JP2012074639A

JP2012074639A - 変圧器負荷許容量可変方法

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Publication number: JP2012074639A
Application number: JP2010220136A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ono; 裕之大野
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】本発明では、コストの無駄を無くし、効率良く、長期的な過負荷にも寿命を損なうことなく、負荷許容量を大きくすることができる変圧器の負荷許容量可変方法を提供する。
【解決手段】配電系統の柱上に設置されている柱上変圧器１０と、柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法において、負荷が定格よりも長期間過負荷になる場合においては柱上変圧器に絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行なわせるためのリブ放熱器２を取り付けることを特徴とする変圧器負荷許容量可変方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、長期的なスパンでの負荷変動が起こる変圧器に対し、変圧器の最大負荷許容量の可変に関するものである。

従来配電系統に設置する柱上変圧器においては、負荷を測定もしくは予測してその負荷に耐えうる定格容量を決定し、前記定格容量の変圧器を設置する。

しかし負荷量は一定ではなく、大なり小なり変化している。
負荷量が変化するとしても、例えば昼夜や休日等の影響により、短期的なスパンで負荷が変動するときがある。例えば短期的なスパンで負荷変動があったとしても、一般的には定格容量以下の負荷で収まり何ら問題はない。

また例えば１日のうちに２〜３時間程度、定格容量以上の過負荷状態になることもあるが、若干変圧器の寿命を損なう程度で大きな問題とはならない。

しかし、長年同容量の変圧器を使用していると、ある期間から負荷が大きくなる場合があり、長期間過負荷運転を余儀なくされる場合がある。そのような定格容量以上の過負荷状況で変圧器を長期間運転した場合は絶縁油もしくは絶縁物などが著しく劣化し、変圧器の寿命を大きく損なう。よって、その過負荷に耐えうる容量の大きい変圧器に取り換える必要がある。

しかし一旦設置した変圧器を系統から切り離し、再度大容量の変圧器を設置する場合は、工事費等の大きなコスト負担が必要となる。そこでその問題に対し、例えば特許文献１に示すように、負荷の大小によって開閉器により、上段の単位変圧器、下段の単位変圧器とそれぞれの適した容量の単位変圧器に切り換えることで、負荷の変動にも柔軟に対応し、変圧器の寿命を損なうことなく対応することができる。

特開平２−１３６０３７号公報

しかし特許文献１に示すように、開閉器を設け、内部に２段積みの単位変圧器を設ける場合は確かに、柔軟に負荷変動にも対応することができる。また、２つ単位変圧器を設け、１つの単位変圧器を可動させないことで、１つ分の無負荷損を低減させるメリットがあるが、このような手法はあまりにも変圧器自体にコストがかかるという問題がある。

すなわち、１つ分の単位変圧器が休止状態であるので、その分の負荷を負担できるのを無駄にし、余分なコストをかけているという見方もできる。また予め過負荷に対応した変圧器を設置していると考えることもでき、余分なコストをかけている。

本発明はこのようなコストの無駄を無くし、効率良く、長期的な過負荷にも寿命を損なうことなく、負荷許容量を大きくすることができる変圧器の負荷許容量可変方法を提供する。

請求項１に記載された発明は、配電系統の柱上に設置されている柱上変圧器と、柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法であり、負荷が定格よりも長期間過負荷になる場合においては柱上変圧器に絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行なわせるための放熱器を取り付けるものである。

請求項２に記載された発明は、配電系統の柱上に設置されている複数の柱上変圧器と、柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法であり、複数の柱上変圧器には、絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行なわせるため放熱器が設けられている放熱器付き柱上変圧器と、放熱器が取り付けられていない放熱器無し柱上変圧器とが備えられ、負荷が定格よりも長期間軽負荷になる放熱器付き柱上変圧器には放熱器を外し、負荷が定格よりも長期間過負荷になる放熱器無し柱上変圧器には放熱器を取り付けるものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１ないし２に記載された発明に加えて、放熱器を取り付ける際には、柱上変圧器の側板に放熱器を配置し、バンドを巻き付けて放熱器を固定するようにしたものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１ないし２に記載された発明に加えて、変圧器の側板には、放熱器を取り付けるためのネジ穴もしくはスタッドボルトが設けられたものである。

