(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心脚の外周に内側巻線と外側巻線を巻装し、両巻線をＹ−Ｙ結線し、更に、そのＹ結線の中性点の安定化のための△結線による安定巻線を具備する変圧器において、安定巻線を前記内側巻線又は外側巻線と密着巻きとし、静電結合を良好とすることにより電位的に安定させるとともに、当該安定巻線を非接地としたことを特徴とする安定巻線を具備する変圧器。
【請求項２】
安定巻線を非接地とすることで他の巻線との分担電圧を低減させ、内側又は外側巻線との密着巻きを電線被覆、又は絶縁紙の絶縁により行うことを特徴とする請求項１記載の安定巻線を具備する変圧器。
【請求項３】
安定巻線を非接地とし、内側又は外側巻線と密着巻きすることにより、静電結合を良好なものとして電位的に３相バランスさせ、前記巻線に零相電圧の発生を防止するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の安定巻線を具備する変圧器。
【請求項４】
安定巻線を内側巻線の外周側に密着巻きとし、内側巻線と外側巻線間のインピーダンス調整をして高インピーダンスとしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の安定巻線を具備する変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変圧器に関し、特に、安定巻線を有する変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｙ−Ｙ結線の変圧器には、一般に△結線された安定巻線が設けられる。この安定巻線は、一次、二次の各巻線に誘起される電圧を正弦波に保ち、Ｙ結線された巻線の中性点に電位が生じないように安定させる機能と、変圧器の零相インピーダンスを減少させ、系統の所定の接地条件を満足させるとともに、系統事故時の零相電流を還流させる機能を有する。
【０００３】
図６は従来の安定巻線を有する内鉄形変圧器の巻線配置の模式図で、４は鉄心脚、１は外側巻線、２は内側巻線を示す。鉄心脚の外周の内側には一般的には低圧巻線が、外側には高圧巻線が配置されるので、以下、１は高圧巻線、２は低圧巻線とした場合について説明する。３は安定巻線で、該安定巻線３は、一般的には誘起電圧を小さく設定し、鉄心脚４に最も近い最内層に配置し、その外層に低圧巻線２、高圧巻線１が順次配置されている。安定巻線３をこのように構成して配置することにより、巻線全体の体格のコンパクト化が図れる。
【０００４】
この安定巻線３と隣接の巻線たる低圧巻線２間および安定巻線３と鉄心脚４間は、安定巻線３の誘起電圧に相当する所定の絶縁強度および他の巻線からの電インパルス移行電圧に耐え得る絶縁強度を確保するため、大きな絶縁距離、即ち、図１に示す安定巻線３と鉄心脚４間絶縁寸法ｄ１および安定巻線３と低圧巻線間絶縁寸法ｄ２を設ける必要がある。
【０００５】
また、安定巻線３は、外部負荷供給を行わないため、高圧・低圧巻線のように各相の端子引出しが不要である。このため、各相の巻線を△結線とし、巻線の電位を安定させる目的から、一端子を図７および図８に示すように変圧器の内部または外部に引き出し接地して使用される。
【０００６】
図７は安定巻線３を変圧器内部接地の例で、（Ａ）は回路で表わした場合、（Ｂ）は巻線を模式的に表わした場合を示す。Ｔは変圧器のタンク，Ｅは接地部を示し、安定巻線３はタンクＴを介して接地される。
【０００７】
また、図８は外部接地の例で、タンクＴに貫通ブッシング５を設け、このブッシング５を介してタンクＴの外部で接地される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように安定巻線３は、巻線の電位を安定させる目的で一端子を接地しているが、この一端を接地すると、次のような問題が生ずる。
（１）安定巻線には、他巻線（低圧又は高圧巻線）からの移行電圧が発生し、自己の誘起電圧相当以上の絶縁強度を有する必要があり、このため、安定巻線と対地間（鉄心脚間）、安定巻線と低圧巻線間の絶縁寸法が大きくなり、変圧器全体の寸法、質量が増加する。
（２）安定巻線は、高圧・低圧巻線とは独立構造のため、負荷供給を行うために設けられる三次巻線と同様に、単独に一つの巻線を製作する必要があり、多大な製作時間を要する。
