JP2022020726A - 変圧器設備 - Google Patents

Abstract

【課題】変電設備の工事期間、工事費用、輸送費用及び据付面積を低減することができる変圧器設備を提供する。【解決手段】変圧器設備（１００）は、変圧器本体（１２）と、長手側側板と短手側側板とを有し、前記変圧器本体を収容する変圧器タンク（１０）と、前記変圧器タンクの長手側に配置された放熱器（６０）と、前記変圧器の上側に配置されたコンサベータ（６１）とを備え、前記短手側側板の幅と、前記幅方向における前記放熱器の幅との合計寸法が陸上輸送の制限値以内である。【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器設備に関する。

発電所内または発電所の近隣には、発電所から電圧を送出する段階で、例えば、５０万ボルトの超高電圧まで段階的に昇圧するための変電所が幾つか設置されている。また、送電網を経由して送電された超高電圧は、オフィス及び工場などの受電設備で使用する電圧（例えば、２．２万ボルト又は６６００ボルト）まで段階的に降圧する変電所が送電網の途中に幾つか設置されている。変電所内に設置される変電設備を構成する各種の設備は、変電所の送電電圧及び受電電圧が高くなるに応じて、大型化する傾向がある。

特許文献１には、特高盤、変圧器、高圧盤、遮断器盤及び計器用変圧器盤などの各種の設備（構成単位）が個別に設置され、ダクトなどを介して系統図に従って各設備が接続された変電設備が開示されている。

特開平４－２６３０６号公報

特許文献１に開示された変電設備では、変電設備全体を構成する各種設備を所定の位置に配置して据え付け工事を行うとともに、各種設備を系統図に従って配線する配線工事が必要となる。例えば、変電所の電圧区分が特別高圧になると、各種設備の形状も大型化し、各種設備の据え付け工事及び配線工事の期間及び費用が増大する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、変電設備の工事期間、工事費用、輸送費用及び据付面積を低減することができる変圧器設備を提供することを目的とする。

本発明に係る変圧器設備は、変圧器本体と、長手側側板と短手側側板とを有し、前記変圧器本体を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの長手側に配置された放熱器と、前記変圧器の上側に配置されたコンサベータとを備え、前記短手側側板の幅と、前記幅方向における前記放熱器の幅との合計寸法が陸上輸送の制限値以内である。

本発明によれば、変電設備の工事期間、工事費用、輸送費用及び据付面積を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備の構成の一例を示す外観斜視図である。 本実施の形態の変圧器タンクの要部構成の一例を示す平面図である。 本実施の形態の集約型変電設備の構成の一例を示す正面図である。 本実施の形態の集約型変電設備の構成の一例を示す左側面図である。 本実施の形態の集約型変電設備の構成の一例を示す右側面図である。 本実施の形態の集約型変電設備の構成の一例を示す平面図である。 本実施の形態のフィーダ盤の取り付け状態の一例を示す模式図である。 比較例の場合の変電設備の設置例を示す模式図である。 比較例の場合の変電設備の系統図である。 本実施の形態の集約型変電設備の設置例を示す模式図である。 本実施の形態の集約型変電設備の系統図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の集約型変電設備１００の構成の一例を示す外観斜視図である。図中、符号１０は変圧器タンクである。変圧器タンク１０の外形寸法は、例えば、長さが約４ｍ、幅が約１ｍ、高さが約２ｍとすることができる。変圧器タンク１０の４つの側板を、便宜上、正面側、背面側、右側面側、左側面側の側板とすると、変圧器タンク１０の正面側の側板には、３個のフィーダ盤２０（ＶＣＢ盤とも称する）及び継電器盤３０が配置されている。変圧器タンク１０の背面側の側板には、直流電源盤５０及び４個の放熱器６０（冷却装置とも称する）が配置されている。変圧器タンク１０の右側の側板には、３相交流の各相に対応して３個の気中ブッシング１１が適長離隔して配置されている。変圧器タンク１０の左側の側板には、ＮＧＲ盤４０が配置されている。変圧器タンク１０の天板には、コンサベータ６１が取り付けられている。

フィーダ盤２０、継電器盤３０、ＮＧＲ盤４０及び直流電源盤５０は、変圧器タンク１０に着脱可能に取り付けることができる。すなわち、集約型変電設備１００を工場から搬出する前にフィーダ盤２０、継電器盤３０、ＮＧＲ盤４０及び直流電源盤５０の全部又は一部を、変圧器タンク１０に取り付けておくことができる。また、集約型変電設備１００を設置場所へ搬送した後に、フィーダ盤２０、継電器盤３０、ＮＧＲ盤４０及び直流電源盤５０の一部を変圧器タンク１０に取り付けることもできる。なお、フィーダ盤２０、継電器盤３０、ＮＧＲ盤４０及び直流電源盤５０それぞれの配置は、図１の例に限定されるものではない。また、フィーダ盤２０の数及び放熱器６０の数も図１の例に限定されない。