請求項５に記載された発明は、配電系統の柱上に設置されている柱上変圧器と、柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法であり、負荷が定格よりも長期間過負荷になる場合においては柱上変圧器に、内部に液体と空気とを設けた密封された管を取り付けるものである。

請求項６に記載された発明は、請求項５に記載された発明に加えて、液体は水である。

請求項７に記載された発明は、請求項５ないし６に記載された発明に加えて、管は、一つの気相部と２つ以上の液相部が設けられたものである。

請求項８に記載された発明は、請求項５ないし７に記載された発明に加えて、管の端末には平板状の取付座が設けられ、変圧器側板に設けられているスタッドボルトを取付座の穴に挿通し、ナットによってスタッドボルトに螺合することで管を取り付けるものである。

請求項１に記載された発明によれば、長期的な過負荷が生じる場合でも、変圧器を系統から切り離して変圧器を入れ替える必要がなくなり、簡易な手段で、しかもコストがかからずに変圧器の負荷許容量を大きくすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、長期的な過負荷が生じる場合でも、変圧器を系統から切り離して変圧器を入れ替える必要がなくなり、簡易な手段で、しかもコストがかからずに変圧器の負荷許容量を大きくすることができる。また、新たに取り付けるための放熱器を準備する必要がなくなり、効率良く長期的な過負荷運転にも対応することができる。

請求項３に記載された発明によれば、請求項１ないし２に記載された発明に加えて、バンドを巻き付けることで放熱器を取り付けることによって、放熱器を容易に着脱することができる。

請求項４に記載された発明によれば、請求項１ないし２に記載された発明に加えて、放熱器をネジ止めすることで、放熱器を容易に着脱することができる。

請求項５に記載された発明によれば、長期的な過負荷が生じる場合でも、変圧器を系統から切り離して変圧器を入れ替える必要がなくなり、簡易な手段で、しかもコストがかからずに変圧器の負荷許容量を大きくすることができる。

請求項６に記載された発明によれば、上記効果に加えて、通常にある水を使うことで、簡易な手段で変圧器の負荷許容量を大きくすることができる。

請求項７に記載された発明によれば、２つ以上の液相部を設けることで、さらに効率良く変圧器内部の熱を奪い、変圧器の負荷許容量を大きくすることができる。

請求項８に記載された発明によれば、管の端末に取付座を設けることで簡易に管を取り付けることができる。

本発明の第１の実施形態を示したものであって、（Ａ）は同実施形態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のII−II線断面矢視図である。本発明の第２の実施形態を示した系統図である。本発明の第３の実施形態を示した正面図である。本発明の第４の実施形態を示したものであって、（Ａ）は同実施形態の正面図、（Ｂ）は上面図である。本発明の第４の実施形態の管の断面図である。

以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１（Ａ）および（Ｂ）において、１０は柱上変圧器であり、主に変圧器側板１１と変圧器カバー１２、ハンガー座１３、および一次ブッシング１４、二次ブッシング１５とで構成されている。

なお電柱９０には装柱金具９１が取り付けられており、装柱金具９１に柱上変圧器１０のハンガー座１３がボルト９２によって固着され、柱上変圧器１０が電柱９０に装柱されている。

一般的な柱上変圧器１０では、系統電圧６６００Ｖの配電線を一次ブッシング１４に接続し、二次側ブッシング１５を介して各複数の顧客（負荷）に送電される。

本発明の特徴は、柱上に設置されている柱上変圧器１０がある時期から長期的な過負荷状態になる場合は、通常は柱上変圧器１０を系統から切り離し、再度大容量の柱上変圧器を設置するが、そのような作業をしなくとも、図に示すリブ放熱器２を変圧器側板１１にバンド３で巻き付けるだけで、過負荷にも耐えうる柱上変圧器とすることができる。

