３７】
本明細書に記載された用語は、その最も広く限定的ではない意味に解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】輸送状態、すなわち回路網接続用及び冷却用の構成部品が取り外された状態におけるポリトランス、すなわちマルチ電圧単巻変圧器の側面図である。
【図２】図１で規定されたものと同じ状態における正面図である。
【図３】回路網に接続される状態にある動作状態における単巻変圧器の側面図である。
【図４】この視点から見た異なる構成部品を備えた単巻変圧器の上面図である。
【図５】単巻変圧器の接続に関する電気回路図である。
【図１】
2008507144.tif 000003
【図２】
2008507144.tif 000004
【図３】
2008507144.tif 000005
【図４】
2008507144.tif 000006
【図５】
2008507144.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月11日(2007.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧送電網用の高電圧自動変圧器であって、
直列巻線及び分路巻線と、
第１の高電圧出力端子と、
前記第１の高電圧出力端子よりも低い電圧を有する第２の電圧出力端子と、
接続端子と付属品とを含む取り外し可能な構成部品と、
を備え、
前記自動変圧器が所望の場所範囲内で鉄道輸送のために前記取り外し可能な構成部品を除去したときに適した最大の大きさの範囲内の大きさになるように、１つ以上の内部接続が、そのうちの１つの接続の前記第２の電圧出力端子への接続によって選択されたときに、前記巻線の少なくとも１つに沿って配置された内部タップを提供し、かつ、少なくとも１つの出力電圧レベルを選択するように構成されていることを特徴とする高電圧送電網用の高電圧電源自動変圧器。
【請求項２】
前記電圧自動変圧器は、三相の各々に対して１つ以上の巻線タップを備える三相変圧器であることを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項３】
前記電圧自動変圧器は、巻線、巻心及び少なくとも冷却システムの一部を保持する筺体を更に備え、
前記筺体は、所望の場所範囲内で鉄道輸送のために適した最大の大きさの範囲内の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項４】
前記取り外し可能な構成部品は、オイルと前記オイルを冷却する複数の熱交換器とを備える冷却システムを含むことを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項５】
各電圧端子用の取り外し可能なブッシングを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項６】
前記筐体は、前記タップの選択を許可するタップリード線へのアクセスを提供する少なくとも１つのアクセス領域を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の自動変圧器。
【請求項７】
調整巻線と、前記調整巻線に沿ったタップ位置を選択するタップ切換器と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項８】
三次巻線を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自動変圧器。
【請求項９】
前記三次巻線は、三次巻線電圧の調整を許可する１つ以上のタップを含むことを特徴とする請求項８に記載の自動変圧器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本願発明の適用分野は、高電圧電力の送電及び変電に関する。より詳細には、ポリトランスの目的は、異なる入力及び出力の少なくとも一方並びに三次巻線の電圧値に相互接続可能な状態で送電網の不測の事態において使用可能な予備自動変圧器としての機能を果たすことである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
装置のこれらの重くて体積の大きな部品を輸送する優れた手段は鉄道であり、このことが、恒久的に使用されうる構成要素が輸送手段の制限に適合するように設計される理由を示している。米国特許出願公開第２００３／２３４６３９号は、マルチサイト予備変圧器を参照し、使用時に供給側と負荷側の両方がデルタ結線（delta connection）とY 結線（wye connection）と間で選択的に構成可能である供給側を備えた三相変圧器回路について記載している。この供給側からの出力電圧は、タップスイッチを用いて使用時に複数の出力電圧からユーザが選択可能である。一般に、高電力送電線に伴って、最終ユーザに近くに設置された電源トランスが記載されているが、マルチ電圧特性を持つ電源トランスのサイズ（大きさ及び重さ）及び輸送に伴う問題について、この開示をした参考文献はない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の目的
本発明は、出願人らが本明細書にてポリトランス（Polytransformer）と称する高電圧送電系統用のマルチ電圧電源自動変圧器に関する。
