JP2004023958A - 変圧器装置と配電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統の系統電圧の変更に対応すること。
【解決手段】変圧器２６の一次側を複数の一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で構成し、系統電圧が６．６ｋＶのときには一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を互いに並列に接続し、並列接続された一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で受電し、系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに変更されたときには、一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を互いに直列に接続し、直列接続された一次巻線Ｌ１〜Ｌ４の両端で系統電圧を受電する。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器装置に係り、特に、電力系統のうち配電系統に配置されて系統の交流電圧を降圧するに好適な変圧器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統のうち配電系統、例えば、配電用変電所からの電力を工場などの配電装置や柱上変圧器などに伝送するための配電系統は、定格６．６ｋＶの配電線を用いて構成されている。この場合、柱上変圧器や配電装置内の変圧器は定格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】
従来技術においては、配電系統に柱上変圧器や配電装置を設置するに際しては、配電系統の系統電圧に合ったものを用いるようになっているが、配電系統の系統電圧が変更されることについては配慮されておらず、配電系統の系統電圧が高くなったときには既に設置されている柱上変圧器や配電装置をそのまま使用することができなくなる。
【０００４】
具体的には、定格６．６ｋＶの系統電圧を定格２２ｋＶに昇圧することが計画されており、配電系統の系統電圧が定格６．６ｋＶから定格２２ｋＶに昇圧されたときには、そのままでは定格２２ｋＶの系統電圧（一次電圧）を負荷に合った二次電圧に降圧することはできない。このため、系統電圧が定格２２ｋＶに昇圧されたときには、既に定格６．６ｋＶの系統電圧に合わせて設置された柱上変圧器や配電装置を定格２２ｋＶに合ったものに交換することが余儀なくされる。
【０００５】
本発明の課題、電力系統の系統電圧の変更に対応することができる変圧器装置を提供することにある。
【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、系統からの電圧を受電する複数の一次巻線と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有し前記系統からの交流電圧を降圧して前記低圧回路に出力する変圧器と、前記複数の一次巻線の接続を前記系統の電圧に応じて切替える巻線切替器とを備えてなる変圧器装置を構成したものである。
【０００７】
前記変圧器装置を構成するに際しては、前記巻線切替器として、前記系統の電圧が低圧から高圧に切替えられる前は、前記複数の一次巻線のうち一部を並列接続して受電し、前記系統の電圧が低圧から高圧に切替えられたときには、前記各一次巻線を互いに直列接続して受電してなるものを用いることができる。
【０００８】
また、巻線切替器として、低圧側への切替え操作により、前記複数の一次巻線のうち一部を並列接続して受電し、高圧側への切替え操作により、前記各一次巻線を互いに直列接続して受電してなるものを用いることができる。
【０００９】
前記各変圧器装置を構成するに際して、前記系統の電圧を低圧と高圧とに分けたときに、前記低圧は定格電圧６．６ｋＶに対応し、前記高圧は定格電圧２２ｋＶに対応してなることが望ましい。
【００１０】
前記変圧器の二次巻線としては、Ｙ結線、Δ結線、オープンΔ結線のうち少なくともいずれか１つの結線が可能な複数の巻線端末を備えたものが望ましく、前記複数の巻線端末のうち指定の巻線端末を仕様に合わせて結線することで、三相または単相の二次電圧または三相の三次電圧を出力することが可能になる。
【００１１】
また、本発明は、前記いずれかの変圧器装置と、前記変圧器装置と前記系統との間に挿入されて回路を開閉する複数の一次側開閉器と、前記変圧器装置と前記低圧回路との間に挿入されて回路を開閉する複数の二次側開閉器とを備えてなる配電装置を構成したものである。
【００１２】
前記した手段によれば、変圧器の一次側を複数の一次巻線で構成し、系統（配電系統）電圧に応じて各一次巻線の接続を切り替えるようにしたため、系統電圧の変更に対応することができる。
【００１３】
