JP2020088100A - 変圧設備 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも据え付け面積が小さい多段積み変圧設備を提供する。【解決手段】鉄心１２と鉄心に巻回された巻線１３とを有する組立体２０（単相変圧器）と、組立体を覆う容器とを有する変圧設備であって、複数の組立体が、容器内に多段に積み重ねて配置され、容器を平面図で見て、複数の組立体が異なる位置または角度で配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の単位変圧器を多段に積み重ねた変圧設備に関する。

特許文献１には、巻鉄心を用いた複数の単位変圧器を連結金具により容器内に複数個鉛直方向に積み重ね、固定した段積み変圧器が記載されている。

特開２０１２−９４８６号公報

容器内において、複数の単位変圧器を多段に積み重ねた変圧設備においては、単位変圧器の数が増えるため、巻線からの引出線が増加して必要な配線スペースが増加してしまう場合がある。また、大容量の変圧器であればコイルや鉄心周辺のスペースを用いて引出線を通すことが可能である。

特許文献１記載の段積み変圧器は、上段変圧器の冷却を目的としており、比較的大容量の変圧器を対象としているため、巻線に接続される引出線の配線方法については検討されていない。つまり、比較的小容量の変圧器を段積みにした場合に配線スペースが鉄心やコイルより外側に突き出るため変圧器ケースが大型化し、変圧器の据え付け面積が増加することについては考慮されていない。

本発明は、従来よりも据え付け面積が小さい多段積み変圧設備を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための、本発明の「変圧設備」の一例を挙げるならば、
鉄心と前記鉄心に巻回された巻線とを有する組立体と、前記組立体を覆う容器とを有する変圧設備であって、複数の前記組立体が、前記容器内に多段に積み重ねて配置され、前記容器を平面図で見て、前記複数の組立体が異なる位置または角度で配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の「変圧設備」の他の一例を挙げるならば、
鉄心と前記鉄心に巻回された巻線とを有する組立体と、前記組立体を覆う容器とを有する変圧設備であって、複数の前記組立体が、前記容器内に多段に積み重ねて配置され、下段の組立体の配線が、上段の組立体の巻線を通るように配線されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、従来よりも据え付け面積が小さい多段積み変圧設備を提供することが出来る。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

変圧器の概略図である。 多段積み変圧器の概略図である。 実施例１の変圧設備の正面図である。 実施例１の変圧設備の平面図である。 実施例１の変圧設備の変形例（４段積み構造）の概略図である。 実施例１の変圧設備の変形例（５段積み構造）の概略図である。 実施例１の変圧設備の他の変形例の概略図である。 実施例２の変圧設備の正面図である。 図８のＡ−Ａ断面の平面図である。 実施例３の変圧設備の正面図である。 実施例４の変圧設備の正面図である。

本発明の実施例の説明に先立って、本発明の前提となる変圧器および多段積み変圧器について説明する。

図１に、変圧器の概略図の一例を示す。図１に示す通り、変圧器は、タンク１０とカバー１１とから成るケース（容器）を有し、ケース内には鉄心１２と鉄心１２に巻回された巻線１３を有する単相変圧器２０が設けられている。タンク１０とカバー１１は、密閉されていることが望ましい。

また、図２に、多段積み変圧設備の概略図の一例を示す。図２に示す通り、多段積み変圧設備は、タンク１０とカバー１１とを有するケース内において、鉄心１２と巻線１３を有する単相変圧器２０が縦方向、すなわち、鉛直方向に２段以上の多段積みで配置されている。多段積み変圧設備は、各単相変圧器設置用の台座兼固定のための金具２１を有しており、金具２１はタンク１０の壁面に接続されている。図２においては、単相変圧器を３段積みとした場合の概略図を示している。なお、図では単位変圧器として、代表して単相変圧器２０を配置したが、ケース内には、三相変圧器を配置することも可能である。タンク１０を単に容器と呼ぶ場合もある。また、タンク１０とカバー１１が一体となっている場合も合わせて容器と呼ぶ場合もある。

本明細書における変圧設備または変圧器とは、ケース内に中身の絶縁および冷却用の液体である絶縁油を有する油入変圧器と、樹脂であるワニスを中身に塗布した乾式変圧器を代表として説明するが、これらに限らず他の変圧設備または変圧器であってもよい。また、単相変圧器２０を鉄心−巻線組立体または単に組立体と呼ぶ。

以下、本発明の実施例を図３〜１１を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図３に、実施例１の複数の単相変圧器を多段に積み重ねた変圧設備の正面図を示す。また、図４に、上方から見た変圧設備の平面図を示す。