これは絶縁油の熱がリブ放熱器２を介して、外気へ放出されることで、絶縁油の温度を下げることができ、通常の定格運転よりも過負荷に耐えることができる。

このような構成とすれば、長期間過負荷状態になるような状況においても、柔軟に対応することができる。また、通常は予めその負荷に対し大きめの定格容量の変圧器を設置しているが、この場合は過剰設計となり、コスト的にも無駄が多いものとなる。本発明では長期間過負荷となる場合に対し、リブ放熱器２を取り付けることで、過剰設計を抑えることができ、コストにも無駄が生じない。

＜第２の実施形態＞
図２においては、配電系統７に柱上変圧器１０ａないし１０ｃが設置され、同じく柱上変圧器の二次側に対応する負荷６ａないし６ｃが設置されている系統図を示す。

１０ａはリブ放熱器付き柱上変圧器であり、１０ｂリブ放熱器なし柱上変圧器である。ここで、負荷６ａは当初、柱上変圧器１０ａの定格容量に収まる負荷量であったが、ある時期から長期的に負荷量が変化する場合がある。

負荷６ａはある時期から長期間、定格負荷量よりも小さい負荷（軽負荷）となり、負荷負担余力がある状態となる。また負荷６ｂはある時期から定格負荷量よりも大きい負荷（過負荷）となり、柱上変圧器６ｂは過負荷で運転する必要が生じる。

このような場合に、柱上変圧器６ａに取り付けているリブ放熱器２を取り外し、そのリブ放熱器２を柱上変圧器６ｂに取り付ける。すなわち第１の実施形態で示したバンド３によりリブ放熱器２を取り付けている場合は、容易にリブ放熱器２が着脱可能であるので、柱上変圧器１０ａがある時期から長期的に軽負荷となる場合には、その期間リブ放熱器２を取り外した状態で運転しても問題ないので、そのリブ放熱器２を過負荷を行う予定の柱上変圧器１０ｂに取り付けることで、新たにリブ放熱器２を製作しなくとも対応できる。

すなわち第２の実施形態では、ある時期から長期間軽負荷で運転するすることが判明すれば、それら全ての柱上変圧器のリブ放熱器２を取り外し貯蔵し、ある時期から長期間過負荷で運転する必要のある柱上変圧器に前記リブ放熱器を取り付けることで、新たにリブ放熱器２を製作する必要を無くすることができる。

＜第３の実施形態＞
図２において、柱上変圧器１０の、変圧器側板１１と変圧器カバー１２、ハンガー座１３、および一次ブッシング１４、二次ブッシング１５は実施形態１と同じ構成である。
ただし図に示すように変圧器側板１１にリブ放熱器取付座４を設けている。リブ放熱器取付座４にはねじ穴５が設けられており、リブ放熱器２の谷部をねじ穴５に合わせボルトによりリブ放熱器２を変圧器側板１１に取り付ける。このような構成とすることで、第１の実施形態と同じく、放熱器リブを容易に取り付け、取り外しを行うことができる。

＜第４の実施形態＞
図４において、柱上変圧器１０は実施形態１と同じ構成であるが、ある時期から長期間柱上変圧器１０を過負荷運転する際は、柱上変圧器１０の変圧器側板１１に取り付ける放熱器として、リブ放熱器２ではなく、図に示す管８０を取り付ける。

管８０は図５に示すように円筒形状の円筒管８５で構成され、内部は中空の密閉状態であり、内部には上部に気相部８１と２つの液相部８２が設けられている。

上部の気相部８１から下へ円筒管８５が伸びており、途中で円筒管８５が二股に分かれている。二股に分かれた一方の第一の円筒管８５ａは変圧器側板１１の下部へ、もう一方の第二の円筒管８５ｂは変圧器側板１１の上部（油面の上部の位置）へ円筒管８５が伸び、それぞれ第一，第二の円筒管８５ａ，８５ｂの末端には取付座８４が設けられ、変圧器側板１１に取付座８４を介して取り付けられている。

