(57)【要約】【課題】電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減可能で、経済性にも優れた変圧器回路および変圧器の残留磁束低減方法を提供する。【解決手段】変圧器１の高圧巻線１ａは、高圧側遮断器２ａを介して電源３に接続され、変圧器１の低圧巻線１ｂは、低圧側遮断器２ｂを介して負荷４ａに接続されており、電源３からの電力を降圧して負荷４ａに供給する。変圧器１の低圧巻線１ｂと低圧側遮断器２ｂの間には、対地静電容量５に加えて、一定の特性を有するリアクトル６が並列に接続される。リアクトル６は、このリアクトル６に流れる電流の大きさが、変圧器１の磁束−励磁電流特性曲線の第２象限で設定される変圧器残留磁束目標値に対応する変圧器励磁電流以上となる特性を有する。【選択図】図１
2007234837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に遮断器を介して接続された複数の巻線を有する変圧器と、この変圧器と前記遮断器との間に接続された静電容量を備えた変圧器回路において、
前記変圧器の少なくとも１つの巻線にリアクトルが並列に接続され、
前記リアクトルは、このリアクトルに流れる電流の大きさが、前記変圧器の磁束−励磁電流特性曲線の第２象限で設定される変圧器残留磁束目標値に対応する変圧器励磁電流以上となる特性を有する
ことを特徴とする変圧器回路。
【請求項２】
電力系統に遮断器を介して接続された複数の巻線を有する変圧器と、この変圧器と前記遮断器との間に接続された静電容量を備えた変圧器回路において、
前記変圧器の少なくとも１つの巻線にリアクトルが並列に接続され、
前記リアクトルは、前記遮断器により前記電力系統から切り離された際に、前記静電容量と前記変圧器で構成される閉回路により前記静電容量の残留電荷を放電することで発生する電圧振動における第１半波以降の任意の第ｎ半波時間に関して、前記リアクトルを前記変圧器に接続しない場合の時間に比べて前記リアクトルを変圧器に接続した場合の時間の方が短くなる特性を有する
ことを特徴とする変圧器回路。
【請求項３】
前記変圧器と前記リアクトルの間に開閉器が接続され、この開閉器は、変圧器の運転中には変圧器にリアクトルを接続せず、前記遮断器により前記電力系統から切り離された直後に変圧器にリアクトルを接続するように構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変圧器回路。
【請求項４】
電力系統に遮断器を介して接続された複数の巻線を有する変圧器と、この変圧器と前記遮断器との間に接続された静電容量を備えた変圧器回路を、前記遮断器により前記電力系統から切り離した際に前記変圧器に残る残留磁束を低減する方法において、
前記変圧器の少なくとも１つの巻線にリアクトルを並列に接続し、
前記リアクトルとして、このリアクトルに流れる電流の大きさが、前記変圧器の磁束−励磁電流特性曲線の第２象限で設定される変圧器残留磁束目標値に対応する変圧器励磁電流以上となる特性を有するリアクトルを使用する
ことを特徴とする変圧器の残留磁束低減方法。
【請求項５】
電力系統に遮断器を介して接続された複数の巻線を有する変圧器と、この変圧器と前記遮断器との間に接続された静電容量を備えた変圧器回路を、前記遮断器により前記電力系統から切り離した際に前記変圧器に残る残留磁束を低減する方法において、
前記変圧器の少なくとも１つの巻線にリアクトルを並列に接続し、
前記リアクトルとして、前記遮断器により前記電力系統から切り離された際に、前記静電容量と前記変圧器で構成される閉回路により前記静電容量の残留電荷を放電することで発生する電圧振動における第１半波以降の任意の第ｎ半波時間に関して、前記リアクトルを前記変圧器に接続しない場合の時間に比べて前記リアクトルを変圧器に接続した場合の時間の方が短くなる特性を有するリアクトルを使用する
ことを特徴とする変圧器の残留磁束低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に遮断器を介して接続される変圧器回路に関するものであり、特に、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統においては、電源側から供給される高電圧の電力を負荷側で必要な低電圧の電力に変換するために、変圧器回路が使用されている。図２３および図２４は、電力系統の電源および負荷に接続された従来の変圧器回路の一例を示す図であり、図２３は２巻線変圧器の変圧器回路、図２４は３巻線変圧器の変圧器回路をそれぞれ示す単線結線図である。
【０００３】
図２３に示す２巻線変圧器の変圧器回路において、変圧器１の高圧巻線１ａは、高圧側遮断器２ａを介して電源３に接続され、変圧器１の低圧巻線１ｂは、低圧側遮断器２ｂを介して負荷４ａに接続されており、電源３からの電力を降圧して負荷４ａに供給するようになっている。また、変圧器１の低圧巻線１ｂと低圧側遮断器２ｂの間には、対地静電容量５が並列に接続されている。図２４に示す３巻線変圧器の変圧器回路においては、図２３に示す２巻線変圧器の変圧器回路の構成に加えて、さらに、変圧器１の中圧巻線１ｃが、中圧側遮断器２ｃを介して負荷４ｂに接続されており、電源３からの電力が負荷４ｂにも供給されるようになっている。
【０００４】
なお、これらの図２３および図２４においては、一例として、対地静電容量５が変圧器１の低圧巻線１ｂに接続された場合を示しているが、対地静電容量５が高圧巻線１ａに接続される場合もある。ここで、変圧器に接続される対地静電容量の具体例としては、変圧器巻線が元来有している静電容量の他に、サージアブソーバコンデンサ、電力ケーブルなどが挙げられる。
【０００５】
図２５は、図２３に示す２巻線変圧器の変圧器回路を単相回路に適用した場合の２線結線図であり、変圧器運転状態を示している。この図２５に示すように、変圧器１の運転時には、変圧器１は、閉路状態の遮断器２ａ，２ｂを介して電力系統の電源３と負荷４ａに接続されており、電源３からの電力を降圧して負荷４ａに供給している。この状態で、変圧器１には、変圧器励磁電流Ｉex、対地静電容量５ａ，５ｂへの充電電流Ｉc、および負荷４ａへの負荷電流Ｉpが流れている。
【０００６】
図２５に示す運転状態から変圧器１を停止する場合には、まず、低圧側遮断器２ｂを遮断する。これにより、変圧器１は負荷４ａから切り離されて停止状態となり、高圧側遮断器２ａに流れる電流は、変圧器励磁電流Ｉexと対地静電容量５ａ，５ｂへの充電電流Ｉcの合成電流となる。この合成電流は、対地静電容量５ａ，５ｂが大きい場合には、ほとんど電圧に対して９０度進みの電流となり、電流ゼロ点では、電圧はピークとなる。
【０００７】
電流ゼロ点で高圧側遮断器２ａを遮断すると、変圧器１は電源３から切り離され，図２６に示すように、遮断器２ａ，２ｂは遮断状態となる。この時点で、図２７に示すように、対地静電容量５ａ，５ｂには、遮断時の電圧Ｅが系統電圧波高値で残り、電荷が蓄えられる。ここで、図２７は、以上のように変圧器回路が遮断され、変圧器１が電力系統から切り離された後の回路状態を簡略に示す２線結線図である。
