JP2005045888A

JP2005045888A - 配電塔

Info

Publication number: JP2005045888A
Application number: JP2003201473A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Shinohara; 裕文篠原; Takeshi Murata; 武志村田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】今後の電力需要の増大予測に対し、大きな敷地面積を必要とせず、且多大なコストをかけずに配電線のピーク電力の増大に対処でき、配電線の電圧変動を抑制する。
【解決手段】配電用変電所に設置すべき電力貯蔵装置１１または電圧調整装置１２を配電塔の変圧器８の出力側に分散配置する。すなわち、遮断器６、変圧器８、送り出し線９からなる設備を有し、一端を送電線に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置１１または電圧調整装置１２を設置する。電力貯蔵装置１１や電圧調整装置１２は、移動ができるように車輪をもった台座上に設置されたり、架台１６を用いて遮断器６、変圧器８の上に３段に積まれたり、また送電ポール１７内にそれらが収納されるように構成することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の高圧配電線と特別高圧送電線との連系機能を有する配電塔に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電塔は、６６ｋＶ、２２ｋＶ等の特別高圧送電線の電圧を６．６ｋＶの高電圧へ降圧する変圧器と、配電線送り出し用の遮断器とから成り、送電鉄塔の下方スペースに設置され、送電鉄塔周辺の小規模な地域に対して電力を供給する配電用変電所としての機能を果たすものである。
【０００３】
図１１は一般的な配電塔の概念を示す構成図である。図１１において、１は送電鉄塔で、６６ｋＶ、または２２ｋＶの特別高圧送電線２Ｒ、２Ｓ、２Ｔをそれぞれ絶縁碍子３で支持し、また架空接地線４を支持する。
【０００４】
５は引き込み線で、一端をそれぞれ送電線２Ｒ、２Ｓ、２Ｔに接続し、他端は送電鉄塔１の下方スペースに設置された配電塔設備の遮断器盤６に接続され、他の配電塔設備である変圧器盤７、８に特別高圧の電力を導く。
遮断器盤６、変圧器盤７、８を通った電力は、配電線用の電圧である６．６ｋＶに降圧され、送り出し線９、１０を介して配電線系統負荷に供給される。
【０００５】
このような配電塔は、送電鉄塔１の下方の狭い敷地１００に遮断器盤６、変圧器盤７、８などを配置し、最低限の広さの敷地で周辺の地域へ配電用電力を供給できるので、今後、配電用変電所の敷地が不足する可能性がある都市部において有力な電力供給設備となり得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、都市部に設けられる配電用変電所においては、今後電力需要がさらに増え、配電線のピーク電力が配電用変電所の変圧器などの設備容量を超えることが予測される。
このような電力ピークの増大に合わせて、配電用変電所の変圧器の台数を追加する代わりに、二次電池などを用いた電力貯蔵装置を設置することが考えられる。
【０００７】
また、配電線につながる需要家負荷の変動に対応し、配電線の電圧が配電線の末端部で下がることが予想される。
これを補正するために、通常、配電用変電所の変圧器は電圧タップを調節して配電線への送り出し電圧を調節する制御を行っている。
【０００８】
このタップ操作は、送り出しの電流を計測して電流が多い時には送り出し電圧を上げる操作を自動で行ったり、季節に応じて予め設定したタップに変更するように行われている。
【０００９】
しかし、配電線に接続される負荷の急な入り切りの影響で配電線電圧が高速に変化するような場合には、電圧の変動を抑制するのにタップ操作では時間的に間に合わない。このような場合には静止型無効電力調整装置（ＳＶＣ）を変電所に設置して、静止型無効電力調整装置が無効電力出力を高速に調整して配電線の電圧変動を小さくするという制御が行われる。
【００１０】
以上述べたような電力貯蔵装置や無効電力調整装置を配電用変電所に設置することを考える時、都市部などの配電用変電所では敷地が不足することが考えられ、例えば一ヶ所の配電用変電所に数１０ＭＷ×８時間などのまとめた容量の電力貯蔵装置を設置することは設置スペースの上から困難である。
【００１１】
また、住宅地、工業団地、大規模店舗などの開発によって、ある地域の電力需要が増える時に、その近辺に配電用変電所や余裕のある配電線が無い場合には、新規に配電用変電所を建設したり、送電線を増設して対応する必要があり、敷地確保も含めて多大なコストが発生する。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、大きな敷地面積を必要とせず、電力ピークの増大に対処することができるとともに配電線の電圧変動を小さくすることができ、且多大なコストを必要としない配電塔を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を送電線に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置を接続したことを特徴とする。
