JP2011035162A

JP2011035162A - 負荷時タップ切換装置

Info

Publication number: JP2011035162A
Application number: JP2009179884A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Taniguchi; 嘉信谷口; Naoki Eguchi; 直紀江口; Osamu Kaneki; 修鹿子木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】小形かつ簡易な構成で、信頼性の向上を図り得る負荷時タップ切換装置を提供する。
【解決手段】切換開閉器槽３の内周側、周方向にシールドリング１５ａを設置する。このシールドリング１５ａは、断面形状が半円形状の管で構成されたリング１６ａ、このリング１６ａの表面を覆うように設けられたコーティング１７ａ、およびリング１６ａに設けられた孔１８ａとから構成する。また、リング１６ａはアルミ合金等の金属材料で構成し、コーティング１７ａはエポキシ系樹脂などの樹脂材料で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷時タップ切換装置に関するものである。

負荷時タップ切換装置は、送変電系統の変圧器などに設けられ、変圧器タップ巻線のタップを負荷時に切換えて電圧調整を行う機能を有するものである。この負荷時タップ切換装置が万一故障すると、送変電系統に停電などの重大な問題が発生する可能性がある。よってこの負荷時タップ切換装置には性能面で高い信頼性が要求される。

一方、電力自由化の時代背景などにより、近年負荷時タップ切換装置をはじめとする電力機器に対し、小型化、コスト低減の要求がますます高まっている。これらの要求に同時に応えるために、負荷時タップ切換装置は小型かつ簡易な構成で機能を果たすことが必要とされる。

負荷時タップ切換装置の主な構成要素としては、切換開閉器とタップ選択器とがある。切換開閉器は、タップ選択器を介して変圧器本体と電気的に接続されている。電流の開閉を行うためにタップ選択器と比較して高速度で動作し、また切換開閉器に設けられた接触子はアークの発生により長期間の使用で損耗する。このため切換開閉器は切換開閉器槽内に設けて変圧器本体側とは隔離し、切換開閉器単独で保守可能なように構成するのが一般的である。さらにガス絶縁変圧器の場合、切換開閉器槽内は変圧器本体側よりも低いガス充填圧力として保守性を高めている場合が多い。

一方、タップ選択器は、変圧器本体の多数のタップと電気的に接続されており、通常は無電流状態でタップの選択を行う。このためタップ選択器は変圧器本体と隔離せずに同一の容器内に構成することが多い。

上記の負荷時タップ切換装置には以下の性能が同時に要求される。
（１）切換開閉器を収納している切換開閉器槽は、機械的強度と電気的絶縁性能の両方に対して、十分に余裕があること。
（２）負荷時タップ切換装置全体の小型化のために、切換開閉器槽の構成が簡易で小型であること。

ここで、従来の負荷時タップ切換装置の構成について、図７を参照して説明する。すなわち、負荷時タップ切換装置は、切換開閉器１、タップ選択器２および切換開閉器槽３とから構成され、切換開閉器１は切換開閉器槽３の内部に設けられている。また、切換開閉器槽３は変圧器本体タンク４に取付けられており、さらに切換開閉器槽３の下部にタップ選択器２が接続されている。また、変圧器本体タンク４の内部は、絶縁ガスで満たされている。

さらに、前記切換開閉器１には、図示しない操作機構に連結された減速装置５、この減速装置５から駆動軸７を介して連結され、蓄勢ばね６ｂを有する蓄勢装置６、この蓄勢装置６の駆動力により電流の切換を行う接点部８が設けられている。また、前記駆動軸７の周囲には、シールド２１、２２が設けられている。

また、前記接点部８は、蓄勢装置６の駆動力により回転するカム９、カム９と連動して回転する集電リング５４、複数の真空バルブ機構１０、および複数の通電接点１１と複数の可動接点１２とから成る切換接点１３によって構成されている。なお、本例では３相器の構成としており、接点部８には３相分の真空バルブ機構１０や切換接点１３が設けられている。