【０００８】
なお、この図２７において、対地静電容量５は、図２６に示す対地静電容量５ａ，５ｂを１つにまとめて示したものである。また、ＬTRは変圧器１の変圧器励磁インダクタンス、ＲTRは変圧器１の巻線抵抗、Ｃは対地静電容量５をそれぞれ示しており、巻線抵抗ＲTRおよび静電容量Ｃはそれぞれ一定である。
【０００９】
この場合、変圧器励磁インダクタンスＬTRは、図２８に示すようなヒステリシス特性を持っており、非飽和時と飽和時とで大きく変化する。この図２８は、図２７に示す変圧器回路遮断時からの変圧器１の磁束と励磁電流の変化を示す図であり、横軸は励磁電流、縦軸は磁束を示している。
【００１０】
実際の変圧器においては、電圧が定格電圧より５％高くなっても支障を生じてはならないという規格上の制限があるため、図２８の飽和磁束レベルＱ点の９５％以下、一般には９０％程度の領域で使用されている。すなわち、図２８中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄレベルの範囲で使用されている。
【００１１】
以上のように、変圧器回路を遮断して変圧器を運転状態から停止状態にする場合、鉄心に大きな残留磁束が残る。以下には、変圧器の鉄心に大きな残留磁束が残る理由について、図２３、図２７〜図３０を用いて説明する。
【００１２】
図２３において、高圧側遮断器２ａを遮断した場合には、変圧器１の変圧器励磁電流と対地静電容量５の電流の合成電流を遮断することになる。この場合、変圧器励磁電流は、電圧の９０度遅れであり、充電電流はその逆位相の９０度進みであるので、両者の差電流を遮断することとなる。対地静電容量５が大きい場合に、変圧器１の励磁電流と対地静電容量５の充電電流を合成した合成電流は、９０度進み電流となり、電流ゼロ点では、電圧はピークとなる。
【００１３】
図２９は、図２７に示す変圧器回路遮断時からの電圧Ｅの波形と磁束波形および変圧器励磁インダクタンスＬTRに流れる励磁電流Ｉexの波形を示す図である。なお、図２８と図２９における横軸の(1)〜(12)は、共通の時点を示す番号である。
【００１４】
図２３における高圧側遮断器２ａで電流を遮断したときの電圧位相は、図２９の時点(1)、すなわち電圧ピークの時点である。これは、前述したとおり、充電電流が励磁電流を上回っており、その合成電流が９０度の進み電流となり、電流ゼロ点で遮断した場合には、電圧ピークとなるためである。このときの磁束は、図２９に示すように、ゼロである。
【００１５】
この時点の磁束を、磁束−励磁電流特性曲線（φ−Ｉ特性）上に示すと、図２８における時点(1)近傍の位置になる。この時点(1)での励磁電流は、ひずみ波なのでゼロではない。この時点(1)は、充電電流と励磁電流の合成値がゼロになる点である。
【００１６】
続いて、対地静電容量５に蓄えられた電荷は、変圧器励磁インダクタンスＬTRと巻線抵抗ＲTRを通して放電されていく。変圧器励磁インダクタンスＬTRと静電容量Ｃの回路の放電周波数ｆrは、巻線抵抗ＲTRが小さいのでこれを無視すると、次の（式１）で表される。
【数１】
2007234837.tif 000003
【００１７】
図２７の変圧器励磁インダクタンスＬTRは非常に大きいので、ゆっくりとした放電になり、電圧の変化は緩やかである。この放電の間、次の（式２）に示すように、磁束は電圧を積分した値となるので、徐々に増加していき、やがて飽和する。
【数２】
2007234837.tif 000004
【００１８】
変圧器励磁インダクタンスＬTRが飽和すると、磁束の位置は、図２９および図２８の時点(2)となる。変圧器励磁インダクタンスＬTRは、飽和すると非常に小さくなるので、前記（式１）における変圧器励磁インダクタンスＬTRが小さくなる結果、対地静電容量Ｃからの電荷放電は急速になる。これは、図２８における時点(2)から時点(3)に至る間の現象である。図２９の時点(3)を過ぎると、電圧は負の領域になるので、それを積分した磁束はこの時点(3)から減少していき、励磁電流も減少し始める。
【００１９】
図２８の時点(4)に至ると、変圧器励磁インダクタンスＬTRは、飽和状態から非飽和状態へと変化し、再度大きな値に戻る。このとき、変圧器１の巻線抵抗ＲTRとヒステリシス損により損失が発生し、電圧絶対値の大きさは、時点(2)の位置よりも時点(4)の位置では小さくなる。図２９の時点(4)からは、大きな変圧器励磁インダクタンスＬTRと対地静電容量Ｃとの放電になり、時点(4)から時点(5)を経過し時点(6)にかけての電圧波形に示すとおり、再びゆっくりとした放電になる。図２８においては、時点(4)で飽和状態から脱して磁束が小さくなっていき、時点(5)で磁束ゼロの状態を通過し、負の方向に増加していき、飽和領域へと入る時点(6)の状態になる。
【００２０】
図２９の時点(1)から時点(2)までの時間をｔ１とし、時点(4)から時点(6)までの時間をｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２となる。これは、前述したとおり、ｔ１の間の電圧の方が、ｔ２の間の電圧よりも大きいからである。ｔ１およびｔ２は、それぞれ、変圧器励磁インダクタンスＬTRが飽和するまでの時間である。続いて、時点(6)の位置で、変圧器励磁インダクタンスＬTRは飽和を開始する。極性は反対であるが、時点(2)から時点(4)と同様の現象が発生し、時点(6)から時点(8)に至る間に、電圧は負から正の方向に反転する。これは、図２８における時点(6)から時点(8)に至る間の現象である。時点(8)における電圧絶対値は、時点(1)および時点(4)に比べて小さくなる。
【００２１】
図２９の時点(8)からは、再び電圧はゆっくりとした変化となり、磁束は時点(10)で飽和し、時点(11)では、電圧は負から正の方向へ反転する。時点(8)から時点(10)までの時間ｔ３は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３となる。回路の損失が小さい場合には、飽和と非飽和を繰り返した放電が図２９の場合よりも多く繰り返されるが、図２９においては、一例として、次に飽和状態から脱する時点(12)の電圧が非常に小さくなっているケースを示している。このときの磁束は、図２８の時点(10)から時点(11)を経て時点(12)の状態となる。
【００２２】
この時点(12)の状態になると、電圧がゼロになるまでの時間で変圧器励磁インダクタンスＬTRは飽和しない。これは、磁束が、前記（式２）に示したように、電圧の積分すなわち電圧波形の面積であり、その値が小さいためである。この時点(12)以降は、小さい電圧で振動するため、ほとんど磁束の大きさは変化しない。すなわち、磁束は、図２８において、ほぼＺ点の大きさで残ることになる。このような現象による残留磁束の大きさは、不確定であり、図３０に示すＱ点とＱ’点の間になる。この位置の磁束が残留磁束となる。図２８の例では、ほぼＺ点で示される残留磁束の大きさは、Ｑ点の７０％程度となっているが、一般には、残留磁束は最大で飽和レベルの磁束の８５％程度は残ることが知られている。
