JP2007311686A

JP2007311686A - 静止誘導電気機器

Info

Publication number: JP2007311686A
Application number: JP2006141316A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Sueki; 則充末木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】従来と同等の電気機器中身を使用したうえで、全体を小型、軽量化する。
【解決手段】巻線１１の中心に主脚鉄心１３とその両側に側脚鉄心１４を有する電気機器中身１０をほぼ矩形状のタンク１７内に収納して構成した静止誘導電気機器において、主脚鉄心１３と側脚鉄心１４とを繋ぐヨーク鉄心１５の中心線と、のタンク１７の中心線とが適当な角度傾くようにして、しかも、巻線１１とタンク１７の内壁間に必要な絶縁距離が確保されるようにして前記電気機器中身１０を前記タンク１７内に収めた。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器やリアクトル等の静止誘導電気機器に係り、特に小型・軽量化を図った静止誘導電気機器に関する。

電力用変圧器のような大容量の電気機器を設計する際には、製作、梱包、輸送、据付の作業までを考慮に入れる必要がある。電気機器の小型化は、使用する鉄、銅その他の材料の削減だけでなく、タンク内に充填される絶縁油量の削減までも可能とするので、製品コスト、輸送費用の削減及び現地据付スペースの縮小等についても可能にする。また近年、社会の環境問題への配慮要求が高まっており、使用物資を削減することはこの観点からも求められている。

図６ないし図８は、内鉄型変圧器やリアクトルに代表される従来の静止誘導電気機器の構成図である。このうち、図６は静止誘導電気機器の一例を示す図で、（ａ）はタンクの一部を切り欠いて示す斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。また、図７は他の静止誘導電気機器の例を示す平面図である。

図６において、１０は静止誘導電気機器の電気機器中身であって、巻線１１と、この巻線１１を巻装する内鉄型鉄心１２とから構成されている。また、内鉄型鉄心１２は主脚鉄心１３、主脚鉄心両側に位置する側脚鉄心１４および上下に位置するヨーク鉄心１５によって構成されている。そして、この電気機器中身１０は、重心の偏りが生じないようにして概略矩形状のタンク１７のほぼ中心に配置し、ヨーク鉄心１５はタンク１７の中心線と平行、または一致するように配置している。１６はタンク１７に充填された絶縁油である。

巻線１１は、タンク１７の側面に開けた穴を貫通するリード線１８によってブッシング１９に接続されており、このブッシング１９は前記タンク１７の側面に突出して取り付けられたブッシングポケット２０に固定されている。ブッシングポケット２０内はリード線１８が貫通する穴を通してタンク１７内部に連通しており、絶縁油１６で満たされている。

図７はタンク１７内部で内鉄型鉄心１２に隣接して電圧調整器２１を収め、さらに、タンク１７の対向する二辺にブッシングポケット２０を配置した例を示している。

上記図６、図７で示すように、タンク１７の側面に突出するようにブッシングポケット２０を取り付けることは、使用材料の増加や据付スベースの拡大を招くだけでなく、ブッシングポケット部分が振動するとか、タンク１７の壁面にリード線１８用の貫通穴を開けるためにタンク１７の強度低下を招く恐れがある。このため、ブッシングは可能であればタンク内に収納することが望ましい。

前述したように、質量の大きい静止誘導電気機器では、重心の偏りが生じないように電気機器中身１０をタンク１７のほぼ中心に配置し、ヨーク鉄心１５はタンク１７の中心線と平行または一致するように配置するのが一般的であるが、特許文献１にみられるように、ガス絶縁リアクトルでは、電気機器中身をタンクの設置方向に対して傾けて配置したものもある。しかしこの特許文献１記載の発明では、円形の圧力容器内で回転させているため、タンク壁と巻線および鉄心の位置関係は変わっていなかった。そのため、タンク自体の概略寸法は変わらず、充填される絶縁油量やタンク全体の質量の減少には、なにも寄与していなかった。
特開平９−１９９３３８号公報

静止誘導電気機器の巻線１１と鉄心１２の寸法は用途や容量に応じてほぼ決定される。そして巻線１１とタンク１７内壁には電位差があるため、その電位差に応じた絶縁距離をとる必要がある。したがってこの巻線１１と鉄心１２からなる電気機器中身１０をタンク１７内に収めると、巻線１１の径と鉄心１２の長手方向長さによってタンク１７の大きさがほぼ決まっていた。しかしそれだけでタンク１７の大きさを決定すると、図８（ａ）で示すようにタンク１７の四隅の斜線部分は、必要な絶縁距離以上に空間が空いており、そのままではデッドスペースすなわち余剰空間となってしまう。そこで、図８（ｂ）のような多角形のタンク１７Ａや、図８（ｃ）のようなオーバルタイプのタンク１７Ｂを採用して余剰空間を減らし、絶縁油量１６を減ら方式も考えられる。