一方、タップ選択器２は、切換開閉器１と同様に図示しない操作機構に連結されている。タップ選択器２内部にはタップを選択するために、切換開閉器１と同様に、複数の通電接点と可動接点とから成る切換接点が設けられ、図示しない変圧器本体のタップと電気的に接続されている。

図７に示した従来の負荷時タップ切換装置は、以下のように作用する。すなわち、図示しない操作機構の駆動力は減速装置５から駆動軸７を介して蓄勢装置６へと伝えられ、蓄勢装置６の駆動力によりカム９が回転して、接点部８の電気回路が切換えられる。接点部８に設けられた切換接点１３は、通電接点１１と可動接点１２から構成されている。可動接点１２は、カム９と集電リング５４の回転に伴って回転し、各相に２個ずつ設けられた通電接点１１のどちらか一方と接触して通電回路を構成する。タップ選択器２も切換開閉器１と同様に、操作機構により内部の切換接点が駆動され、タップの選択を行う。

上述したような負荷時タップ切換装置の切換開閉器槽の構成および機械的・電気的性能は、負荷時タップ切換装置全体の性能や小型化に大きく影響するため、従来から様々な提案がなされている。例えば、特許文献１に示された負荷時タップ切換装置においては、変圧器タンクに支持された切換開閉器槽と、この切換開閉器槽の下部に吊り下げたタップ選択器と、前記切換開閉器槽内部に配置した切換開閉器等によって負荷時タップ切換装置を構成し、さらに切換開閉器槽の上部にナベ底形状の対地シールドを設けている。これにより、機械的強度と電気的絶縁性能の両方が良好な負荷時タップ切換装置を、小型で簡素な構成で実現している。

特公平８−１２８２４号公報

上述したように、負荷時タップ切換装置は送変電系統の変圧器などに設けられているものであるが、ガス絶縁変圧器に適用する場合、変圧器本体の性能向上と小型化を図るためには、変圧器内部の絶縁ガスの充填圧力を増大することが望ましい。また、絶縁ガスとして、窒素や二酸化炭素等の自然由来ガスを適用したいというニーズが地球環境保護の観点から高まっている。しかしながら、これらの自然由来ガスは、従来の絶縁ガス（六フッ化硫黄）と同じガス圧力で比較すると電気的絶縁性能が劣る。このため自然由来ガスの適用を図る場合にも、従来の絶縁ガスよりも充填圧力を増大することが望まれる。

ガス絶縁変圧器本体に対するこれらの要求に対応するために、負荷時タップ切換装置に対しては以下のような性能が要求される。
（１）切換開閉器を収納している切換開閉器槽は、変圧器本体側の絶縁ガス圧力に対して、十分な機械的強度を有すること。
（２）切換開閉器を収納している切換開閉器槽は、十分な電気的絶縁性能、特に対地絶縁性能を有すること。
（３）負荷時タップ切換装置全体の小型化のために、切換開閉器槽の構成が簡易で小型であること。

本発明は、上述したような従来技術の課題を解決するために提案されたものであって、その目的は、小形かつ簡易な構成で、信頼性の向上を図り得る負荷時タップ切換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、切換開閉器、タップ選択器及び切換開閉器槽とを備え、前記切換開閉器が前記切換開閉器槽の内部に設置されてなる負荷時タップ切換装置において、前記切換開閉器槽の内周側または外周側の少なくとも一方の周方向に、シールドリングが設置されていることを特徴とするものである。

前記シールドリングは、断面形状が半円形状の管で構成された金属製のリングと、このリングに設けられた孔とから構成される。または、断面形状が凸形波形状の板で構成された金属製のリングと、このリングに設けられた孔とから構成される。あるいは、断面形状が円形状の管で構成された金属製のリングと、このリングに設けられた孔とから構成される。さらに、これらのリングの表面を覆うように、樹脂材料からなるコーティングを施こしても良い。

