JP2008108920A - ガス絶縁静止誘導電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送が容易で、現地での組立ての簡略化、組立工期の大幅な短縮を図り、経済的に優れた間接切換方式のガス絶縁静止誘導電気機器を提供する。
【解決手段】本発明のガス絶縁静止誘導電気機器は、主変圧器１０と、直列変圧器１１とを変圧器タンク１９に収納してなる。この主変圧器１０は、一次巻線１２と、主変圧器１０側二次巻線１３と、タップ巻線１４とで構成される。また、直列変圧器１１は、主変圧器１０の一次巻線１２と直列接続する直列変圧器側二次巻線１５と、主変圧器１０のタップ巻線１４と接続する励磁巻線１６と、で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＦ₆ ガスなどの絶縁および冷却媒体を循環させることにより冷却を行う、主変圧器および直列変圧器で構成される間接切換方式のガス絶縁静止誘導電気機器に関する。

従来より、ガス絶縁変電機器は、防災上の要求から、特に都市部の地下変電所において多く適用されている。近年の電力需要の増大に伴ない、送電系統が高電圧化、大容量化しており、ガス絶縁変圧器においても、２７５ＫＶ−３００ＭＶＡクラスまで適用されている実績がある。ガス絶縁変圧器が多く用いられる都市部地下変電所は、輸送条件が厳しい場合が多く、その輸送単位の寸法と重量が課題となっていた。

従来このような変圧器は、例えば三相変圧器の場合、３台又はそれ以上の台数の単位変圧器として分割輸送し、現地で共通ダクトにより各々の単位変圧器を接続結合して三相結線を行うことにより、三相変圧器としていた。特に、間接切換方式のガス絶縁変圧器の場合、主変圧器を収納する単相タンクのみならず、直列変圧器を収納するタンクが必要となり、輸送単位が多く、かつ現地での据え付けに必要な寸法が大きいという課題があった。

図１２及び図１３に、従来の間接切換方式のガス絶縁静止誘導電気機器の例を示す。図１２の結線図に示すように、主変圧器タンク３０内に一次巻線３２、主変圧器側二次巻線３３及びタップ付三次巻線３４を有する主変圧器が収納される。また、直列変圧器タンク３１内に直列変圧器側二次巻線３５と励磁巻線３６を有する直列変圧器とが収納され、この直列変圧器側二次巻線３５は主変圧器の一次巻線３２と直列接続され、励磁巻線３６を有する直列変圧器は主変圧器のタップ巻線３４と接続される。

また、主変圧器、直列変圧器及び負荷時タップ切換器３８の相互間はタップ切換器接続リード３７にて接続され、タップ巻線３４のタップを切り換えることにより、主変圧器の出力を変化させる。
特開平０８−１２４７６８号公報

上記のような従来のガス絶縁静止誘導電気機器では、主変圧器、直列変圧器及びタップ切換器の相互間を接続するリードが必要であり、さらにこのリードを収納するダクトが必要である。特に、主変圧器と直列変圧器は、それぞれ主変圧器タンクと直列変圧器タンクとに別個に収納されているから、これらのタンク間でもリードとダクトが必要となる。

そのため、部品点数の増加により、工場試験での組立て、分解および現地における組立て、並びにダクト内での再組立て作業にも時間を要することとなっていた。これは現地工期の増大を招き、経済的に不利なだけでなく、変圧器内部構成物である絶縁物の気中暴露時間が長くなるという品質確保の観点からも課題が残っていた。

また、主変圧器およびタップ切換器を収納したタンクのみならず、直列変圧器を収納したタンクを輸送、据え付けする必要があることから、現地輸送単位が多く、また据付寸法が大きくなり経済的な課題があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、輸送が容易で、現地での組立ての簡略化、組立工期の大幅な短縮を図り、経済的に優れた間接切換方式のガス絶縁静止誘導電気機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のガス絶縁静止誘導電気機器は、一次巻線、二次巻線及びタップ巻線とを有する主変圧器と、前記主変圧器の一次巻線と直列接続する二次巻線及び前記主変圧器のタップ巻線と接続する一次巻線とを有する直列変圧器とを備え、前記タップ巻線のタップを切り換えることにより、前記主変圧器の出力を変化させるガス絶縁静止誘導電気機器において、前記主変圧器と、前記直列変圧器とを、絶縁ガスとともに一つのタンクに収納したことを特徴とする。