【００２３】
従来、このような変圧器停止時の残留磁束を低減する方法として、変圧器と並列にリアクトルを接続し、変圧器の固有周波数を電源周波数以上になるようにする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６４３２４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上記のように、従来、運転状態の変圧器を電力系統から切り離した際には、飽和レベルの磁束の８５％程度という大きな残留磁束が鉄心に残っていた。このような大きな残留磁束は、変圧器鉄心を飽和させる大きな原因となり、変圧器鉄心の飽和は、変圧器を再び課電したときに大きな励磁突入電流が流れる原因となる。この励磁突入電流の大きさは、変圧器定格電流の数倍にもなるため、例えば、系統電圧を大きく降下させたり、保護継電器の誤動作を引き起こすなどの問題をしばしば生じていた。
【００２５】
また、この残留磁束を低減するためにリアクトルを接続する特許文献１の方法では、変圧器に接続されている静電容量が大きいと、リアクトルの容量が大きくなり、寸法の増大に伴いコストも増大するため、経済性が低下するという問題点があった。
【００２６】
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減可能で、経済性にも優れた変圧器回路および変圧器の残留磁束低減方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、上記のような目的を達成するために、変圧器の巻線にリアクトルを並列に接続し、このリアクトルとして、電流の大きさが特定の目標値に対応する変圧器励磁電流以上となるか、または、接続により放電時の電圧振動における任意の半波時間を短くする特性を持つリアクトルを用いることにより、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減可能としたものである。また、変圧器に接続されている静電容量に関係なくリアクトル容量を決定できるため、リアクトル容量を十分に小さくして、経済性を向上することができる。
【００２８】
すなわち、本発明の変圧器回路は、基本的に、電力系統に遮断器を介して接続された複数の巻線を有する変圧器と、この変圧器と前記遮断器との間に接続された静電容量を備えた変圧器回路において、前記変圧器の少なくとも１つの巻線にリアクトルが並列に接続され、このリアクトルが、以下に示すような一定の特性を有することを特徴としている。
【００２９】
まず、本発明の一つの変圧器回路において、リアクトルは、このリアクトルに流れる電流の大きさが、前記変圧器の磁束−励磁電流特性曲線の第２象限で設定される変圧器残留磁束目標値に対応する変圧器励磁電流以上となる特性を有することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明の別の変圧器回路において、リアクトルは、前記遮断器により前記電力系統から切り離された際に、前記静電容量と前記変圧器で構成される閉回路により前記静電容量の残留電荷を放電することで発生する電圧振動における第１半波以降の任意の第ｎ半波時間に関して、前記リアクトルを前記変圧器に接続しない場合の時間に比べて前記リアクトルを変圧器に接続した場合の時間の方が短くなる特性を有することを特徴としている。
【００３１】
また、本発明の変圧器の残留磁束低減方法は、上記変圧器回路の特徴を方法の観点から把握したものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減可能で、経済性にも優れた変圧器回路および変圧器の残留磁束低減方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下には、本発明に係る変圧器回路の複数の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図２３〜図３０に示した従来技術と同一部分には同一符号を付している。
【００３４】
［第１の実施形態］
［構成］
図１は、本発明の第１の実施形態として、２巻線変圧器の変圧器回路の構成を示す単線結線図である。この図１に示すように、変圧器１、遮断器２ａ，２ｂ、電源３、負荷４ａ、および対地静電容量５の接続関係は、図２３に示した従来の２巻線変圧器の変圧器回路と同様であるが、本発明に従い、一定の特性を有するリアクトル６が変圧器１の１つの巻線に接続されている点で、図２３の回路と異なる。
【００３５】
すなわち、図１に示す本実施形態において、変圧器１の高圧巻線１ａは、高圧側遮断器２ａを介して電源３に接続され、変圧器１の低圧巻線１ｂは、低圧側遮断器２ｂを介して負荷４ａに接続されており、電源３からの電力を降圧して負荷４ａに供給するようになっている。また、変圧器１の低圧巻線１ｂと低圧側遮断器２ｂの間には、対地静電容量５に加えて、一定の特性を有するリアクトル６が並列に接続されている。
【００３６】
なお、この図１においては、一例として、対地静電容量５およびリアクトル６が変圧器１の低圧巻線１ｂに接続された場合を示しているが、対地静電容量５およびリアクトル６を高圧巻線１ａに接続してもよく、あるいはまた、対地静電容量５およびリアクトル６を異なる巻線にそれぞれ接続してもよい。
【００３７】
本実施形態において重要な点は、リアクトル６として、図２に示すような特性を有するリアクトルを使用することであり、以下には、このリアクトル特性の具体的な決定方法について説明する。
【００３８】
まず、図２の変圧器の磁束−励磁電流特性曲線（以下には、φ−Ｉ特性と略称する）上で、変圧器残留磁束目標値Ｚｐを決定する。ここでは、一例として、変圧器残留磁束目標値Ｚｐを、定格時の磁束、すなわち、定格電圧における磁束の約１５％とし、縦軸の０．１５の位置としている。この変圧器残留磁束目標値Ｚｐから水平線を引き、変圧器φ−Ｉ特性の第２象限との交点Ｘまでの長さをｈとする。ここで、ｈは励磁電流の大きさを示している。
【００３９】
次に、変圧器残留磁束目標値Ｚｐから水平線を引き、第１象限におけるｈの距離の点Ｙを求める。さらに、原点ＯとＹを結んだ直線ＯＹを求めると、この直線ＯＹが求めるリアクトルの特性である。この特性よりも大きな電流を流すリアクトルであれば、変圧器の残留磁束を、最大でも１５％以下にすることができる。図２の例では、リアクトルに求められる特性は、定格電圧の１５％で、電流１以上の容量となる特性である。
【００４０】
［作用］
以上のような構成を有する第１の実施形態によれば、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減できる。以下には、このような本実施形態の作用について、図３〜図９を用いて説明する。
