JP2004288877A

JP2004288877A - ガス絶縁変圧器

Info

Publication number: JP2004288877A
Application number: JP2003079198A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Inoue; 保井上; Shigekazu Mori; 繁和森; Tsuneji Teranishi; 常治寺西
Original assignee: TMT & D KK
Current assignee: TMT & D KK
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】環境への負荷を低減して環境調和を図ると共に、タップ切替器の小型化及び動作安定性の向上を目指したガス絶縁変圧器を提供する。
【解決手段】タップ切替器６の切替開閉器２１は二重構造を持つ絶縁容器２４内に収納されている。より詳しくは絶縁容器２４はそれぞれ絶縁筒で構成された内側容器２３，外側容器２２からなり、切替開閉器２１は内側容器２３の内部に配置収納されている。さらに、内側容器２３内部及び内側容器２３と外側容器２２との間には、ＳＦ６ガスが封入され、そのガス圧力は、内側容器２３の圧力よりも高くなっている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タップ切替器を有するガス絶縁変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、絶縁ガスを封入したガス絶縁変圧器が知られている。例えば、超高圧・大容量器として２７５ｋＶ，３００ＭＶＡの変圧器があり、既に運転されている。さらに、ビルの地下などには中小容量器として電圧で６０ｋＶクラスのものが使用されている。ここで従来のガス絶縁変圧器について、内部構成例の概略図を図面を用いて説明する。
【０００３】
図３において、鉄心１の周りに低圧巻線２、中圧巻線３、高圧巻線４、タップ巻線５が巻回されて変圧器本体が構成されている。また、タップ巻線５からのリ−ド線７はスペ−サ９を介してタップ切替器６に接続されている。前記巻線２〜５を含む変圧器本体は本体タンク８内に収納されており、タップ切替器６は本体タンク８とはスペ−サ９で区分されたタンク８ａに収納されている。また図４は、巻線を収納する本体タンク８の内部に仕切板１１及び絶縁板１１を取り付け、その部分にリ−ド線７を接続してタップ切替器６と接続した例を示している。
【０００４】
ところで、前記タンク８，８ａ内部には絶縁ガスが封入されている。このうち、本体タンク８内部の絶縁ガスは、ブロアによって巻線内部を循環して巻線を冷やすようになっている。具体的には図５に示すように、低圧２、中圧３、高圧巻線４は、絶縁された導体１３が絶縁筒１４の上に取り付けられたレ−ル１５の上に円板状に巻回されている。そして、導体１３の巻線高さ方向には、スペ−サ１６が取り付けられ、導体１３と導体１３の間に空間が構成されており、その空間部分に絶縁ガスが流れるようになっている。なお、巻線によって暖められた絶縁ガスはクーラによって冷却されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８９４３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなガス絶縁変圧器に封入される絶縁ガスとしては、現在、ＳＦ６ガスが主流である。ＳＦ６ガスは通常の運転状態では、無色、無臭、無味、無毒であり、しかも不燃性の非常に安定した気体である。しかし、化学的に極めて安定であるがゆえに大気中寿命が極めて３２００年と長く、また赤外線吸収量も大きい。このためＳＦ６ガスの地球温暖化係数ＧＷＰ（ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ）はＣＯ２に比して２３９００倍と極めて大きい。ＧＷＰとは地球温暖化の指標の一つであり、一定量放出したしたときの温暖化への寄与をＣＯ２に対する比率で表したものである。
【０００７】