本実施の形態の集約型変電設備１００は、発電所内または発電所の近隣に設置され、発電所で発生した電圧を昇圧して送電網に送出することができる。また、集約型変電設備１００は、送電網の途中の変電所内に設置され、送電網を経由して送電された電圧を降圧してオフィス及び工場などの受電設備へ供給することができる。本明細書では、集約型変電設備１００は、発電所（例えば、太陽光発電所）内または発電所の近隣に設置され、電圧を昇圧して送電網に送出する場合について説明する。

集約型変電設備１００は、例えば、特高（特別高圧）連系変電所用の集約型の（パッケージ化された）変電設備である。特別高圧は、送電電圧が７０００ボルトを超えるものをいう。集約型変電設備１００の受電電圧（第１電圧）は、例えば、２２ｋＶ（または３３ｋＶでもよい）とすることができ、送電電圧（第２電圧）は、例えば、７７ｋＶ（または６６ｋＶでもよい）とすることができる。なお、集約型変電設備１００の受電電圧（第１電圧）を６６００Ｖ（高圧）とすることもできる。すなわち、本実施の形態の集約型変電設備１００により、特別高圧又は高圧を扱う変電設備を実現することができる。以下、詳細に説明する。

図２は本実施の形態の変圧器タンク１０の要部構成の一例を示す平面図である。図２は変圧器タンク１０を上方から見た場合を示す。なお、図２では、便宜上、変圧器タンク１０内に収容されている設備を破線で示す。変圧器タンク１０の右側の側板には気中ブッシング１１を取り付けてある。気中ブッシング１１は、７７ｋＶの電圧（送電電圧）を出力するための端末である。なお、本実施の形態では、７７ｋＶ側の出力端末を気中ブッシング１１としているが、出力端末は気中ブッシングに限定されるものではない。例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Gas Insulated Switch）と直結するガスブッシングとすることもできる。

図２に示すように、変圧器タンク１０は、３相の各相に対応する３つの変圧器本体１２、接地変圧器（ＥＶＴ：Earthed Voltage Transformer）本体１３、及び所内変圧器本体１４を収容する。また、変圧器タンク１０内には、変圧器本体１２を冷却するための絶縁油２が満たされている。なお、変圧器本体１２は、絶縁油２中に沈められているが、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４は絶縁油２中ではなく気中でもよい。すなわち、３つの変圧器本体１２と、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４との間に区画壁を設け、変圧器本体１２を収容する区画には絶縁油２を注入し、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４を収容する区画内は気中とすることができる。なお、接地変圧器本体１３又は所内変圧器本体１４を変圧器タンク１０内に収容する場合、接地変圧器本体１３又は所内変圧器本体１４を独立した変圧器とせずに、変圧器本体１２と同じ巻線（例えば、４巻線など）にする構成にしてもよい。

変圧器本体１２は、鉄心及びコイルなどを備え、受電電圧（第１電圧、例えば、２２ｋＶ）を送電電圧（第２電圧、例えば、７７ｋＶ）に昇圧する。

接地変圧器本体１３は、変圧器本体１２の受電電圧側に接続される。接地変圧器本体１３は、変圧器本体１２の受電電圧側の零相電圧を検出し、例えば、１線地絡が発生したときに所要の電路を遮断するために用いられる。

所内変圧器本体１４は、変圧器本体１２の受電電圧側に接続され、受電電圧を低圧（第３電圧、例えば、２１０～１０５Ｖ）に変換する。所内変圧器本体１４は、例えば、集約型変電設備１００内の所要の機器に１０５Ｖ又は２１０Ｖの交流電圧を供給する。

変圧器本体１２、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４の間の配線は、変圧器本体１２、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４を変圧器タンク１０内に取り付ける際に行われる。なお、図２の例では、変圧器タンク１０は、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４の両方を収容しているが、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４のいずれか一方のみを収容してもよい。

従来、変圧器タンクとは別個の接地変圧器盤（ＥＶＴ盤とも称する）を準備し、接地変圧器盤に接地変圧器本体を収容していた。変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び接地変圧器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、接地変圧器本体１３が変圧器タンク１０に収容してあり、接地変圧器本体１３と変圧器本体１２との間に配線も変圧器タンク１０に収容するときに行われる。これにより、別々に行われていた据え付け工事及び配線工事が不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