【００４１】
図３は、図１に示す２巻線変圧器の変圧器回路を単相回路に適用した場合の２線結線図であり、変圧器運転状態を示している。この図３に示すように、変圧器１の運転時には、変圧器１は、閉路状態の遮断器２ａ，２ｂを介して電力系統の電源３と負荷４ａに接続されており、電源３からの電力を降圧して負荷４ａに供給している。この状態で、変圧器１には、巻線自身の静電容量、電力ケーブルまたはサージアブソーバコンデンサなどの対地静電容量５ａ，５ｂが接続されている。これにリアクトル６が並列に接続されている。
【００４２】
図３に示す運転状態から変圧器１を停止する場合には、図４において、まず、低圧側遮断器２ｂを遮断し、次に高圧側遮断器２ａを遮断することにより、変圧器回路を遮断する。ここで、低圧側遮断器２ｂの遮断後に高圧側遮断器２ａに流れる電流は、対地静電容量５が大きい場合には、９０度進み電流遮断となり、電流ゼロ点で遮断すると、図５に示すように、対地静電容量５には電圧Ｅがほとんど系統電圧波高値で残る。なお、図５は、以上のように変圧器回路が遮断され、変圧器１が電力系統から切り離された後の回路状態を簡略に示す２線結線図である。
【００４３】
変圧器回路の遮断後、対地静電容量Ｃの残留電圧Ｅは、インダクタンスＬTR、抵抗ＲTRを有する変圧器１、およびインダクタンスＬSR、抵抗ＲSRを有するリアクトル６によって放電されていく。変圧器１とリアクトル６は、図６に示すように、インダクタンスＬGおよび抵抗ＲGへと合成することができる。
【００４４】
図７（ａ）は、変圧器およびリアクトルのφ−Ｉ特性を示す図であり、変圧器の励磁特性は、磁束が１．０程度のときに励磁電流も大体１．０として、正規化して示している。この図７（ａ）において、磁束は、１．０５倍程度から飽和を開始し、１．２倍では大きく飽和している。これは、実用されている一般的な特性にほぼ合わせたものである。また、図７（ｂ）は、変圧器のφ−Ｉ特性とリアクトルのφ−Ｉ特性を合成した特性を示す図である。
【００４５】
図８（ａ）〜（ｅ）は、変圧器回路遮断時からの電圧、磁束、変圧器電流、リアクトル電流、および合成電流の各波形を示す図である。また、図９は、変圧器回路遮断時からの磁束と励磁電流の変化を示す図である。なお、これらの図８および図９における横軸の(1)〜(14)は、共通の時点を示す番号である。
【００４６】
以下には、これらの図８および図９を用いて、変圧器回路遮断後に残留磁束を低減できる理由について詳細に説明する。
【００４７】
図８の時点(1)で変圧器回路を遮断すると、電圧は波高値の大きさで残るが、この電圧は変圧器１とリアクトル６の並列回路でゆっくりと放電される。このときの放電電圧の周波数は、次の（式３）で表される。
【数３】
2007234837.tif 000005
【００４８】
ここで、合成インダクタンスＬGは、次の（式４）で表される。
【数４】
2007234837.tif 000006
【００４９】
磁束は、前記（式２）に示したように、電圧を積分した電圧波形の面積であるため、次第に大きくなっていき、時点(2)で飽和する。
【００５０】
図９では、時点(1)からスタートした磁束は徐々に大きくなり、時点(2)に達し、飽和する。その後も時点(3)まで磁束は増加する。この例では、励磁電流は横軸の２０にまで達している。図８（ａ）の電圧は反転し、時点(3)で電圧ゼロの点を通過する。図９の時点(3)から磁束は減少を開始し、時点(4)で飽和が解除される。図８（ｂ）の磁束は、時点(3)からは電圧が負の領域になるので、その積分値は減少方向に変化し、時点(4)で飽和が解除される。
【００５１】
この時点(2)から時点(4)の間は、変圧器は飽和しているので、図８（ｃ）の変圧器電流波形に示すように、大きな電流が流れる。なお、実際には、変圧器電流はこれ以外の時間でも流れてはいるが、非常に小さいので図中では無視している。また、リアクトルは飽和しないので、この時点(2)から時点(4)の間は、変圧器電流の方が大きくなる。図８（ｄ）のリアクトル電流は、リアクトルのφ−Ｉ特性として図２に示したように、磁束と比例して流れる。変圧器電流とリアクトル電流を合成した合成電流は、図８（ｅ）のようになる。
【００５２】
時点(4)からは、変圧器の飽和は解除され、変圧器のインダクタンスＬTRは遮断直後と同様の大きな値に戻るため、図８（ａ）のように、再びゆっくりとした放電となり、緩やかな放電電圧波形となる。図８（ｂ）のように、磁束は時点(4)以降も減少し続け、時点(5)でゼロとなり、さらに負の方向へと変化を続けて、時点(6)において負極性の領域で飽和する。
【００５３】
図９では、磁束ゼロの時点(5)を通過し、負極性の領域に入り、時点(6)で負極性領域の飽和に入る。変圧器の飽和に伴い、時点(6)から時点(8)の間では、図８（ｃ）の変圧器電流、図８（ｅ）の合成電流に示すように、電流が大きくなる。図９の時点(7)まで、磁束は負極性領域で増加し、電流は負極性領域で増加する。時点(7)から磁束は減少し、時点(8)で飽和が解除される。磁束ゼロの時点(9)を通過し、時点(10)に達する。
【００５４】
時点(8)からは、図８（ａ）の電圧波形に示すように、再びゆっくりとした放電となり、緩やかな放電波形となる。この時点(8)では、最初の時点(1)に比べて、電圧値は小さくなっている。これは、回路の抵抗や鉄心のヒステリシス損、うず電流損などにより、減衰があるためである。
【００５５】
図８（ｂ）に示すように、磁束は、時点(7)から時点(8)を経て、時点(9)でゼロとなり、さらに正極性の方向に増加していく。電圧は、図８（ａ）に示すように、時点(10)でゼロ点を迎え、負極性側へ変化する。磁束は、図８（ｂ）に示すように変化するが、この例では、正極性になってからの時点(9)から時点(10)間で飽和しない。
【００５６】
また、時点(10)で電圧は負の方向に変化していくので、磁束は減少し、図９の磁束ゼロの時点(11)を通過して、負極性側に変化し、時点(12)に達する。磁束は、この時点(12)から正極性方向に向かって変化し、時点(13)のゼロ点を経て、時点(14)で、時点(10)よりも低い値となり、また、負極性方向へと変化する。この時点では、変圧器が磁気飽和しないので、図８（ｃ）に示すように、変圧器電流は、ほとんど流れない。その一方で、図８（ｄ）に示すように、リアクトル電流は流れ続ける。
【００５７】
すなわち、時点(8)以降では、変圧器は飽和せずに、主としてリアクトルのインダクタンスＬSRと静電容量Ｃとで放電が行われている。このときの放電周波数は、変圧器のインダクタンスＬTRが非常に大きいので、ほぼ次式のようになる。
【数５】
2007234837.tif 000007
【００５８】
時点(8)以降は、この（式５）の周波数で放電が続き、回路の抵抗などにより徐々に減衰していく。すなわち、正弦波状の減衰振動電圧が発生し、電圧ゼロ、電流ゼロに向かって徐々に減衰していく。図８（ｂ）に示すように、磁束も、時点(8)以降は振動しながら減少していく。ただし、最終値は、ゼロになるとは限らない。