（３）安定巻線の一端を強制的に接地（零電位）とするため、静電分圧比により図９に示すように、低圧巻線の電位が各相によりアンバランスとなり、零相電圧が発生する。
【０００９】
図９において、△は安定巻線、Ｙは低圧巻線の電圧ベクトルを示し、点線は安定巻線非接地時の電圧ベクトル、実線は、安定巻線ａ−端接地時の電圧ベクトルを示している。このように、安定巻線の一端を接地することにより、低圧巻線の電圧ベクトル（Ｙ実線）はアンバランスとなり、零相電圧を発生する。
【００１０】
図１０は零相電圧発生の説明図で、（Ａ）は変圧器巻線の模式図、（Ｂ）はその等価回路図で、高圧巻線１と低圧巻線２間の静電容量をＣ１、安定巻線３と低圧巻線２間の静電容量をＣ２、安定巻線誘起電圧をＥFとすると、零相電圧Ｖ0は、式１により算出される。
【００１１】
【数１】
Ｖ0＝｛Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）｝×（ＥF／√３）        …（１）
このように、安定巻線の一端を接すると、各相の電圧がアンバランスとなり零相電圧が発生する。
【００１２】
以上のように安定巻線を設けると、変圧器全体が大形化したり、制作費がかかり、更には、一端を接地することにより、静電分圧比により、他巻線の電位が各相アンバランスとなり零相電圧が発生する、という課題が発生する。本発明はこのような課題を解決するためになされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記の課題を解決するための手段は、安定巻線を非接地構成とするとともに、非接地とすることによって不安定となる電位を、内側巻線との静電結合を密にすることで安定化し、非接地で且つ電位を安定させた変圧器とするものである。
【００１４】
具体的には、鉄心脚の外周に内側巻線と外側巻線を巻装し、両巻線をＹ−Ｙ結線し、更に、そのＹ結線の中性点の安定化のための△結線による安定巻線を具備する変圧器において、安定巻線を前記内側巻線又は外側巻線と密着巻きとし、静電結合を良好とすることにより電位的に安定させるとともに、当該安定巻線を非接地としたことを特徴とする。
【００１５】
上記の安定巻線は、非接地とすることで他の巻線との分担電圧を低減させ、内側又は外側巻線との密着巻きを電線被覆、又は絶縁紙等の絶縁により巻装する。
【００１６】
このように密着巻きとすることにより、安定巻線と鉄心脚および隣接巻線間の絶縁寸法が縮小される。
【００１７】
また、安定巻線を非接地とし、内側又は外側巻線と密着巻きすることにより、静電結合を良好なものとして電位的に３相バランスさせ、前記巻線に零相電圧の発生を防止する。
【００１８】
更には、安定巻線を内側巻線の外周側に密着巻きとし、内側巻線と外側巻線間のインピーダンス調整を行い、高インピーダンス設計対応を可能とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明の一実施の形態の模式図で、図６と異なる点は、安定巻線の構成（配置）と、安定巻線の接地の有無が相違する。よって、図６と同一名称又は相当部分にはこれと同じ符号を付して説明を省略し、相違部分について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施の形態で、安定巻線３を最内側に配置し、他巻線、例えば低圧巻線２と静電結合が良くなるように密着巻きとし、該安定巻線３は非接地としたものである。
【００２１】
このように、安定巻線を密着巻きすることで、静電結合が良好となり、非接地としても電位的に安定する。
【００２２】
図２および図３は本発明の第２の実施の形態で、図２はヘリカル巻線に適用した場合である。安定巻線３を非接地とし、他巻線、例えば低圧巻線２の各ターンの最内側に安定巻線３を電線被覆、または絶縁紙等の絶縁で密着巻きとしたものである。
【００２３】
このように構成することで、安定巻線と他巻線との分担電圧は低減され、また電線被覆、または絶縁紙の絶縁で密着巻きすることにより、安定巻線間の絶縁寸法を縮小化することができる。
【００２４】
図３は、レヤー巻線に適用した場合である。安定巻線３は、他巻線、例えば低圧巻線２の最内側に電線被覆、または絶縁紙等の絶縁で密着巻きし、非接地としたものである。
【００２５】
図４は第３の実施の形態で、安定巻線３を内側巻線、例えば、低圧巻線２の外周側へ密着巻きし、非接地としたものである。
【００２６】