以上のような態様によれば、主変圧器と、直列変圧器とを変圧器タンクに収納して構成することにより、従来、特に主変圧器と直列変圧器をそれぞれ主変圧器タンクと直列変圧器タンクとに別個に収納していたことによるタンク間を接続するリード及びダクトが不要となる。これにより、工場試験での組立て、分解時間および現地における再組立て、ダクト内でのリード接続作業が不要となり、現地工期が短縮され、経済的に優れたものとなる。さらに、直列変圧器を収納したタンクが不要となることから、輸送するタンク個数が減少し、また現地での組立て時の据付寸法が縮小し経済的に優れたものとなる。

以上のような本発明によれば、間接切換方式のガス絶縁静止誘導電気機器において、直列変圧器を主変圧器タンク内に収納することにより、輸送が容易になり、さらに現地組立ての簡略化、組立工期の大幅な短縮を図り、経済的に優れたガス絶縁静止誘導電気機器を提供できる。

以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図１１を参照して具体的に説明する。

（１）第１の実施形態
本発明の第１の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図１および図２に示す。図１の結線図に示すとおり、本実施形態のガス絶縁静止誘導電気機器は、主変圧器１０と直列変圧器１１とを、変圧器タンク１９に一括に収納したものである。すなわち、従来は、主変圧器タンクと直列変圧器タンクとに分けて収納していたものを、変圧器タンク１９に一括収納した。

この主変圧器１０は、一次巻線１２と、主変圧器側二次巻線１３と、タップ巻線１４とで構成される。また、直列変圧器１１は、主変圧器１０の一次巻線１２と直列接続する直列変圧器側二次巻線１５と、主変圧器１０のタップ巻線１４と接続する励磁巻線１６と、で構成される。

また、主変圧器１０、直列変圧器１１及び負荷時タップ切換器１８の間は、タップ切換器接続リード１７にて接続されている。主変圧器１０とタップ切換器接続リード１７との接続部分にはタップ巻線１４が設けられており、このタップ巻線１４のタップを切り換えることにより、主変圧器１０の出力を変化させるようになっている。

図２は、変圧器の容量が大きく、単相タンク３台を相互に接続することにより三相変圧器を構成するのが適当な場合の実施態様であり、図１で説明した単相の主変圧器１０と単相の直列変圧器１１とを収納した単相変圧器を３台並べ、各々のタンク間と負荷時タップ切換器１８間とをリード接続ダクト２０で接続したものである。

すなわち、従来は図１３に示したように、主変圧器と直列変圧器とがそれぞれ主変圧器タンクと直列変圧器タンクとに分けて収納されていたため、これを三相で構成した場合でも、主変圧器と直列変圧器間、並びにこれらとタップ切換器との間にリードを設け、さらにこれを収納するダクトを設ける必要があったが、本実施形態では、単相の主変圧器１０と単相の直列変圧器１１とを単相変圧器に収納し、これを３台並べて構成することができるものである。

なお、この図２では、直列変圧器１１は、主変圧器１０の側脚に巻線面を対向するように構成した例を示しているが、主変圧器１０と直列変圧器１１との向きはこれに限定されるものではない。また、単相タンクの配置についても、図２に示したように、一列に並べて配置する態様に限られず、タンクを放射状に配置しても、または単相タンク２台と単相タンクおよび負荷時タップ切換器とを対向するように配置しても良く、その配置は限定されるものではない。

以上のような構成の本実施形態によれば、主変圧器１０と、直列変圧器１１とを変圧器タンク１９に収納して構成することにより、従来、特に主変圧器と直列変圧器をそれぞれ主変圧器タンクと直列変圧器タンクとに別個に収納していたことによるタンク間を接続するリード及びダクトが不要となる。これにより、工場試験での組立て、分解時間および現地における再組立て、ダクト内でのリード接続作業が不要となり、現地工期が短縮され、経済的に優れたものとなる。

さらに、直列変圧器を収納したタンクが不要となることから、輸送するタンク個数が減少し、また現地での組立て時の据付寸法が縮小し経済的に優れたものとなる。

（２）第２の実施形態
本発明の第２の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図３に示す。なお、第２の実施形態における結線図は第１の実施形態に示した図１と同様であるので省略する。

本実施形態では、変圧器の容量が小さく、変圧器タンク１台内に三相の主変圧器と三相の直列変圧器を収納して構成するのが適当な場合のものであり、具体的には図３に示すように、変圧器タンク内に、三相の主変圧器１０と三相の直列変圧器１１と負荷時タップ切換器１８とを収納したものである。