上記のような構成を有する本発明によれば、変圧器本体側の絶縁ガス圧力に対する切換開閉器槽の剛性を補強することができるので、切換開閉器槽の機械的強度は大幅に向上する。また、金属材料から成るリングは、切換開閉器のシールドとの相乗効果によって電界の集中を防ぐことができるので、切換開閉器および切換開閉器槽の電気的絶縁性能、特に対地絶縁性能も大幅に向上する。さらに、リングに設けられた孔は、シールドリングの内部に不要な空気等が残留して電気的絶縁性能が低下する要因となるのを防ぐ作用をする。

以上のような本発明によれば、小形かつ簡易な構成で、信頼性の向上を図り得る負荷時タップ切換装置を提供することができる。

本発明に係る負荷時タップ切換装置の実施例１の構成を示す縦断面図である。実施例１におけるシールドリング部分の構成を示す縦断面図である。実施例１におけるシールドリング部分の構成を示す横断面図である。実施例２におけるシールドリング部分の構成を示す縦断面図である。実施例３におけるシールドリング部分の構成を示す縦断面図である。実施例４におけるシールドリング部分の構成を示す縦断面図である。従来の負荷時タップ切換装置の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る負荷時タップ切換装置の実施例について、図面を参照して説明する。なお、図７に示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

（１−１）実施例１の構成
本実施例においては、図１〜図３に示すように、切換開閉器槽３の内周側には、周方向にシールドリング１５ａが設けられている。また、シールドリング１５ａは、断面形状が半円形状の管で構成されたリング１６ａ、このリング１６ａの表面を覆うように設けられたコーティング１７ａ、および前記リング１６ａに設けられた孔１８ａとから構成されている。

また、前記リング１６ａはアルミ合金等の金属材料で構成され、前記コーティング１７ａはエポキシ系樹脂などの樹脂材料で構成されている。また、このシールドリング１５ａは、前記切換開閉器槽３に固着されている。固着の方法としては、リング１６ａを切換開閉器槽３に接着した後にコーティング１７ａを付着する方法や、リング１６ａとコーティング１７ａとを一体で製作した後で切換開閉器槽３に接着する方法等が考えられるが、固着方法については限定されない。その他の構成は、図７に示した従来型と同様であるので説明は省略する。

なお、本実施例では、シールドリング１５ａを切換開閉器槽３の内周側に設けているが、外周側に設けた場合にも同様の作用・効果を得ることができる。また、内周側と外周側の両方に設置しても良く、複数個設置しても良い。

（１−２）実施例１の作用
このような構成を有する本実施例においては、切換開閉器槽３の内周側、周方向にシールドリング１５ａが設置されているため、切換開閉器槽３の機械的強度を向上させる機能と電気的絶縁性能を向上させる機能の両方が得られる。

すなわち、シールドリング１５ａは、アルミ合金等の金属材料から成るリング１６ａとエポキシ系樹脂などの樹脂材料から成るコーティング１７ａとを有し、これを切換開閉器槽３の内周側、周方向に固着して設置することにより、変圧器本体側の絶縁ガス圧力に対する切換開閉器槽３の剛性を補強することができるので、切換開閉器槽３の機械的強度は大幅に向上する。

また、アルミ合金等の金属材料から成るリング１６ａは、切換開閉器１のシールド２１、２２との相乗効果によって電界の集中を防ぐことができるので、切換開閉器１および切換開閉器槽３の電気的絶縁性能、特に対地絶縁性能も大幅に向上する。さらに、リング１６ａに設けられた孔１８ａは、シールドリング１５ａの内部に不要な空気等が残留して電気的絶縁性能が低下する要因となるのを防ぐ作用をする。

（１−３）実施例１の効果
このように本実施例によれば、負荷時タップ切換装置の切換開閉器槽３の内周側、周方向にシールドリング１５ａを設け、さらにこのシールドリング１５ａを、外形が半円形状の管で構成されたリング１６ａ、リング１６ａの表面を覆って設けられたコーティング１７ａおよびリング１６ａに設けられた孔１８ａとから構成することにより、変圧器本体側の絶縁ガス圧力に対する十分な機械的強度と、十分な電気的絶縁性能、特に対地絶縁性能との両方を併せ持つ切換開閉器槽３を実現することができるので、小型かつ簡易な構成で信頼性の高い負荷時タップ切換装置を提供することができる。

