模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置
【課題】低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置を提供する。
【解決手段】この耐電圧模擬試験装置６０は、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダック１２と、商用電源電圧とスライダック１２の１次側とを断接する電源スイッチ１３と、スライダック１２に過電流が流入するのを防止するヒューズ１４と、図１に記載の模擬変圧器５０からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器１１と、を備え、スライダック１２の２次側を絶縁変圧器１１の１次側と接続し、絶縁変圧器１１の２次側を被試験用の模擬変圧器５０と接続した状態で、実際の変圧器に印加される異常電圧に相当する電圧を模擬変圧器５０に印加することにより、模擬変圧器５０の耐電圧試験を実施する。尚、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。
【解決手段】この耐電圧模擬試験装置６０は、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダック１２と、商用電源電圧とスライダック１２の１次側とを断接する電源スイッチ１３と、スライダック１２に過電流が流入するのを防止するヒューズ１４と、図１に記載の模擬変圧器５０からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器１１と、を備え、スライダック１２の２次側を絶縁変圧器１１の１次側と接続し、絶縁変圧器１１の２次側を被試験用の模擬変圧器５０と接続した状態で、実際の変圧器に印加される異常電圧に相当する電圧を模擬変圧器５０に印加することにより、模擬変圧器５０の耐電圧試験を実施する。尚、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置に関し、さらに詳しくは、発電所又は変電所に設置する変圧器を模して小型化した模擬変圧器、及びそれを使用して耐電圧試験を行う耐電圧模擬試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所又は変電所を新設したり、変圧器の増設・取替工事を行う際、現地において変圧器の耐電圧試験が行われていたが、近年、それを省略する傾向にある。その理由として、従来は、輸送中に発生する衝撃により、変圧器が破損又は特性劣化をきたす虞があるため、現地でその有無を確認するために耐電圧試験を実施する必要があったが、輸送方法や梱包方法を改善することにより、殆ど破損又は特性劣化が発生しないことが判明したためである。しかし、その反面、耐電圧試験を必要とする事態が発生したときに、その技術を持つ作業員が少なくなり、作業に支障を来たすといった不具合が起こりつつある。
そこで、耐電圧試験関係の技術低下を防止するために、集合研修等で研修室の耐電圧試験関係の技術研修や変圧器研修により、移行電圧やサージアブソーバの必要性などの研修を実施しているが、研修室研修であるため理論面のみの知識習得となり、研修効果が十分得られないといった問題がある。この背景には、実際の変圧器を使用して耐電圧試験研修や変圧器工場でのサージアブソーバ関係の試験を実施した場合、高い研修効果が得られ実務に適用可能となるものの、高額な研修費用と長時間の研修時間が必要となり、事実上、実施できないといった現状がある。
このような課題を解決する１つの方法として特許文献１には、試験用変圧器の１次側に信号発生器を接続して、２次側にケーブルサンプルを接続して課電試験回路を構成し、信号発生器の周波数を定格周波数より高くすることにより１次と２次の電圧を定格電圧より上昇させて耐電圧試験を実施する耐電圧試験方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１２９７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の従来技術は、電力設備（特にＣＶケーブル）の耐電圧試験用であり、電力設備には高圧の電圧が印加されるため、安全性の点で難がある。また、実際に使用される変圧器を使用するため、現地まで出向かなければ試験が実施できないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、スライダックと絶縁変圧器により構成される耐電圧試験装置に、実際の変圧器を模して小型化し、且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを備えた模擬変圧器を接続して耐電圧試験を実施することにより、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実施することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、変圧器を模して小型化した模擬変圧器であって、模擬変圧器本体と、該模擬変圧器本体の上部に配設され、該模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板と、前記模擬変圧器本体を固定設置する台座と、該台座に設置され、前記各入出力端子を引き出して支持した端子台と、前記台座に設置され、前記模擬変圧器本体の１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチと、を備え、前記模擬変圧器本体は、前記変圧器の巻線構造を縮小して構成すると共に、各巻線間及び該巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設し、前記端子台に印加する入力電圧を安全許容電圧値以下に設定したことを特徴とする。
本発明の模擬変圧器は、台座の上に実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器本体と、模擬変圧器本体の各入出力端子を引き出して接続する端子台と、１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチとを配置する。更に、模擬変圧器本体の上部には、模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板を備え、各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設した。これにより、模擬変圧器が、実際の変圧器を小型化し、且つ、その変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を安全に、且つ正確に実施することができる。
請求項２は、前記ブッシング端子板は、絶縁性部材により構成した中空体の内部に前記模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、前記中空体の先端から突出させて固定して構成したことを特徴とする。
実際の変圧器では、高圧側端子はブッシングにより絶縁されて、変圧器との沿面距離が大きくなるように構成されている。本発明の模擬変圧器では、それを忠実に再現するために、絶縁性部材により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定している。これにより、実際の変圧器に近い形状を実験的に認識することができる。
【０００６】
請求項３は、前記模擬変圧器本体は、特別高圧で受電した電気を異なる電圧の特別高圧に変成して送電する変電所で使用される送電用変圧器を模した送電用模擬変圧器、又は前記特別高圧で受電した電力を配電線に供給する電圧に降下する変電所に使用される配電用変圧器を模した配電用模擬変圧器であることを特徴とする。