図に示すように、鉄心−巻線組立体（単相変圧器２０）の３組を図３の縦方向、すなわち、鉛直方向に多段に積み重ねて配置する。そして、図４に示すように、各組立体の配置角度を変圧設備の上部方向から見て１２０度ずつずらして配置する。

図４に示す通り、本実施例においては、鉄心−巻線組立体３組を上下方向から見て角度をずらして配置することで、配線用の引出線３０の引出位置４００〜４１１が重なることなく引出すことが可能である。なお、図において、引出位置４００〜４０３は上段の組立体の引出線の引出位置を、引出位置４０４〜４０７は中段の組立体の引出線の引出位置を、引出位置４０８〜４１１は下段の組立体の引出線の引出位置を、それぞれ示している。
なお、図にはケースは示していないが、ケースは略円筒形が好ましい。ケースを略円筒形にすることにより、各組立体の配置角度をずらして配置することが容易になる。略円筒形とすることで、変圧設備を配置する際に据え付け面積を小さくすることができる。変圧器２０を地面側に配置することで、重心が接地面に近づき安定する。また、３組の単相変圧器２０を鉛直方向上部へ配置し、ケースを単相変圧器２０の側面部よりも低い位置について、すなわち、単相変圧器２０が配置されてない地面側を細くすることで、接地面積を小さくすることができる。ケースの断面積は地面に設置する部分よりも単相変圧器２０が配置される部分の方が面積が大きくするとよい。ケース断面のうち断面積が小さい部分が２ｍ以上あれば、高圧部分に触れにくくなるため安全性が高くなる。また、３ｍ以上あれば、人が手を伸ばしてもより高圧部分に触れにくくなり安全性はさらに向上する。また、メンテナンスの窓も単相変圧器２０周辺の高さとすることで、第三者が触れにくくなるため、セキュリティ面も向上する。また、本発明の変圧設備は屋外に配置した場合には、無線通信のアクセスポイントをケース内に配置することで雨や風、風による飛翔物体からアクセスポイントを保護できる。また、アクセスポイントに接続されたアンテナをケースの外壁または外部に設置することで、アクセスポイントの盗難等を防ぐことができる。ケースの外壁または外部をまとめてケースの外側と呼ぶ。

本実施例により、複数の組立体を鉛直方向に多段積みとした場合の、引出線３０の増加に伴う、引出線３０同士の重なりによる幅寸法の拡大を抑制出来るため、組立体を格納するケースの小型化が可能となり、変圧設備の据え付け面積が低減される。多段積みを正面図で揃えて配置すると、引出線を外側に配置しなければ配線できない場合があるが、本発明のように変圧器２０を互い違いまたは回転させて配置することで、平面図で引出線位置が重なり合わないため、配線スペースを有効活用できる。ケースが略円筒形であれば、単相変圧器２０を回転させて配置した場合に据え付け面積をより小さくすることができる。

また、本実施例においては、引出線の引出位置が重ならず、均一化されていることで、電線接続用端子への配線作業時に、端子の配置による配線作業への影響が少なく、ケースの構造や外部の配線構造等に依らずに生産が可能なため、品質の安定化につながる。

なお、製品実施上は、厳密に１２０度ずつずらす必要はなく、３段積みの場合は約１２０度ずつずらすと、配線スペースが取りやすく有効である。

また、本実施例においては、接続方法によって単相交流用の単相変圧器、三相交流用の三相３巻線変圧器のどちらにも対応可能である。また、第一の電源（１００Ｖ）と第二の電源（２００Ｖ）を供給する三相４巻線変圧器にも適用可能である。変圧設備周囲で利用される他の設備の用途に応じて異なる電圧をも供給することができる。例えば、変圧設備の上部側に無線通信のアクセスポイントや電灯を代表とする民生向け製品等へ電源を供給できる。

本実施例は求める容量に応じて組立体の容量と積み数を変えることが可能なため汎用性が高く、また積み数は３段に限らず４段以上とすることも可能である。これにより、変圧設備ごとに異なる容量の変圧器とすることなく、同一容量の鉄心−巻線組立体を組み合わせることで任意の容量の変圧設備を実現することもできる。そして、所定の鉄心−巻線組立体を量産することで品質がより安定し、ひいては変圧設備または変圧器全体の信頼性を向上させることが出来る。