図３では、直列変圧器１１と負荷時タップ切換器１８とは、主変圧器１０の側脚に巻線面を対向するように構成した例を示しているが、主変圧器１０、直列変圧器１１及び負荷時タップ切換器１８の向きは、このような態様に限られるものではなく、適宜設計変更可能である。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、変圧器タンク１台内に三相の主変圧器と三相の直列変圧器を収納したことにより、第１の実施形態と同様に、従来、主変圧器と直列変圧器および直列変圧器とタップ切換器の相互間の接続に必要であったリードおよびリードを収納するダクトが不要となり、工場試験での組立て、分解時間および現地における再組立て、ダクト内でのリード接続作業が少なくなく。

これにより、現地での工期が短縮され、経済的に優れたものとなる。さらに、直列変圧器を収納したタンクが不要となることから、輸送するタンク個数が減少し、また現地での組立て時の据付寸法が縮小し経済的に優れたものとなる。

（３）第３の実施形態
本発明の第３の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図４に示す。本実施形態は、変圧器タンク内における主変圧器と直列変圧器との配置構成に特徴を有するものであり、具体的には、主変圧器１０の底部に設けられた下部構造２１を水平方向に延長し、その上に直列変圧器１１を配置し、これを変圧器タンク１９に収納したものである。

なお、現地での組立工程において、直列変圧器１１を主変圧器１０の下部構造２１延長部分に配置するタイミングは、主変圧器１０をタンク内に収納する前でも良く、収納した後でも良く、限定されない。また、図４には主変圧器の鉄心側脚に対向するように直列変圧器の巻線を配置しているが、その向きに限定するものではない。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、主変圧器と直列変圧器とが主変圧器の下部構造にて一体となっているので、主変圧器と直列変圧器のタンクへの収納作業を同時に行うことができる。さらに、変圧器に用いている絶縁物の乾燥工程を行う際、主変圧器と直列変圧器を同時に行う事ができるので、乾燥工程の時間が短縮され、取扱いも容易になる。

また、直列変圧器をタンクに固定するために必要な、タンクに取り付けられる位置決めのピンが不要になり、タンク製作時間が短縮される。

（４）第４の実施形態
本発明の第４の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図５に示す。本実施形態は、変圧器タンク内における主変圧器と直列変圧器との配置構成に特徴を有するものであり、具体的には、主変圧器１０の上部に直列変圧器１１を配置し、この主変圧器１０と直列変圧器１１とを、変圧器タンク１９内に収納したものである。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、変圧器タンクの据付面積が縮小され、現地における変圧器の据付面積が減少し、据付基礎の製作に要する時間や資材が減少する。

（５）第５の実施形態
本発明の第５の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図６に示す。本実施形態のガス絶縁静止誘導電気機器は、第３の実施形態におけるガス絶縁静止誘導電気機器の構成において、主変圧器１０と直列変圧器１１とに、ガス止め板２４を共通に設けたものである。このガス止め板２４は、変圧器タンク内を仕切るようにタンクの下方に水平方向に設けられている。

このガス止め板２４の作用は次のとおりである。すなわち、本実施形態のガス絶縁静止誘導電気機器では、図示しない冷却配管が変圧器タンク１９に設けられ、この冷却配管をこれに冷却器と送風機とからなる冷却装置（図示せず）に接続され、この冷却装置で冷却された絶縁ガスが、冷却配管を通じて、変圧器タンク下部に送られる。この冷却ガスが、変圧器タンク下部から流入し、変圧器タンク内で仕切ったガス止め板２４によって変圧器巻線及び鉄心に分流し、変圧器を冷却しながら上昇し、タンク上部に流れるようになっている。

なお、主変圧器１０と直列変圧器１１とは各々の鉄心、巻線の寸法が異なるため、本実施形態においては、第３の実施形態における主変圧器１０と直列変圧器１１との配置例に改良を加え、直列変圧器１１を搭載する主変圧器の下部構造２１の延長部分の高さを、ガス止め板２４の取付位置を両者で合わせる寸法としている。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、従来、主変圧器と直列変圧器に各々独立して取り付けていたガス止め板を、主変圧器及び直列変圧器で共通に取り付けることができるので、第３の実施形態の効果に加え、さらに部品点数が削減し、構造が簡略化するので、組立て時間が短縮される。