また、従来、変圧器タンクとは別個の所内変圧器盤（所内ＴＲ盤とも称する）を準備し、所内変圧器盤に所内変圧器本体を収容していた。変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び所内変圧器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、所内変圧器本体１４が変圧器タンク１０に収容してあり、所内変圧器本体１４と変圧器本体１２との間に配線も変圧器タンク１０に収容するときに行われる。これにより、別々に行われていた据え付け工事及び配線工事が不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。また、接地変圧器本体１３及び所内変圧器本体１４を変圧器タンク１０内に収容することにより、ＥＶＴ盤及び所内ＴＲ盤が不要となり、設置スペースを削減することができる。

次に、変圧器タンク１０の周囲に取り付けられる各種設備について説明する。

図３は本実施の形態の集約型変電設備１００の構成の一例を示す正面図であり、図４は本実施の形態の集約型変電設備１００の構成の一例を示す左側面図であり、図５は本実施の形態の集約型変電設備１００の構成の一例を示す右側面図であり、図６は本実施の形態の集約型変電設備１００の構成の一例を示す平面図である。

図３、図４及び図５に示すように、３つのフィーダ盤２０が変圧器タンク１０の周囲に着脱可能に取り付けられる。より具体的には、フィーダ盤２０の天板に設けられたフック（不図示）に吊り下げチェーンを固定してフィーダ盤２０を吊り下げて、所定位置まで移動させ、フィーダ盤２０の背面上部の複数の取付金具２１をボルト及びナットにより変圧器タンク１０の側面に固定し、フィーダ盤２０の底面の複数の取付金具２２をボルト及びナットにより基台１に固定することができる。ボルト及びナットを外せば、フィーダ盤２０を変圧器タンク１０から取り外すことができる。なお、各盤を固定する固定金具の構成は一例であって、各図に示す例に限定されるものではなく、他の構成で代替することができる。

各フィーダ盤２０は、真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）を収容している。真空遮断器は、変圧器本体１２の受電電圧側に接続されるフィーダ（電路）に介装されている。フィーダ盤２０のフィーダには、例えば、サブ変電所の変圧器（例えば、２２ｋＶ／４４０Ｖ）及び低圧配線（２００Ｖ～４００Ｖ程度）を介して、太陽光発電パネル及びＰＣＳ（直流交流変換装置）などが接続される。

なお、変圧器本体１２が降圧変圧器である場合、複数のフィーダそれぞれには、例えば、サブ変電所の変圧器（例えば、２２ｋＶ／４４０Ｖ）及び低圧配線（２００Ｖ～４００Ｖ程度）を介して、工場やオフィスの受電設備などが接続される。

真空遮断器（ＶＣＢ）は、電路の入り切りを行う開閉器であり、開閉器の電極を高真空の容器内に収容し、電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電を構成する物質を高真空内で拡散させてアークを消滅させる遮断器である。

従来、フィーダの数に相当する数のＶＣＢ盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送されたＶＣＢ盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、フィーダ盤２０が変圧器タンク１０の周囲に取り付けてあるので、変圧器タンク１０の据え付け工事を行うだけで、フィーダ盤２０も設置され、個別に必要としていたＶＣＢ盤の据え付け工事が不要となる。また、複数のフィーダ盤２０を変圧器タンク１０の周囲に取り付けるときに複数の真空遮断器に対する配線も行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

図４及び図６に示すように、直流電源盤５０が変圧器タンク１０の周囲に着脱可能に取り付けられる。より具体的には、直流電源盤５０の天板に設けられたフック（不図示）に吊り下げチェーンを固定して直流電源盤５０を吊り下げて、所定位置まで移動させ、直流電源盤５０の背面上部の複数の取付金具５１をボルト及びナットにより変圧器タンク１０の側面に固定し、直流電源盤５０の底面の複数の取付金具５２をボルト及びナットにより基台１に固定することができる。ボルト及びナットを外せば、直流電源盤５０を変圧器タンク１０から取り外すことができる。また、直流電源盤５０を変圧器タンク１０に取り付ける際に、不図示のブッシングを接続することにより、所要の配線も行うことができる。

直流電源盤５０は、複数の真空遮断器を含む機器を動作させるための直流電圧を供給する直流電源装置（直流電源本体）５３（後述の図１１参照）を収容する。機器は、直流電圧を電源として必要とする機器であり、例えば、遮断器、断路器、保護継電器、その他の制御回路などを含む。なお、変圧器の冷却装置が自冷式でない場合、冷却装置も機器に含まれる。