【００５９】
さらに、以上のような変化が繰り返されていくが、最後は、電流がゼロになった時点で放電は終了する。その位置は、図９のＺＺ’間であり、この範囲で電流ゼロとなる。すなわち、図９のヒステリシス特性において、残留磁束が、範囲ＺＺ’を超えることはあり得ない。
【００６０】
以上のとおり、この例では、変圧器は時点(2)および時点(6)で飽和し、その後は飽和しない。時点(8)以降の正弦波状の振動波電圧が徐々に減衰していくことにより、磁束も減衰し、最終値、すなわち残留磁束は非常に小さくなる。
【００６１】
［効果］
以上のような第１の実施形態によれば、変圧器回路遮断後に、変圧器鉄心の飽和を発生しながらも、変圧器に残る残留磁束を大幅に低減できるため、変圧器に再び電圧を印加したときに流れる励磁突入電流を大幅に小さくすることができる。したがって、電力系統の電圧降下や保護継電器の誤動作を防止することができる。
【００６２】
また、変圧器の磁束−励磁電流特性曲線上で設定される残留磁束目標値に基づいてリアクトル電流を決定し、それによってリアクトル容量を決定できるため、変圧器に接続されている静電容量に関係なく、リアクトル容量を十分に小さくすることができる。したがって、リアクトルを小型化してコストを低減でき、経済性を向上できる。
【００６３】
［第２の実施形態］
［構成］
本発明の第２の実施形態に係る変圧器回路は、図１に示した第１の実施形態と同じ回路構成において、異なる特性を有するリアクトル６を使用するものである。すなわち、図１に示す変圧器回路の遮断時には、前述したとおり、対地静電容量５と変圧器１で構成される閉回路により対地静電容量５の残留電荷を放電することで電圧振動が発生するが、本実施形態のリアクトル６は、この電圧振動における第１半波以降の任意の第ｎ半波時間に関して、図１０に示すような特性を有する。
【００６４】
この図１０に示すように、本実施形態のリアクトル６は、リアクトル６を変圧器１に接続しない場合の第ｎ半波時間Ｔｎ’に比べてリアクトル６を変圧器に接続した場合の第ｎ半波時間Ｔｎの方が短くなる特性を有する。ここで、リアクトル６を変圧器に接続した場合の第ｎ半波時間Ｔｎは、変圧器の飽和する時間よりも短くなっている。
【００６５】
また、リアクトル６のφ−Ｉ特性は、図１１に示すように、定格電圧領域では、変圧器のφ−Ｉ特性とほとんど同じである。図１１（ａ）は、本実施形態における変圧器およびリアクトルのφ−Ｉ特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、このような変圧器のφ−Ｉ特性とリアクトルのφ−Ｉ特性を合成した特性を示す図である。
【００６６】
なお、本実施形態におけるこのようなリアクトル特性の具体的な決定方法の詳細については、作用の説明に続いて後述する。
【００６７】
［作用］
以上のような構成を有する第２の実施形態によれば、電力系統から切り離した際に変圧器に残る残留磁束を大幅に低減できる。以下には、このような本実施形態の作用について、図３〜図５、および図１０〜図１３を用いて説明する。
【００６８】
図３に示すような運転状態から図４および図５に示すように変圧器回路を遮断する点は、第１の実施形態と同様である。この場合、第１の実施形態におけるリアクトル６の特性（図２）とは異なり、本実施形態におけるリアクトル６の特性は、図１１に示すように、定格電圧領域では、変圧器のφ−Ｉ特性とほとんど同じであるため、変圧器回路遮断後の電圧振動を初めとする現象は、第１の実施形態と異なるものとなる。
【００６９】
図１２（ａ）〜（ｅ）は、変圧器回路遮断時からの電圧、磁束、変圧器電流、リアクトル電流、および合成電流の各波形を示す図である。また、図１３は、変圧器回路遮断時からの磁束と励磁電流の変化を示す図である。なお、これらの図１２および図１３における横軸の[1]〜[16]は、共通の時点を示す番号である。
【００７０】
以下には、これらの図１２および図１３を用いて、変圧器回路遮断後に残留磁束を低減できる理由について詳細に説明する。
【００７１】
図１２の時点[1]で変圧器回路を遮断すると、図１２（ａ）に示すような電圧振動が発生する。遮断後の第１半波では、変圧器が飽和し、時点[2]で電圧が負極性に反転し、第２半波でも同様に飽和して、時点[4]で正極性側に反転している。この例では、第３半波、第４半波までは、変圧器が飽和して電圧が反転している。その一方で、第５半波では、変圧器の飽和は発生しておらず、この第５半波以降は正弦波状の電圧波形が継続している。
【００７２】
このときの磁束の変化は、図１２（ｂ）に示すように、第１半波の最後の部分で飽和レベルを超え、時点[2]でピークに達している。このような磁束の飽和状態においては、図１２（ｃ）に示すように、変圧器電流も急激に流れる。図１３では、時点[1]が遮断時の磁束の位置である。その後、磁束は増加し続け、時点[2]で飽和する。図のかなり右側の位置となり、大きな電流が流れる。時点[2]に右方向矢印を付けたのはこれを意味している。ここから磁束は減少し始め、時点[3]でゼロになる。この近辺での電流は非常に小さい。
【００７３】
これに対し、リアクトルは飽和しないので、リアクトル電流は、図１２（ｄ）に示すように、磁束に比例して流れる。合成電流（ｅ）は、変圧器電流（ｃ）とリアクトル電流（ｄ）との合成値であるため、変圧器電流が大きくなる時点[2]で急激に大きくなっている。
【００７４】
図１２（ｂ）の例では、磁束は、第２半波、第３半波、第４半波で飽和し、時点[4]、時点[6]、時点[8]近傍で急激に大きな変圧器電流（ｃ）が流れている。合成電流（ｅ）も同じ時点で大きくなっている。図１３では、磁束は、負極性領域の時点[4]で飽和しており、時点[5]でゼロを通過し、再び飽和して時点[6]に達している。
【００７５】
ところで、電圧値は、図１２（ａ）に示すように、第１半波から第４半波までの間に減衰している。磁束は、前記（式２）に示したように、電圧を積分した値であり、電圧が低いため、第５半波では、磁束は、時点[10]で飽和レベルに近づいてはいるが、飽和には達していない。この状態は、図１３の時点[10]の位置に対応しており、電流値は小さくなる。図１２（ｂ）に示すように、磁束は、その後の時点[12]、時点[14]、時点[16]のいずれでも飽和に達していない。すなわち、第５半波以降は、電圧が徐々に減衰して低くなり、変圧器の飽和が発生していないため、磁束も飽和することなく徐々に減衰している。ここで、磁束の大きさに注目すると、時点[12]、時点[14]、時点[16]での磁束ピーク値は徐々に減衰している。
【００７６】