この発明によれば、電力貯蔵装置を配電塔に分散配置することにより、多大なコストや敷地面積を必要とせず、電力ピークの増大に対処することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を送電線に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電圧調整装置を接続したことを特徴とする。
この発明によれば、電圧調整装置を配電塔に分散配置することにより、多大なコストや敷地面積を必要とせず、配電線の電圧変動を小さくすることができる。
【００１５】
また請求項７に記載の発明は、遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を風力発電機に接続し、他端を配電線系統負荷に接続し、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置または電圧調整装置を接続したことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、電力貯蔵装置または電圧調整装置を配電塔に分散配置することにより、多大なコストや敷地面積を必要とせず、風力発電機で発生した電力の電力ピークの増大に対処することができるとともに電圧変動を小さくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお以下の実施の形態の説明において、図１１に示す従来の配電塔と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１において、１１は変圧器盤８の出力側に接続された電力貯蔵装置である。変圧器盤８には送り出し線９用のケーブル接続端子以外に、電力貯蔵装置１１と接続するための接続端子８ａを有する。
【００１９】
接続端子８ａは例えば羽子板状の銅版にボルト穴を明けた端子板、または一方から押し込むことで電気的な接続がなされるチューリップ状の端子形状のものを用いることができる。
【００２０】
このような構成であると、電力貯蔵装置１１は、送り出し線９の送電電力が変圧器盤８の変圧器容量を超えないように有効電力を出し、夜間などの需要が小さい期間には電力貯蔵装置１１に内蔵される二次電池を充電する。
【００２１】
したがって、配電塔設備の送り出し線９に電力貯蔵装置１１を接続することにより、配電線の電力需要が増えても、変圧器の運転能力を超えることなく電力ピークの増大に対処することができ、都心部に新たな配電用変電所を建設する必要も無くなり、コストも低減される。
【００２２】
将来において、さらに送り出し線９に接続される負荷群の電力需要が増えると、電力貯蔵設備１１の容量が不足する可能性がある。この場合を予め考慮し、別の場所に設置された図１と同様の構成の配電塔からの配電線を接続して、電力を供給するようにすれば、電力が不足することなく電力の供給を続けることができる。
この場合には、付近に設置された配電塔からの電力を使うことによって、電力貯蔵装置１１が不要になることもある。
【００２３】
次に本発明の第２の実施の形態について図２を参照して説明する。
図２において、１２は変圧器盤８の出力側に接続された電圧調整装置である。このような構成であると、配電線に接続される需要家負荷が変動した場合や、配電線に風力発電が接続され、その出力が変動したりする場合に発生する局所的な電圧に対して、電圧調整装置が配電線上の各部の電圧を正常な範囲に維持するように調整を行い、安定した電力の供給が行える。
特に電圧調整装置を一ヶ所の配電用変電所に集中して設置した場合に比べて本実施の形態のように各配電塔に分散配置した方が電圧安定供給の効果が大きい。
【００２４】
次に本発明の第３の実施の形態について図３を参照して説明する。
図３（ａ）において、１３は同図（ｂ）に示すようにトラックなどの輸送手段１４で牽引して移動することが可能なように、道路を走行できる車輪１５を持つ台座である。
【００２５】
電力貯蔵装置１１は、常時、前記台座１３の上に設置され変圧器盤８に接続されている。
このような構成であると、将来において電力貯蔵装置１１が不要になり、また別の場所の配電塔で、ピーク電力対応が必要になった場合、電力貯蔵装置１１を設置した台座１３を輸送手段１４によって電力貯蔵装置１１ごと牽引し、別の場所に移設することが容易にできる。
【００２６】
これにより、配電線の構成の変化に応じて最適な分散配置となるように接続替えを容易に行うことができる。
また、電力貯蔵装置１１を移動させる時だけ、このような車輪付き台車１３に電力貯蔵装置１１を載置させるようにしてもよい。
【００２７】
次に本発明の第４の実施の形態について図４を参照して説明する。