ただし、地球温暖化への寄与の大きさはＧＷＰと大気中濃度の積で与えられるので、大気中濃度が低いＳＦ６ガスの影響力は、現時点ではＣＯ２に比べると僅かである。しかしながら、ＧＷＰが大きいということは温暖化への潜在的影響力が大きいということにほかならない。したがって、今後ＳＦ６ガスの排出量が増え、大気中濃度が増加すれば、その影響力はＣＯ２と比較してかなり大きくなる可能性がある。このような観点から、１９９７年１２月に京都で開催された第３回気候変動に関する国際連合枠組み条約締約国会議（ＣＯＰ３）において、ＳＦ６も削減対象ガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されている。以上のような社会的要請を受けて、環境面からガス絶縁変圧器においてもＳＦ６ガスの使用削減が望まれている。
【０００８】
一方、ＳＦ６ガスは絶縁的に優れたガスであり、高電圧の電機機器に絶縁媒体として使用されていることは周知の通りである。絶縁ガスの絶縁耐圧は、平等電界においてはガス圧力にほぼ比例して上昇する。また、ＳＦ６ガスの破壊は、電界依存型であり電界の大きさが破壊を決める性質がある。変圧器は通常、導体に絶縁被覆が実施されており、絶縁被覆を構成する絶縁材料の絶縁耐力に比べて、ＳＦ６ガスの絶縁耐力の方が低い。このため、一般的にはＳＦ６ガスの絶縁強度によって絶縁耐力が決定されることになる。なお、導体に絶縁被覆を実施すると、その表面の電界は裸電極の場合より緩和されるので、それだけ絶縁耐圧の向上が望める。したがって前述したように、変圧器においては導体に絶縁被覆を施した絶縁構成がとられている。
【０００９】
しかし、図３及び図４に示したタップ切替器６には、巻線の電位を切り替える性質上、裸端子が取り付けられる。その裸端子は、できるだけ平等電界になるようにしてあるが、裸電極なので絶縁距離を長くするなどの対策も取られている。その結果、タップ切替器は大きくならざるを得ない。特に、環境問題を考慮してＳＦ６ガス以外の絶縁ガスを用いた場合、絶縁強度が低下することは現状では否めない。したがって、ガス圧力を高めたり、絶縁距離を大きくするといった対策を講じなくてはならない。そのため、ガス絶縁変圧器の大型化は進む傾向にあり、問題となっていた。
【００１０】
ところで、タップ切替器６はタップ選択器と切替開閉器とに分離でき、タップ選択器側にタップ巻線５からのリ−ド線７が接続されている。また、切替開閉器では、限流抵抗、遮断部からなる装置が取付けられ、遮断部には真空開閉器が用いられている。周知のように、真空開閉器には真空を保ち電極を動かすためにベロ−が取付けられている。このベロ−の取付部分はベロ−の動作をスム−ズにする必要上、圧力を低くする必要がある。
【００１１】
ところが上述したように、絶縁ガスの絶縁耐圧はガス圧力に比例して上昇するので、切替開閉器部分の絶縁強度を高めるためにはガス圧を高くしなくてはならない。とりわけ、環境を考慮した絶縁ガスを用いる場合、絶縁強度がＳＦ６ガスのそれに比べて低いため、ガス圧力を高めなければ絶縁強度が不足するおそれがある。したがって、前述のベロ−動作確保のための低圧化とは明らかに矛盾することになる。しかも、切替開閉器を収納する容器において、その外部圧力と内部圧力との差を大きくしないように工夫しなくてはならない。
【００１２】
以上述べたように、裸端子を取り付けたタップ切替器は絶縁強度を確保するために大きくなり易く、特に環境問題に対応してＳＦ６ガス以外の絶縁ガスを用いた場合に大型化が問題となっていた。また、切替開閉器におけるベロー部分の動作の安定性確保も技術的な課題となっていた。
【００１３】
そこで本発明の目的は、環境への負荷を低減して環境調和を図ると共に、タップ切替器の小型化及び動作安定性の向上を目指したガス絶縁変圧器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、主巻線及びタップ巻線を鉄心の周りに巻回して変圧器本体を構成し、この変圧器本体を密閉した本体タンク内に収納し、該本体タンク内には絶縁ガスを封入し、前記巻線のうち少なくともタップ巻線からのリ−ド線を、タップ選択器及び切替開閉器からなるタップ切替器に接続したガス絶縁変圧器において、次のような特徴を有している。
【００１５】
すなわち、変圧器本体とタップ切替器を同一の本体タンク内に収納すると共に、前記タップ切替器の切替開閉器を、内側容器及び外側容器から成る二重構造の絶縁容器内に収納する。より詳しくは、前記切替開閉器を二重容器のうちの内側容器内に収納し、その部分にＳＦ６ガスを封入する。また、二重容器における内側容器と外側容器との間のガス圧力は内側容器内のガス圧力よりも高くする。さらに二重容器の外側に当たる本体タンク内には、ＳＦ６ガス単体あるいはＳＦ６ガスと他の絶縁ガスを混合した絶縁ガス、または、ＳＦ６ガスを使用しない絶縁ガスを封入し、そのガス圧力は、二重容器内のガス圧力よりも高くする。
