JP2012094782A - ガス絶縁負荷時タップ切換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の実施形態におけるＬＴＣの課題は、ＳＦ６ガスの使用量を抑制可能であり、構造が簡易なＬＴＣを提供することとする。
【解決手段】 本発明の実施形態におけるＬＴＣは、第１の絶縁筒と、第１の絶縁筒の開口を閉塞する上蓋と、上蓋が設けられた第１の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する支え板と、上蓋および支え板を、貫通孔を介して貫通する駆動軸と、貫通孔と前記駆動軸との隙間を埋め、第１の絶縁筒と上蓋と支え板とからなる空間（ＳＦ６空間）の機密を保つシールと、駆動軸から機構部を介して伝達された駆動力により電極を開閉する真空バルブと、開口を上蓋により閉塞されている第２の絶縁筒と、上蓋が設けられた第２の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する下蓋と、を備える。
さらに、ＳＦ６空間にはＳＦ６ガスが封入され、前記第２の絶縁筒と前記上蓋と前記下蓋とからなる空間には環境低負荷絶縁ガスが封入されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁負荷時タップ切換器に関する。

最近の用地の入手困難などにより変電所などはよりコンパクト化した地下型に移行しつつある。そのような変電所においては変圧器，開閉装置ともガス絶縁化した全ガス絶縁変電所になることが多く、絶縁・冷却媒体としてＳＦ６ガスを用いたガス絶縁変圧器が使用されている。

ＳＦ６ガスは通常の運転状態では、無色、無臭、無味、不燃性の非常に安定した気体であり、しかも無毒である。しかし、環境面から、１９９７年１２月に京都で開催された第３回気候変動に関する国際連合枠組み条約締約国会議（ＣＯＰ３）において、ＳＦ６も削減対象ガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されている。このように環境面からも、ガス絶縁変圧器や開閉装置に使用するＳＦ６ガスの使用削減が望まれている。

従来のガス絶縁変圧器のガス絶縁変圧器タンクに設置されるガス絶縁負荷時タップ切換器（以下、ＬＴＣと呼ぶ）について図２を用いて説明する。図２は、ＬＴＣにおける切換開閉器の断面図を示している。切換開閉器は、上蓋１、絶縁筒２、絶縁柱３、真空バルブ４、機構部５、５’、シールド６、下蓋７、絶縁板８、駆動軸６１、および支え板６２から構成される。

上蓋１は、図示しないガス絶縁変圧器タンクに取り付けられており、絶縁筒２、絶縁柱３を保持している。絶縁筒２は、円筒形状であり、この絶縁筒２と上蓋１と下蓋７とにより囲われる空間は気密を保っている。絶縁柱３は、支え板６２を保持し、この支え板６２は、機構部５を保持している。機構部５、５’は、駆動軸６１からの駆動力を真空バルブ４に伝達する。真空バルブ４は、機構部５、５’から伝達された駆動力により動作することで、電流の開閉を行う。絶縁板８は、機構部５’と真空バルブ４との間に設置され、絶縁性能を向上させている。

シールド６は、接地されている上蓋１と通電されている真空バルブ４の電極との対地絶縁を確保している。なお、ＬＴＣにおいて、この対地絶縁が最も高い絶縁性能が求められるため、気密が保たれている絶縁筒２と上蓋１と下蓋７により囲われる空間は絶縁ガスが封入されている。

また、この切換開閉器は下蓋７を介して図示しないタップ選択器と接続している。このタップ選択器および切換開閉器により接点を切替えることにより、接続するガス絶縁変圧器のコイルの巻数を変更することが可能である。さらに、この切換開閉器およびタップ選択器は、ガス絶縁変圧器タンク内に格納されている。

環境に対して低負荷である環境低負荷型ガス絶縁変圧器に使用されるＬＴＣに封入される絶縁ガスは、ＳＦ６ガスの代替として窒素、二酸化炭素、酸素等あるいはそれらの混合ガスが使用されている。しかし、これらの環境低負荷絶縁ガスの同ガス圧力下での絶縁強度は、ＳＦ６ガスと比較して約３０％である。絶縁強度の低下対策として、封入する絶縁ガス圧力を上昇させて絶縁強度の向上を図る方法が考えられている。