具体的には、系統の電圧が低圧（６．６ｋＶ）から高圧（２２ｋＶ）に切り替えられる前は、複数の一次巻線のうち一部を並列接続して受電して、低圧の系統電圧に合わせた構成とし、系統の電圧が低圧から高圧に切り替えられたときには、各一次巻線を互いに直列に接続して受電して、高圧の系統電圧に対応させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す配電装置の単線接続図、図２は内部構成図である。図１および図２において、配電装置は外箱１０を備えており、外箱１０は、外形寸法が１１００ｍｍ×４５０ｍｍ×１４５０ｍｍの箱型形状に形成されている。外箱１０内には、１回線受電方式に適合する機器であって、系統電圧が６．６ｋＶまたは２２ｋＶでも使用できる機器として、真空容器１２、二次側開閉器（ＭＣＣＢ）１４、１６、１８が収納されている。真空容器１２内には、一次側開閉器（ＥＳ）２０、一次側開閉器（ＴＲ用ＬＢＳ）２２、パワーヒューズ２４、変圧器（ＴＲ）２６が収納されている。一次側開閉器２０、２２はそれぞれ受電端子２８に接続されており、受電端子２８はケーブルヘッド３０を介して配電系統に接続されている。一次側開閉器２０は、定常時には開になっており、操作により、受電端子２８を接地するように構成されている。一次側開閉器２２はパワーヒューズ２４と直列に接続されて、定常時には閉になっており、パワーヒューズ２４が切れたときに接点を開くように構成されている。パワーヒューズ２４は変圧器２６の一次側と直列に接続されている。
【００１５】
変圧器２６は、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに昇圧されることが考慮され、６．６ｋＶ使用時には３３０ｋＶＡの容量で、２２ｋＶ使用時には３５０ｋＶＡの容量で構成されている。さらに系統から６．６ｋＶまたは２２ｋＶの電圧が一次電圧として入力されたときに、各一次側の一次電圧に対して、６．６ｋＶまたは２２ｋＶの電圧を降圧して二次側から定格４００Ｖ／２３０Ｖの二次電圧または定格２１０Ｖ／１０５Ｖの二次電圧を出力し、また、三次側から定格２１０Ｖの三次電圧を出力するように構成されている。この変圧器２６の巻線はΔ／Ｙ（３相４線）結線またはΔ／オープンΔおよびΔ結線が採用されており、変圧器２６の二次側は着脱自在な導体３２を介して二次側開閉器１４、１６、１８に接続されている。各二次側開閉器１４、１６、１８は、変圧器２６の底部側に配置されて、それぞれ各相ごとに出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ１２に接続されている。各出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ１２はそれぞれ各相ごとに二次側の低圧回路に接続されている。
【００１６】
また、変圧器２６の二次側の電圧が定格２１０Ｖ／１０５Ｖのときには、二次側開閉器１４、１６、１８の代わりに、限流ヒューズが用いられ、変圧器２６の二次側または三次側は、限流ヒューズに接続されるようになっている。
【００１７】
具体的には、変圧器２６の二次側を４００Ｖ／２３０Ｖで使用するときには、図３に示すように、変圧器２６の二次側の巻線をＹ結線として結線するとともに、巻線端末ｍ１、ｍ５、ｍ９を互いに接続して、二次側開閉器１４、１６、１８のＮ端子に接続する。そして、変圧器２６の二次側を４００Ｖで使用するときには、巻線端末ｍ４、ｍ１２、ｍ８を４００Ｖ用の巻線端末として、二次側開閉器１４、１６、１８のＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子にそれぞれ接続する。一方、変圧器の二次側を２３０Ｖで使用するときには、巻線端末ｍ１、ｍ４、巻線端末ｍ９、ｍ１２、巻線端末ｍ５、ｍ８を２３０Ｖ用の巻線端末として、二次側開閉器１４、１６、１８のＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子にそれぞれ接続する。
【００１８】
また、変圧器２６の二次側を２１０Ｖ／１０５Ｖで使用するときには、図４（ａ）に示すように、変圧器２６の二次側の巻線をオープンΔ結線として結線する。そして、変圧器２６の二次側を２１０Ｖで使用するときには、巻線端末ｍ２、ｍ４、巻線端末ｍ１０、ｍ１２、巻線端末ｍ６、ｍ８をそれぞれ２１０Ｖ用の巻線端末として、限流ヒューズに接続する。一方、変圧器２６の二次側を１０５Ｖで使用するときには、巻線端末ｍ２、ｍ３、ｍ４、巻線端末ｍ１０、ｍ１１、ｍ１２、巻線端末ｍ６、ｍ７、ｍ８を１０５Ｖ用の巻線端末として、限流ヒューズに接続する。
【００１９】
さらに、変圧器２６の三次側を三相２１０Ｖで使用するときには、図４（ｂ）に示すように、変圧器２６の二次側の巻線から分かれた三次側の巻線をΔ結線として結線する。そして、巻線端末ｍ１３、ｍ１４、ｍ１５を三相２１０Ｖ用の巻線端末として限流ヒューズに接続する。
【００２０】
このように、一次側の電圧が２２ｋＶまたは６．６ｋＶであっても、変圧器２６の二次側または三次側の巻線端末の結線方法や接続方法を選択することで、変圧器２６の二次側または三次側の電圧を、４００Ｖ／２３０Ｖ、２１０Ｖ／１０５Ｖのうち任意の電圧に設定したり、あるいは変圧器２６の二次側または三次側を三相または単相の電圧に設定することができる。
【００２１】
なお、一次側の電圧が２２ｋＶのときに、二次側の電圧を４００Ｖ／２３０Ｖ（容量２６０ｋＶＡ）とすると、変圧器容量は２６０ｋＶＡとなり、二次側の電圧を２１０Ｖ／１０５（容量１８０ｋＶＡ）、三次側の電圧を２１０Ｖ（容量９０ｋＶＡ）とすると、変圧器容量は２７０ｋＶＡとなる。また、一次側の電圧が６．６ｋＶのときに、二次側の電圧を４００Ｖ／２３０Ｖ（容量２４０ｋＶＡ）とすると、変圧器容量は２４０ｋＶＡとなり、二次側の電圧を２１０Ｖ／１０５（容量１８０ｋＶＡ）、三次側の電圧を２１０Ｖ（容量７５ｋＶＡ）とすると、変圧器容量は２５５ｋＶＡとなる。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに変更されたときに対応するために、図５に示すように、変圧器２６の一次側を複数の一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で構成し、さらに、図６に示すように、各一次巻線Ｌ１〜Ｌ４の接続を配電系統の電圧に応じて切り替える巻線切替器３４を変圧器２６に隣接して設けたことを特徴としている。