従来、変圧器タンクとは別個の直流電源盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び直流電源盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、直流電源盤５０が変圧器タンク１０の周囲に取り付けてあるので、変圧器タンク１０の据え付け工事を行うだけで、直流電源盤５０も設置され、個別に必要としていた直流電源盤の据え付け工事が不要となる。また、直流電源盤５０を変圧器タンク１０の周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

図３、図４及び図６に示すように、ＮＧＲ（Neutral Grounding Resistor）盤４０が変圧器タンク１０の周囲に着脱可能に取り付けられる。より具体的には、ＮＧＲ盤４０の天板に設けられたフック（不図示）に吊り下げチェーンを固定してＮＧＲ盤４０を吊り下げて、所定位置まで移動させ、ＮＧＲ盤４０の背面上部の複数の取付金具４１をボルト及びナットにより変圧器タンク１０の側面に固定し、ＮＧＲ盤４０の底面の複数の取付金具４２をボルト及びナットにより基台に１固定することができる。ボルト及びナットを外せば、ＮＧＲ盤４０を変圧器タンク１０から取り外すことができる。また、ＮＧＲ盤４０を変圧器タンク１０に取り付ける際に、不図示のブッシングを接続することにより、所要の配線も行うことができる。

ＮＧＲ盤４０は、変圧器本体１２の受電電圧側に接続される中性点接地抵抗器を収容する。中性点接地抵抗器（ＮＧＲ）は、接地変圧器（ＥＶＴ又はＧＰＴ：Grounded Potential Transformerとも称する）の中性点に取り付けられる地絡電流を抑制・検出する抵抗器である。

従来、変圧器タンクとは別個のＮＧＲ盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及びＮＧＲ盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、ＮＧＲ盤４０が変圧器タンク１０の周囲に取り付けてあるので、変圧器タンク１０の据え付け工事を行うだけで、ＮＧＲ盤４０も設置され、個別に必要としていたＮＧＲ盤４０の据え付け工事が不要となる。また、ＮＧＲ盤４０を変圧器タンク１０の周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

図３、図５及び図６に示すように、継電器盤３０が変圧器タンク１０の周囲に着脱可能に取り付けられる。より具体的には、継電器盤３０の天板に設けられたフック（不図示）に吊り下げチェーンを固定して継電器盤３０を吊り下げて、所定位置まで移動させ、継電器盤３０の背面上部の複数の取付金具（不図示）をボルト及びナットにより変圧器タンク１０の側面に固定し、継電器盤３０の底面の複数の取付金具３２をボルト及びナットにより基台１に固定することができる。ボルト及びナットを外せば、継電器盤３０を変圧器タンク１０から取り外すことができる。また、継電器盤３０を変圧器タンク１０に取り付ける際に、不図示のブッシングを接続することにより、所要の配線も行うことができる。

継電器盤３０は、変圧器本体１２の送電電圧側に接続される連系開閉器３００（図１１参照）に設けられた遮断器ＶＣＢ３０３（図１１参照）へ制御信号を送出する複数の保護継電器３５、３６、３７、及びフィーダ盤２０内の遮断器ＶＣＢ２５へ制御信号を送出する複数の保護継電器３８（図１１参照）を収容する。連系開閉器３００は、例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Gas Insulated Switch）であり、変流器、断路器、遮断器、避雷器、ＥＶＴ（接地変圧器）、接地装置（作業用接地装置とも称する）、母線電線路などを絶縁性が高い気体（例えば、六フッ化硫黄）が充填された単一の接地容器内に収容した装置である。電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電に対し、気体を吹き付けることにより、アークを消滅（消弧）することができる。なお、連系開閉器（開閉装置とも称する）は、母線部分を気中絶縁とし、開閉設備はガス絶縁としたハイブリッドＧＩＳでもよい。

保護継電器は、計器用変成器を介して変電設備に発生した短絡故障又は地絡故障などの故障を検出し、検出した故障による影響が電力系統の他の箇所に波及することを最小限に抑えるため、故障区間を特定して、迅速に電力系統から切り離すように遮断器へ制御信号を送出する。

従来、変圧器タンクとは別個の継電器盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び継電器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、継電器盤３０が変圧器タンク１０の周囲に取り付けてあるので、継電器盤３０の据え付け工事が不要となる。また、継電器盤３０を変圧器タンク１０の周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事を削減することができ、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

