(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、該鉄心に巻回された一次巻線及び二次巻線とで構成された変圧器において、上記一次巻線と二次巻線との間に励磁巻線が巻回された磁性体を配置し、該磁性体を励磁する励磁電源を備え、変圧器の定常運転状態においては上記磁性体を漏れ磁束が抑制されるように励磁し、短絡事故時に上記励磁電源回路を開放するように制御することを特徴とする変圧器。
【請求項２】
磁性体は、偶数のユニットに分割してそれぞれの磁性体ユニットの励磁方向が交互に逆方向になるように配置し、励磁電源は直流電源とし、定常運転時には磁気飽和状態に励磁し、短絡事故時に励磁電源回路を開放するように制御することを特徴とする請求項１記載の変圧器。
【請求項３】
励磁電源は交流電源とし、定常運転時には一次巻線と二次巻線により発生する漏れ磁束を低減する方向に励磁し、短絡事故時には励磁電源回路を開放するように制御することを特徴とする請求項１記載の変圧器。
【請求項４】
励磁電源は、変圧器の自己の巻線から供給される構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変圧器。
【請求項５】
鉄心と、該鉄心に巻回された一次巻線及び二次巻線とで構成された変圧器において、上記一次巻線と二次巻線との間に誘導巻線が巻回された磁性体を配置し、上記誘導巻線は、誘導電流を抑制する電流抑制リアクトル及び回路を開閉する遮断器を直列に接続した閉回路を形成し、定常運転時には、上記誘導巻線の誘導電圧により漏れ磁束を抑制する電流を流し、短絡事故時には上記閉回路を開放するように制御することを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力系統に設置される変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統に設置される変圧器は、鉄心と鉄心に巻回された一次巻線と二次巻線とで構成され、変圧器の漏れインピーダンスは、設置される電力系統の系統安定度にあまり影響を与えず、短絡時の短絡電流があまり大きくならない漏れインピーダンス値が製作仕様として指定され、その指定値になるように製作される。
変圧器の漏れインピーダンスは、その値が大きくなるにともない、電圧変動率が大きくなって系統の安定度に影響を及ぼし、逆に漏れインピーダンスが小さいと系統短絡時の短絡電流が大きくなり、変圧器及びそれに直列に接続された機器に対し機械的または熱的に過大な負担を与えることとなり、電圧変動率と短絡電流の双方が適正となる値が指定される。
【０００３】
図４は従来の外鉄形変圧器の巻線部分の断面図である。１は珪素鋼板が閉磁路を形成するように積層された鉄心、２は一次巻線、３ａ、３ｂは一次巻線２の両側に分割配置された二次巻線である。変圧器において、すべての磁束が一次巻線と二次巻線の双方に鎖交すると漏れインピーダンスがなくなるが、実際には一次巻線あるいは二次巻線に鎖交する磁束が一次巻線と二次巻線との間を通過する漏れ磁束があり、漏れインピーダンスは一次巻線と二次巻線の巻回数と一次巻線と二次巻線との間の漏れ磁路の磁気抵抗により決まるものであり、漏れ磁路の磁気抵抗は、漏れ磁路の寸法及び透磁率により決まり、実際の電力系統に使用される変圧器においては、接続される電力系統の短絡容量に対応して適正な漏れインピーダンスになるように設計されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、電力系統に使用される変圧器において、正常運転時の漏れインピーダンスが小さいと、電力系統の電圧変動率が小さくなり、電力系統の系統安定度が増すことになるが、短絡時に短絡電流が大きくなる。漏れインピーダンスを大きくすると、短絡電流を小さく抑えることができるが、電圧変動率が大きくなる。電力系統に使用される変圧器の漏れインピーダンスは、接続された電力系統の電圧変動率が許容できる値であり、系統短絡時の短絡電流が系統の短絡容量に対応した適正値になるように製作されているが、変圧器の定常運転時には、電圧変動率が小さく、短絡時の短絡電流も小さくなる変圧器が製作できるとするならば、変圧器の小型軽量化にもつながる。しかし、現状の変圧器では、漏れ磁路の寸法および透磁率を変化させることができないので、通常運転時の電圧変動率を低く抑え、短絡時の短絡電流が小さくなる変圧器を製作することはできないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記上記問題点を解決するためになされたものであり、正常運転時の電圧変動率を低く抑え、短絡時の短絡電流を小さくなる変圧器を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る変圧器は、一次巻線と二次巻線との間に励磁巻線が巻回された磁性体を配置し、変圧器の定常運転状態では磁性体を漏れ磁束が抑制されるように励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放するように制御する構成としたものである。