【００２３】
具体的には、一次側巻線と二次側巻線がΔ／Ｙ結線された変圧器２６のうち一次巻線を複数の一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で構成し、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶのときには、図５（ａ）に示すように、一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を互いに並列に接続し、並列接続された一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各端子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５と端子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６で系統電圧を受電し、一次巻線Ｌ４を使用しない構成になっている。
【００２４】
一方、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに変更されたときには、巻線切替器３４の切替操作により、図５（ｂ）に示すように、一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ互いに直列に接続し、端子Ｔ１と端子Ｔ８で系統電圧を受電する構成になっている。すなわち、二次側の電圧を一定にするために、系統電圧の電圧に合わせて一次巻線の巻数を調整することとしている。
【００２５】
巻線切替器３４は、図６に示すように、切替レバー３６、回転軸３８を備えており、切替レバー３６は、ロックピン４０が外されたときに、回転軸３８を中心として一定の範囲内、例えば、ストッパ４２とストッパ４４との間の空間部を移動できるように構成されている。すなわち、切替レバー３６は、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶのときには、破線で示すように、低圧側の位置に保持され、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに変更されたときには、作業員の操作により、実線で示すように、高圧側に切り替えられるようになっている。
【００２６】
切替レバー３６の操作により、一次巻線Ｌ１〜Ｌ４の接続を切り替えるに際して、図７に示すように、回転軸３８に連結された接点操作ロッド４６が端子部４８内に摺動自在に収納されている。端子部４８は端子Ｔ１〜Ｔ８を備えており、端子Ｔ２、Ｔ１、Ｔ５、Ｔ６が接点操作ロッド４６よりも上側に配置され、端子Ｔ４、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ８、Ｔ７が接点操作ロッド４６よりも下側に配置されている。そして一次巻線Ｌ１の両端が端子Ｔ１とＴ２に接続され、一次巻線Ｌ２が端子Ｔ３とＴ４に接続され、一次巻線Ｌ４の両端が端子Ｔ５と端子Ｔ６に接続され、一次巻線Ｌ４の両端が端子Ｔ７とＴ８に接続されている。
【００２７】
さらに、端子Ｔ１は接点Ｃ１１に接続され、端子Ｔ２は接点Ｃ２１、Ｃ２２に接続され、端子Ｔ３は接点Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３に接続され、端子Ｔ４は接点Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３に接続され、端子Ｔ５は接点Ｃ５１、Ｃ５２に接続され、端子Ｔ６は接点Ｃ６１、Ｃ６２、Ｃ６３に接続され、端子Ｔ７は接点Ｃ７１に接続され、端子Ｔ８は接点Ｃ８１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
また、接点操作ロッド４６の外周側には切片Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８が固定されている。切替レバー３６が低圧側の６．６ｋＶの位置にあるときには、切片Ｍ１が接点Ｃ２１、Ｃ４１に接続され、切片Ｍ３が接点Ｃ１１、Ｃ３２に接続され、切片Ｍ４が接点Ｃ５１、Ｃ３３に接続され、切片Ｍ６が接点Ｃ６１、Ｃ４３に接続され、切片Ｍ７が接点Ｃ６２、Ｃ８１に接続されるようになっている。そして、一次側巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が互いに並列接続され、並列接続された一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の一端が端子Ｔ８に接続され、端子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５と端子Ｔ８との間に６．６ｋＶの電圧が印加されるようになっている。
【００２９】
一方、切替レバー３６が高圧側（２２ｋＶ）に切り替えられたときには、図８に示すように、接点操作ロッド４６の摺動により、切片Ｍ２が接点Ｃ２２、Ｃ３１に接続され、切片Ｍ５がＣ５２、Ｃ４２に接続され、切片Ｍ８が接点Ｃ６３、Ｃ７１にそれぞれ接続され、一次巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が互いに直列に接続され、端子Ｔ１と端子Ｔ８との間に２２ｋＶの電圧が印加される。
