JP2004111537A

JP2004111537A - 変圧器と配電装置

Info

Publication number: JP2004111537A
Application number: JP2002270240A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsuchiya; 土屋　賢治; Hideki Masuhara; 増原　秀樹; Satoru Kajiwara; 梶原　悟; Katsutoshi Inagaki; 稲垣　勝敏
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】一次巻線による抵抗を低減して負荷損失を低減すること。
【解決手段】鉄心２４に巻き付けられた一次巻線と二次巻線を備え、一次巻線３６は、絶縁物３４を間にして８段に亘って積層され、８段に亘って積層された一次巻線３６は、鉄心２４の軸方向に沿って二組に分割されている。一次巻線３６を二組に分割することで、分割しないときよいも各段の一次巻線３６の巻数が少なくなり、その分絶縁物３４の厚さが薄くなり、結果として一次巻線３６の線径が太くなり、一次巻線３６による抵抗が小さくなる。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器と配電装置に係り、特に、系統からの電圧を受電し、受電した電圧を降圧して負荷に供給するに好適な変圧器と配電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統のうち配電系統には、配電用変電所からの電力を工場などに配電するための配電装置や柱上変圧器が設置されており、この種の配電系統は、例えば、定格６．６ｋＶの配電線として構成されている。この場合、配電装置内の変圧器や柱上変圧器は、定格６．６ｋＶに適した容量のものが用いられているとともに、配電装置内の一次側開閉器も定格６．６ｋＶに合った容量のものが用いられている。そして柱上変圧器や配電装置内の変圧器は、定格６．６ｋＶの電圧を定格１００Ｖ、２００Ｖ、４００Ｖなどの電圧に降圧して負荷に供給できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の配電装置のうち路上設置型のものは、スペースが制限されているため、指定の大きさの容器内に三相用変圧器や三相用開閉器などが収納され、変圧器として、電圧６．６ｋＶ、容量１２５ｋＶＡのものが多く採用されている。ところが、近年、配電装置用の変圧器として、電圧２２ｋＶ、容量３００ｋＶＡのものが要望されている。この場合、従来の構造を単に採用したのでは、負荷損失の増大に伴って変圧器の温度が上昇するとともに、変圧器や開閉器を収納する容器の温度が上昇し、路上設置型としての基準を満たすことができなくなる。
【０００４】
具体的には、電圧２２ｋＶ、容量３００ｋＶＡの変圧器を構成する場合、変圧器の鉄心には、二次巻線を内側として一次巻線が巻き付けられ、一次巻線は、例えば、５０Ｔ（ターン）のものが８段に亘って積層される。この場合、各段の巻線間には巻数に応じて層間電圧が発生するため、各層（段）の間には絶縁物が挿入されている。この絶縁物の厚さは、一次巻線の巻数によって決定され、しかも、一次巻線全体の厚さ（積層されたときの厚さ）は、容器の寸法によって制限されている。このため、一次巻線の径を太くするにも、指定の線径以上に太くすることができない。一次巻線の径を太くできないときには抵抗の増大に伴って負荷損失が増大し、結果として変圧器の温度が上昇することになる。
【０００５】
本発明の課題は、一次巻線による抵抗を低減して負荷損失を低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、鉄心に巻き付けられて系統からの電圧を受電する一次巻線と、前記鉄心に巻き付けられて前記系統より低圧の低圧回路に接続される二次巻線とを備え、前記一次巻線は、絶縁物を間にして複数段に積層され、前記複数段に積層された一次巻線は、前記鉄心の軸方向に沿って複数組に分割されてなる変圧器。
【０００７】
前記変圧器を構成するに際しては、一次巻線として、鉄心の軸方向に沿って設定された複数の積層領域に分かれて配置され、各積層領域に配置された一次巻線は、絶縁物を間にして複数段に積層されてなる構造のものを採用することもできる。また、積層された一次巻線として、それぞれ同一の段数で積層された構造のものを採用したり、鉄心として、三相各相に対応したものを用い、各相の鉄心に前記一次巻線と二次巻線を巻き付けた構造のものを採用することができる。
【０００８】
また、本発明は、前記いずれかの変圧器と、前記変圧器と電力系統とを結ぶ回路を開閉する開閉器と、前記変圧器および前記開閉器を収納する容器と備えてなる変電装置を構成したものである。この場合、変圧器としては、５００ｋＶＡ以下の容量のもので構成することができる。
【０００９】