実際の変圧器には、特別高圧に変成する送電用変圧器と、一般の配電線に供給する低圧用の配電用変圧器がある。そこで本発明では、模擬変圧器もこれらの変圧器を模したものを用意する。これにより、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
請求項４は、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダックと、前記商用電源電圧と前記スライダックの１次側とを断接する電源スイッチと、前記スライダックに過電流が流入するのを防止するヒューズと、請求項１乃至３の何れか一項に記載の模擬変圧器からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器と、を備え、前記スライダックの２次側を前記絶縁変圧器の１次側と接続し、該絶縁変圧器の２次側を被試験用の前記模擬変圧器と接続した状態で、前記変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を前記模擬変圧器に印加することにより、該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする。
模擬変圧器の耐電圧試験を実施するには、実際の変圧器に印加されるサージ電圧に相当する電圧を外部から発生させる必要がある。しかし、サージ電圧はその幅が非常に狭いため、それと同じ波形を実現することは困難である。そこで、本発明では、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、電圧を例えば１／１０００に低下させて行う。そのためには、スライダックと絶縁変圧器が必要となる。そして、絶縁変圧器の出力を被試験用の模擬変圧器に接続する。これにより、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
【０００７】
請求項５は、前記模擬変圧器の３次巻き線にサージアブソーバを接続して該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする。
実際の変圧器では、サージ電圧を低減するために、サージアブソーバを取り付けるのが一般的である。そこで本発明では、３次巻き線にサージアブソーバを接続して模擬変圧器の耐電圧試験を実施する。これにより、サージ電圧に対する効果を研修室で確認することができる。
請求項６は、前記絶縁変圧器と前記スライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設したことを特徴とする。
スライダックは入力電圧に比べて高い電圧を発生させることができる。従って、絶縁変圧器の２次側には更に高い電圧が出力される可能性もある。従って、試験中に作業者が誤って２次側端子に接触して感電する虞がないともいえない。そこで本発明では、絶縁変圧器とスライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設する。これにより、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、模擬変圧器は、変圧器を小型化し且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を研修室で安全に、且つ正確に実施することができる。
また、絶縁性部材により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定しているので、実際の変圧器に近い形状を研修室で認識することができる。
また、模擬変圧器もこれらの変圧器を模した模擬変圧器を用意するので、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
また、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、スライダックと絶縁変圧器を備え、絶縁変圧器の出力を被試験用の模擬変圧器に接続するので、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
また、３次巻き線にサージアブソーバを接続して模擬変圧器の耐電圧試験を実施するので、サージ電圧に対する効果を研修室で確認することができる。
また、絶縁変圧器とスライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設するので、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の側面図、（ｂ）は５００ＫＶ連係変圧器の上面図、（ｃ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の上面図、（ｄ）は１１０ＫＶ配電用変圧器の上面図である。
【図２】本発明の各模擬変圧器と耐電圧模擬試験装置の仕様を表す図である。
【図３】（ａ）は２２０ＫＶ連係変圧器の結線図、（ｂ）は模擬変圧器のタップ電圧を表す図、（ｃ）は結線図のシンボル凡例を表す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る耐電圧模擬試験装置の外観を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】本発明の耐電圧模擬試験装置の結線を示す図である。
【図６】変圧器の耐電圧仕様の一例を示す図である。
【図７】耐電圧模擬試験装置により２２／６．６ｋＶ単相変圧器を試験する場合の結線例を示す図である。
【図８】（ａ）は配電用変圧器の静電容量を模擬した図、（ｂ）は簡略化した静電容量を模擬した図である。
【図９】（ａ）は試験用変圧器の各巻線間・大地間の静電容量を示す図であり、（ｂ）はそのときの波形を示す図、（ｃ）はサージアブソーバが無いときと有る時の計算値と測定値を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る模擬変圧器の外観を示す図である。図１（ａ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の側面図、図１（ｂ）は５００ＫＶ連係変圧器の上面図、図１（ｃ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の上面図、図１（ｄ）は１１０ＫＶ配電用変圧器の上面図である。この模擬変圧器５０は、実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器５０であって、図１（ａ）のように、模擬変圧器本体（鉄心と各巻線コイルから構成されている）２と、模擬変圧器本体２の上部に配設され、模擬変圧器本体２の各入出力端子を配置したブッシング端子板１と、模擬変圧器本体２を固定設置する台座６と、台座６に設置され、各入出力端子を引き出して配置した端子台４と、台座６に設置され、模擬変圧器本体２の１次側の負荷を切り替えるＬＴＣ模擬ＳＷ（負荷端子切換スイッチ）３と、実際の変圧器の各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサ５と、を備えて構成されている。尚、この例ではブッシング端子板１には、図１（ｃ）のように、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏ端子、２次側としてｕ、ｖ、ｗ、ｏ端子、３次側としてａ、ｂ、ｃ端子が夫々備えられている。また、台座６の底面にはゴム足７が取り付けられている。
【００１２】
また、図１（ｂ）のブッシング端子板１には、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、ｏ端子、２次側としてｕ、ｖ、ｗ端子、３次側としてａ、ｂ、ｃ端子が夫々備えられている。