図５及び図６に示すように、変圧器タンク１０内に満たされた絶縁油２を循環させて絶縁油を冷却する放熱器６０を変圧器タンク１０の周囲に取り付けてある。変圧器本体１２は、鉄心及びコイルなどを備え、電圧変換効率を高くすることができるものの、銅損及び鉄損が発生して熱に変わる。変電設備が扱う電圧が高くなるほど変圧器も大きな電力を扱うことにより、発熱が問題となる。そこで、変圧器タンク１０内を絶縁油２で満たし、その中に変圧器本体１２を収容する。変圧器本体１２で発生した熱を吸収した絶縁油２は、放熱器６０へ送られ、放熱器６０で冷却されて再び変圧器タンク１０内へ循環される。これにより、高い電圧（例えば、特別高圧）を扱う変電設備を実現することができる。

図６に示すように、変圧器タンク１０の周囲にフィーダ盤２０、継電器盤３０、ＮＧＲ盤４０、直流電源盤５０及び放熱器６０を取り付けた状態で、集約型変電設備１００の幅方向の寸法を所定値（例えば、３ｍ）以内とすることにより、集約型変電設備１００全体を一括して運搬車両に搭載して輸送することができる。

図７は本実施の形態のフィーダ盤２０の取り付け状態の一例を示す模式図である。図７では、変圧器タンク１０及びフィーダ盤２０の要部の縦断面を模式的に示す。変圧器タンク１０内には絶縁油２が満たされている。絶縁油２中に変圧器本体１２が保持されている。なお、便宜上、変圧器本体１２を保持する保持部材は省略している。変圧器本体１２は、鉄心１２１及びコイル１２２などを備え、コイル１２２から口出線１２３が導出されている。

フィーダ盤２０の内壁の所要位置には、真空遮断器２３が固定されている。真空遮断器２３は、真空バルブ２４を備え、フィーダ盤２０は、真空バルブ２４内に設けられた電極２３２から真空バルブ２４の外側に配線される配線部２７を収容している。真空バルブ２４は樹脂２３１（例えば、エポキシ樹脂）でモールドしてある。また、配線部２７は樹脂２５（例えば、エポキシ樹脂など）でモールドしてある。

真空遮断器２３の電極２３２で遮断する電路には、例えば、２２ｋＶの電圧が印加されている。このため、従来、真空遮断器及び配線部などの充電部と、真空遮断器を収容するＶＣＢ盤（人が触れる）との間には十分な絶縁を保つため、比較的長い沿面距離を設ける必要があり、ＶＣＢ盤の形状が大きくなる傾向があった。本実施の形態では、真空バルブ２４及び配線部２７を樹脂２３１、２５でモールドしてあるので、絶縁耐力が増加し、沿面距離を比較的短くすることができ、フィーダ盤２０を小型化することができ、低コストを実現することができる。なお、本実施の形態では、フィーダ盤２０それぞれに真空遮断器２３を収容する構成であるが、小型化できるので、一つのフィーダ盤２０に複数（例えば、２つ）の真空遮断器２３（２つのうちの一つは、主幹フィーダ用の真空遮断器２３とすることができる）を収容してもよい。

図７に示すように、変圧器タンク１０の側板１０ａにコネクタ部２６が取り付けられる。コネクタ部２６には、変圧器本体１２の受電電圧側の口出線１２３が接続される。また、コネクタ部２６には、フィーダ盤２０の樹脂２５でモールドされた配線部２７が接続される。コネクタ部２６は、例えば、スリップオン方式のコネクタであり、口出線１２３及び配線部２７が電気的に接続されるとともに、ブッシングによって絶縁される。これにより、フィーダ盤２０を変圧器タンク１０に取り付ける場合は、コネクタ部２６の接続だけで簡単に配線することができ、複雑な配線工事が不要となる。

次に、本実施の形態に対する比較例として、各種の設備を個別に設置場所で据え付ける場合について説明する。

図８は比較例の場合の変電設備の設置例を示す模式図である。図８は各設備を上方から見た場合を示し、据付面積（占有面積）の概要を表す。図８に示すように、比較例の場合の変電設備は、所内ＴＲ盤２５５、ＥＶＴ盤２２０、ＶＣＢ盤（主幹）２３０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ１）２４０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ２）２５０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ３）２６０、継電器盤２１０、直流電源盤２７０、ＮＧＲ盤２８０の９個の設備（ユニット）を、例えば、一列に配置して据え付ける。据え付け工事は、例えば、コンクリート基礎工事を行い、アンカーボルト等でそれぞれの設備を固定する作業を行う。また、変電所の鉄塔の位置に応じて、連系開閉器３００、ＶＣＴ（Voltage and Current Transformer：計器用変成器）４００、及び変圧器２００を配置して据え付け工事を行う。変圧器２００と各設備との間にはダクトを設けて、ダクト内を通じて必要な配線工事を行う。