本実施例の変形例として、４段積みの場合の外観図を図５に、５段積みの場合の外観図を図６に示す。各図において、（ａ）は変圧設備の正面図を、また、（ｂ）は上方から見た変圧設備の平面図を示す。各図から、引出位置を略等しい角度ずつずらして配置するためには、単相変圧器の積み重ね段数をｎとすると、複数の単相変圧器が互いに１８０／ｎ度、または、１８０／ｎ度＋−１８０度ずつずらして配置されていれば良い。

また、他の変形例として、図７に、３段積みにおいて配置角度を不均衡にずらした変圧設備の外観図を示す。図の変形例では、複数の単相変圧器が、一部の角度範囲において、互いに略等しい角度ずつずらして配置されている。単相変圧器の一側に１次側の引出線が設けられ、他側に２次側の引出線が設けられている場合には、図７に示すように１次側の引出線と２次側の引出線をそれぞれ纏めて配置することにより、配線を容易にすることができる。なお、本実施例では単相変圧器の配置角度を均一にずらす必要は無く、任意の角度にずらして配線スペースを任意の位置に偏らせることも可能である。

また、実施例１では、多段に積み重ねた単相変圧器を異なる角度に配置したが、多段に積み重ねた単相変圧器を異なる位置に配置しても良い。例えば、多段に積み重ねた単相変圧器を１直線上の異なる位置に配置することにより、引出線の引出位置の重なりを防ぐことが出来る。

図８に、本発明の実施例２の、複数の単相変圧器を多段に積み重ねた変圧設備の正面図を示す。また、図９に、図８のＡ−Ａ断面の平面図を示す。

本実施例では、鉄心−巻線組立体２０の３組を鉛直方向に多段積み構造とした場合に、各組立体の引出線３０を上段巻線１３の隙間に配線している。図９に示すように、巻線１３内には巻線冷却用の絶縁油が通る油道を確保するために割箸状の棒ダクト５０が挿入されている。引出線３０は、上段巻線１３の下部から上部へ向かって割箸状の棒ダクト５０による隙間を貫通させて配線する。

本実施例によれば、引出線３０を配線する際に上段巻線を避ける必要が無くなり、引出線３０による幅寸法の拡大を抑制出来るため、ケースの小型化が可能となり、据え付け面積が低減される。

また、引出線３０を引出す際に、垂直に引出すことで配線が可能なため、曲げ等の加工数も低減できる。配線作業性が向上する。品質の向上、安定性が見込まれる。ひいては、変圧設備または変圧器の信頼性を向上させることが出来る。

さらに、本実施例においては、図９に示す通り、引出線３０が棒ダクト５０の役割も兼ねるため、絶縁油の対流性向上による冷却効果の向上も見込まれる。また、上段巻線１３を巻き回す際に、棒ダクト５０の代わりに引出線３０を挟み込むことで、油道を確保することができる。

図１０に、実施例３の、複数の単相変圧器を多段に積み重ねた変圧設備の正面図を示す。

本実施例は、低圧側配線に配線用の中継板６０と、各組立体の引出線３０と中継板６０を接続するための接続端子６１を用いるものである。

図１０においては、一例として、図９に示される、鉛直方向に積まれている各組立体の巻線１３内の棒ダクト５０による隙間を貫通するように中継板６０を通す。そして、接続端子６１を用いて中継板６０に引出線３０を接続している。

本実施例によれば、各組立体の引出線３０を配線接続部まで伸ばすことが不要となるため、引出線３０同士の重なりによる幅寸法の拡大を抑制出来、ケースの小型化が可能となり、据え付け面積が低減される。

また、引出線の曲げ伸ばし加工数の低減により配線作業性が向上し、品質の向上、安定性が見込まれ、変圧設備または変圧器の信頼性を向上させることが出来る。

本実施例においては、上段巻線１３内の棒ダクト５０による隙間を通さない構造であっても適用可能であり、また、中継板に関しても１枚の板である必要はなく、分割されていても良い。中継板の巻線への取り付けは、巻線の製造時に中継板を組み込んでも良いし、巻線の製造後に差し込んでも良い。さらに、中継板は巻線内に設ける必要は無く、巻線の表面に設けても良く、上段の組立体の巻線に、下段の引出線の中継手段を備えていれば良い。

図１１に、実施例４の、複数の単相変圧器を多段に積み重ねた変圧設備の正面図を示す。本実施例は、配電用電線の接続用端子を、ケースの複数面上に配置するものである。

図１１において、低圧電線用端子７０ａ、７０ｂをタンク１０の上部側と下部側の２か所に配置し、高圧電線用端子７１をタンク底部に配置する。

変圧設備において、変圧器据え付け面より低い位置で配電用電線の配線を行い、変圧器据え付け面よりも高い位置に電源が必要な機器を取り付けるという運用を行うことがある。図１１の変圧設備により、高い位置に取り付けた機器には上部側の低圧電線用端子７０ｂから配線を行い、下部側の低圧電線用端子７０ａから配電用電線の配線を行う。低圧電線用端子が下部側にのみ配置されている場合に比べて、他の電気機器との配線が容易になるとともに、電線が変圧器据え付け部を通らないため、変圧器および電線による見かけ上の幅方向寸法が抑制され、景観性の向上が可能となる。