また、図１（ｄ）のブッシング端子板１には、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏ端子、２次側としてｕ１、ｖ１、ｗ１、ｏ１端子、３次側としてｕ２、ｖ２、ｗ２、ｏ２端子が夫々備えられている。
即ち、本実施形態の模擬変圧器５０は、台座６の上に実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器本体２と、模擬変圧器本体２の各入出力端子を引き出して接続する端子台４と、１次側の負荷を切り替えるＬＴＣ模擬ＳＷ３とを配置する。更に、模擬変圧器本体２の上部には、模擬変圧器本体２の各入出力端子を配置したブッシング端子板１を備え、各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサ５を配設した。これにより、模擬変圧器５０が、変圧器を小型化し、且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を研修室で安全に、且つ正確に実施することができる。
【００１３】
また、実際の変圧器では、高圧側端子はブッシングにより絶縁されて変圧器との沿面距離が大きくなるように構成されている。本発明の模擬変圧器５０では、それを忠実に再現するために、樹脂パイプ（絶縁性部材）８により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体２の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定している。これにより、実際の変圧器に近い形状を研修室で認識することができる。
また、実際の変圧器には、特別高圧に変成する送電用変圧器と、一般の配電線に供給する低圧用の配電用変圧器がある。そこで本実施形態では、模擬変圧器もこれらの変圧器を模した模擬変圧器を用意する。これにより、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
【００１４】
図２は本発明の各模擬変圧器と耐電圧模擬試験装置の仕様を表す図である。即ち、５００ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側５００ｖ、２次側２２０ｖ、３次側６３ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。同様に、２２０ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側２２０ｖ、２次側１１０ｖ、３次側６６ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。１１０ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側１１０ｖ、２次側６６ｖ、３次側２２ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。１１０ｋＶ配電用模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側１０７ｖ、２次側６．９ｖ、３次側２３ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。尚、上記の各模擬変圧器は、ＬＣＴ模擬ＳＷ３、端子台４、ブッシング端子板１、コンデンサ５を含む。また、１５０ｋＶ耐電圧模擬試験装置の仕様は、スライダックが入力電圧１００ｖ、出力電圧が０〜１５０ｖ、及び０〜５０の２タップ方式であり、絶縁変圧器は０．２ｋＶＡの単相変圧器である。
【００１５】
図３（ａ）は２２０ＫＶ連係変圧器の結線図、図３（ｂ）は模擬変圧器のタップ電圧を表す図、図３（ｃ）は結線図のシンボル凡例を表す図である。図３（ａ）から分かるとおり、◎は模擬変圧器ブッシング模擬端子であり、１次側はＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は１３５．７ｖである。また、ＬＴＣ模擬ＳＷ３は中性点Ｏに接続され、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２が２０．８ｖ、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３が８、７ｖである。尚、Ｘ、Ｙ、Ｚは０ｖである。また、２次側はｕ、ｖ、ｗがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は６３．５ｖである。また、３次側はａ、ｂ、ｃがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は６６．０ｖである。また、点線は端子台４の模擬変圧器側で結線した状態を示す。
【００１６】
図４は本発明の一実施形態に係る耐電圧模擬試験装置の外観を示す図である。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は上面図である。この耐電圧模擬試験装置６０は、台座１０の上に、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダック１２と、商用電源電圧とスライダック１２の１次側とを断接する電源スイッチ１３と、スライダック１２に過電流が流入するのを防止するヒューズ１４と、図１に記載の模擬変圧器５０からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器１１と、を備え、スライダック１２の２次側Ｕ、Ｖ端子を絶縁変圧器１１の１次側と接続し、絶縁変圧器１１の２次側ｕ１端子を被試験用の模擬変圧器５０の１次側Ｕ、Ｖ端子と接続し、絶縁変圧器１１の２次側ｖ端子を被試験用の模擬変圧器５０の２次側ｕ、ｖ端子と接続た状態で、実際の変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を模擬変圧器５０に印加することにより、模擬変圧器５０の１次側と２次側間の耐電圧試験を実施する。尚、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。
即ち、模擬変圧器５０の耐電圧試験を実施するには、実際の変圧器に印加されるサージ電圧に相当する電圧を外部から発生させる必要がある。しかし、サージ電圧はその幅が非常に狭いため、それと同じ波形を実現することは困難である。そこで、本実施形態では、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、電圧を例えば１／１０００に低下させて行う。そのためには、スライダック１２と絶縁変圧器１１が必要となる。そして、絶縁変圧器１１の出力を被試験用の模擬変圧器５０の１次側と２次側間に接続する。これにより、低い電圧で模擬変圧器５０の１次側と２次側間の耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
また、スライダック１２は入力電圧に比べて高い電圧を発生させることができる。従って、絶縁変圧器１１の２次側には更に高い電圧が出力される可能性もある。従って、試験中に作業者が誤って２次側端子に接触して感電する虞がないともいえない。そこで本実施形態では、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。これにより、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【００１７】