図９は比較例の場合の変電設備の系統図である。なお、図９では、すべての配線を図示しておらず、主な配線だけを図示している。図９に示すように、ＶＣＢ盤（Ｆ１）２４０内では、遮断器ＶＣＢ２４１、変流器２４２、保護・計測器２４３などが接続されている。ＶＣＢ盤（Ｆ２）２５０内では、遮断器ＶＣＢ２５１、変流器２５２、保護・計測器２５３などが接続されている。ＶＣＢ盤（Ｆ３）２６０内では、遮断器ＶＣＢ２６１、変流器２６２、保護・計測器２６３などが接続されている。ＶＣＢ盤（主幹）２３０内では、変流器２３５、遮断器ＶＣＢ２３２、保護・計測器２３３、保護継電器２３４などが接続されている。なお、図９では、ＮＧＲ盤２８０は不図示である。

ＥＶＴ盤２２０内では、避雷器２２１、ＥＶＴ２２２などが接続されている。所内ＴＲ盤２５５内では、所内変圧器２５６（２２ｋＶ／１０５Ｖ）が接続されている。直流電源盤２７０内では、直流電源装置２７１が接続されている。変圧器２００内では、変圧器２０２、変流器２０１、２０３が接続されている。継電器盤２１０内では、保護継電器２１１、２１２、２１３が接続されている。

連系開閉器３００内では、変流器３０１、断路器３０２、遮断器ＶＣＢ３０３、避雷器３０４、接地装置３０５、ＥＶＴ３０６が接続されている。図９に示すように、所内ＴＲ盤２５０、ＥＶＴ盤２２０、ＶＣＢ盤（主幹）２３０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ１）２４０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ２）２５０、ＶＣＢ盤（フィーダＦ３）２６０、継電器盤２１０、直流電源盤２７０、ＮＧＲ盤２８０、変圧器２００、ＶＣＴ４００、連系開閉器３００の間では、多くのケーブルにより配線接続を行う必要がある。

上述のように、比較例の場合、変電設備全体を構成する各種設備を所定の位置に配置して個別に据え付け工事を行うとともに、各種設備を系統図に従って配線する配線工事が必要となる。例えば、変電所の電圧区分が特別高圧になると、各種設備の形状も大型化し、各種設備の据え付け工事及び配線工事の期間及び費用が増大する。

次に、本実施の形態の集約型変電設備１００を設置場所で据え付ける場合について説明する。

図１０は本実施の形態の集約型変電設備１００の設置例を示す模式図である。図１０は各設備を上方から見た場合を示し、据付面積（占有面積）の概要を表す。図１０に示すように、本実施の形態の集約型変電設備１００の場合、変電所の鉄塔の位置に応じて、連系開閉器３００、ＶＣＴ（Combines Voltage and Current Transformer：計器用変成器）４００、及び集約型変電設備１００を配置して据え付け工事を行う。すなわち、図８に示す比較例の場合には、変圧器２００及び９個のユニットを個別に据え付ける工事が必要であった。本実施の形態では、集約型変電設備１００だけを据え付ければよい。なお、連系開閉器３００及びＶＣＴ４００は、図８に示す比較例の場合と同様であるので、便宜上、破線を用いて図示している。

このように、本実施の形態によれば、コンクリート基礎工事、設備の据え付け工事の工数を低減することができるので、設備設置工事期間を短縮することができる。また、工事の工数を低減することができるので工事費用を低減することができる。

また、本実施の形態では、図９のＥＶＴ盤２２０内のＥＶＴ２２２に相当する接地変圧器本体１３を変圧器タンク１０内に収容している。これにより、本実施の形態では、ＥＶＴ盤２２０が不要となり、変電設備全体の形状の小型化及び軽量化に寄与することができる。

また、本実施の形態では、図９の所内ＴＲ盤２５０内の所内変圧器に相当する所内変圧器本体１４を変圧器タンク１０内に収容している。これにより、本実施の形態では、所内ＴＲ盤２５０が不要となり、変電設備全体の形状の小型化及び軽量化に寄与することができる。