【００１６】
このような構成を有するガス絶縁変圧器においては、タップ選択器の接点部分が裸電極で構成されたタップ切替器側のガス圧力を、変圧器本体側のガス圧力と同じにすることができる。このため、高い絶縁耐力を得ることができ、タップ切替器の絶縁距離を縮小化可能である。しかも、本体タンク内にタップ切替器を収納するので、従来のように２種類のタンクを用意する必要がなく、全体構成としてガス絶縁変圧器の小型簡略化に貢献できる。さらには、切替開閉器を収納する二重の絶縁容器内部に絶縁強度の高いＳＦ６ガスを低圧力で封入することで、絶縁性能だけではなく、ベロー部分を有する切替開閉器の動作安定性も確保できる。これにより動作信頼性の高いタップ切替器を備えたガス絶縁変圧器を提供できる。
【００１７】
また、本体タンク内にＳＦ６ガスと他の絶縁性ガスを混合した絶縁ガスを封入することで、巻線の電位を切り替える性質上裸端子においても、絶縁距離を短くした小型化に優れたガス絶縁変圧器を提供できる。さらに、絶縁ガスを最も多く使用する本体タンク内に封入する絶縁ガスとして、ＳＦ６ガスを使用しない、またはＳＦ６ガスの使用量を低減したガスを用いることにより、環境調和に適したガス絶縁変圧器を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕…請求項１，２，３，４，５の発明に対応
（構成）
図１は、本発明の形態に係る第１の実施の形態の概略縦断面図である。図１において従来例と同一部分は同一符号を記し、その説明は省略する。
【００１９】
図において、低圧巻線２、中圧巻線３、高圧巻線４及び鉄心１などで構成した変圧器本体と、タップ切替器６を同一の本体タンク８内に収納すると共に、前記タップ巻線５からのリ−ド線７をタップ選択器２０に接続している。タップ切替器６はタップ選択器２０及び切替開閉器２１を有している。切替開閉器２１は二重構造を持つ絶縁容器２４内に収納されている。より詳しくは絶縁容器２４はそれぞれ絶縁筒で構成された内側容器２３，外側容器２２からなり、切替開閉器２１は内側容器２３の内部に配置収納されている。なお、内側容器２３及び外側容器２２はそれぞれ気密が保たれるようになっている。
【００２１】
さらに、内側容器２３内部及び内側容器２３と外側容器２２との間には、ＳＦ６ガスが封入され、そのガス圧力は、内側容器２３の圧力よりも高くなっている。また、本体タンク８内には、ＳＦ６あるいは、ＳＦ６と他の絶縁ガスとの混合絶縁ガス，窒素ガス，二酸化炭素ガス，または、窒素ガス，二酸化炭素ガスとＳＦ６ガスの混合ガスのいずれかが封入されており、そのガス圧力は、内側容器２３と外側容器２２との間のガス圧力よりも高くなつている。つまり、ガス圧力は、内側容器２３内、内側容器２３と外側容器２２との間、本体タンク８の順で高くなつている。
【００２２】
（作用効果）
以上のような第１の実施の形態においては、次のような作用効果を生じる。すなわち、切替開閉器２１を収納している内側容器２３内のガス圧力が最も低く、本体タンク８内のガス圧力が最も高く、内側容器２３と外側容器２２との間のガス圧力がその中間となっている。このため、切替開閉器２１での真空開閉器に対する圧力を抑えることができ、ベロ−の動作をスム−ズにすることができる。しかも、その部分には絶縁強度の高いＳＦ６ガスを封入したので、絶縁上も問題とならない。さらに、切替開閉器２１を収納した内側容器２３の外部に、中間ガス圧力の部分を設けたので、内側容器２３自体の強度も少なくて済み、低コスト化に寄与することができる。
【００２３】
さらに、リ−ド線７を取付けるタップ選択器２０の部分は、変圧器本体を収納する本体タンク８と同じガス圧力であるので、絶縁距離を短くでき、ガス絶縁変圧器の小型化が実現する。また、絶縁ガスを最も多く使用する本体タンク８の絶縁ガスとして、ＳＦ６と他の絶縁ガスとの混合絶縁ガス，窒素ガス，二酸化炭素ガス，または、窒素ガス，二酸化炭素ガスとＳＦ６ガスの混合ガスのいずれかを用いることで、ＳＦ６ガスの使用量を削減でき、環境に調和したガス絶縁変圧器を提供できる。
【００２４】
〔第２の実施の形態〕…請求項６，７，８の発明に対応
（構成）
本発明に係る第２の実施の形態について図２を用いて説明する。図２において、従来例及び図１と同一部分は同一符号で記し、その説明は省略する。
【００２５】