図５は本発明の耐電圧模擬試験装置の結線を示す図である。Ｘ、Ｙ端子に商用電源１００ｖを入力する。商用電源は電源スイッチ１３によりＯＮ・ＯＦＦされてヒューズ１４を介してスライダック１２の１次側に接続される。スライダック１２は、スライダ１２ａを上下させることで、２次側に０〜１４０ｖの電圧が出力される。２次側の出力電圧は絶縁変圧器１１のＵ、Ｖ端子に接続され、その２次側には、ｕ１−ｖ端子間に１５０ｖ、ｕ２−ｖ端子間には５０ｖが出力される。尚、絶縁変圧器１１の２次側にヒューズ１６を設けても良い。図５の絶縁変圧器タップ電圧から明らかなように、この変圧器１１は、入力電圧１５０ｖのときｕ１の出力電圧が同じ電圧の１５０ｖであり、電圧を昇圧する目的ではなく、２次側から回り込むサージ電圧を１次側に伝達させないように、１次側と２次側を絶縁した構造の変圧器である。
【００１８】
図６は変圧器の耐電圧仕様の一例を示す図である。例えば、区分が１次、１次中性点では、公称電圧１１０ｋｖのとき、交流耐電圧は２３０ｋｖ必要であり、雷インパルス耐電圧は５５０ｋｖとなる。また、公称電圧が６６ｋｖのときは、夫々１４０ｋｖ、３５０ｋｖとなる。このように、各区分毎に公称電圧に対する交流耐電圧と雷インパルス耐電圧が決められている。尚、移行電圧検討には、２次・３次側電力ケーブルの静電容量を考慮してもよい。また、１次から２次・３次に移行誘起される異常電圧に対して、２次または３次にサージ吸収コンデンサ・避雷器を併用して耐えるようにしてもよい。
【００１９】
図７は耐電圧模擬試験装置により２２／６．６ｋＶ単相変圧器を試験する場合の結線例を示す図である。上側に実際の設備により試験する場合の結線図であり、各点線の枠内と対応する本発明の耐電圧模擬試験装置６０を下側に示す。例えば、受電盤２０、制御盤２１、絶縁変圧器２２、誘導電圧調整器２３、及び試験用変圧器２４を含むＡ枠が耐電圧模擬試験装置６０のａ枠に対応し、電流計２５のＢ枠がデジタルテスタ３０の電流のｂ枠に対応し、耐圧試験器付属ＰＴ２７のＤ枠がデジタルテスタ３１の電圧のｄ枠に対応する。尚、耐電圧模擬試験装置６０にはリアクトル２６を省略している。そして、試験用変圧器２４の出力にリアクトル２６と耐圧試験器付属ＰＴ２７と試験する２２／６．６ｋＶ単相変圧器２８の１次側Ｕ、Ｖ端子に接続し、２次側端子ｕ、ｖをグランドに接続する。また、耐電圧模擬試験装置６０では、絶縁変圧器１１のｕ１端子と試験する２２／６．６ｋＶ単相変圧器２８の１次側Ｕ、Ｖ端子に接続し、２次側端子ｕ、ｖをグランドに接続する。また、絶縁変圧器１１のｖ端子をグランドに接続する。更にデジタルテスタ３１でｕ１とｖ間の電圧を測定する。
【００２０】
図８（ａ）は配電用変圧器の静電容量を模擬した図、図８（ｂ）は簡略化した静電容量を模擬した図である。配電用変圧器の巻線断面は、図８（ａ）の配置（片側のみ図示）が標準的である。即ち、変圧器タンク４０と１次巻線４１間にＣ１−１、１次巻線４１と３次巻線４２間にＣ２−１、３次巻線４２と２次巻線４３間にＣ３−１、２次巻線４３と安定巻線４４間にＣ４、安定巻線４４と鉄心４５間にＣ５が存在する。また、１次ブッシング４６と変圧器タンク４０間にＣ１−２、３次ブッシング４７と変圧器タンク４０間にＣ２−２、２次ブッシング４８と変圧器タンク４０間にＣ３−２が夫々存在する。尚、変圧器タンク４０と各ブッシング間の静電容量Ｃ１−２、Ｃ２−２、Ｃ３−２は、巻線間の静電容量に比較すると小さな値であり、無視しても大きな誤差とはならないので、図８（ｂ）に示す模擬でも大きな問題とはならない。
【００２１】
図９（ａ）は試験用変圧器の各巻線間・大地間の静電容量を示す図であり、図９（ｂ）はそのときの波形を示す図、図９（ｃ）はサージアブソーバ（以下、ＳＡと呼ぶ）が無いときと有る時の計算値と測定値を表す図である。実際の雷インパルス耐電圧試験は、１／５０μｓのランプ波により実施するが、適切なパルスジェネレータ及び観測装置がないため、商用周波数の交流電圧を印加し、プラス側波高値が規定電圧の１／１００００となる電圧を印加し（５５０ｋＶを波高値５５Ｖの電圧とする）、異常電圧を模擬することでオシロスコープにより観測する。
【００２２】
次に１次側から５５０ｋＶの異常電圧が進入したとき、３次及び２次に移行される電圧、及び３次側から１５０ｋＶの異常電圧が進入したときの２次側に移行される電圧を計算する。また、３次側に０．１５μＦのＳＡを設置したときに２次側に移行される電圧を計算する。
１次側異常電圧進入時の３次移行電圧Ｖ３−１は、
Ｖ３−１＝（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）／（０．１０−１＋０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×５５０ｋＶ≒２０５．６ｋＶ
１次側異常電圧進入時の２次移行電圧Ｖ２−１は、
Ｖ２−１＝（０．６８−１＋０．６８−１）／（０．１０−１＋０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×５５０ｋＶ≒１０１．３ｋＶ
ＳＡ設置時における１次側異常電圧進入時の３次移行電圧Ｖ３−１は、
ＳＡ及び３次〜２次〜安定〜大地間の合成静電容量Ｃは、
Ｃ＝（０．１５×３相）＋１／（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）≒０．６１７μＦ
よって、
Ｖ３−１＝（０．６１７−１）／（０．１０−１＋０．６１７−１）×５５０ｋＶ≒７６．７ｋＶ
ＳＡ設置時における１次側異常電圧進入時の２次移行電圧Ｖ２−１は、
Ｖ２−１＝（０．６８−１＋０．６８−１）／（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×７６．７ｋＶ≒３７．８３ｋＶ
以上の結果より、ＳＡが無い場合、３次への移行電圧が２００ｋＶを超過、２次への移行電圧も１００ｋＶを超過しており、ＪＥＣ値（３次１５０ｋＶ１分間、２次６０ｋＶ１分間）以上となることから、絶縁破壊を起こす可能性がある。尚、ＳＡを設置した場合は、２次、３次ともにＪＥＣ値以下となりＳＡの必要性が理解できる。
【符号の説明】
【００２３】
１ ブッシング端子板、２ 模擬変圧器本体、３ ＬＴＣ模擬ＳＷ、４ 端子台、５ コンデンサ、６ 台座、７ ゴム足、８ 樹脂パイプ、１０ 台座、１１ 絶縁変圧器、１２ スライダック、１３ 電源スイッチ、１４ ヒューズ、１５ 絶縁板、５０ 模擬変圧器、６０ 耐電圧模擬試験装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置に関し、さらに詳しくは、発電所又は変電所に設置する変圧器を模して小型化した模擬変圧器、及びそれを使用して耐電圧試験を行う耐電圧模擬試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所又は変電所を新設したり、変圧器の増設・取替工事を行う際、現地において変圧器の耐電圧試験が行われていたが、近年、それを省略する傾向にある。その理由として、従来は、輸送中に発生する衝撃により、変圧器が破損又は特性劣化をきたす虞があるため、現地でその有無を確認するために耐電圧試験を実施する必要があったが、輸送方法や梱包方法を改善することにより、殆ど破損又は特性劣化が発生しないことが判明したためである。しかし、その反面、耐電圧試験を必要とする事態が発生したときに、その技術を持つ作業員が少なくなり、作業に支障を来たすといった不具合が起こりつつある。
そこで、耐電圧試験関係の技術低下を防止するために、集合研修等で研修室の耐電圧試験関係の技術研修や変圧器研修により、移行電圧やサージアブソーバの必要性などの研修を実施しているが、研修室研修であるため理論面のみの知識習得となり、研修効果が十分得られないといった問題がある。この背景には、実際の変圧器を使用して耐電圧試験研修や変圧器工場でのサージアブソーバ関係の試験を実施した場合、高い研修効果が得られ実務に適用可能となるものの、高額な研修費用と長時間の研修時間が必要となり、事実上、実施できないといった現状がある。