また、本実施の形態では、図９のＶＣＢ盤（主幹）２３０、ＶＣＢ盤（Ｆ１）２４０、ＶＣＢ盤（Ｆ２）２５０、及びＶＣＢ盤（Ｆ３）２６０内の遮断器ＶＣＢ２３２、２４１、２５１、２６１に相当する真空遮断器２３及び配線部２７をモールドタイプとしている。これにより、本実施の形態では、フィーダ盤２０を小型化するとともに低コスト化することができる。また、設備（ユニット）の数を削減し、真空遮断器２３及び配線部２７をモールドタイプとすることにより、保守が容易となる。

また、本実施の形態では、変圧器本体１２の鉄心１２１を鉄損の少ないタイプとし、コイル１２２の巻線を、例えば、断面積の小さい細線を多数撚り集めた撚線を用いて有効断面積を大きくして銅損を少なくすることにより、高変換効率の変圧器とすることにより、発熱を抑制することができる。これにより、比較例の場合に比べて、放熱器６０の形状を小さくし、軽量化するとともに、放熱器６０の数を削減することができる。

また、本実施の形態の集約型変電設備１００の据付面積（占有面積）は、比較例の場合と比べて大幅に削減（例えば、４０％～６０％程度）することができ、設置スペースの確保が容易になる。本実施の形態の集約型変電設備１００は、小型化、軽量化が図れるので、例えば、集約型変電設備１００を１台の運搬車両で輸送することができ、従来の変電設備のように複数台の運搬車両で輸送する場合に比べて、輸送費用を低減することができる。

図１１は本実施の形態の集約型変電設備１００の系統図である。なお、図１１では、すべての配線を図示しておらず、主な配線だけを図示している。図１１において、連系開閉器３００及びＶＣＴ４００は、図９の場合と同様であるので、説明は省略する。集約型変電設備１００は、変圧器タンク１０の周囲にフィーダ盤２０、継電器盤３０、直流電源盤５０及び不図示のＮＧＲ盤４０が配置されている。

変圧器タンク１０内では、変圧器（変圧器本体）１２、変流器１５、１６、ＥＶＴ（接地用変圧器）１３、所内変圧器（所内変圧器本体）１４及び避雷器１７などが接続されている。フィーダ盤２０内では、遮断器ＶＣＢ（真空遮断器）２３、変流器２８、保護・計測器２９などが接続されている。継電器盤３０内では、保護継電器３５、３６、３７、３８などが接続されている。直流電源盤５０内では直流電源装置５３が接続されている。また、変圧器タンク１０、フィーダ盤２０、継電器盤３０及び直流電源盤５０の相互間の配線も、集約型変電設備１００内で予め実現されている。

図９に示す比較例との場合に比べて、本実施の形態では、設置場所での各設備（ユニット）間の配線を大幅に削減することができ、配線工事時間の短縮化、配線材料コストの低減化を実現することができる。

本実施の形態において、変圧器タンク１０内に、電源変動を抑えるための負荷時タップ切替装置を設けることができる。負荷時タップ切替装置は、コイルの巻線に設けられたタップ上のある地点を選択することにより、変圧器の巻数比を所要の範囲内で変更可能とする装置である。負荷時タップ切替装置は、変圧器本体１２を収容する区画とは別の区画内に収容することができ、当該区画内を絶縁油を満たすことができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、第１電圧と該第１電圧よりも高い第２電圧との間で電圧を変換する変圧器本体と、前記変圧器本体を収容する変圧器タンクと、前記変圧器本体の前記第１電圧側に接続され、前記第１電圧と該第１電圧よりも低い第３電圧との間で電圧を変換する所内変圧器本体と、前記変圧器本体の前記第１電圧側に接続される接地変圧器本体とを備え、前記所内変圧器本体及び前記接地変圧器本体の少なくとも一方を前記変圧器タンクに収容してある。

本実施の形態では、変圧器タンクは、第１電圧と当該第１電圧よりも高い第２電圧との間で電圧を変換する変圧器本体を収容する。第１電圧は、例えば、２２ｋＶとすることができ、この場合、第２電圧は、６６ｋＶ又は７７ｋＶとすることができる。変圧器本体は、昇圧変圧器として使用することができるとともに降圧変圧器としても使用することができる。なお、変圧器タンク内には、変圧器（鉄心及び巻線）を冷却するための油が満たされている。

所内変圧器本体は、変圧器本体の第１電圧側に接続され、第１電圧と当該第１電圧よりも低い第３電圧との間で電圧を変換する。第３電圧は、例えば、１０５Ｖ又は２１０Ｖなどとすることができる。所内変圧器本体は、例えば、集約型変電設備内の所要の機器に１０５Ｖ又は２１０Ｖの交流電圧を供給する。