前記した手段によれば、一次巻線を、絶縁物を間にして複数段に積層し、複数段に積層された一次巻線を、鉄心の軸方向に沿って複数個に分割するか、あるいは鉄心の軸方向に沿って設定された複数の積層領域に分けて配置するようにしたため、一次巻線を、鉄心の軸方向に沿って複数に分割しない構造のものよりも、絶縁物を薄くすることができ、その分一次巻線の線径を太くすることができ、結果として一次巻線による抵抗が低くなるとともに負荷損失が低減され、変圧器の温度上昇を抑制することができる。また、変圧器の温度上昇が抑制されることから、変電装置の容器の周囲温度が上昇するのを抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る配電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明に係る配電装置の正面図、（ｂ）は、（ａ）に示す装置の側面図である。図１において、配電装置１０は、路上設置型として、路上に設置するに適した容積を有する容器としてのケース１２と、三相用開閉器としての真空スイッチギア１４、三相用変圧器１６などを備えて構成されている。ケース１２内には真空スイッチギア１４、変圧器１６などが収納されており、ケース１２はベース１８上に固定されている。真空スイッチギア１４は、ケーブルヘッド２０、地中のケーブル（図示省略）を介して、電力系統、例えば、配電系統に接続され、電力系統と変圧器１６とを結ぶ回路を開閉するように構成されている。変圧器１６は電力系統からの電圧をケーブルヘッド２０、真空スイッチギア１４を介して受電し、受電した電圧を降圧し、降圧した電圧を電力系統よりも低圧の低圧回路に出力するようになっている。すなわち変圧器１６は、鉄心に巻き付けられた一次巻線が真空スイッチギア１４に接続され、鉄心に巻き付けられた二次巻線が二次端子２２を介して低圧回路に接続されている。
【００１１】
具体的には、変圧器１６は、５００ｋＶＡ以下の変圧器として、例えば、電圧２２ｋＶ、容量３００ｋＶＡとして構成されており、図２に示すように、鉄心（コア）２４と、Ｕ相用コイル２６、Ｖ相用コイル２８、Ｗ相用コイル３０、タンク３２、放熱フィン３４を備えて構成されている。各コイル２６、２８、３０は、鉄心２４に巻き付けられた状態で、シリコン油とともにタンク３２内に収納されている。各相のコイル２６、２８、３０は一次巻線と二次巻線を備え、二次巻線を内側として一次巻線が鉄心２４の周囲に巻き付けられている。
【００１２】
各相のコイル２６、２８、３０の一次巻線は、図３に示すように、絶縁物３４を間にして複数段に積層され、且つ鉄心２４の軸方向に沿って複数組、例えば二組に分割されている。
【００１３】
具体的には、一次巻線３６は、鉄心２４の軸方向に沿って設定された複数の積層領域３８、４０に分かれて配置されており、各積層領域３８、４０に配置された一次巻線３６は絶縁物３４を間にして複数段に積層されている。例えば、各段の一次巻線３６は、１段（層）当りの巻き数を２５Ｔ（ターン）としたものが８段に亘って、鉄心２４に巻き付けられている。そして端子４２をＵ相の端子（巻き始め端子）とした場合、端子４２は、直列接続された一次巻線３６を介して端子４４に接続され、端子４４は、接続ケーブル４６を介して端子４８に接続され、端子４８は、直列接続された一次巻線３６を介して端子（巻き終わり端子）５０に接続されている。この端子５０は、Ｖ相の端子に接続されるようになっている。また、Ｖ相もＵ相と同様に構成され、Ｖ相の一次巻線の巻終わり端子は、Ｗ相の巻始め端子に接続されている。
【００１４】
このように、本実施形態においては、一次巻線３６は絶縁物３４を間にして８段に亘って積層され、鉄心２４の軸方向に沿って二組に分割されているので、一次巻線を鉄心の軸方向において分割せずに、一次巻線として、１段当りの巻き数を５０Ｔ（ターン）としたものを８段に亘って構成したものと比較すると、各段の一次巻線３６の巻き数を２５Ｔとすることができる。このため、層間に発生する電圧を１／２にすることができ、その分絶縁物３４の厚さを薄くすることができる。
【００１５】
従って、コイルの厚さ、すなわち、一次巻線３６の積層高さを同じとした場合、絶縁物３４を薄くすることで、その分一次巻線３６の線径を太くすることができ、結果として、一次巻線３６による抵抗を低くすることができるとともに、電流密度を低くすることができ、負荷損失の低減を図ることができる。さらに、負荷損失の低減に伴って、変圧器１６の温度が上昇するのを抑制することができる。
【００１６】
本実施形態によれば、変圧器１６の温度上昇を抑制することができるため、ケース１２の周囲温度が上昇するのを抑制することができ、安全性の向上に寄与することができる。
【００１７】
また、本実施形態においては、一次巻線３６を鉄心２４の軸方向に沿って二組に分割するものについて述べたが、一次巻線３６を鉄心２４の軸方向に沿って三組以上に分割することも可能である。
【００１８】
さらに、本実施形態においては、開閉器として真空スイッチギア１４を用いているため、開閉器として、気中絶縁またはガス絶縁のものを用いた装置よりも、装置の小型化を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一次巻線による抵抗が低くなるとともに負荷損失が低減され、変圧器の温度上昇を抑制することができる。また、変圧器の温度上昇が抑制されることから、変電装置の容器の周囲温度が上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る配電装置の正面図、（ｂ）は、（ａ）示す装置の側面図である。
【図２】（ａ）は変圧器の上面図、（ｂ）は変圧器の側面図である。
【図３】一次巻線の巻線方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　配電装置
１２　ケース
１４　真空スイッチギア
１６　変圧器
２６　Ｕ相コイル
２８　Ｖ相コイル
３０　Ｗ相コイル
３２　タンク
２４　鉄心
３４　絶縁物
３６　一次巻線
４２、４４、４８、５０　端子
４６　接続ケーブル