図１３において、磁束は、時点[10]から時点[11]のゼロ点を経て、飽和レベルよりも低い時点[12]で負極性側のピークを迎え、時点[13]を経て、時点[14]では時点[10]より低い正極性側のピークとなり、さらに、時点[15]を経て、時点[16]では、時点[12]よりも低い負極性側のピークに至っている。磁束は、その後も、時点[17]、時点[18]以降へと変化を続ける。最終的に、電圧、電流がゼロとなるところまで減衰し続けて放電を完了すると、この放電完了時点の磁束が残留磁束となるが、この残留磁束は、図１３において、破線の終点として示すように、非常に小さな値となる。
【００７７】
以上のように、本実施形態においては、変圧器回路遮断後の電圧が、正弦波状に減衰振動するため、磁束は、図１２（ｂ）および図１３に示すように変化し、ゼロに近づいていく。すなわち、電圧波形をこのような正弦波状の減衰振動波にすることで、消磁効果を持たせることができる。
【００７８】
［リアクトル特性の具体的な決定方法の詳細］
以下には、図１２および図１３に示すような現象を発生させるリアクトル特性の具体的な決定方法について、図１０、図１１、図１４〜図１６、および図２７を用いて説明する。
【００７９】
まず、本実施形態とは異なる比較用の回路例として、電力系統からの遮断後に、対地静電容量４にリアクトル６が接続されず、変圧器１のみが接続される変圧器回路においては、従来技術について図２７に示したように、対地静電容量５に残留した電圧Ｅは、変圧器１を通して放電していく。図１４は、この場合の電圧波形を模式的に簡略化して示す図である。なお、変圧器のφ−Ｉ特性は、図１１（ａ）に示したとおりである。
【００８０】
図１４に示すように、電力系統からの遮断後に、電圧Ｅは放電されていくが、この場合の変圧器回路の固有周波数は、次の（式６）で表される。
【数６】
2007234837.tif 000008
【００８１】
この場合、変圧器のインダクタンスＬTRは、非常に大きいので、（式６）における固有周波数ｆTRは非常に小さくなり、ゆっくりとした電圧変化を示す。その間、前記式２）に示したように電圧を積分した値となる磁束は急速に大きくなり、飽和する。磁束が飽和すると、変圧器のインダクタンスＬTRが小さくなるので、変圧器回路の固有周波数ｆTRは大きくなり、電圧は急激に変化し、極性が反転する。
【００８２】
第２半波になると、電圧は負極性になるので磁束は減少し、飽和が解ける。この場合、変圧器のインダクタンスＬTRは再び大きくなり、ゆっくりとした電圧変化になる。磁束は負極性側で蓄積され、やがて飽和し、電圧は再び正極性側へ反転する。第２半波では、電圧は、変圧器の巻線抵抗などによって減衰するので、遮断直後の値よりも小さくなっており、第２半波の飽和時間は長くなる。このようにして、第２半波、第３半波、…、第ｎ半波、と次第に電圧は低くなり、半波の時間が長くなりつつ、電圧は減衰していく。
【００８３】
また、比較用の別の回路例として、図１６に示すように、変圧器１の代わりにリアクトル６のみが対地静電容量４に接続される放電回路においては、リアクトル６が、図１１（ａ）に示す特性を有するものとすれば、この場合の放電電圧の波形は、図１６に示すようになる。
【００８４】
図１６に示すように、正弦波状の電圧が連続し、リアクトル６の抵抗ＲSRによって徐々に減衰していく。この場合の放電回路の固有周波数は、次の（式７）で表される。
【数７】
2007234837.tif 000009
【００８５】
この場合、リアクトル６のインダクタンスＬSRの大きさを選定することによって、（式７）における固有周波数ｆSRを任意に変えることができる。また、リアクトル６のインダクタンスＬSRは、変圧器のインダクタンスＬTRとは異なり、飽和せず一定なので、固有周波数ｆSRも一定の値となる。
【００８６】
以上のような比較用の回路例の放電電圧波形に対し、本実施形態のように、変圧器とリアクトルを組み合わせた変圧器回路における変圧器回路遮断後の放電電圧の波形は、図１０に示すようになる。
【００８７】
この図１０に示すように、変圧器回路の遮断後、第１半波、第２半波、…、第（ｎ−１）半波までは、変圧器が飽和することにより電圧が反転しているが、第ｎ半波では、変圧器が飽和する前に、電圧が正方向へ変化しているために、変圧器は飽和していない。すなわち、リアクトルが接続されていない場合は、第ｎ半波時間は、Ｔｎ’であるが、リアクトルを接続することにより、第ｎ半波時間をＴｎと短くし、その後の電圧波形を正弦波状の減衰振動波とし、これにより残留磁束を大幅に低減している。変圧器回路にリアクトルを接続した場合の電圧波形をこのような正弦波状の減衰振動波にすることで、変圧器回路に消磁効果を持たせることができる。
【００８８】
なお、第ｎ半波で飽和せずに、続く第（ｎ＋１）半波で飽和する可能性もある。その理由は、第ｎ半波のリアクトルによる放電は、図１０に示すように、電圧ピークから開始するので、長さは、４分の１波長となり、電圧が積分されて磁束になる期間が短いが、第（ｎ＋１）半波では、２分の１波長となり、時間が２倍になるからである。この場合、電圧値は、第（ｎ＋１）半波の方が第ｎ半波よりも小さいので、電圧値によって異なる結果となる。
【００８９】
そして、このように、第ｎ半波で飽和せず、第（ｎ＋１）で変圧器が飽和した場合でも、変圧器回路に消磁効果を持たせることができることに変わりはない。その理由は、第（ｎ＋１）半波で飽和しても、続く第（ｎ＋２）半波では、第ｎ半波に比べて電圧は減衰して低くなっているので、飽和する前にリアクトルによる正弦波状の電圧振動が発生するためである。さらに後続の第（ｎ＋３）半波で飽和が起きたとしても、電圧は減衰していくので、いずれは、変圧器の飽和は発生しないようになり、必ずリアクトルだけの電圧振動になる。
【００９０】
このように、変圧器回路にリアクトルを接続して、第ｎ半波では変圧器の飽和が発生せず、リアクトルによる電圧振動を発生させるようにすることにより、正弦波状の減衰振動電圧を発生させることができるため、回路に消磁効果を持たせることができる。
【００９１】
また、リアクトルの容量は、第ｎ半波のｎの値を選択することで選択できる。例えば、ｎが３以上の値である場合に、第１半波時間＜第２半波時間＜第ｎ半波時間の関係にあり、また、周波数とインダクタンスは逆比例するので、ｎが小さくなると、インダクタンスも小さくする必要がある。
【００９２】
リアクトルのインダクタンスＬSRとリアクトル容量Ｐの関係は、次の（式８）で表される。
【数８】
2007234837.tif 000010
【００９３】
この（式８）に示すように、リアクトル容量Ｐは、リアクトルのインダクタンスＬSRに反比例するため、リアクトルのインダクタンスＬSRを大きく選定することにより、リアクトル容量Ｐを小さくすることができる。
【００９４】
また、リアクトルの抵抗ＲSRもできるだけ小さくする方がよい。その理由は、リアクトルの抵抗ＲSRが小さいほど、第ｎ半波以降の減衰振動電圧波形が長く続くことになり、それだけ磁束が減少していき、消磁効果を発揮することになるからである。同様に、変圧器のヒステリシス損、うず電流損、巻線抵抗損もできるだけ小さくする方がよい。その理由は、主としてリアクトルによる放電が続いている場合であっても、変圧器側でも並行的に放電が行われるため、変圧器のそれらの損失が小さいほど、減衰振動電圧波形が長く続くことになり、消磁効果を発揮するからである。