この絶縁ガス圧力を上昇させる方法では、真空バルブ４に設置されたベローの動作がスムーズにならないと共に、真空バルブ４内の真空空間にリークが発生する虞があった。

また、切換開閉器を内側絶縁容器と外側絶縁容器との２重の絶縁容器にて囲い、内側の絶縁容器内にＳＦ６ガスを封入し、さらに、内側絶縁容器と外側絶縁容器との中間の空間にもＳＦ６ガスを封入している。この時、中間の空間における絶縁ガス圧力を内側絶縁容器の絶縁ガス圧力よりも高く設定する方法が開示されている。この方法では、ＬＴＣとガス絶縁変圧器とにおいて、３種類のガス圧力が必要であることに加え、構造が複雑となっている。

特開２００４−２８８７７号公報

本発明の実施形態におけるＬＴＣの課題は、ＳＦ６ガスの使用量を抑制可能であり、構造が簡易なＬＴＣを提供することとする。

本発明の実施形態におけるＬＴＣは、円筒形状の第１の絶縁筒と、前記第１の絶縁筒の開口を閉塞し、接地されている上蓋と、前記上蓋が設けられた前記第１の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する支え板と、前記上蓋および前記支え板を、貫通孔を介して貫通する駆動軸と、前記貫通孔と前記駆動軸との隙間を埋め、前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間の機密を保つシールと、前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間外に設置され、前記駆動軸から機構部を介して伝達された駆動力により電極を開閉する真空バルブと、円筒形状であり、前記真空バルブを囲い、開口を前記上蓋により閉塞されている第２の絶縁筒と、前記上蓋が設けられた前記第２の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する下蓋と、を備える。

さらに、前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間には、ＳＦ６ガスが封入され、前記第２の絶縁筒と前記上蓋と前記下蓋とからなる空間には、環境低負荷絶縁ガスが封入されている。

第１の実施形態のＬＴＣにおける断面構成を示す図。 従来のＬＴＣにおける断面構成を示す図。

本発明の実施形態におけるＬＴＣについて図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態におけるＬＴＣの構成について図１を用いて説明する。上述した図２に示す従来のＬＴＣと異なる点は、絶縁柱３を絶縁筒２２とし、貫通孔６３とシール６４を設けた点である。この絶縁筒２２、上蓋１、および支え板６２に囲われる空間は、気密が保たれている。さらに、支え板６２には貫通孔６３が設けられ、駆動軸６１が貫通している。この駆動軸６１と貫通孔６３との隙間にはシール６４が設けられている。なお、本実施形態におけるＬＴＣの構成において、従来の構成と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

絶縁筒２２は、絶縁筒２と同様に円筒形状をしており、ＦＲＰ等の絶縁材料にて形成されている。また、絶縁筒２２、上蓋１、シール６４、および支え板６２に囲われる空間（以下、ＳＦ６空間と呼ぶ）には、絶縁ガスとしてＳＦ６ガスが封入されている。

支え板６２に設けられたシール６４は、駆動軸６１と貫通孔６３との間の隙間を埋めており、Ｏリング等で構成されている。つまり、駆動軸６１が矢印で示す回転方向に回転しても内部に封入されているＳＦ６ガスの漏れを防止している。

また、絶縁筒２、上蓋１、絶縁筒２２、支え板６２、シール６４および下蓋７により囲われる空間（以下、中間空間と呼ぶ）には、地球環境を考慮した絶縁ガス、例えば窒素、二酸化炭素等が封入されている。ここで、ＳＦ６空間の絶縁ガス圧力Ｐｉｎは、中間空間の絶縁ガス圧力Ｐｍｉｄより大きく設定されている。例えばＰｉｎは０．２〜０．６ＭＰａ程度、Ｐｍｉｄは０．０５〜０．１５ＭＰａ程度（大気圧と同程度）としている。

さらに、絶縁筒２の外部の空間（以下、変圧器空間と呼ぶ）は、中間空間と同様の地球環境に考慮した環境低負荷絶縁ガス、例えば窒素、二酸化炭素、酸素等が封入されている。前述したようにＬＴＣは、ガス絶縁変圧器タンク内に設置されているため、変圧器空間の絶縁ガス圧力Ｐｏｕｔは、ガス絶縁タンク内の絶縁ガス圧力と同様である。例えば、Ｐｏｕｔは０．７〜１．０ＭＰａ程度としている。

上述したＬＴＣに高電圧が通電された場合、真空バルブ４の電極は高電圧となるが、上蓋１は接地されているため、高い電圧差が生じる。しかし、ＳＦ６空間には高い絶縁性能を持つＳＦ６ガスが封入されているため、絶縁破壊を引き起こすことがないと共に、上蓋１側のシールド６と支え板６２側のシールド６との距離を短くすることが可能となり、ＬＴＣの小型化が可能となる。