【０００７】
この発明の請求項２に係る変圧器は、請求項１の構成の磁性体を偶数のユニットに分割し、それぞれの磁性体ユニットの励磁方向が交互に逆方向になるように配置し、励磁電源は直流電源とし、定常運転時には磁性体が磁気飽和状態に励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放するように制御する構成としたものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係る変圧器は、請求項１の構成の励磁電源は交流電源とし、定常運転時には一次巻線と二次巻線により発生する漏れ磁束を低減する方向に励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放するように制御する構成としたものである。
【０００９】
この発明の請求項４に係る変圧器は、請求項１〜請求項３のいずれかの構成の励磁電源は、変圧器の自己の巻線から供給される構成したものである。
【００１０】
この発明の請求項５に係る変圧器は、一次巻線と二次巻線との間に誘導巻線が巻回された磁性体を配置し、誘導巻線は、誘導電流を抑制する電流抑制リアクトル及び回路を開閉するスイッチを直列に接続した閉回路を形成し、定常運転状態では、上記誘導巻線の誘導電圧により漏れ磁束を抑制する電流を流し、短絡事故時には上記閉回路を開放するように制御する構成としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の変圧器の巻線部断面図である。図１において、鉄心１、一次巻線２、二次巻線３ａ、３ｂは、従来の構成の図１と同一である。１１は一次巻線２と二次巻線３ａまたは３ｂとの間に配置され、その部分の漏れ磁束の磁路となる磁性体であり偶数ユニットに分割して直列に配置している。１２は磁性体１１の各ユニットにそれぞれ巻回された励磁コイル、１５は励磁変圧器１５ａ、整流器１５ｂおよび遮断器１５ｃからなるた直流励磁電源である。磁性体１１のユニットにはそれぞれ励磁コイル１２が巻回され、直列状態に配置し、励磁方向が交互に逆方向になるように配置している。
【００１２】
このように構成された変圧器において、通常運転状態では、磁性体１１を磁気飽和する状態に励磁し、短絡事故が発生したときに磁性体１１を励磁している励磁回路を開放するように制御する。
【００１３】
磁性体１１の各ユニットの磁化方向を同一方向に磁化すると、磁性体１１の端部から変圧器の鉄心１に向かって磁束が発生し、この磁束は、変圧器の鉄心１を通り、磁性体１１の逆方向の端部に入る磁路を形成し、変圧器の電圧変動率が大きくなる問題点があるので、磁性体１１は偶数個のユニットに分割し、各ユニットの磁化方向が交互に逆方向になるように接続することにより、磁性体１１部分の両端部は同一磁極となり、変圧器の鉄心１に入り込む磁束が相殺される。
【００１４】
励磁電源１５に供給する電源は、別系統から供給してもよいが、短絡時には励磁は行わないので自己の巻線から供給しても支障なく、自己の巻線から供給すれば回路の構成が簡単になる。
【００１５】
このように一次巻線２と二次巻線３ａおよび３ｂとの間に磁性体１１を配置し、定常運転時に磁性体１１が磁気飽和状態になるように励磁していると、磁性体１１の透磁率は小さく、変圧器の漏れインピーダンスが小さくなり、電圧変動率を小さく抑制することができ、短絡事故時には磁性体１１の励磁回路を開放すると、磁性体１１の透磁率が大きくなり、漏れインピーダンスが大きくなって短絡電流が抑制され、定常運転時の電圧変動率は小さく、短絡事故時の短絡電流が小さくなる変圧器が構成できる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態１では、磁性体を直流で励磁する構成としたが、実施の形態２は、励磁巻線に漏れ磁束を減磁する方向に交流により励磁する構成である。その構成を図２に示す。図において、鉄心１、一次巻線２、二次巻線３ａ、３ｂ及び磁性体１１は実施の形態１の図１と同一である。２２は磁性体１１に巻回された励磁巻線、２５は交流の励磁電源であり、励磁変圧器２５ａと遮断器２５ｃで構成されている。