このような課題を解決する１つの方法として特許文献１には、試験用変圧器の１次側に信号発生器を接続して、２次側にケーブルサンプルを接続して課電試験回路を構成し、信号発生器の周波数を定格周波数より高くすることにより１次と２次の電圧を定格電圧より上昇させて耐電圧試験を実施する耐電圧試験方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１２９７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の従来技術は、電力設備（特にＣＶケーブル）の耐電圧試験用であり、電力設備には高圧の電圧が印加されるため、安全性の点で難がある。また、実際に使用される変圧器を使用するため、現地まで出向かなければ試験が実施できないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、スライダックと絶縁変圧器により構成される耐電圧試験装置に、実際の変圧器を模して小型化し、且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを備えた模擬変圧器を接続して耐電圧試験を実施することにより、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実施することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる模擬変圧器及び耐電圧模擬試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、変圧器を模して小型化した模擬変圧器であって、模擬変圧器本体と、該模擬変圧器本体の上部に配設され、該模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板と、前記模擬変圧器本体を固定設置する台座と、該台座に設置され、前記各入出力端子を引き出して支持した端子台と、前記台座に設置され、前記模擬変圧器本体の１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチと、を備え、前記模擬変圧器本体は、前記変圧器の巻線構造を縮小して構成すると共に、各巻線間及び該巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設し、前記端子台に印加する入力電圧を安全許容電圧値以下に設定したことを特徴とする。
本発明の模擬変圧器は、台座の上に実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器本体と、模擬変圧器本体の各入出力端子を引き出して接続する端子台と、１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチとを配置する。更に、模擬変圧器本体の上部には、模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板を備え、各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設した。これにより、模擬変圧器が、実際の変圧器を小型化し、且つ、その変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を安全に、且つ正確に実施することができる。
請求項２は、前記ブッシング端子板は、絶縁性部材により構成した中空体の内部に前記模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、前記中空体の先端から突出させて固定して構成したことを特徴とする。
実際の変圧器では、高圧側端子はブッシングにより絶縁されて、変圧器との沿面距離が大きくなるように構成されている。本発明の模擬変圧器では、それを忠実に再現するために、絶縁性部材により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定している。これにより、実際の変圧器に近い形状を実験的に認識することができる。
【０００６】
請求項３は、前記模擬変圧器本体は、特別高圧で受電した電気を異なる電圧の特別高圧に変成して送電する変電所で使用される送電用変圧器を模した送電用模擬変圧器、又は前記特別高圧で受電した電力を配電線に供給する電圧に降下する変電所に使用される配電用変圧器を模した配電用模擬変圧器であることを特徴とする。
実際の変圧器には、特別高圧に変成する送電用変圧器と、一般の配電線に供給する低圧用の配電用変圧器がある。そこで本発明では、模擬変圧器もこれらの変圧器を模したものを用意する。これにより、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
請求項４は、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダックと、前記商用電源電圧と前記スライダックの１次側とを断接する電源スイッチと、前記スライダックに過電流が流入するのを防止するヒューズと、請求項１乃至３の何れか一項に記載の模擬変圧器からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器と、を備え、前記スライダックの２次側を前記絶縁変圧器の１次側と接続し、該絶縁変圧器の２次側を被試験用の前記模擬変圧器と接続した状態で、前記変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を前記模擬変圧器に印加することにより、該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする。
模擬変圧器の耐電圧試験を実施するには、実際の変圧器に印加されるサージ電圧に相当する電圧を外部から発生させる必要がある。しかし、サージ電圧はその幅が非常に狭いため、それと同じ波形を実現することは困難である。そこで、本発明では、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、電圧を例えば１／１０００に低下させて行う。そのためには、スライダックと絶縁変圧器が必要となる。そして、絶縁変圧器の出力を被試験用の模擬変圧器に接続する。これにより、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
【０００７】
請求項５は、前記模擬変圧器の３次巻き線にサージアブソーバを接続して該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする。
実際の変圧器では、サージ電圧を低減するために、サージアブソーバを取り付けるのが一般的である。そこで本発明では、３次巻き線にサージアブソーバを接続して模擬変圧器の耐電圧試験を実施する。これにより、サージ電圧に対する効果を研修室で確認することができる。
請求項６は、前記絶縁変圧器と前記スライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設したことを特徴とする。
スライダックは入力電圧に比べて高い電圧を発生させることができる。従って、絶縁変圧器の２次側には更に高い電圧が出力される可能性もある。従って、試験中に作業者が誤って２次側端子に接触して感電する虞がないともいえない。そこで本発明では、絶縁変圧器とスライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設する。これにより、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、模擬変圧器は、変圧器を小型化し且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を研修室で安全に、且つ正確に実施することができる。
また、絶縁性部材により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定しているので、実際の変圧器に近い形状を研修室で認識することができる。