このように安定巻線を内側巻線の外周側へ密着巻きすることにより、高圧−低圧巻線間のインピーダンス調整が可能になり、高インピーダンス化が実現できる。
【００２７】
変圧器のインピーダンスは、図４に示すように高圧巻線１の巻幅をＷ1、低圧巻線２の巻幅をＷ2、高圧−低圧巻線間の距離をｄ、巻線の高さをｈとすると、１００分率インピーダンス％ＩＺは式２で表わされる。
【００２８】
【数２】
0004085511.tif 000002
【００２９】
安定巻線３を低圧巻線２の外周側へ配置することで、ｄ寸法を大きくすることができ、高インピーダンス器が容易に製作可能となる。
【００３０】
図５は安定巻線への移行電圧の説明図で、低圧巻線２から雷インパルスＬＩが進入した場合の安定巻線３への移行電圧を、安定巻線一端子接地の場合と、非接地の場合との比較測定を行った。
【００３１】
測定結果は下表の通りであった。
【００３２】
【表１】
0004085511.tif 000003
【００３３】
なお、表中の値は、印加側低圧巻線ＢＩＬ（基準雷インパルス）に対するパーセントを示す。
【００３４】
この表から安定巻線３の一端（ａ端子）接地の場合は、非接地端子はマイナスの電位上昇を起こし、安定巻線３と低圧巻線間（ｎ−ｂ間等）には、印加電圧を超える過大（１３０％）な電圧が発生するが、安定巻線非接地の場合は、６０％と低いことがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、安定巻線を非接地とし、且つ安定巻線を非接地とすることにより生ずる巻線の電位の不安定は、他巻線との静電結合を密にすることにより安定させるようにしたので、次の効果を奏する。
（１）安定巻線を非接地としたので、従来一端を強制接地することによって発生した零相電圧は発生しなくなる。
（２）安定巻線を密着巻きとすることで、非密着巻線（例えば低圧巻線）間と同一の電位振動となるため、安定巻線間との分担電圧が微小となる。従って、絶縁上は電線被覆厚さで十分な強度を有し大きな絶縁距離を必要とせず、寸法縮小が可能となる。巻線全体の小形化が可能となり強いては、変圧器の窓寸法縮小から鉄心をも含めた全体の体格縮小化が可能となる。
（３）安定巻線には、他巻線からの移行電圧が発生し、特に、他巻線（低圧巻線）から雷インパルスが進入した場合、従来のように安定巻線一端接地の場合は、非接地端子はマイナスの電位上昇を起こし、安定巻線と低圧巻線間には、印加電圧を超える過大な電圧を発生するが、本発明では、安定巻線を非接地としてあるため、印加電圧を超える電圧は発生しない。
【００３６】
安定巻線を単独に製作する必要がなく、他巻線（例えば低圧巻線）と同時に製作可能で巻線製作工程の簡素化、時間短縮が可能となる。
（４）第３の実施の形態のように、安定巻線を低圧巻線の外周側へ配置することにより、高圧−低圧巻線間の間隔ｄ寸法を大きくすることができ、高インピーダンスの変圧器が容易に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における巻線配置の模式図。
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるヘリカル巻線の適用例の概念図。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるレヤー巻線の適用例の概念図。
【図４】本発明の第３の実施の形態における巻線配置の模式図。
【図５】安定巻線への移行電圧の説明図。
【図６】安定巻線を有する変圧器巻線の従来の巻線配置の模式図。
【図７】安定巻線の変圧器内部接地の説明図。
【図８】安定巻線の変圧器外部接地の説明図。
【図９】零相電圧発生のベクトル説明図。
【図１０】零相電圧発生の説明図。
【符号の説明】
１…外側巻線（高圧巻線）
２…内側巻線（低圧巻線）
３…安定巻線
４…鉄心脚
【図１】
0004085511.tif 000004
【図２】
0004085511.tif 000005
【図３】
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【図４】
0004085511.tif 000007
【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】
0004085511.tif 000012
【図１０】
0004085511.tif 000013