図４において、１６は送電鉄塔１の根元に設置された架台で、この架台１６を用いて遮断器盤６、変圧器盤７、８、電力貯蔵装置１１が３段に積まれている。
このような構成であると、送電鉄塔１下部の限られた敷地を垂直方向に有効に活用することができ、設置水平面積を減らすことができる。
【００２８】
次に本発明の第５の実施の形態について図５を参照して説明する。
図５において、１７は円筒断面形状の支持柱を有する送電ポールである。近年、送電鉄塔の新しい形として、送電ポールが使われている。送電ポールは、形状が単純であり、景観に調和し、また設置工期が短いなど、送電鉄塔として優れた特性を持つ。
【００２９】
図５に示すように、絶縁碍子４を送電ポール１７の円筒内に収納し、この絶縁碍子４から引き込み線５を遮断器盤６に引き入れる。
このような構成であると、各機器と送電ポール１７との外形的な強調を図ることができ、送電ポールの持つ景観に調和し、設置工期の短縮などの効果が得られる。
【００３０】
次に本発明の第６の実施の形態について図６を参照して説明する。
図６において、１７は図５に示す第５の実施の形態における送電ポールと同じで、送電ポール１７が円筒断面形状であることを利用して、引き込み線５を送電ポール１７の内部に引き込み、送電ポール１７内部に遮断器盤６、変圧器盤７、８、電力貯蔵装置１１を収納し、送り出し線９、１０が引き出されている。
このような構成であると、景観が良くなるとともに敷地をより効果的に利用し、スペースの有効活用を図ることができる。
【００３１】
図６では、引き込み線５が送電ポール１７の外部に設置されるが、送電線を支持する絶縁碍子部付近から送電ポール１７内部に引き込み線５を入れ、それ以降の機器を全て送電ポール１７内部に配置、および配線接続するようにしてもよい。
【００３２】
次に本発明の第７の実施の形態について図７を参照して説明する。
図７において、１８は風力発電機で、この風力発電機１８で発電された電力は、風力発電機出力線１９、変圧器盤８、遮断器盤６を通り、送り出し線１０を介して配電線系統負荷へ出力される。
【００３３】
この遮断器盤６の出力側に電力貯蔵装置１１を接続し、風力発電機出力の変動を平滑化したり、ＳＶＣ装置を接続し、無効電力を調整して風力発電機出力端の電圧変動を避けることができる。
これら風力発電機出力線１９、変圧器盤８、遮断器盤６、及び電力貯蔵装置１１またはＳＶＣ装置はいずれも風力発電装置のタワー内部に設置される。
【００３４】
このような構成であると、配電塔に電力貯蔵装置または電圧調整装置を分散配置する構成を、風力発電装置のタワー内部に適用することで、風力発電機の出力電力が時間的に変動し、接続される配電線の電圧変動を起こすことを効果的に防ぎ、より少ないスペースで実現することができる。
【００３５】
次に本発明の第８の実施の形態について図８を参照して説明する。
円筒断面形状の送電ポール１７の内部に変圧器を収納するためには、変圧器の外形形状を円形状にすることが必要となる。交流３相用の変圧器は単相巻線の変圧器を３台使い、その鉄心は三脚鉄心と同様の接続とする。
【００３６】
図８にこのような構成をした本実施の形態による変圧器の構成例を示す。図８において、２０は円筒形の変圧器のタンクで、このタンク２０の中に単相に相当する変圧器が１次巻線２１とその外側に巻かれた２次巻線２２とが同心的に巻回され、この単相変圧器巻線が３台縦方向に同軸上並べてに配置される。
単相分の変圧器の鉄心は、一般の三相用の三脚鉄心と同様の磁気回路を成すように巻線の同じ極性側を鉄心の２３、２４の部分によって接続している。
【００３７】
１次巻線２１の引き出し口２５はタンク２０の上部側、２次巻線２２の引き出し口２６はタンク２０の下部側に取り付け、外部と接続する。
このような構成であると、円筒断面形状の送電ポール１７や風力発電装置のタワー内部の狭い空間内に入る細長い円形状の変圧器を得ることができる。
【００３８】
次に本発明の第９の実施の形態について図９を参照して説明する。
外形形状が円形状の変圧器の別の構成例として、図９に示すように、１次巻線２１と２次巻線２２とが同心状に巻かれて単相巻線を構成し、これを３台たわら積状に並べ、各巻線の中心部に配置された鉄心の両端を鉄心わたり部２７、２８によって接続する。この変圧器中身を円筒形の変圧器タンク２０の中に収納し、１次巻線２１の引き出し口２５はタンク２０の上部側、２次巻線２２の引き出し口２６はタンク２０の下部側に取り付け、外部と接続する。
このような構成によっても、円筒断面形状の送電ポール１７や風力発電装置のタワー内部の狭い空間内に入る細長い円形状の変圧器を得ることができる。
【００３９】
次に本発明の第１０の実施の形態について図１０（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。
前記第９の実施の形態で説明した三相たわら積み構成の円形状の変圧器は、それぞれの１次巻線２１と２次巻線２２とが同心円状に巻かれた構成を成しているが、このような真円形の断面よりも楕円状あるいは変形した楕円状とすることにより、巻線部のコイルとしての断面積がより大きくなるようにした方がより多くの鎖交磁束を得ることができて変圧器として磁束密度を下げることができる。