【００１７】
この構成は、変圧器の定常運転時には、一次巻線２と二次巻線３ａまたは３ｂの間の漏れ磁束が低減される方向に漏れ磁束の方向とは逆方向の磁束を発生するように励磁し、短絡事故時には、磁性体１１の励磁回路を開放するように制御する。
【００１８】
磁性体１１を漏れ磁束が低減されるように励磁すると、定常運転状態では、一次巻線２と二次巻線３ａまたは３ｂとの間の漏れインピーダンスが小さくなり、短絡事故時に励磁回路を開放することにより漏れインピーダンスが大きくなって短絡電流が小さくなる変圧器が構成できる。
【００１９】
実施の形態３．
実施の形態３は、一次巻線と二次巻線の間に誘導巻線を巻回した磁性体を配置し、誘導巻線に誘起する誘導電圧により漏れ磁束を抑制する構成としたものである。その構成図を図３に示す。図において、鉄心１、一次巻線２、二次巻線３ａ、３ｂ磁性体１１は実施の形態１と同一である。３２は磁性体１１に巻回された誘導巻線、３５は誘導巻線３２に接続された、運転時の誘導電流を制御する電流抑制リアクトル３２ａと遮断器３５ｃを直列に接続した電流抑制回路である。
【００２０】
この構成において定常運転時には、漏れ磁束により誘導巻線３２に誘起される誘導電圧により、電流抑制リアクトル３５ａにより適正値電流値に調整して漏れ磁束とは逆方向の磁束を発生させて適正な漏れインピーダンスに調整する。短絡事故時に電流抑制回路を開放するように制御することにより、定常運転時には漏れインピーダンスが大きく、短絡事故時には短絡電流が小さな変圧器が構成できる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る変圧器は、一次巻線と二次巻線との間に励磁巻線が巻回された磁性体を配置し、変圧器の定常運転状態では磁性体を漏れ磁束が抑制されるように励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放する構成としたので、定常運転時には漏れインピーダンスが小さくなって電圧変動率が小さく抑制され、短絡事故時には漏れインピーダンスが大きくなって短絡電流が小さく抑えられた変圧器が構成でき、変圧器は小型軽量化が実現できる。
【００２２】
この発明の請求項２に係る変圧器は、請求項１の構成の磁性体は、偶数のユニットに分割してそれぞれの磁性体ユニットの励磁方向が交互に逆方向になるように配置し、励磁電源は直流電源とし、定常運転時には磁性体を磁気飽和状態に励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放するように制御する構成としたので、定常運転時には漏れインピーダンスが小さく、漏れインピーダンスが大きくなって短絡電流が小さく抑えられ、励磁電流の調整により漏れインピーダンスの調整範囲が大きな変圧器が得られる。
【００２３】
この発明の請求項３に係る変圧器は、請求項１の構成の励磁電源は交流電源とし、定常運転時には一次巻線と二次巻線により発生する漏れ磁束を低減する方向に励磁し、短絡事故時に励磁回路を開放するように制御する構成としたので、変圧器の漏れインピーダンスの調整が容易な変圧器が構成できる。
【００２４】
この発明の請求項４に係る変圧器は、請求項１〜請求項３のいずれかの構成の励磁電源は、変圧器の自己の巻線から供給される構成したので、励磁回路が容易に構成することができる。
【００２５】
この発明の請求項５に係る変圧器は、一次巻線と二次巻線との間に誘導巻線が巻回された磁性体を配置し、磁性体の誘導巻線は、誘導電流を抑制する電流抑制リアクトル及び回路を開閉する遮断器を直列に接続した閉回路を形成し、定常運転状態では、誘導巻線の誘導電圧により漏れ磁束を抑制する電流を流し、短絡事故時には上記閉回路を開放するように制御する構成としたので、漏れインピーダンスの調整が容易であり、制御回路も簡単な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の変圧器の巻線部分の断面図である。
【図２】  実施の形態２の変圧器の巻線部分の断面図である。
【図３】  実施の形態３の変圧器の巻線部分の断面図である。
【図４】  従来の変圧器の巻線部分の断面である。
【符号の説明】
１  鉄心、２  一次コイル、３ａ，３ｂ  二次コイル、１１  磁性体、
１２  励磁巻線、１５  励磁電源、２２  励磁巻線、２５  励磁電源、
３２  誘導巻線、３５  電流抑制回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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