JP2008053409A

JP2008053409A - ガス絶縁計器用変圧器

Info

Publication number: JP2008053409A
Application number: JP2006227528A
Authority: JP
Inventors: Tomohide Iwazawa; 知英岩澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】圧力容器の径を変えることなく切離装置を追加装備可能な汎用性を持ちながら、確度階級の優れた鉄心断面積の大きい電圧変成要素を収納できるようにした。
【解決手段】圧力容器１内に絶縁ガスとともに三相分収納され、鉄心３に巻回される低圧巻線４および高圧巻線５、高電圧側に配置した電界緩和用のシールド６を有する電圧変成要素２と、切離装置または断路装置７とを有するガス絶縁計器用変圧器において、三相分の各電圧変成要素２を、圧力容器１内の同一平面上で中心部から等距離でかつほぼ正三角形に配置した状態で各電圧変成要素の中心軸を同一回転方向にほぼ同一角度θ２だけ傾斜させて変形三角形配置にし、かつ、各電圧変成要素２で囲まれた圧力容器１中心部の軸線上に切離装置または断路装置７の駆動用操作ロッド１１を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置の高電圧回路の電圧測定に用いられるガス絶縁計器用変圧器に係り、特に電圧変成要素の三相配列を工夫したガス絶縁計器用変圧器に関する。

一般に、ガス絶縁計器用変圧器はガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）に接続して、高電圧回路の電圧変成を行う手段として設置され、ガス絶縁開閉装置を直流および交流絶縁試験する際には切離装置によって高圧回路から切り離されるようになっている。すなわち、ガス絶縁計器用変圧器は、切離装置を介して高圧回路に対して切り離しまたは接続するように構成されている。

従来型のガス絶縁計器用変圧器の構成例を図４に示す。一般に三相用のガス絶縁計器用変圧器は、圧力容器１に閉磁路を構成する鉄心３と、その鉄心３の一脚に巻回された低圧巻線４と、この低圧巻線４の外周に同軸状に巻回された高圧巻線５と、高電圧側および接地電位側の電界緩和用のシールド６とから構成される電圧変成要素２を、三相分すなわち３個、ＳＦ_６ガス等の絶縁性気体と共に納める構成を採用している。

そして、圧力容器１は一般的に円筒状に形成されており、各相の電圧変成要素２を同一平面上で当該圧力容器１の中心部１ｃから等距離でしかも相互間の間隔を等しく配置する方式が一般的である。この等距離・等間隔に配置する方式として、図４に示すように各相の鉄心３の長手方向軸が圧力容器１の中心点１Ｃで交差する「鉄心Ｙ配置」方式（例えば、特許文献１参照）と、図５に示すような各相の鉄心３の長手方向軸が圧力容器１の中心点１Ｃを囲むように三角形を形成する「鉄心Δ配置」の２種類が存在する（例えば、特許文献２、３参照）。

「鉄心Ｙ配置」は小型化に優れるが高精度な誤差特性を得ようとすると極端に圧力容器径が大きくなる。一方、「鉄心Δ配置」は「鉄心Ｙ配置」に比べて誤差特性を犠牲にした小型化への特化は難しいが、高精度な誤差特性が要求された場合には「鉄心Ｙ配置」よりも、配置的な工夫の余地が残されており、圧力容器１内空間の高効率利用が期待できる。

また圧力容器１を小型化する手法として、図６に示すように電圧変成要素２の三相配列を工夫した手法が発明されている（例えば、特許文献４参照）。これは現在の主流となっている「鉄心Ｙ配置」において、鉄心３の長手方向中心軸３Ｌを一律同方向に角度θ１だけ反時計方向にずれるように３個の電圧変成要素２を傾斜させると共に、各電圧変成要素２を圧力容器１の中心方向に寄せることで、さらに機器の小型化およびコストダウンを図ったものであり、高精度な誤差特性が要求されないガス絶縁計器用変圧器としては、極めて高い空間利用効率を達成している。以後、本方式を「鉄心変形Ｙ配置」と称す。
特開２００３−７５５３号公報（図１）特開２００２−８４６１０号公報（図５〜図１０）特開２００２−３１３６５３号公報（図２、図１０）特許第３３８７７５６号公報（図４）

上記特許文献４に記載の「鉄心変形Ｙ配置」は、鉄心サイズが圧力容器寸法を決定する主要因となる構造であるため、高精度な誤差特性を得ようと安易に鉄心断面積を大きくすることが難しい。つまり小型かつ誤差特性に優れたガス絶縁計器用変圧器が要求された場合、本配置方式は最適解と成り得ない。