本発明は、入力又は出力でマルチ電圧特性を得るために上述したデルタ結線やY 結線のようなものを必要とせず、タップスイッチも必要とせず、また三次巻線で選択可能な電圧レベルを提供する自動ポリトランスを示す。提案された自動変圧器及びその簡単な接続についての特徴は、この特別なアプリケーション（高電圧送電線）のための高電圧電源変圧器に存在する輸送の問題に関連する。この種の変圧器のサイズと大きさは輸送のための制限要因となり、これらはマルチ電圧特性を備えると、通常は増大する。したがって、本明細書で提案するマルチ電圧出力と簡単なタップ構成を持つ自動変圧器は、所望の場所範囲（geographic area）内で鉄道輸送のために（適用可能な鉄道の大きさと重さの制限）の取り外し可能ないくつかの構成部品を除去したときに適した、最大の大きさの範囲内の大きさである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本明細書で使用されるように、「高電圧」という用語は、約６９キロボルト（ｋＶ）かそれ以上の電圧を示す。電源トランスでは、このような電圧は、約１００ＭＶＡかそれ以上の電力定格又は他の適当な電力定格をもたらす。“Magnetic Circuits and Transformers, Massachusetts Institute of Technology November 1977, ISBN-10:0-262-63063-XISBN-13: 978-0-262-63063-4”という書籍には、自動変圧器の基本構成が開示されている。上記書籍の第３９４頁の図１（第ＸＶ章）には、自動変圧器として知られた、巻線１、２が直列接続された通常の２回路トランスについて説明されている。巻線１は直列巻線と呼ばれ、巻線２は分路巻線と呼ばれることが多い。自動変圧器は、電圧ＶＨの電力をこれよりも低い電圧ＶＸ（或いは、この逆に）に変換するために使用されうる。
本発明の有用性は、（選択された電圧レベルの範囲内での調整に加えて）同一の自動電源トランスにおいて、入力及び出力の少なくとも一方及び三次巻線で、異なる選択可能な一次／二次電圧レベルを構成可能であり、それにより、様々な変圧比が実現され、複数の変電所内の高電圧電気系統を相互接続させるために使用されうる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明により提案されるマルチ電圧自動変圧器は、可能な異なる入力電圧値及び可能な異なる出力電圧値の少なくとも一方と単巻変圧器の輸送制限との組合せを最適化する設計特性及び構造特性が作られ、そのサイズが安全要求及び電気的動作の双方に適合し、鉄道輸送で施行されている規則に適合した電源自動変圧器である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の説明
本発明により提案されるマルチ電圧電源自動変圧器（ポリトランス）は、異なる入力電圧値及び出力電圧値の少なくとも一方のための予備ユニットの諸要件を組み合わせるために有効に選択され、最大の可能な電力と鉄道輸送の諸要件を満たすための適切な設計とを有する解決策を構成する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
自動変圧器の一次回路及び二次回路の両方を備えた異なる巻線の構造は、選択された接続に従って入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方が設定されうるように好都合に設計される。三次巻線もまた、異なる電圧レベルを選択できるように設計されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
これらの電圧レベルは、自動変圧器内の内部接続を変更することによって選択される。ポリトランスは、異なる変圧比を提供することができるように内部のコイルアセンブリに適切に接続された複数の出力を用いて適切に設計されている。この接続及び出力は、ユニットの正しい操作を保証するためにすべての必要な基準及び要件を遵守して設計され、このタイプの電源トランスに関連する誘電的かつ電磁気学的な条件を全面的に考慮して設計されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図１はポリトランス単巻変圧器の側面図であり、２つの区分化された領域が見られる。１つは先頭側（１）にある領域（タップ切換器が設置されているボックス）、もう１つは単巻変圧器の中央本体（２）を形成する領域（自動変圧器のアクティブ部分、鉄心、コイルアセンブリ及び配線）である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図２は、上記車輪（５）の先頭を拡大して表した単巻変圧器の正面図を示す図である。ここでは、自動変圧器を輸送し持ち上げるための輸送用ガセット（４）が好都合に配置されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
オイルを貯蔵し保存するタンク（７）があり、そこから自動変圧器タンクに向かってパイプ及び他の管（conduits）が出ている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
このタンクの下方には冷却制御キャビネット及びタップ切換器キャビネット（８）がある。冷却装置（１０）は自動変圧器の内部エネルギー損失を低減しオイル温度を許容レベルの範囲内に維持するために必要である。本実施形態では、冷却回路は必要に応じて急速冷却を促進するために電動ポンプ（９）を含んでもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
これまでに述べたように、異なる電圧レベルが自動変圧器内の内部接続を変更することにより選択され、これらは図５に概略的に示されている。同図では、外部の接続点（ブッシング端子）（１３）、異なる一次回路／二次回路の巻線（１５）、三次回路（１４）及びタップ切換器（１６）が概略的に示されている。
【国際調査報告】
2008507144.tif 000008
2008507144.tif 000009
2008507144.tif 000010
2008507144.tif 000011
2008507144.tif 000012