短絡用変圧器

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超高圧電力研究所においてほ,横紺市武山に遮断器などの短絡試験を行なう大規模な超高圧試験所を建設 中であるが,そこで使用される超高圧短絡用変圧器(短絡容量850MVA)および高圧短絡用変圧三器(短絡容量 叩00MVA)を完成した｡これらの変圧器ほ過酷な短絡に常時さらされるので,短結時に発生する電磁力の低 減と巻線その他の機械的強度について,特別な考慮が払われている〔また,超高圧変圧器は衝撃試験電圧 1･550kVの記録的なもので,400kV級送電川変圧器の製作技術に新たな総験を加えた｡なお高圧変圧熟ま大 電流の流れる2次側巻線の直並列の切り替えを行なうものである｡

l.緒

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超高圧電力研究所でほ,横須賀市武【Uに大規模な超高圧大電力試

験所を建設中であるが･日立製n滞でほ,その330kV超高圧短絡 用変圧器および52･8kV高圧短絡用変圧器各1台,大電流変圧器3 台･受電用変圧器2子托の他を受托,このほどあいついで完成した｡ 以下にこの超高圧短絡用変圧器および高旺短絡用変J王器について述 べる｡ 日立製作所は早くから400kV級送電用機器の開発研究を行なっ ており,すでに昭和35年400kV級200,000kVAj桝H変圧器(衝撃 試験電圧1,450kV)(1)を完成し,日立製作所日立研究所大電力実験 所の超高圧遮断器短絡試験電源用として使用されている｡今回の超

高圧変圧器はこの実績を活用して設計製作さjtた姉妹器ともいうべ

きものである｡

高圧変圧掛ま巻線を4分割し,特殊な切替機構を内蔵して直並列 接続を行ない･4段階の電圧を得る構造となっている｡

2･超高圧短絡用変圧器

2･1仕 様 木器の仕様は次のとおりである｡ 最大短絡容量 形 _式 周 波 数 端子 電 圧 衝撃試験電圧 交流試験電圧 %インピーダンス 量 量 法 重 総抽 寸 850,000kVA(対称値) SOC-CP (屋外用単相抽入自冷式内鉄形制振遮へい付) 50/60′∼ 次 15kV 150kV 50kV 220.5t 81,000J 高 さ 床面積 二 _次 330-220-160-100kV _接地側 1550-1050-825-550kV _450kV 680-465-347-230kV _185kV 7.15-5.09-4.20-3.60 (50∼,1-2次問50,000kVA基準) 10.82m 5.71mx9.04nl 弟l図に木器の外観を示す｡ 木器は遮断器の短絡試験などに使用するため, 一般の電力用変圧 器よりはるかに低い短絡インピーダンスを要求され,過酷な短給電 流に常時さらされるので,短絡時の発生機械力に対する強度を掛こ * 日立製作所国分工場 第1図 超高圧短路用変圧器 考慮した｡また木器の接地側にほ高圧短絡用変圧器をそう入して, 最高382･8kVの端子電圧を得ることができる｡ 木器の各タップは･それぞれ別個のプッシソグで引き出してある｡ 2･2 _{巻 線} 2･2･1巻線の構造 本変圧器は日立製作所の超高圧変圧器の標準構造である内鉄形 を採用してある0鉄心ほ2脚で両脚の巻線ほ並列に接続される｡ 内鉄形変圧器の巻線方式としてほ,多重同心円筒巻線もあるが, 木器では機械的強度の大きい円板巻線を高圧側に採用し,低圧側 はヘリカル巻線とした｡ 弟2図に巻線の配置を示す｡広範閃のタップ電圧に対し磁気的 平衡を良好にして電磁力を小さくするため,高圧側巻線は各タッ プ電圧に応じて4分割し同心的に配置し,単巻変圧器と類似の構 造とした｡また主絶縁ほ固体充てん方式で特別な処理によりコロ ナ発生が防止されている｡