【００４０】
このことを考慮した巻線の断面形状を図１０に示す。図１０中の（ａ）図は各相の巻線は一般的な円筒断面形状を持つ。（ｂ）図では巻線断面を楕円形状として巻線断面の占積率を上げている。（ｃ）図、（ｄ）図では巻線断面を変形した楕円形状として巻線断面の占積率を最大限に上げる場合の構成を示す。
このような構成とすることにより、より多くの鎖交磁束を得ることができて変圧器として磁束密度を下げることができる。
【００４１】
次に本発明の第１１の実施の形態について図１０を参照して説明する。
各相の鉄心の端部同士を接続する手段として、１０図（ｃ）に示すように、鉄心材料に珪素鋼鈑を使い、三角形状の端部接続部を作るために各鉄心の珪素鋼鈑が半分づつ別の方向に向けて積み重ねられ、鉄心端部の接続をラップジョイントとしている。
【００４２】
このような構成であると、鉄心の磁気抵抗が低くなり、より多くの鎖交磁束を得ることができて変圧器として磁束密度を下げることができる。
なお、鉄心を磁性材料の粉を固めたフェライトコアで形成したものを使用しても同様の効果が得られる。
【００４３】
以上の説明において配電塔設備として電力貯蔵装置１１を分散配置する場合について説明したが、この電力貯蔵装置に代わって電圧調整装置を分散配置するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を送電線または風力発電機に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置または電圧調整装置を分散配置するようにしたので、大きな敷地面積や多大なコストを必要とせず、電力ピークの増大に対処することができるとともに配電線の電圧変動を小さくすることができる配電塔を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態による配電塔を示す概略構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態による配電塔設備の変圧器を示す概略構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態による配電塔設備の変圧器を示す概略構成図。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態による配電塔設備の変圧器の巻線を示すを示す概略断面図。
【図１１】従来の配電塔を示す概略構成図。
【符号の説明】
１…送電鉄塔、２Ｒ、２Ｓ、２Ｔ…送電線、３…絶縁碍子、４…架空接地線、５…引き込み線、６…遮断器盤、７、８…変圧器盤、９、１０…送り出し線、１１…電力貯蔵装置、１２…電圧調整装置、１３…台車、１４…輸送手段、１６…架台、１７…送電ポール、１８…風力発電機。

Claims

遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を送電線に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置を接続したことを特徴とする配電塔。
遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を送電線に接続し、他端を配電線系統負荷に接続した配電塔において、配電線系統負荷側に電圧調整装置を接続したことを特徴とする配電塔。
電力貯蔵装置または電圧調整装置を移動可能な台車に搭載したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の配電塔。
遮断器、変圧器、電力貯蔵装置または電圧調整装置を架台を用いて多段積みとしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の配電塔。
円筒断面形状の送電ポールにより送電線を支持したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配電塔。
外形形状が円形状の変圧器を有し、遮断器、電力貯蔵装置または電圧調整装置とともに送電ポールの内部に収納することを特徴とする請求項５に記載の配電塔。
遮断器、変圧器、送り出し線からなる設備を有し、一端を風力発電機に接続し、他端を配電線系統負荷に接続し、配電線系統負荷側に電力貯蔵装置または電圧調整装置を接続したことを特徴とする配電塔。
変圧器が円筒断面形状の変圧器タンクと、１次巻線と２次巻線とが同心的に巻回され、前記変圧器タンク内に同軸上に配置された３台の変圧器コイルと、３台の変圧器コイルに鎖交するように構成された鉄心とからなることを特徴とする請求項６に記載の配電塔。
変圧器が円筒断面形状の変圧器タンクと、１次巻線と２次巻線とが同心的に巻回され、前記変圧器タンク内にたわら積みに配置された３台の変圧器コイルと、３台の変圧器コイルに鎖交するように構成された鉄心とからなることを特徴とする請求項６に記載の配電塔。