さらに、中間空間および変圧器空間は、窒素、二酸化炭素等の環境に考慮した環境低負荷絶縁ガスが封入されているため、ＳＦ６ガスの使用量を低減することが可能である。また、中間空間の絶縁ガス圧力Ｐｍｉｄを０．０５〜０．１５ＭＰａ程度という低圧力としているため、真空バルブ４のベローの動作がスムーズに行われる。つまり、タップ切換動作をスムーズに行うことが可能である。

また、環境低負荷絶縁ガスに酸素が含まれる場合、酸素の混合量を酸素の燃焼範囲以下とすることで、安全なガス絶縁負荷時タップ切換器を提供することが可能である。

さらに、ＳＦ６空間の絶縁ガス圧力Ｐｉｎと中間空間の絶縁ガス圧力Ｐｍｉｄとの圧力差（Ｐｍｉｄ−Ｐｉｎ）と、中間空間の絶縁ガス圧力Ｐｍｉｄと変圧器空間の絶縁ガス圧力Ｐｏｕｔとの圧力差（Ｐｏｕｔ−Ｐｍｉｄ）とを比較すると、中間空間の絶縁ガス圧力Ｐｍｉｄと変圧器空間の絶縁ガス圧力Ｐｏｕｔとの圧力差（Ｐｏｕｔ−Ｐｍｉｄ）の方が大きい。そのため、絶縁筒２２の厚さは、絶縁筒２の厚さよりも薄くすることが可能であり、絶縁筒２２の厚さを薄くすることにより、絶縁体の使用量を減少させることが可能である。

また、上蓋１に対して切換開閉器と反対側の外気空間と、ＳＦ６空間とを貫通する回収孔およびバルブを上蓋１に設けることにより、ＳＦ６ガスの封入・回収を容易に行うことが可能となる。

本発明に係る実施形態によれば、ＳＦ６ガスの使用量を抑制可能であり、構造が簡易なＬＴＣを提供することが可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…上蓋
２、２２…絶縁筒
３…絶縁柱
４…真空バルブ
５、５’…機構部
６…シールド
７…下蓋
８…絶縁板
６１…駆動軸
６２…支え板
６３…貫通孔
６４…シール

Claims (5)

1. 円筒形状の第１の絶縁筒と、
   前記第１の絶縁筒の開口を閉塞し、接地されている上蓋と、
   前記上蓋が設けられた前記第１の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する支え板と、
   前記上蓋および前記支え板を、貫通孔を介して貫通する駆動軸と、
   前記貫通孔と前記駆動軸との隙間を埋め、前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間の機密を保つシールと、
   前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間外に設置され、前記駆動軸から機構部を介して伝達された駆動力により電極を開閉する真空バルブと、
   円筒形状であり、前記真空バルブを囲い、開口を前記上蓋により閉塞されている第２の絶縁筒と、
   前記上蓋が設けられた前記第２の絶縁筒の開口と対向する開口を閉塞する下蓋と、を備え、
   前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間には、ＳＦ６ガスが封入され、前記第２の絶縁筒と前記上蓋と前記下蓋とからなる空間には、環境低負荷絶縁ガスが封入されたガス絶縁負荷時タップ切換器。
2. 前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間に封入された、ＳＦ６ガスの絶縁ガス圧力は、前記第２の絶縁筒と前記上蓋と前記下蓋とからなる空間に封入された、環境低負荷絶縁ガスの絶縁ガス圧力より大きい、請求項１記載のガス絶縁負荷時タップ切換器。
3. 前記第１の絶縁筒と前記上蓋と前記支え板とからなる空間に封入された、ＳＦ６ガスの絶縁ガス圧力は０．２〜０．６ＭＰａ、前記第２の絶縁筒と前記上蓋と前記下蓋とからなる空間に封入された、環境低負荷絶縁ガスの絶縁ガス圧力は０．０５〜０．１５ＭＰａである、請求項１記載のガス絶縁負荷時タップ切換器。
4. 前記環境負荷絶縁ガスは、窒素、二酸化炭素、空気、窒素と酸素の混合ガス、窒素と二酸化炭素の混合ガスのいずれかである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス絶縁負荷時タップ切換器。
5. 前記環境負荷絶縁ガスに酸素が含まれる場合の、酸素の混合量は燃焼範囲の下限以下である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス絶縁負荷時タップ切換器。

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