しかし、これらの方法では容積の低減には効果あるが、タンク１７の概略寸法は変わらず、据付スペースの縮小には効果がない。加えてタンク１７を組み立てる工程が難しくなり、図６で示す矩形状のタンク１７と比べて製作コストが上昇する。よって、静止誘導電気機器の小型・軽量化のためには、タンク１７を形状の概略矩形のままで小型化することが望ましい。

また電力の入出力用の端子であるブッシング１９に関して、ブッシング１９と鉄心１２およびタンク１７との絶縁のため、タンク１７の外にブッシングポケット２０を設けているが、このような構成は、さらに寸法・質量・絶縁油量が増加するという問題があるだけでなく、タンク１７から張り出したブッシングポケット部分が振動する危険性も懸念される。

そこで、本発明は従来と同等の電気機器中身を使用したうえで、機器全体を小型、軽量化することのできる静止誘導電気機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、変圧器やリアクトル等、巻線の中心に主脚鉄心とその両側に側脚鉄心を有する電気機器中身をほぼ矩形状のタンク内に収納して構成した電気機器において、前記主脚鉄心と前記側脚鉄心とを繋ぐヨーク鉄心の中心線と、前記矩形状のタンクの中心線とが適当な角度をもって傾くようにし、かつ、前記巻線と前記タンクの内壁間に必要な絶縁距離が確保されるようにして前記電気機器中身を前記タンク内に収めたことを特徴とする。

本発明によれば、タンク隅部に形成された余剰空間部にブッシングや電圧調整器を配置することによって、従来の静止誘導電気機器と同等の容量であるにもかかわらず、鋼材や絶縁油量等の削減、据付場所の省スペース化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する要素については同一符号を付けることにより、重複する説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電気機器を示す平面図である。

図１において、本実施形態による静止型誘導電気機器は、電気機器中身１０に関して従来例と特に変わらず、巻線１１および内鉄型鉄１２とから構成されており、内鉄型鉄１２は巻線１１を巻装する主脚鉄心１３と、この主脚鉄心１３の両側の側脚鉄心１４と、主脚鉄心１３、側脚鉄心１４間を連結する上下のヨーク鉄心１５とによって構成している。

本実施形態が従来例と大きく違う点は、電気機器中身１０のタンク１７に対する収納角度を変えた点である。

すなわち、本実施形態は、ヨーク鉄心１５の中心線と、タンク１７の中心線とが適当な角度θとなるようにして、しかも、巻線１１とタンク１７の内壁間については必要な絶縁距離が確保されるようにして電気機器中身１０を当該タンク１７内に収めている。

本実施形態のような静止誘導電気機器では、鉄心１２とタンク１７の電位差は概略ゼロであるため、絶縁距離が必要な巻線１１とタンク１７の内壁間について必要な寸法が確保さえすれば、側脚鉄心１４、ヨーク鉄心１５とタンク１７内壁間の離隔距離は電気機器中身１０の吊り入れ時の余裕などを考慮して数十ｍｍ程度確保すればよい。この結果、タンク１７の長手方向で図中斜線部分１７−Ａの寸法が従来例に比べて縮小できる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、図１に示すように電気機器中身１０をタンク１７の内壁面に対して適当な角度θとなるように当該タンク１７内に収納することによりタンク長手寸法を短くすることが可能である。しかも巻線とタンク内壁との最短距離は変わらないため、幅寸法を広げる必要もない。この結果、同等の容量の電気機器であるにもかかわらず、鋼材や絶縁油量の軽減、据付場所の省スペース化が可能となる。また、概略矩形のタンク形状の長手寸法のみ縮小するので、多角形タンク１７Ａやオーバルタイプのタンク１７Ｂ製作時のように新たな工程が発生せず、製作コストは上昇しない。

さらに、巻線１１の重心位置を変えずに回転させるだけなので、電気機器中身１０および全体の重心も偏らず、吊り上げ・輸送・据付の際にも危険や不具合の生じることがない。

（第２の実施形態）
図２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は本実施形態に係る静止誘導電気機器を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

本実施形態は、ヨーク鉄心１５とタンク１７の中心線が適当な角度θを持つように電気機器中身１０を配置したことは前述した第１の実施形態と同じであるが、ヨーク鉄心１５とタンク１７の内壁面との間に生じたタンク隅部の２つの余剰空間部２２_−１、２２_−２のうち、片方のスペース２２_−２（図２中の電気機器中身１０の左下隅部）にブッシング１９を配置するようにした点で第１の実施形態とは異なる。

従来の電気機器であれば、ブッシング１９は図６のように、タンク１７の外壁から張り出して取り付けられたブッシングポケット２０に支持されていたが、本実施形態によれば、ブッシング１９をタンク１７の上蓋等に直接取り付けることができるため、ブッシングポケット２０を省略することができる。