第２の実施の形態は検出器３１を具備した点に特徴がある。検出器３１はそれぞれ、切替開閉器２１が収納されている内側容器２３内部及び内側容器２３と外側容器２２の間の空間に取付けられている。また、検出器３１はガス圧力を検出する圧力計、またはガス分析装置に接続されたガス取り入れ口などで構成されている。そして、検出器３１には圧力の状態を診断する診断装置３２及びその診断装置３２によって診断した結果を表示指示する指示装置３３が接続されている。
【００２６】
（作用効果）
前記したような第２の実施の形態では、次のような作用効果が生じる。すなわち、内側容器２３内部の圧力は、外側容器２２側からのガス漏れによる圧力増大と、本体タンク８外部に漏れる圧力減少という２つのケ−スが考えられ、検出器３１に圧力計を用いた場合、その圧力の増大及び減少によって、ガスの漏れだけで無く、その方向も特定でき、それを指示装置３３で指示することによって、速やかな対応、処置を取ることが可能となる。また、検出器３１として、ガス分析装置を用いた場合、前述のように、内側容器２３内部及び内側容器２３と外側容器２２の間にはＳＦ６ガスが封入され、本体タンク８には、ＳＦ６あるいは、ＳＦ６と他の絶縁ガスとの混合絶縁ガス，窒素ガス，二酸化炭素ガス，または、窒素ガス，二酸化炭素ガスとＳＦ６ガスの混合ガスのいずれかが封入されているので、例えばＳＦ６との混合ガスの場合、その混合したＳＦ６以外のガスのみに注目しておけばガス漏れが速やかに検出できる。つまり、切替開閉器２１を収納する絶縁容器２４へのガス漏れを迅速且つ正確に検出することで、信頼性の高いガス絶縁変圧器を提供することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、タップ切替器の切替開閉器を二重構造の絶縁容器に収納するといった極めて簡単な構成により、小型で環境に調和し、且つ信頼性の高いガス絶縁変圧器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す概略縦断面図。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態を示す概略縦断面図。
【図３】従来のガス絶縁変圧器を示す概略図。
【図４】従来のガス絶縁変圧器を示す概略図。
【図５】従来のガス絶縁変圧器の巻線部分を示す概略図。
【符号の説明】
１…鉄心
２…低圧巻線
３…中圧巻線
４…高圧巻線
５…タップ巻線
６…タップ切換器
７…リード線
８…本体タンク
２０…タップ選択器
２１…切替開閉器
２２…外側容器
２３…内側容器
２４…絶縁容器
３１…検出器
３２…診断装置
３３…指示装置

Claims

主巻線及びタップ巻線を鉄心の周りに巻回して変圧器本体を構成し、この変圧器本体を密閉した本体タンク内に収納し、該本体タンク内には絶縁ガスを封入し、前記巻線のうち少なくともタップ巻線からのリ−ド線を、タップ選択器及び切替開閉器からなるタップ切替器に接続したガス絶縁変圧器において、
前記タップ切替器の切替開閉器を、内側容器及び外側容器から成る二重構造の絶縁容器内に収納し、その絶縁容器内のガス圧を前記本体タンク内のガス圧よりも低くしたことを特徴とするガス絶縁変圧器。
前記二重構造の絶縁容器のうち、内側容器内のガス圧を、内側容器と外側容器との間のガス圧よりも低くしたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁変圧器。
前記絶縁容器内の絶縁ガスをＳＦ６ガスとし、前記本体タンク内の絶縁ガスをＳＦ６ガス単体あるいはＳＦ６ガスと他の絶縁ガスの混合気体としたことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁変圧器。
前記絶縁容器内の絶縁ガスをＳＦ６ガスとし、前記本体タンク内の絶縁ガスを二酸化炭素単体あるいは二酸化炭素ガスと他の絶縁ガスの混合気体としたことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁変圧器。
前記絶縁容器内の絶縁ガスをＳＦ６ガスとし、前記本体タンク内の絶縁ガスを窒素ガス単体あるいは窒素ガスと他の絶縁ガスの混合気体としたことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁変圧器。
前記絶縁容器内の絶縁ガスの状態を分析するガス診断装置を取り付けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
前記ガス診断装置は圧力計測装置からなることを特徴とする請求項６記載のガス絶縁変圧器。
前記ガス診断装置はガス分析装置からなることを特徴とする請求項６記載のガス絶縁変圧器。