Claims

鉄心に巻き付けられて系統からの電圧を受電する一次巻線と、前記鉄心に巻き付けられて前記系統より低圧の低圧回路に接続される二次巻線とを備え、前記一次巻線は、絶縁物を間にして複数段に積層され、前記複数段に積層された一次巻線は、前記鉄心の軸方向に沿って複数組に分割されてなる変圧器。
鉄心に巻き付けられて系統からの電圧を受電する一次巻線と、前記鉄心に巻き付けられて前記系統より低圧の低圧回路に接続される二次巻線とを備え、前記一次巻線は、前記鉄心の軸方向に沿って設定された複数の積層領域に分かれて配置され、前記各積層領域に配置された一次巻線は、絶縁物を間にして複数段に積層されてなる変圧器。
請求項１または２に記載の変圧器において、前記積層された一次巻線は、それぞれ同一の段数で積層されてなることを特徴とする変圧器。
請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の変圧器において、前記鉄心は三相各相に対応して設けられ、前記各相の鉄心に前記一次巻線と二次巻線が巻き付けられてなることを特徴とする変圧器。
請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の変圧器と、前記変圧器と電力系統とを結ぶ回路を開閉する開閉器と、前記変圧器および前記開閉器を収納する容器とを備えてなる配電装置。
請求項５に記載の配電装置において、前記変圧器の容量は５００ｋＶＡ以下であることを特徴とする配電装置。