【００９５】
なお、実際のリアクトルのインダクタンスを決定する場合には、変圧器のφ−Ｉ特性、想定するリアクトルのφ−Ｉ特性、それぞれの抵抗値などを使って計算機解析を行うことにより、適切な大きさのリアクトルを選定することができる。また、モデル器を使った試験などによって決定してもよい。
【００９６】
図１７〜図１９は、３相変圧器の変圧器回路におけるリアクトルの実際の設計例を示す図である。
【００９７】
ここで、図１７は、３相変圧器の変圧器回路における遮断後の各相の電圧波形を示す図であり、特に、最初の２波後に遮断した場合の例を示している。３相変圧器の変圧器回路では、他相の影響が加わり、相ごとに位相が異なるため、複雑な波形となる。図１７の例では、最初は変圧器の飽和を示す矩形波状の波形が発生しているが、第２０半波を過ぎた０．７秒位の時点から正弦波状の減衰振動電圧波形が発生している。
【００９８】
また、図１８は、図１７に対応する遮断後の各相の磁束波形を示す図である。この図１８の例では、最初の２波で遮断してから磁束が大きくなり、０．７秒位の時点から減衰振動波になり、ほぼゼロへと収束している。これらの図１７および図１８の０．７秒以降の周波数は、電源周波数の１０分の１以下となっている。
【００９９】
さらに、図１９は、図１７および図１８に対応する遮断後の各相の磁束と励磁電流の変化を示す図である。この図１９においては、磁束が、飽和領域からゼロレベルへと変化していく様相が示されている。
【０１００】
［効果］
以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、変圧器回路遮断後に、変圧器鉄心の飽和を発生しながらも、変圧器に残る残留磁束を大幅に低減できるため、変圧器に再び電圧を印加したときに流れる励磁突入電流を大幅に小さくすることができる。したがって、電力系統の電圧降下や保護継電器の誤動作を防止することができる。
【０１０１】
また、第ｎ半波のnの値を選択することで、リアクトル容量を決定できるため、第１の実施形態に比べて、リアクトル容量をさらに小さくすることができる。したがって、リアクトルをさらに小型化してコストをより低減でき、経済性を一層向上できる。
【０１０２】
［第１、第２実施形態と従来技術との具体的なリアクトル容量比較］
以上のような、本発明における第１、第２の実施形態の効果をより明確に示す観点から、以下には、３相変圧器の変圧器回路に対して第１、第２の実施形態を適用した場合と、リアクトルを接続した従来技術との具体的なリアクトル容量比較について説明する。ここで、３相変圧器の変圧器回路の条件は、次の通りとする。
【０１０３】
《条件》
系統電圧：６６kV，３相
変圧器容量：２０ＭＶＡ
電源周波数：６０Hz
対地静電容量：１１μＦ
変圧器インダクタンス：７１．７H（不飽和領域）
変圧器励磁電流：１．４１Ａ
【０１０４】
この条件で、例えば、特許文献１に記載の従来方法（以下には、前記従来方法と略称する）で、変圧器固有周波数を電源周波数以上とする場合のリアクトルのインダクタンスは、次の（式９）により求められる。
【数９】
2007234837.tif 000011
【０１０５】
この（式９）に、上記の回路条件の数値を代入すると、リアクトルのインダクタンスＬrは、Ｌr＝０．６４６Ｈとなる。この値から、前記（式８）により３相容量Ｐを求めると、リアクトル容量Ｐ≧１７．９ＭＶＡとなる。
【０１０６】
一方、本発明による第１の実施形態を適用した場合のリアクトル容量は、残留磁束目標値に応じて異なるが、ここでは、一例として、残留磁束目標値を１５％以下とした場合のリアクトル容量を求める場合について説明する。
【０１０７】
まず、図７から、残留磁束１５％における励磁電流は、０．９０Ａとなるため、縦軸１００％におけるリアクトル電流は、０．９０×１００／１５＝６．０Ａとなる。この場合、３相リアクトル容量は、√３×６６×１０3×６．０＝６８６ｋＶＡとなる。この値「６８６ｋＶＡ」は、単位をＭＶＡとし、有効桁数を小数点以下２桁とすれば、ほぼ「０．６９ＭＶＡ」と表現できる。
【０１０８】
以上のような前記従来方法によるリアクトル容量１７．９ＭＶＡと本発明の第１の実施形態によるリアクトル容量０．６９ＭＶＡとを比べると、本発明の第１の実施形態によれば、リアクトル容量を、前記従来方法によるリアクトル容量の２６分の１と、大幅に小さくできることがわかる。なお、これは、残留磁束目標値を１５％以下とした場合の値であるため、異なる残留磁束目標値を用いた場合には、従来の２６分の１よりもさらに小さいリアクトル容量とすることも可能である。
【０１０９】
また、本発明による第２の実施形態においては、遮断後の第ｎ半波においてリアクトルを接続しない場合の変圧器の飽和時間よりも、リアクトルを接続した場合の第ｎ半波の時間が短くなるようにしており、この第ｎ半波以降での周波数は、電源周波数に比べてかなり低くなる。例えば、前述した図１７および図１８の例では、第ｎ半波以降での周波数は、電源周波数の１／１０以下である。
【０１１０】
また、電源周波数ｆ0、固有周波数ｆrとリアクトル容量Ｐの関係は、次の（式１０）で表される。
【数１０】
2007234837.tif 000012
【０１１１】
ここで、Ｌは、変圧器励磁インダクタンスとリアクトルインダクタンスとが並列接続されたときの合成インダクタンスであるが、変圧器励磁インダクタンスが、リアクトルのインダクタンスに比べて非常に大きい場合には、合成インダクタンスＬは、ほぼリアクトルのインダクタンスと等しくなる。
【０１１２】
上記の（式１０）から、合成インダクタンスＬは、次の（式１１）で表される。
【数１１】
2007234837.tif 000013
【０１１３】
この（式１１）と前記（式８）から、リアクトル容量Ｐは、次の（式１２）で表される。
【数１２】
2007234837.tif 000014
【０１１４】
ここで、Ｋは、次の（式１３）で表される。
【数１３】
2007234837.tif 000015
【０１１５】
すなわち、上記の（式１２）に示したとおり、リアクトル容量Ｐは、固有周波数ｆrの２乗に比例する。前記条件では、電源周波数が６０Ｈｚであるが、前記従来方法においては、固有周波数は電源周波数以上となるため、固有周波数として、例えば、６１Ｈｚを選定したとする。これに対して、本発明による第２の実施形態においてリアクトルを接続した場合の固有周波数は、図１７および図１８の例では、電源周波数の１０分の１以下となっているため、例えば、６Ｈｚであるとする。
【０１１６】
この場合に、本発明の第２の実施形態における固有周波数「６Ｈｚ」は、前記従来方法における固有周波数「６１Ｈｚ」の約１０分の１であり、また、リアクトル容量は固有周波数の２乗に比例するので、本発明の第２の実施形態によるリアクトル容量は、前記従来方法によるリアクトル容量の約１００分の１という極めて小さな容量になる。