この結果、タンク１７内に形成された余剰空間部２２_−１、２２_−２を有効活用できるのみならず、ブッシングポケット２０製作のための費用・鋼材およびポケット内部に充填する絶縁油を省略することができる。作業面についていえば、ブッシング１９とリード線１８の接続箇所がブッシングポケット２０内からタンク１７内に変わることによって作業スペースの拡大、ブッシングポケット２０の省略により組立、分解時の作業工数の低減がある。また据付スペースがタンク１７の投影寸法から大きく広がらず省スペース化を実現できるとともに、従来の構造に比べてタンク１７の側板にリード線１８用の貫通穴を設ける必要が無いために、タンク１７の強度向上といった設計・構造面での利点も得られる。

（第３の実施形態）
図３および図４を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は本実施形態による静止誘導電気機器の平面図である。

本実施形態は、前述した図２で配置したブッシング１９を配置したタンク隅部の余剰空間部２２_−１の対角位置にあたる余剰空間部２２_−２に、電圧調整器２１や、別のブッシング１９Ａ等の電気機器を配置するようにしたものである。ただし、図３では、別のブッシング１９Ａをタンク１７から張り出して設けたブッシングポケット２０に取り付けており、図４では、電圧調整器２１およびブッシング１９Ａを余剰空間部２２_−２に配置するように構成している。

本実施形態によれば、電気機器中身１０をタンク１７の内壁面に対して適当な角度θとなるように当該タンク１７内に収納することにより生じた余剰空間部２２のうち、一方の余剰空間部２２_−１にブッシング１９を配置し、これと対角位置にある他の余剰空間部２２_−２に電圧調整器２１または電圧調整器２１と別のブッシング１９Ａの両方を配置することで、ブッシングポケット２０そのものの省略（図３）、あるいはその数を減少（図４）することができる。

この結果、タンク１７の長手方向寸法を短くすることが可能となり、タンク１７の小型化が容易に可能となるだけでなく、電気機器の省スペース化や絶縁油の減少、タンクの質量軽減による輸送費削減といった効果を得られ、別のブッシングに対しても材料・絶縁油の軽減をはじめとした前項同等の効果が得られる。特に、ブッシングポケット２０が複数取り付けられる従来構造（図７）に比べて、据付時の省スペース化の利点が大きく、狭い土地に据え付ける際などにより有効な方法と言える。

（第４の実施形態）
図５を参照して本発明の第４の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態による静止誘導電気機器を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

前述した図２乃至図４の構成の場合、タンク１７の隅部に配置したブッシング１９や電圧調整器２１の下部には通常、変圧器中身やそれに接続される部品は何も配置されていない余剰空間部になっている。

本実施形態は、図５に示すように、タンク１７の余剰空間部２２_−１に設置されたブッシング１９の下部に形成された図示斜線領域１７−Ｂを切欠くことにより、底上げされた形状のタンク１７としたものである。

これにより、タンク１７から切り欠いた分１７−Ｂだけ容積が減少し、充填する絶縁油１６量を少なくすることが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電気機器を示す平面図。本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電気機器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。本発明の第３の実施形態に係る静止誘導電気機器の一例を示す平面図。本発明の第３の実施形態に係る静止誘導電気機器の他の例を示す平面図。本発明の第４の実施形態に係る静止誘導電気機器を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。従来の静止誘導電気機器を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図。従来の静止誘導電気機器を示す平面図。従来の静止誘導電気機器の容積を減少させる説明図。

符号の説明

１０…電気機器中身、１１…巻線、１２…鉄心、１３…主脚鉄心、１４…側脚鉄心、１５…ヨーク鉄心、１６…絶縁油、１７…タンク、１８…リード線、１９，１９Ａ…ブッシング、２０…ブッシングポケット、２１…電圧調整器、２２_−１，２２_−２…余剰空間部。

Claims

変圧器やリアクトル等、巻線の中心に主脚鉄心とその両側に側脚鉄心を有する電気機器中身をほぼ矩形状のタンク内に収納して構成した電気機器において、
前記主脚鉄心と前記側脚鉄心とを繋ぐヨーク鉄心の中心線と、前記矩形状のタンクの中心線とが適当な角度をもって傾くようにし、かつ、前記巻線と前記タンクの内壁間に必要な絶縁距離が確保されるようにして前記電気機器中身を前記タンク内に収めたことを特徴とする静止誘導電気機器。
前記タンクの隅部に形成された余剰空間部にブッシングや電圧調整器等の電気機器を配置することを特徴とする請求項１記載の静止誘導電気機器。
前記タンク内部に絶縁油を充填したことを特徴とする請求項１または２記載の静止誘導電気機器。
前記タンクの隅部に形成された余剰空間部にブッシングや電圧調整器等の電気機器を配置したうえで、ブッシングや電圧調整器等の電気機器の下部に位置するタンクを底上げしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の静止誘導電気機器。