（６）第６の実施形態
本発明の第６の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図７に示す。本実施形態のガス絶縁静止誘導電気機器は、第３の実施形態におけるガス絶縁静止誘導電気機器と同様、主変圧器の下部構造２１を延長して、ここに直列変圧器１１を搭載し、さらに直列変圧器１１の上部に、主変圧器１０に設けられた上部構造２２を延長して固定したものである。すなわち、主変圧器１０と直列変圧器１１とを、下部構造２１と上部構造２２で挟んで固定したものである。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、主変圧器と直列変圧器とが主変圧器の下部構造および上部構造にて強固に一体となっているので、例えば図７に破線で示すように、主変圧器と直列変圧器を吊上げワイヤ２３により、同時に吊上げることができ、タンクへの収納作業及び乾燥工程を行う際の取扱いに要する時間を短縮することができる。

また、主変圧器と直列変圧器が一体で組み立てられているので、相互間の接続工程が容易になり、作業時間が短縮される。

（７）第７の実施形態
本発明の第７の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器を図８に示す。本実施形態は、第１の実施形態で示した単相変圧器タンク１９を隣接して配置し、お互いにフランジにて接続したものである。

以上のような構成を有する本実施形態によれば、単相変圧器間および負荷時タップ切換器間との接続リードを収納していたダクトが不要となり、接続リードも短縮されるので、部品点数が少なく、輸送物量が減少し、現地における組立て時間が縮小する。

また、単相タンクが近接して配置し、強固に接続されているので、変圧器自身の振動の発生が少なく、地震等の外部振動に対しても強い構造となる。

（８）他の実施形態
本発明は上記各実施形態で示した態様に限られるものではなく、例えば、以下のような態様も包含するものである。例えば、第１の実施形態において図１に示した構成に加えて、図９に示すように、主変圧器１０のタップ巻線１４に避雷素子４０を取り付けて構成することも可能である。これにより、雷試験電圧が印加された場合、タップ接続によって電位が固定されていない端子には高い電圧が発生する場合があるが、避雷素子４０によって発生電圧が制限されるため、絶縁信頼性が向上する。

反対に図１０に示すように、直列変圧器１１の直列変圧器側二次巻線１５に避雷素子４０を取り付けて構成することも可能である。このような構成によっても、雷試験電圧が印加され、主変圧器二次巻線と直列変圧器側二次巻線の接続点に高い電圧が発生する場合に、避雷素子４０によって発生電圧が制限されるため、絶縁信頼性が向上する。

また、第３の実施形態では、変圧器タンク内に、主変圧器と直列変圧器とを主変圧器の下部構造にて一体に構成したが、本発明はこのような態様に限られず、図１１に示すように、主変圧器１０と直列変圧器１１とを変圧器タンク１９内に各々独立して設置してもよい。

このような態様によれば、主変圧器と直列変圧器が各々独立して変圧器タンク内に配置されているので、現地での組立て作業において、主変圧器及び直列変圧器をタンクに収納する場合にそれぞれ独立して行うことができ、取扱いに必要な器具が簡略化され、作業が容易となる。また、主変圧器と直列変圧器の組立て作業を独立して行うことが可能であるため、作業時間が短縮される。

また、各実施形態における変圧器タンクに、変圧器タンク内ガス温度を測定するガス温度計を変圧器タンクの上部に設けることが可能である。より具体的には、変圧器タンクと、タンク内を通過したガスを冷却装置に対して送るために変圧器タンク上部に設けたガス流出側の冷却装置配管との接続する部分の近傍に、ガス温度計を取り付ける。これによれば、タップ接続によって直列変圧器の発生熱量が異なり、また主変圧器および直列変圧器へ流れるガス量の相違から、変圧器タンク上部でガス温度の分布が生じた場合においても、ガス温度として安定した値が得られる。

また、変圧器タンクに封入する絶縁および冷却に用いるガスは、例えば、六弗化硫黄、窒素、または空気、およびそれらの混合ガスとすることも可能である。これによれば、封入ガスに六弗化硫黄を用いた場合、その絶縁性能が高いことにより、絶縁性能の大幅な向上および機器寸法の縮小が可能となる。また、封入ガスとして窒素もしくは空気を用いた場合には、温暖化係数の小さいガスであるので、事故等により大気中に放出した場合においても、地球環境に与える影響が小さい特徴がある。