【０１１７】
なお、本発明の第２の実施形態による図１７および図１８の例では、実際のリアクトル容量は６０ｋＶＡであった。これに対し、前記（式９）により求めた前記従来方法によるリアクトル容量は、前述したとおり、１７．９ＭＶＡ以上である。この場合、両者を比べると、３００倍もの差がある。このように、本発明の第２の実施形態によれば、前記従来方法に比べて、リアクトル容量の値を２桁単位で小さくすることができる。
【０１１８】
［第３の実施形態］
図２０は、本発明の第３の実施形態として、２巻線変圧器の変圧器回路の構成を示す単線結線図である。この図２０に示すように、本実施形態に係る変圧器回路は、図１に示した第１の実施形態の構成において、変圧器１とリアクトル６を接続する開閉器７を追加したものである。この場合、リアクトル６は、第１、第２の実施形態のいずれかと同様の特性を有するリアクトル６である。
【０１１９】
このような構成を有する本実施形態において、変圧器１の運転中には、開閉器７を開放して変圧器１からリアクトル６を切り離しておく。そして、遮断器２ａ，２ｂにより変圧器回路が遮断された直後に、開閉器７を投入して変圧器１にリアクトル６を接続する。この場合、変圧器回路遮断直後に、変圧器１と対地静電容量５との間で放電が開始されるが、リアクトル６が投入された瞬間からは、リアクトル６の特性に応じて、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の作用により、同様の残留磁束低減効果を発揮することができる。
【０１２０】
したがって、第３の実施形態によれば、リアクトルの特性に応じて、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、通常運転時には、リアクトルが切り離されているため、通常運転時におけるリアクトル運転に伴う電力損失の発生、寿命損失、騒音発生などを防止できるとともに、リアクトルは短時間定格で十分であるため、リアクトルをさらに小型化してコストをより低減でき、経済性を一層向上できる。
【０１２１】
［他の実施形態］
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。
【０１２２】
例えば、前記実施形態においては、２巻線変圧器に本発明を適用した場合の回路図を示したが、図２１、図２２に示すように、本発明を３巻線変圧器の変圧器回路に適用することもできる。ここで、図２１は、図１に示した第１の実施形態の変形例であり、３巻線変圧器である変圧器１の低圧巻線１ｂに対してリアクトル６が常時接続されている。図２２は、図２０に示した第３の実施形態の変形例であり、３巻線変圧器である変圧器１の低圧巻線１ｂに対して開閉器７を介してリアクトル６が接続されている。
【０１２３】
また、リアクトルを接続する巻線は、低圧巻線に限らず、いずれの巻線に接続した場合でも同様の効果が得られる。また、静電容量が接続された巻線と同じ巻線にリアクトルを接続する必要はない。すなわち、静電容量が接続された巻線に何等関係なく、いずれの巻線にリアクトルを接続した場合でも同様の効果が得られる。図２２では、このような場合の一例として、リアクトル６を低圧巻線１ｂに接続する一方で、対地静電容量５を中圧巻線１ｃに接続した場合が示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る２巻線変圧器の変圧器回路の構成を示す単線結線図。
【図２】図１に示す第１の実施形態に係る変圧器回路におけるリアクトルの特性を示す図。
【図３】図１に示す２巻線変圧器の変圧器回路を単相回路に適用した場合の２線結線図であり、変圧器運転状態の電圧・電流を示す図。
【図４】図３の変圧器回路を遮断した後の変圧器回路遮断状態を示す２線結線図。
【図５】図４に示す変圧器回路遮断状態を簡略に示す２線結線図。
【図６】図５に示す変圧器とリアクトルの並列回路を合成する概念図。
【図７】変圧器のφ−Ｉ特性と第１の実施形態におけるリアクトルのφ−Ｉ特性およびその合成を示す図。
【図８】第１の実施形態における変圧器回路遮断時からの電圧・磁束・電流の波形を示す図。
【図９】第１の実施形態における変圧器回路遮断時からの磁束と励磁電流の変化を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る変圧器回路におけるリアクトルの特性を示す図。
【図１１】変圧器のφ−Ｉ特性と第２の実施形態におけるリアクトルのφ−Ｉ特性およびその合成を示す図。
【図１２】第２の実施形態における変圧器回路遮断時からの電圧・磁束・電流の波形を示す図。
【図１３】第２の実施形態における変圧器回路遮断時からの磁束と励磁電流の変化を示す図。
【図１４】リアクトルを接続しない変圧器回路遮断時からの電圧波形を模式的に示す概念図。
【図１５】リアクトルと静電容量のみの放電回路を簡略に示す２線結線図。
【図１６】図１５に示す放電回路の放電電圧の波形を示す図。
【図１７】第２の実施形態によるリアクトルの実際の設計例として、３相変圧器の変圧器回路における遮断後の各相の電圧波形を示す図。
【図１８】図１７に対応する遮断後の各相の磁束波形変化を示す波形
【図１９】図１７および図１８に対応する遮断後の各相の磁束と励磁電流の変化を示す図。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る２巻線変圧器の変圧器回路の構成を示す単線結線図。
【図２１】第１の実施形態を３巻線変圧器の変圧器回路に適用した変形例を示す単線結線図。
【図２２】第３の実施形態を３巻線変圧器の変圧器回路に適用した変形例を示す単線結線図。
【図２３】２巻線変圧器の変圧器回路の従来例を示す単線結線図。
【図２４】３巻線変圧器の変圧器回路の従来例を示す単線結線図。
【図２５】図２３に示す変圧器回路を単相回路に適用した場合の２線結線図であり、変圧器運転状態の電圧・電流を示す図。
【図２６】図２５の変圧器回路を遮断した後の変圧器回路遮断状態を示す２線結線図。
【図２７】図２６に示す変圧器回路遮断状態を簡略に示す２線結線図。
【図２８】図２７に示す変圧器回路遮断時からの変圧器の磁束と励磁電流の変化を示す図。
【図２９】図２７に示す変圧器回路遮断時からの電圧・磁束・電流の波形を示す図。
【図３０】図２７に示す変圧器回路遮断後における変圧器の残留磁束の範囲を示す図。
【符号の説明】
【０１２５】
１…変圧器
１ａ…変圧器の高圧巻線
１ｂ…変圧器の低圧巻線
１ｃ…変圧器の中圧巻線
２ａ…高圧側遮断器
２ｂ…低圧側遮断器
２ｃ…中圧側遮断器
３…電源
４ａ，４ｂ…負荷
５，５ａ，５ｂ…対地静電容量
６…リアクトル
７…開閉器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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