また、模擬変圧器もこれらの変圧器を模した模擬変圧器を用意するので、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
また、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、スライダックと絶縁変圧器を備え、絶縁変圧器の出力を被試験用の模擬変圧器に接続するので、低い電圧で耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
また、３次巻き線にサージアブソーバを接続して模擬変圧器の耐電圧試験を実施するので、サージ電圧に対する効果を研修室で確認することができる。
また、絶縁変圧器とスライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設するので、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の側面図、（ｂ）は５００ＫＶ連係変圧器の上面図、（ｃ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の上面図、（ｄ）は１１０ＫＶ配電用変圧器の上面図である。
【図２】本発明の各模擬変圧器と耐電圧模擬試験装置の仕様を表す図である。
【図３】（ａ）は２２０ＫＶ連係変圧器の結線図、（ｂ）は模擬変圧器のタップ電圧を表す図、（ｃ）は結線図のシンボル凡例を表す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る耐電圧模擬試験装置の外観を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】本発明の耐電圧模擬試験装置の結線を示す図である。
【図６】変圧器の耐電圧仕様の一例を示す図である。
【図７】耐電圧模擬試験装置により２２／６．６ｋＶ単相変圧器を試験する場合の結線例を示す図である。
【図８】（ａ）は配電用変圧器の静電容量を模擬した図、（ｂ）は簡略化した静電容量を模擬した図である。
【図９】（ａ）は試験用変圧器の各巻線間・大地間の静電容量を示す図であり、（ｂ）はそのときの波形を示す図、（ｃ）はサージアブソーバが無いときと有る時の計算値と測定値を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る模擬変圧器の外観を示す図である。図１（ａ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の側面図、図１（ｂ）は５００ＫＶ連係変圧器の上面図、図１（ｃ）は２２０ＫＶ連係・１１０ＫＶ連係変圧器の上面図、図１（ｄ）は１１０ＫＶ配電用変圧器の上面図である。この模擬変圧器５０は、実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器５０であって、図１（ａ）のように、模擬変圧器本体（鉄心と各巻線コイルから構成されている）２と、模擬変圧器本体２の上部に配設され、模擬変圧器本体２の各入出力端子を配置したブッシング端子板１と、模擬変圧器本体２を固定設置する台座６と、台座６に設置され、各入出力端子を引き出して配置した端子台４と、台座６に設置され、模擬変圧器本体２の１次側の負荷を切り替えるＬＴＣ模擬ＳＷ（負荷端子切換スイッチ）３と、実際の変圧器の各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサ５と、を備えて構成されている。尚、この例ではブッシング端子板１には、図１（ｃ）のように、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏ端子、２次側としてｕ、ｖ、ｗ、ｏ端子、３次側としてａ、ｂ、ｃ端子が夫々備えられている。また、台座６の底面にはゴム足７が取り付けられている。
【００１２】
また、図１（ｂ）のブッシング端子板１には、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、ｏ端子、２次側としてｕ、ｖ、ｗ端子、３次側としてａ、ｂ、ｃ端子が夫々備えられている。
また、図１（ｄ）のブッシング端子板１には、１次側としてＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏ端子、２次側としてｕ１、ｖ１、ｗ１、ｏ１端子、３次側としてｕ２、ｖ２、ｗ２、ｏ２端子が夫々備えられている。
即ち、本実施形態の模擬変圧器５０は、台座６の上に実際の変圧器を模して小型化した模擬変圧器本体２と、模擬変圧器本体２の各入出力端子を引き出して接続する端子台４と、１次側の負荷を切り替えるＬＴＣ模擬ＳＷ３とを配置する。更に、模擬変圧器本体２の上部には、模擬変圧器本体２の各入出力端子を配置したブッシング端子板１を備え、各巻線間及び巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサ５を配設した。これにより、模擬変圧器５０が、変圧器を小型化し、且つ実際の変圧器に存在する静電容量を模擬したコンデンサを有するので、変圧器と等価な耐電圧試験を研修室で安全に、且つ正確に実施することができる。
【００１３】
また、実際の変圧器では、高圧側端子はブッシングにより絶縁されて変圧器との沿面距離が大きくなるように構成されている。本発明の模擬変圧器５０では、それを忠実に再現するために、樹脂パイプ（絶縁性部材）８により構成した中空体の内部に模擬変圧器本体２の各入出力端子を延伸して、中空体の先端から突出させて固定している。これにより、実際の変圧器に近い形状を研修室で認識することができる。
また、実際の変圧器には、特別高圧に変成する送電用変圧器と、一般の配電線に供給する低圧用の配電用変圧器がある。そこで本実施形態では、模擬変圧器もこれらの変圧器を模した模擬変圧器を用意する。これにより、変圧器の違いによる耐電圧試験を研修室で実施して体験することができる。
【００１４】
図２は本発明の各模擬変圧器と耐電圧模擬試験装置の仕様を表す図である。即ち、５００ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側５００ｖ、２次側２２０ｖ、３次側６３ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。同様に、２２０ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側２２０ｖ、２次側１１０ｖ、３次側６６ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。１１０ｋＶ連係模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側１１０ｖ、２次側６６ｖ、３次側２２ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。１１０ｋＶ配電用模擬変圧器の仕様は、電圧を１／１０００にして、１次側１０７ｖ、２次側６．９ｖ、３次側２３ｖのタップがあり、０．２ｋＶＡの容量を有する三相低圧変圧器である。尚、上記の各模擬変圧器は、ＬＣＴ模擬ＳＷ３、端子台４、ブッシング端子板１、コンデンサ５を含む。また、１５０ｋＶ耐電圧模擬試験装置の仕様は、スライダックが入力電圧１００ｖ、出力電圧が０〜１５０ｖ、及び０〜５０の２タップ方式であり、絶縁変圧器は０．２ｋＶＡの単相変圧器である。
【００１５】