本実施例では、図１１の構造に限らず、配電用電線の配線構造に応じて低圧電線用端子７０ａ、７０ｂ及び高圧電線用端子７１をケースの任意の位置に配置することで、従来の同一面上に電線接続用の端子を配置する構造と比較して、配線作業性の向上が見込まれ、また、電線を含めた変圧器の据え付け面積の低減により、景観性の良い変圧設備とすることが出来る。

なお、本実施例は、複数の組立体から成る多段積み変圧器に限らず、組立体１組から成る構造の変圧器にも適用できる。上述の実施例はそれぞれの構成要素を組み合わせて実施することも可能である。

１０ タンク
１１ カバー
１２ 鉄心
１３ 巻線
２０ 単相変圧器（鉄心−巻線組立体）
２１ 金具
３０ 引出線
４００〜４１１ 引出位置
５０ 棒ダクト
６０ 中継板
６１ 接続端子
７０ａ 下部側の低圧電線用端子
７０ｂ 上部側の低圧電線用端子
７１ 高圧電線用端子

Claims (15)

1. 鉄心と前記鉄心に巻回された巻線とを有する組立体と、前記組立体を覆う容器とを有する変圧設備であって、
   複数の前記組立体が、前記容器内に多段に積み重ねて配置され、
   前記容器を平面図で見て、前記複数の組立体が異なる位置または角度で配置されていることを特徴とする変圧設備。
2. 請求項１に記載の変圧設備において、
   前記複数の組立体が、それぞれ所定の角度ずつずらして配置されていることを特徴とする変圧設備。
3. 請求項２に記載の変圧設備において、
   前記複数の組立体の積み重ね段数をｎとすると、前記複数の組立体が、互いに１８０／ｎ度または１８０／ｎ度＋−１８０度ずつずらして配置されていることを特徴とする変圧設備。
4. 請求項２に記載の変圧設備において、
   前記複数の組立体が、それぞれ所定の角度範囲においてずらして配置されていることを特徴とする変圧設備。
5. 請求項１に記載の変圧設備において、
   前記容器は略円筒形であることを特徴とする変圧設備。
6. 鉄心と前記鉄心に巻回された巻線とを有する組立体と、前記組立体を覆う容器とを有する変圧設備であって、
   複数の前記組立体が、前記容器内に多段に積み重ねて配置され、
   下段の組立体の配線が、上段の組立体の巻線を通るように配線されていることを特徴とする変圧設備。
7. 請求項６に記載の変圧設備において、
   下段の組立体の巻線の引出線が、上段の組立体の巻線内部を貫通するように配線されていることを特徴とする変圧設備。
8. 請求項７に記載の変圧設備において、
   前記巻線は、巻線冷却用の絶縁油が通る油道を形成する棒ダクトを備え、
   前記下段の組立体の引出線が、上段の組立体の巻線の前記棒ダクトによる間隙を貫通するように配線されていることを特徴とする変圧設備。
9. 請求項６に記載の変圧設備において、
   上段の組立体の巻線は、配線の中継手段を備え、
   下段の組立体の引出線が前記中継手段に接続されていることを特徴とする変圧設備。
10. 請求項９に記載の変圧設備において、
    上段の組立体の巻線内部に、配線用の中継板を備え、
    下段の組立体の引出線が前記中継板に接続されていることを特徴とする変圧設備。
11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の変圧設備において、
    配電用電線接続の接続用端子が前記容器の複数面上に配置されていることを特徴とする変圧設備。
12. 請求項１１に記載の変圧設備において、
    低圧電線用端子が、前記容器の上部側および下部側に配置されていることを特徴とする変圧設備。
13. 請求項１から１０の何れか１項に記載の変圧設備において、
    配電用電線接続の接続用端子が前記容器の内部に配置されていることを特徴とする変圧設備。
14. 請求項１３に記載の変圧設備において、
    前記容器には無線通信手段が配置されていることを特徴とする変圧設備。
15. 請求項１４に記載の変圧設備において、
    前記無線通信手段に接続されるアンテナが前記容器の外側に配置されていることを特徴とする変圧設備。

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