また、上記特許文献１〜３に記載されているように、近年のガス絶縁計器用変圧器は、圧力容器１内に高圧巻線５をガス絶縁開閉装置の主回路から切り離すための「切離装置」を内蔵しているが、「鉄心変形Ｙ配置」の場合、圧力容器１の中心部に形成された空間が狭く、操作機構を駆動する操作ロッドを圧力容器１の中心部に配置する事が設計上難しい。逆に、操作ロッドを圧力容器１の中心部１Ｃに実装するために各電圧変成要素２を圧力容器１の外周方向に逃がすと圧力容器１の径寸法が大きくなるため、「切離装置」を備えているガス絶縁計器用変圧器と、「切離装置」を備えていない通常のガス絶縁計器用変圧器とが混在するガス絶縁開閉装置ＧＩＳにおいては、母線寸法を最小寸法で統一できず、ガス絶縁開閉装置全体の効率設計を妨げる結果になる。

そこで、本発明は上述した課題を解決するために、圧力容器の径を変えることなく切離装置を追加装備可能な汎用性を持ちながら、確度階級の優れた鉄心断面積の大きい電圧変成要素を収納できるようにしたガス絶縁計器用変圧器を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明に係るガス絶縁計器用変圧器は、圧力容器と、当該圧力容器内に絶縁ガスとともに三相分収納され、鉄心に巻回される低圧巻線および高圧巻線、高電圧側に配置した電界緩和用のシールドを有する電圧変成要素と、前記圧力容器内に収納され、前記高圧巻線を高圧回路と接続あるいは開離するための切離装置または断路装置とを有するガス絶縁計器用変圧器において、前記三相分の各電圧変成要素を、前記圧力容器内の同一平面上で中心部から等距離でかつほぼ正三角形に配置した状態で各電圧変成要素の中心軸を同一回転方向にほぼ同一角度だけ傾斜させて変形三角形配置にし、かつ、各電圧変成要素で囲まれた前記圧力容器中心部の軸線上に前記切離装置または断路装置の駆動力伝達用の絶縁性操作ロッドを配置したことを特徴とする。

本発明によれば、圧力容器の中心点を囲むように電圧変成要素を変形Δ状に配置するので、切離装置の操作機構を圧力容器の中心部に余裕をもって配置することが可能なガス絶縁計器用変圧器を得ることができる。

以下、本発明によるガス絶縁計器用変圧器の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は切離装置を内蔵した本実施形態のガス絶縁計器用変圧器の平面図、図２は図１で示した電圧変成要素の配置関係を示す平面図、図３は図１の側面図である。

図１乃至図３において、１は、図示しないガス絶縁開閉装置の母線容器等に取付けられた円筒状の圧力容器であり、内部に三相分すなわち、３個の電圧変成要素２_１〜２_３を収納するとともに、ＳＦ_６ガス等の絶縁性気体を充填している。

上記の各電圧変成要素２_１〜２_３は、図２で示すように、電磁鋼板を所要の厚みに積層して閉磁路を形成する額縁状の鉄心３と、この鉄心３の一脚に対して巻回される低圧巻線４と、この低圧巻線４と同軸上に巻回される高圧巻線５と、高電圧側に配置した電界緩和用のシールド６と、図示しない接地電位側の電界緩和用のシールドとから構成されている。

本発明では、前記電界緩和用の高圧シールド６の形状を、他相の電圧変成要素の加電、または接地電位部と対向する面の形状に合わせて両端部を膨らませ、しかも中央部を窪ませて滑らかな円弧面（Ｒ寸法）を有する凹面形状、若しくは中央部に対して両端部を膨らませて滑らかな円弧面（Ｒ寸法）を有する凹面形状とすることによって、他相との絶縁距離を確保しながら３個の電圧変成要素２_１〜２_３を圧力容器１の中心点１Ｃに極力近づくように配置すること、すなわち、電圧変成要素２_１〜２_３を中心点１Ｃに密集配置することを一つ目の特徴としている。なお、図中、ＤおよびＷは、それぞれ高圧シールド６の外形寸法および幅寸法であり、前述の円弧面のＲ寸法と相まって、電圧変成要素２_１〜２_３を圧力容器１の中心点１Ｃに密集配置する場合のパラメータとなる。

さらに、本発明では、電圧変成要素２_１〜２_３を、圧力容器１の中心点１Ｃを囲むように、変形三角形状（以下、本発明では、「変形Δ状」と称する）に配置したことを二つ目の特徴としている。ここで述べる「変形Δ状」とは、３個の電圧変成要素２_１〜２_３を圧力容器１の同一平面上でしかも、中心点１Ｃから等距離でかつ相互間の間隔を均等にして配置することにより、各鉄心３の長手方向中心軸３Ｌで正三角形（Δ）を作るように配置した状態において、各鉄心３の長手方向軸３Ｌを当該鉄心の中心点３Ｃを中心として一律に同一回転方向（例えば、反時計方向）に角度θ２だけ傾くように、３個の電圧変成要素２_１〜２_３を角度θ２だけ傾斜させた状態をいう。この傾斜角度θ２は１０度〜２０度くらいの角度が適切である。