（２−１）実施例２の構成
本実施例は上記実施例１の変形例であって、図４に示すように、シールドリング１５ｂは、断面形状が凸形波形状の板で構成されたリング１６ｂ、リング１６ｂの表面を覆うように設けられたコーティング１７ｂ、およびリング１６ｂに設けられた孔１８ｂとから構成されている。その他の構成は、上記実施例１と同様であるので説明は省略する。

（２−２）実施例２の作用・効果
本実施例においては、上記実施例１と同様の作用・効果が得られるだけでなく、本実施例特有の作用として、リング１６ｂは外形が凸形波形状の板で構成されているため、工作性に優れており簡易に製作可能である。

（３−１）実施例３の構成
本実施例は上記実施例１の変形例であって、図５に示すように、シールドリング１５ｃは、断面形状が円形状の管で構成されたリング１６ｃ、リング１６ｃの表面を覆うように設けられたコーティング１７ｃ、およびリング１６ｃに設けられた孔１８ｃとから構成されている。その他の構成は、上記実施例１と同様であるので説明は省略する。

（３−２）実施例３の作用・効果
本実施例においては、上記実施例１と同様の作用・効果が得られるだけでなく、本実施例特有の作用として、リング１６ｃは外形が円形状の管で構成されているため、材料の汎用性が高く簡易に製作可能である。

（４−１）実施例４の構成
本実施例は上記実施例１の変形例であって、図６に示すように、シールドリング１５ｄは、断面形状が半円形状の管で構成されたリング１６ｄとリング１６ｄに設けられた孔１８ｄとから構成されている。さらに、シールドリング１５ｄはスペーサ１９を介して切換開閉器槽３に固着されている。このスペーサ１９は周方向に一体物で構成しても良く、また周方向に複数に分割した構成とすることもできる。また、スペーサ１９はエポキシ系樹脂などの樹脂材料で構成されている。その他の構成は、上記実施例１と同様であるので説明は省略する。

（４−２）実施例４の作用・効果
本実施例においては、上記実施例１と同様の作用・効果が得られるだけでなく、本実施例特有の作用として、リング１６ｄはスペーサ１９を介して切換開閉器槽に固着されているため、製造時の寸法調整が容易となり簡易に製作可能である。

１…切換開閉器
２…タップ選択器
３…切換開閉器槽
４…変圧器本体タンク
５…減速装置
６…蓄勢装置
６ｂ…蓄勢ばね
７…駆動軸
８…接点部
９…カム
１０…真空バルブ
１１…通電接点
１２…可動接点
１３…切換接点
１４…限流抵抗器
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…シールドリング
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…リング
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…コーティング
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…孔
１９…スペーサ
２１、２２…シールド
２３…支柱
５４…集電リング
７４…絶縁リング

Claims

切換開閉器、タップ選択器及び切換開閉器槽とを備え、前記切換開閉器が前記切換開閉器槽の内部に設置されてなる負荷時タップ切換装置において、
前記切換開閉器槽の内周側または外周側の少なくとも一方の周方向に、シールドリングが設置されていることを特徴とする負荷時タップ切換装置。
前記シールドリングが、断面形状が半円形状の管で構成された金属製のリングと、前記リングに設けられた孔とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。
前記シールドリングが、断面形状が凸形波形状の板で構成された金属製のリングと、このリングに設けられた孔とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。
前記シールドリングが、断面形状が円形状の管で構成された金属製のリングと、このリングに設けられた孔とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。
前記リングの表面を覆うように、樹脂材料からなるコーティングが施されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換装置。
前記シールドリングが、スペーサを介して前記切換開閉器槽の内周側または外周側に固着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換装置。
前記シールドリングが複数個設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換装置。