巻線導体には復導体電線(2)を使用し,巻線の占積率をいちじる

しく向上させるとともに巻線の強度を高めている｡ ー

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鉄 心/ // レ 上々｢/♂♂々〝ノ 〟ィ｢/甘♂ノ`J/) 以,｢∠㌘♂片〆) 〟//Lぴ♂=/〕 / 絶績 / /-/ //1_/// 静電遮へし､電極 第2図 巻 線 の 配 罷 第3図 電磁 力 モ デ ル 変圧器 2.2.2 巻線の静電遮へい 高圧各巻線にほ巻回間に遮へい導体を巻き込んで耐列静電容量 を飛躍的に大きくした制振速へい(2)(3)を施すとともに,最外側の 330kV巻線は上下を並列接続として直列静電容量を増加し,耐サ ージ特性を改善した｡ 高圧側の被試験遮断器から発生し,低圧側発電機へ移行するサ ージ電圧を低減するため,高圧最内側巻線と低圧巻線との間に静 電遮へい接地電極を設けて,静電的移行電圧を速断している｡ 本掛こおいては,開閉サージに対する絶縁強度が掛こ重要なの で,さきに製作した200,000kVA変圧器の実績を考慮して設計し たが,(500×1,000)〃S波形により実測の結果,各部の電位分布ほ はとんど均等で高い開閉サージ絶縁強度を有することが確認され た｡ 2.3 _{海路時の機械的強度} 短絡時の電磁力についてほ,モデル変什器による破壊試験(弟3 図)を含む多数の研究続果(4)(5)により正確な強度設計を行ない,安 全率の高い構造とした｡ 木器では巻線の電流が非常に大きく,たとえば最低タップでは高

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-918 _{昭和38年6月} 毎 第6図 _{超高旺変圧器の船積み} A間 二三口 評‥ 一 一 立¶ √Jしr∼

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(a)結 線 め β C〉 第45巻 第6号 団 ル ⊂) ノノ __+ (カ ∠々 Jノ

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l _+ ル ○ 一次端子 二次内部端子 二次外部端子 内部切替概括接点 外部斬路器接点 (bll次側接続切替法 電 工｢ (kV〕 (50＼′､1 12 2411〉

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(○印 閉路 _×印 閉路) 第8図 _二次 側接続切替法 端 了･電 fl三 _一次 二次 衝撃試験電托 _一次 交流試験電圧 _一次 (⊃ 〉く 〔〕 ⊂) 15/16.5kV 12/13.2-24/26.4-36/39.6Ⅳ48/52.8kV 150kV _{二次 550kV} 50kV _二次 230kV 第7図 高圧触絹 川 変u二器 その概略構造を第5図に示す｢コンサベータ内の油面を特殊耐油性 合成ゴム隕でおおい,外気と速断したもので,絶縁油を完全に脱気 した状態で大気圧に保つことができ,陥述も比較的簡単な特長があ る｡隔膜の特性が弔要なので,長期の寿命試験により確認さ九たも のを使用している｢ 2･d _{輸 送} 木器はプッシング,コンサベータなどを耳川はずし,r-1ニー身を組ん ￣､｢(てたまま窒素ガスで封入Lで愉送された〔大容量,低インピーダ ソスであるため輸送時の高さの∴＼ミから.｢￣け港一武‥朋を海上輸送 したものである｡第る図にl二i∴≠割ここおける船齢ん状況をホす′. 3.高圧短絡用変圧器 3･l仕 様 木器の仕様は次のとおりである〔. 力量大短絡容量 _{1000,000kVA(i寸称伯)} 形 _{式 SOC-C促外川榊†仙人1亡川‡式内鉄形)} 周 波 数 50/60′､ %インピーダンス _{2.19(50∼,15/12kV接続50,000kVA基準)} 総 展 墓 130t 油 量 40,000J ￣､JI 法 高さ 7.65m 嫌 面 積 5.79×5.15m 木器の外観を第7図に示す｡. 巻線の電流ほ一次側で67,000A(瞬時対称分)に達するので,電磁 力に対する設計は超高口三変圧器同様の考慮を払った｡ コンサベータもダイヤフラム方式である｡ 木器ほ窒素ガスを封入し,鉄道およびトレーラにより陸上輸送し たっ 3.2 _{巻 線} 本器の二次側ほ第8図に示すように,変圧器内部の直並列切替機 満と外部の新路器とによF),4分割した二次巻線の直並列切り替え を行ない,4段階の端子電圧をうる構造となっている｡各接掛こお いて磁気的平衡を保ち,インピーダンス電圧を小さくするため,弟 9図のように2卿鉄心の各脚に一次巻線をほさんで二次巻線を配置 した｡同じ脚にある二つの二次巻線は,一次巻線のそれぞれ内,外 側にあるため,漏えい磁路長が異なるので,並列接続時の電流不平 衡を生じないよう,一次巻線との漏えいインピーダンスが互いにほ ぼ相等しくなるように寸法が選んである｡一次巻線は両脚並列であ る｡一次,二次ともヘリカル巻線とし導体にほ多導体電線を使用し, 安部に磁気遮へいを施した〔 3･3 _{直並列切替機横} 変圧器内部の直並列切替機栴の構造を弟10図に示す｡前記のよ ー 8