【００３０】
このように、本実施形態においては、配電系統の系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに切り替えられたときには、切替レバー３６を低圧側から高圧側に切替操作することで、一次側の電圧が高くなっても二次側から規定の電圧を出力することができ、変圧器２６を交換することなく、配電系統の系統電圧の変更に対応することができる。
【００３１】
すなわち、一次側開閉器２０、２２、パワーヒューズ２４を６．６ｋＶと２２ｋＶに共用できるもので構成することで、系統電圧が６．６ｋＶから２２ｋＶに変更されても、真空容器１２内の機器を交換することなく対応することができる。
【００３２】
本実施形態においては、１回線受電方式を採用したものについて述べたが、図９に示すように、真空容器１２内に一次側開閉器２０の他に予備の一次側開閉器２０ａを設けるとともにライン用開閉器（ＬＢＳ）２４ａ、２４ｂを設けた受電方式のものにも本発明を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変圧器の一次側を複数の一次巻線で構成し、系統電圧に応じて各一次巻線の接続を切り替えるようにしたため、系統電圧の変更に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す配電装置の単線接続図である。
【図２】本発明に係る配電装置の内部構成図である。
【図３】変圧器の二次巻線を４００Ｖ／２３０Ｖで使用するときの接続方法を説明するための結線図である。
【図４】変圧器の二次巻線または三次巻線を２１０Ｖ／１０５Ｖで使用するときの接続方法を説明するための結線図である。
【図５】（ａ）は６．６ｋＶ使用時の一次巻線の接続図、（ｂ）は２２ｋＶ使用時の一次巻線の接続図である。
【図６】（ａ）は巻線切替器の平面図、（ｂ）は巻線切替器の側面図、（ｃ）は巻線切替器の正面図である。
【図７】６．６ｋＶ使用時における巻線切替器の状態を説明するための図であって、（ａ）は一次巻線の接続図、（ｂ）は配線図、（ｃ）は巻線切替器の要部縦断面図である。
【図８】２２ｋＶ使用時における巻線切替器の状態を説明するための図であって、（ａ）は一次巻線の接続図、（ｂ）は配線図、（ｃ）は巻線切替器の要部縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す配電装置の単線接続図である。
【符号の説明】
１０　外箱
１２　真空容器
１４、１６、１８　二次側開閉器
２６　変圧器
３４　巻線切替器
３６　切替レバー
４６　接点操作ロッド

Claims (6)

1. 系統からの電圧を受電する複数の一次巻線と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有し前記系統からの交流電圧を降圧して前記低圧回路に出力する変圧器と、前記複数の一次巻線の接続を前記系統の電圧に応じて切替える巻線切替器とを備えてなる変圧器装置。
2. 系統からの電圧を受電する複数の一次巻線と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有し前記系統からの交流電圧を降圧して前記低圧回路に出力する変圧器と、前記複数の一次巻線の接続を前記系統の電圧に応じて切替える巻線切替器とを備え、前記巻線切替器は、前記系統の電圧が低圧から高圧に切替えられる前は、前記複数の一次巻線のうち一部を並列接続して受電し、前記系統の電圧が低圧から高圧に切替えられたときには、前記各一次巻線を互いに直列接続して受電してなる変圧器装置。
3. 系統からの電圧を受電する複数の一次巻線と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有し前記系統からの交流電圧を降圧して前記低圧回路に出力する変圧器と、前記複数の一次巻線の接続を前記系統の電圧に応じて切替える巻線切替器とを備え、前記巻線切替器は、低圧側への切替え操作により、前記複数の一次巻線のうち一部を並列接続して受電し、高圧側への切替え操作により、前記各一次巻線を互いに直列接続して受電してなる変圧器装置。
4. 請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の変圧器装置において、前記系統の電圧を低圧と高圧に分けたときに、前記低圧は定格電圧６．６ｋＶに対応し、前記高圧は定格電圧２２ｋＶに対応してなることを特徴とする変圧器装置。
5. 請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の変圧器装置において、前記変圧器の二次巻線は、Ｙ結線、Δ結線、オープンΔ結線のうち少なくともいずれか１つの結線が可能な複数の巻線端末を備え、前記複数の巻線端末のうち指定の巻線端末の結線により、三相または単相の二次電圧または三相の三次電圧を出力してなることを特徴とする変圧器装置。
6. 請求項１、２、３、４または５のうちいずれか１項に記載の変圧器装置と、前記変圧器装置と前記系統との間に挿入されて回路を開閉する複数の一次側開閉器と、前記変圧器装置と前記低圧回路との間に挿入されて回路を開閉する複数の二次側開閉器とを備えてなる配電装置。

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