図３（ａ）は２２０ＫＶ連係変圧器の結線図、図３（ｂ）は模擬変圧器のタップ電圧を表す図、図３（ｃ）は結線図のシンボル凡例を表す図である。図３（ａ）から分かるとおり、◎は模擬変圧器ブッシング模擬端子であり、１次側はＵ、Ｖ、Ｗ、Ｏがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は１３５．７ｖである。また、ＬＴＣ模擬ＳＷ３は中性点Ｏに接続され、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２が２０．８ｖ、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３が８、７ｖである。尚、Ｘ、Ｙ、Ｚは０ｖである。また、２次側はｕ、ｖ、ｗがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は６３．５ｖである。また、３次側はａ、ｂ、ｃがあり、夫々が●に示すように模擬変圧器５０の端子台４に引き出され、○で示すタップ電圧は６６．０ｖである。また、点線は端子台４の模擬変圧器側で結線した状態を示す。
【００１６】
図４は本発明の一実施形態に係る耐電圧模擬試験装置の外観を示す図である。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は上面図である。この耐電圧模擬試験装置６０は、台座１０の上に、商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダック１２と、商用電源電圧とスライダック１２の１次側とを断接する電源スイッチ１３と、スライダック１２に過電流が流入するのを防止するヒューズ１４と、図１に記載の模擬変圧器５０からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器１１と、を備え、スライダック１２の２次側Ｕ、Ｖ端子を絶縁変圧器１１の１次側と接続し、絶縁変圧器１１の２次側ｕ１端子を被試験用の模擬変圧器５０の１次側Ｕ、Ｖ端子と接続し、絶縁変圧器１１の２次側ｖ端子を被試験用の模擬変圧器５０の２次側ｕ、ｖ端子と接続た状態で、実際の変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を模擬変圧器５０に印加することにより、模擬変圧器５０の１次側と２次側間の耐電圧試験を実施する。尚、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。
即ち、模擬変圧器５０の耐電圧試験を実施するには、実際の変圧器に印加されるサージ電圧に相当する電圧を外部から発生させる必要がある。しかし、サージ電圧はその幅が非常に狭いため、それと同じ波形を実現することは困難である。そこで、本実施形態では、商用電源（５０／６０Ｈｚ）を使用して、電圧を例えば１／１０００に低下させて行う。そのためには、スライダック１２と絶縁変圧器１１が必要となる。そして、絶縁変圧器１１の出力を被試験用の模擬変圧器５０の１次側と２次側間に接続する。これにより、低い電圧で模擬変圧器５０の１次側と２次側間の耐電圧試験を模擬的に実現することができ、且つ試験条件を容易に変更することができる。
また、スライダック１２は入力電圧に比べて高い電圧を発生させることができる。従って、絶縁変圧器１１の２次側には更に高い電圧が出力される可能性もある。従って、試験中に作業者が誤って２次側端子に接触して感電する虞がないともいえない。そこで本実施形態では、絶縁変圧器１１とスライダック１２との間に感電防止用の絶縁板１５を立設する。これにより、作業者が誤って感電する事故を未然に防止することができる。
【００１７】
図５は本発明の耐電圧模擬試験装置の結線を示す図である。Ｘ、Ｙ端子に商用電源１００ｖを入力する。商用電源は電源スイッチ１３によりＯＮ・ＯＦＦされてヒューズ１４を介してスライダック１２の１次側に接続される。スライダック１２は、スライダ１２ａを上下させることで、２次側に０〜１４０ｖの電圧が出力される。２次側の出力電圧は絶縁変圧器１１のＵ、Ｖ端子に接続され、その２次側には、ｕ１−ｖ端子間に１５０ｖ、ｕ２−ｖ端子間には５０ｖが出力される。尚、絶縁変圧器１１の２次側にヒューズ１６を設けても良い。図５の絶縁変圧器タップ電圧から明らかなように、この変圧器１１は、入力電圧１５０ｖのときｕ１の出力電圧が同じ電圧の１５０ｖであり、電圧を昇圧する目的ではなく、２次側から回り込むサージ電圧を１次側に伝達させないように、１次側と２次側を絶縁した構造の変圧器である。
【００１８】
図６は変圧器の耐電圧仕様の一例を示す図である。例えば、区分が１次、１次中性点では、公称電圧１１０ｋｖのとき、交流耐電圧は２３０ｋｖ必要であり、雷インパルス耐電圧は５５０ｋｖとなる。また、公称電圧が６６ｋｖのときは、夫々１４０ｋｖ、３５０ｋｖとなる。このように、各区分毎に公称電圧に対する交流耐電圧と雷インパルス耐電圧が決められている。尚、移行電圧検討には、２次・３次側電力ケーブルの静電容量を考慮してもよい。また、１次から２次・３次に移行誘起される異常電圧に対して、２次または３次にサージ吸収コンデンサ・避雷器を併用して耐えるようにしてもよい。
【００１９】
図７は耐電圧模擬試験装置により２２／６．６ｋＶ単相変圧器を試験する場合の結線例を示す図である。上側に実際の設備により試験する場合の結線図であり、各点線の枠内と対応する本発明の耐電圧模擬試験装置６０を下側に示す。例えば、受電盤２０、制御盤２１、絶縁変圧器２２、誘導電圧調整器２３、及び試験用変圧器２４を含むＡ枠が耐電圧模擬試験装置６０のａ枠に対応し、電流計２５のＢ枠がデジタルテスタ３０の電流のｂ枠に対応し、耐圧試験器付属ＰＴ２７のＤ枠がデジタルテスタ３１の電圧のｄ枠に対応する。尚、耐電圧模擬試験装置６０にはリアクトル２６を省略している。そして、試験用変圧器２４の出力にリアクトル２６と耐圧試験器付属ＰＴ２７と試験する２２／６．６ｋＶ単相変圧器２８の１次側Ｕ、Ｖ端子に接続し、２次側端子ｕ、ｖをグランドに接続する。また、耐電圧模擬試験装置６０では、絶縁変圧器１１のｕ１端子と試験する２２／６．６ｋＶ単相変圧器２８の１次側Ｕ、Ｖ端子に接続し、２次側端子ｕ、ｖをグランドに接続する。また、絶縁変圧器１１のｖ端子をグランドに接続する。更にデジタルテスタ３１でｕ１とｖ間の電圧を測定する。
【００２０】
図８（ａ）は配電用変圧器の静電容量を模擬した図、図８（ｂ）は簡略化した静電容量を模擬した図である。配電用変圧器の巻線断面は、図８（ａ）の配置（片側のみ図示）が標準的である。即ち、変圧器タンク４０と１次巻線４１間にＣ１−１、１次巻線４１と３次巻線４２間にＣ２−１、３次巻線４２と２次巻線４３間にＣ３−１、２次巻線４３と安定巻線４４間にＣ４、安定巻線４４と鉄心４５間にＣ５が存在する。また、１次ブッシング４６と変圧器タンク４０間にＣ１−２、３次ブッシング４７と変圧器タンク４０間にＣ２−２、２次ブッシング４８と変圧器タンク４０間にＣ３−２が夫々存在する。尚、変圧器タンク４０と各ブッシング間の静電容量Ｃ１−２、Ｃ２−２、Ｃ３−２は、巻線間の静電容量に比較すると小さな値であり、無視しても大きな誤差とはならないので、図８（ｂ）に示す模擬でも大きな問題とはならない。
【００２１】
図９（ａ）は試験用変圧器の各巻線間・大地間の静電容量を示す図であり、図９（ｂ）はそのときの波形を示す図、図９（ｃ）はサージアブソーバ（以下、ＳＡと呼ぶ）が無いときと有る時の計算値と測定値を表す図である。実際の雷インパルス耐電圧試験は、１／５０μｓのランプ波により実施するが、適切なパルスジェネレータ及び観測装置がないため、商用周波数の交流電圧を印加し、プラス側波高値が規定電圧の１／１００００となる電圧を印加し（５５０ｋＶを波高値５５Ｖの電圧とする）、異常電圧を模擬することでオシロスコープにより観測する。
【００２２】
次に１次側から５５０ｋＶの異常電圧が進入したとき、３次及び２次に移行される電圧、及び３次側から１５０ｋＶの異常電圧が進入したときの２次側に移行される電圧を計算する。また、３次側に０．１５μＦのＳＡを設置したときに２次側に移行される電圧を計算する。
１次側異常電圧進入時の３次移行電圧Ｖ３−１は、
Ｖ３−１＝（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）／（０．１０−１＋０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×５５０ｋＶ≒２０５．６ｋＶ