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歌 心 (〃即) 第9図 巻 線 の _配 置 うな大電流においても溶着を生ずることのないよう,大電流開閉器 の構造を適用した｡第8図(a)のCl,dl･d2,C2およびd3･d4の切替 機構には,第10図(a)のような4組のブレード形切替用開閉器を設 け,共通の操作軸に取り付けたカムによって策8図(b)の順序で拙 作する｡また弟8図Al,B,Aパま変圧器とは別に設置された断路器 で,これらと変圧器の切替機構とが,すべて所期の接続関係にある ときだけ,配電盤上のランプにより表示するようにして誤操作を防 止している｡またこれらの接続変更にともなって,プッシソグ変流 器の電流比も切り替えるよう切替箱が付属している｡

4.結

日

超高圧変圧器の完成によって,近い将来わが国にも実現を予想さ

れる400kV級送電用椀器の製作技術にいくたの資料が加えられた

が,これは超高圧,大容量変圧器の設計,製作に関する豊富な経験 と,たゆまぬ研究の成果であるということができるであろう｡ 終わりにあたり,木器の完成は日立製作所国分工場および日立研

弟25巻

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｢.=山｢= 919 (a)切 替 器 切替署 (b)切替器組み合わせ図 第10図 直 ヨ良 列 切 替 機 梼

究所そのはか多数関係者の協力の結集であることを付記する｡

1 2 3 4 5 6 参 男 文 献 木沢,栗田,浅野:日立評論別3る,4(昭35-5) 首藤:日立評論別冊5,63(昭28-12) 首藤:日立評論別冊7,15(昭29-7) 窪田,奥LJ+,後藤:電気四学会昭和36年適合大会627 奥山,窪田,後藤:電気四学会昭和36年連合大会628 特許255762号 /＼/-､一へ(一W､〈′W＼/＼ノへ/＼/＼ノへ一へ/＼/＼/-ノ､/＼〈ノへ′＼/＼/＼/＼/､/〔ノ＼′〉-､〉へ/､ノ､一､ノヘーー〉へノー＼/､＼/へ/＼/【＼/＼-〈/＼ノ〔ノヘノ､＼ノへ〈/､(1 く ( 〈 日

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日 ･巻頭随筆"オン･ザ･ロック”･… ･…寺 崎 浩 ･オンラインで計算制御"目立ハイマトロールとその応 用” ･福 島 T V (F T V 開 局) ●石 炭 の 水 力 輸 送 ･プラスチックの射出成形"使う老の立場で作られた日立 射出成形棟” ･脱 湿 装 置 ●カ ク ラ ･夏 が 待 ち 遠 し い 冷 凍 シ ョ ー ケ ー ス ･おしゃれで強力"面目一新した日立家庭用換気扇” 発行所 取 次 店 日 立 評 論 社 株式会社 オーム社書店 次 ･時間を自由にコントロールする日立モータタイマ ･プラスチックのベテラン選手"日立スタンドライト成形 材料” ･電 線百話 第29話:変圧器と 象さ んの鼻 ･新Lい 照明 施設:地 下 鉄 東 銀 座 駅 ･読 者 の 声 <ファイ ンチューニソグとは> .明日への道標｢ロスアンジェルス市電気局向けの超大形 変圧器+ .日立ハイライト｢夏 を 涼 し く+ ●日 立 だ よ り 東京都千代田区丸の内1丁目4番地 振 替 口 座 東京71824番 東京都千代田区神田錦町3丁目1番地 振 替 口 座 東京20018番 柵

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