さらに、封入ガスとして窒素もしくは空気を主とし、添加ガスとして絶縁性能の高い六弗化硫黄を微量添加した場合においても、封入ガスが窒素または空気の場合と同様に、大気放出された際の地球環境に与える影響が小さく、かつ絶縁性能が向上するので機器の寸法が縮小する特徴がある。

本発明の第１の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の結線図。 本発明の第１の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す平面図。 本発明の第３の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す側面図。 本発明の第４の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す側面図。 本発明の第５の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す側面図。 本発明の第６の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す側面図。 本発明の第７の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す平面図。 他の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の結線図。 他の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の結線図。 他の実施形態に係るガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す側面図。 従来のガス絶縁静止誘導電気機器の結線図。 従来のガス絶縁静止誘導電気機器の構成を示す平面図。

符号の説明

１０…主変圧器
１１…直列変圧器
１２…一次巻線
１３…主変圧器側二次巻線
１４…タップ巻線
１５…直列変圧器側二次巻線
１６…励磁巻線
１７…タップ切換器接続リード
１８…負荷時タップ切換器
１９…変圧器タンク
２０…リード接続ダクト
２１…主変圧器の下部構造
２２…主変圧器の上部構造
２３…吊上げワイヤ
２４…ガス止め板
３０…主変圧器タンク
３１…直列変圧器タンク
３２…一次巻線
３３…主変圧器側二次巻線
３４…タップ巻線
３５…直列変圧器側二次巻線
３６…励磁巻線
３７…タップ切換器接続リード
３８…負荷時タップ切換器
４０…避雷素子

Claims (13)

1. 一次巻線、二次巻線及びタップ巻線とを有する主変圧器と、前記主変圧器の一次巻線と直列接続する二次巻線及び前記主変圧器のタップ巻線と接続する一次巻線とを有する直列変圧器とを備え、前記タップ巻線のタップを切り換えることにより、前記主変圧器の出力を変化させるガス絶縁静止誘導電気機器において、
   前記主変圧器と、前記直列変圧器とを、絶縁ガスとともに一つのタンクに収納したことを特徴とするガス絶縁静止誘導電気機器。
2. 前記変圧器が励磁されている状態または負荷をかけた状態で前記タップ巻線のタップを切り換える負荷時タップ切換器を備え、
   前記主変圧器と前記直列変圧器とを収納した前記タンクを単相器タンクとして、この単相器タンクは３台隣接して配置され、
   各単相器タンクと前記負荷時タップ切換器との間をリードで接続するとともに、当該リードを収納するダクトを設け三相器を構成したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
3. 前記主変圧器と前記直列変圧器とを収納した前記タンクに、前記変圧器が励磁されている状態または負荷をかけた状態で前記タップ巻線のタップを切り換える負荷時タップ切換器を収納したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
4. 隣接して配置された前記主変圧器と、前記直列変圧器とは、これらを支持する土台である下部構造が共通に設けられ、
   前記タンク内で、前記下部構造を介して一体に構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
5. 前記主変圧器と、前記直列変圧器とは、前記タンク内でそれぞれ独立して配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
6. 前記直列変圧器は、前記タンク内において前記主変圧器の上部に配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
7. 前記タンク内に、冷却装置からタンク内へ流入する絶縁ガスを巻線及び鉄心へ分流するガス止め板を備え、
   前記ガス止め板は、前記主変圧器と前記直列変圧器とに共通に設けられたことを特徴とする、請求項１又は２記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
8. 前記主変圧器と、前記直列変圧器とは、各々の上部と下部とをそれぞれ共通の部材により固定して一体構造としたことを特徴とする請求項１又は２記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
9. 前記主変圧器と前記直列変圧器とを収納した前記タンクを単相器タンクとし、この単相器タンクを複数隣接して配置し、
   前記複数の単相器タンク間を、フランジで接続したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
10. 前記主変圧器のタップ巻線に、避雷素子を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
11. 前記直列変圧器の二次巻線に、避雷素子を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
12. 前記タンクの下部にはガス流入側の冷却配管が接続され、前記タンクの上部にはガス流出側の冷却配管が接続され、
    前記ガス流出側の冷却配管との接続部分近傍に、前記タンク内のガス温度を測定するガス温度計を設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
13. 前記タンク内に封入する絶縁ガスが、六弗化硫黄、窒素、空気、又はそれらの混合ガスであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガス絶縁静止誘導電気機器。

Images