１次側異常電圧進入時の２次移行電圧Ｖ２−１は、
Ｖ２−１＝（０．６８−１＋０．６８−１）／（０．１０−１＋０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×５５０ｋＶ≒１０１．３ｋＶ
ＳＡ設置時における１次側異常電圧進入時の３次移行電圧Ｖ３−１は、
ＳＡ及び３次〜２次〜安定〜大地間の合成静電容量Ｃは、
Ｃ＝（０．１５×３相）＋１／（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）≒０．６１７μＦ
よって、
Ｖ３−１＝（０．６１７−１）／（０．１０−１＋０．６１７−１）×５５０ｋＶ≒７６．７ｋＶ
ＳＡ設置時における１次側異常電圧進入時の２次移行電圧Ｖ２−１は、
Ｖ２−１＝（０．６８−１＋０．６８−１）／（０．３３−１＋０．６８−１＋０．６８−１）×７６．７ｋＶ≒３７．８３ｋＶ
以上の結果より、ＳＡが無い場合、３次への移行電圧が２００ｋＶを超過、２次への移行電圧も１００ｋＶを超過しており、ＪＥＣ値（３次１５０ｋＶ１分間、２次６０ｋＶ１分間）以上となることから、絶縁破壊を起こす可能性がある。尚、ＳＡを設置した場合は、２次、３次ともにＪＥＣ値以下となりＳＡの必要性が理解できる。
【符号の説明】
【００２３】
１ ブッシング端子板、２ 模擬変圧器本体、３ ＬＴＣ模擬ＳＷ、４ 端子台、５ コンデンサ、６ 台座、７ ゴム足、８ 樹脂パイプ、１０ 台座、１１ 絶縁変圧器、１２ スライダック、１３ 電源スイッチ、１４ ヒューズ、１５ 絶縁板、５０ 模擬変圧器、６０ 耐電圧模擬試験装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器を模して小型化した模擬変圧器であって、
模擬変圧器本体と、
該模擬変圧器本体の上部に配設され、該模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板と、
前記模擬変圧器本体を固定設置する台座と、
該台座に設置され、前記各入出力端子を引き出して支持した端子台と、
前記台座に設置され、前記模擬変圧器本体の１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチと、を備え、
前記模擬変圧器本体は、前記変圧器の巻線構造を縮小して構成すると共に、各巻線間及び該巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設し、前記端子台に印加する入力電圧を安全許容電圧値以下に設定したことを特徴とする模擬変圧器。
【請求項２】
前記ブッシング端子板は、絶縁性部材により構成した中空体の内部に前記模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、前記中空体の先端から突出させて固定して構成したことを特徴とする請求項１に記載の模擬変圧器。
【請求項３】
前記模擬変圧器本体は、特別高圧で受電した電気を異なる電圧の特別高圧に変成して送電する変電所で使用される送電用変圧器を模した送電用模擬変圧器、又は前記特別高圧で受電した電力を配電線に供給する電圧に降下する変電所に使用される配電用変圧器を模した配電用模擬変圧器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の模擬変圧器。
【請求項４】
商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダックと、前記商用電源電圧と前記スライダックの１次側とを断接する電源スイッチと、前記スライダックに過電流が流入するのを防止するヒューズと、請求項１乃至３の何れか一項に記載の模擬変圧器からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器と、を備え、
前記スライダックの２次側を前記絶縁変圧器の１次側と接続し、該絶縁変圧器の２次側を被試験用の前記模擬変圧器と接続した状態で、前記変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を前記模擬変圧器に印加することにより、該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする耐電圧模擬試験装置。
【請求項５】
前記模擬変圧器の３次巻き線にサージアブソーバを接続して該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする請求項４に記載の耐電圧模擬試験装置。
【請求項６】
前記絶縁変圧器と前記スライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設したことを特徴とする請求項４又は５に記載の耐電圧模擬試験装置。
【請求項１】
変圧器を模して小型化した模擬変圧器であって、
模擬変圧器本体と、
該模擬変圧器本体の上部に配設され、該模擬変圧器本体の各入出力端子を配置したブッシング端子板と、
前記模擬変圧器本体を固定設置する台座と、
該台座に設置され、前記各入出力端子を引き出して支持した端子台と、
前記台座に設置され、前記模擬変圧器本体の１次側の負荷を切り替える負荷端子切換スイッチと、を備え、
前記模擬変圧器本体は、前記変圧器の巻線構造を縮小して構成すると共に、各巻線間及び該巻線と外箱間に存在する静電容量を模擬した複数のコンデンサを配設し、前記端子台に印加する入力電圧を安全許容電圧値以下に設定したことを特徴とする模擬変圧器。
【請求項２】
前記ブッシング端子板は、絶縁性部材により構成した中空体の内部に前記模擬変圧器本体の各入出力端子を延伸して、前記中空体の先端から突出させて固定して構成したことを特徴とする請求項１に記載の模擬変圧器。
【請求項３】
前記模擬変圧器本体は、特別高圧で受電した電気を異なる電圧の特別高圧に変成して送電する変電所で使用される送電用変圧器を模した送電用模擬変圧器、又は前記特別高圧で受電した電力を配電線に供給する電圧に降下する変電所に使用される配電用変圧器を模した配電用模擬変圧器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の模擬変圧器。
【請求項４】
商用電源電圧を所定の電圧範囲に昇降するスライダックと、前記商用電源電圧と前記スライダックの１次側とを断接する電源スイッチと、前記スライダックに過電流が流入するのを防止するヒューズと、請求項１乃至３の何れか一項に記載の模擬変圧器からサージ電圧が伝わるのを防止する絶縁変圧器と、を備え、
前記スライダックの２次側を前記絶縁変圧器の１次側と接続し、該絶縁変圧器の２次側を被試験用の前記模擬変圧器と接続した状態で、前記変圧器に印加される試験電圧に相当する電圧を前記模擬変圧器に印加することにより、該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする耐電圧模擬試験装置。
【請求項５】
前記模擬変圧器の３次巻き線にサージアブソーバを接続して該模擬変圧器の耐電圧試験を実施することを特徴とする請求項４に記載の耐電圧模擬試験装置。
【請求項６】
前記絶縁変圧器と前記スライダックとの間に感電防止用の絶縁板を立設したことを特徴とする請求項４又は５に記載の耐電圧模擬試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３３５５７（Ｐ２０１１−２３３５５７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９７８０（Ｐ２０１０−９９７８０）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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