さらに、このように変形Δ状に配置された電圧変成要素２_１〜２_３の各鉄心３間に形成された空間部１Ｓを利用して、三相一括式の「切離装置または断路装置」（以下、切離装置で代表説明する）７を設ける（図１および図３を参照）。

この切離装置７は、前述したように高圧巻線５を図示しないガス絶縁開閉装置の主回路と接続したり、あるいは開離したりするための装置であり、高圧巻線５および高圧シールド６に接続される固定電極８と、図示しないガス絶縁開閉装置の主回路母線に接続され、この固定電極８に接続あるいは開離（ＯＮ／ＯＦＦ）する可動電極９と、各相の可動電極９を一括して操作するためのＹ字状をした絶縁性操作腕１０と、この絶縁性操作腕１０に連結され、圧力容器１の中心部１Ｃを通る軸線上に配置された駆動力伝達用の絶縁性操作ロッド１１と、圧力容器１内の底部中心部領域に形成された空間部に配置されて前記絶縁性操作ロッド１１を上下方向あるいは左右方向に操作する操作機構部１２とから構成されている。

以上のように構成した本発明のガス絶縁計器用変圧器によれば、圧力容器１の中心点１Ｃを囲むように電圧変成要素２_１〜２_３を「変形Δ状」に配置するので、誤差特性を改善させるために鉄心３の鉄心断面積を大きくした際に、圧力容器１の径方向への寸法増加の影響を最低限に抑えることができる。

また、電界緩和用の高圧シールド６の形状を、他相形状に合わせて両端部が膨らんだ凹型形状とすることにより、他相との絶縁距離を確保しながら３個の電圧変成要素２_１〜２_３を密集配置することが可能となる。この結果、高精度な誤差特性を持つガス絶縁計器用変圧器を最低限の圧力容器寸法の増加で実現することができる。
また、切離装置７の絶縁性操作ロッド１１を圧力容器１の中心部１Ｃの中心部に形成された空間部１Ｓに無理なく配置することができる。

さらに、絶縁性操作ロッド１１は、通常圧力容器１の底部を貫通して容器外部に設置された操作機構部１２と接続されているが、本実施形態によれば圧力容器１の内部底部の中心部領域に存在する十分大きな空間部に操作機構１２を配置することによって、圧力容器１の長手方向の寸法を従来例よりも縮小することができる。このことは、ガス絶縁計器用変圧器が母線上端部に取付けられた屋内用ガス絶縁開閉装置等では、その全高を改善できるメリットは極めて大きい。

このように通常のガス絶縁計器用変圧器と変わらないサイズにて、誤差特性に優れた切離装置内蔵式のガス絶縁計器用変圧器を構成することが可能となり、切離装置付のガス絶縁計器用変圧器と通常のガス絶縁計器用変圧器が混在してガス絶縁開閉装置に装着される場合でも、予め最小寸法に統一した母線設計をすることが可能となる。

なお、上記と同様の理由で圧力容器を拡大することなく、鉄心の鉄心窓枠を広げることもでき、高圧巻線１段当りの巻回数を増すことで、高圧巻線の製作作業時間を短縮することができる。

本発明の実施形態におけるガス絶縁計器用変圧器の平面図。図１の特に電圧変成要素の位置関係を示す図。図１のガス絶縁計器用変圧器の側面図。従来例１のガス絶縁計器用変圧器の平面図。従来例２のガス絶縁計器用変圧器の平面図。従来例３のガス絶縁計器用変圧器の平面図。

符号の説明

１…圧力容器、２…電圧変成要素、３…鉄心、４…低圧巻線、５…高圧巻線、６…高圧シールド、７…切離装置または断路装置、８…固定接点、９…可動接点、１０・・・操作腕、１１…操作ロッド、１２…操作機構。

Claims

圧力容器と、
当該圧力容器内に絶縁ガスとともに三相分収納され、鉄心に巻回される低圧巻線および高圧巻線、高電圧側に配置した電界緩和用のシールドを有する電圧変成要素と、前記圧力容器内に収納され、前記高圧巻線を高圧回路と接続あるいは開離するための切離装置または断路装置とを有するガス絶縁計器用変圧器において、
前記三相分の各電圧変成要素を、前記圧力容器内の同一平面上で中心部から等距離でかつほぼ正三角形に配置した状態で各電圧変成要素の中心軸を同一回転方向にほぼ同一角度だけ傾斜させて変形三角形配置にし、かつ、各電圧変成要素で囲まれた前記圧力容器中心部の軸線上に前記切離装置または断路装置の駆動力伝達用の絶縁性操作ロッドを配置したことを特徴とするガス絶縁計器用変圧器。
前記各電圧変成要素の高圧シールドは、他相の電圧変成要素の加電または接地電位部と対向する面を凹面形状としたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁計器用変圧器。
前記切離装置または断路装置の駆動力伝達用の絶縁性操作ロッドを操作する操作機構を、前記圧力容器底部の中心部領域に形成された空間部に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のガス絶縁計器用変圧器。