取付座８４は変圧器側板１１の曲面に沿った平板の曲面で構成され、取付座８４には図示しない丸穴が設けられ、同じく図示しない変圧器側板１１に溶接によって取り付けられているスタッドボルトをその丸穴に挿入し、ナット８５によって螺合して、管８０を変圧器側板１１に取り付ける。さらに、バンド３を図４に示すように変圧器側板１１と管８０の外周に巻くことによって、管８０を固定している。

また、第一，第二の円筒管８５ａ，８５ｂの端末部には液相部８２として水がそれぞれ設けられている。

このような構成とすることで、柱上変圧器１０の熱により、管８内の液相部８２の水が気化する。水が気化する際は、周りから気化熱として熱を奪うことになるので、特に変圧器側板１１の油の熱を奪うことで、水は気化して水蒸気となり、管８０内の上方へ移動する。管８０内の上方へ水蒸気が行くと、外気により水蒸気が冷やされ液化熱として周囲に熱を放出して再度液体の水として液相部８２に滴り落ちる。

この際、８３は仕切り弁であり、図５の第一，第二の円筒管８５ａ，８５ｂのそれぞれに、均等に水量が左右に分配され滴り落ちるように設けられている。

よって、柱上変圧器１０がある時期から長期間過負荷運転する際にも、図４に示す管８０を変圧器側板１１に取り付けることで、長期間の過負荷にも耐えることができる。

なお、本発明では柱上変圧器としているが、柱上でなくとも地上もしくは屋内に設置されている変圧器にも適用される。

２リブ放熱器
３バンド
５ネジ穴
６負荷
１０柱上変圧器
１１変圧器側板
８０管
８１気相部
８２液相部
８４取付座
８５ナット

Claims

配電系統の柱上に設置されている柱上変圧器と、
前記柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法において、
前記負荷が定格よりも長期間過負荷になる場合においては前記柱上変圧器に絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行なわせるための放熱器を取り付けることを特徴とする変圧器負荷許容量可変方法。
配電系統の柱上に設置されている複数の柱上変圧器と、
前記柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法において、
前記複数の柱上変圧器には、
絶縁油と外側の空気との間で熱交換を行なわせるため放熱器が設けられている放熱器付き柱上変圧器と、
前記放熱器が取り付けられていない放熱器無し柱上変圧器とが備えられ、
前記負荷が定格よりも長期間軽負荷になる放熱器付き柱上変圧器には前記放熱器を外し、
前記負荷が定格よりも長期間過負荷になる放熱器無し柱上変圧器には前記放熱器を取り付けることを特徴とする変圧器負荷許容量可変方法。
前記放熱器を取り付ける際には、前記柱上変圧器の側板に放熱器を配置し、バンドを巻き付けて放熱器を固定することを特徴とする請求項１ないし２に記載の変圧器負荷許容量可変方法。
前記変圧器の側板には、前記放熱器を取り付けるためのネジ穴もしくはスタッドボルトが設けられていることを特徴とする請求項１ないし２に記載の変圧器負荷許容量可変方法。
配電系統の柱上に設置されている柱上変圧器と、
前記柱上変圧器の二次側に負荷が設けられている変圧器負荷許容量可変方法において、
前記負荷が定格よりも長期間過負荷になる場合においては前記柱上変圧器に、内部に液体と空気とを設けた密封された管を取り付けることを特徴とする変圧器負荷許容量可変方法。
前記液体は水であることを特徴とする請求項５に記載の変圧器負荷許容量可変方法。
前記管は、一つの気相部と２つ以上の液相部が設けられることを特徴とする請求項５ないし６に記載の変圧器負荷許容量可変方法。
前記管の端末には平板状の取付座が設けられ、変圧器側板に設けられているスタッドボルトを前記取付座の穴に挿通し、ナットによって前記スタッドボルトに螺合することで前記管を取り付けることを特徴とする請求項５ないし７に記載の変圧器負荷許容量可変方法。