接地変圧器本体は、変圧器本体の第１電圧側に接続される。接地変圧器本体は、ＥＶＴ（Earthed Voltage Transformer）とも称され、変圧器本体の第１電圧側の零相電圧を検出し、例えば、１線地絡が発生したときに電路を遮断するために用いられる。

変圧器タンクは、所内変圧器本体及び接地変圧器本体の少なくとも一方を収容してある。従来、変圧器タンクとは別個の所内変圧器盤（所内ＴＲ盤）を準備し、所内変圧器盤に所内変圧器本体を収容していた。変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び所内変圧器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、所内変圧器本体が変圧器タンクに収容してあり、所内変圧器本体と変圧器本体との間に配線も変圧器タンクに収容するときに行われる。これにより、別々に行われていた据え付け工事及び配線工事が不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

また、従来、変圧器タンクとは別個の接地変圧器盤（ＥＶＴ盤）を準備し、接地変圧器盤に接地変圧器本体を収容していた。変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び接地変圧器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、接地変圧器本体が変圧器タンクに収容してあり、接地変圧器本体と変圧器本体との間に配線も変圧器タンクに収容するときに行われる。これにより、別々に行われていた据え付け工事及び配線工事が不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記第１電圧側に接続される複数のフィーダに介装された複数の真空遮断器と、前記複数の真空遮断器を収容するフィーダ盤とを備え、前記フィーダ盤が前記変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。

本実施の形態では、変圧器本体の第１電圧側に接続される複数のフィーダに複数の真空遮断器が介装されている。変圧器本体が昇圧変圧器である場合、複数のフィーダそれぞれには、例えば、サブ変電所の変圧器（例えば、２２ｋＶ／４４０Ｖ）及び低圧配線（２００Ｖ～４００Ｖ程度）を介して、太陽光発電パネル及びＰＣＳ（直流交流変換装置）などが接続される。また、変圧器本体が降圧変圧器である場合、複数のフィーダそれぞれには、例えば、サブ変電所の変圧器（例えば、２２ｋＶ／４４０Ｖ）及び低圧配線（２００Ｖ～４００Ｖ程度）を介して、工場やオフィスの受電設備などが接続される。

真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）は、電路の入り切りを行い開閉器であり、開閉器の電極を高真空の容器内に収容し、電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電を構成する物質を高真空内で拡散させてアークを消滅させる遮断器である。

本実施の形態では、複数の真空遮断器を収容するフィーダ盤（ＶＣＢ盤）が変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。従来、フィーダの数に相当する数のＶＣＢ盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送されたＶＣＢ盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、フィーダ盤が変圧器タンクの周囲に取り付けてあるので、変圧器タンクの据え付け工事を行うだけで、フィーダ盤も設置され、個別に必要としていたＶＣＢ盤の据え付け工事が不要となる。また、フィーダ盤を変圧器タンクの周囲に取り付けるときに複数の真空遮断器に対する配線も行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備において、前記真空遮断器は、真空バルブを備え、前記フィーダ盤は、前記真空バルブ内に設けられた電極から前記真空バルブの外側に配線される配線部を備え、前記真空バルブ及び前記配線部を樹脂でモールドしてある。

本実施の形態では、真空遮断器は、真空バルブを備える。フィーダ盤は、真空バルブ内に設けられた電極から真空バルブの外側に配線される配線部を備える。真空バルブ及び配線部を樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）でモールドしてある。真空遮断器の電極で遮断する電路には、例えば、２２ｋＶの電圧が印加されている。このため、従来、真空遮断器及び配線部などの充電部と、真空遮断器を収容するＶＣＢ盤（人が触れる）との間には十分な絶縁を保つため、比較的長い沿面距離を設ける必要があり、ＶＣＢ盤の形状が大きくなる傾向があった。本実施の形態では、真空バルブ及び配線部を樹脂でモールドしてあるので、絶縁耐力が増加し、沿面距離を比較的短くすることができ、フィーダ盤を小型化することができ、低コストを実現することができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記変圧器タンクの側板に取り付けられ、前記変圧器本体の前記第１電圧側の口出線が接続されるコネクタ部を備え、前記樹脂でモールドされた配線部が前記コネクタ部に接続される。

本実施の形態では、変圧器タンクの側板にコネクタ部が取り付けられる。コネクタ部は、変圧器本体の第１電圧側の口出線が接続される。コネクタ部には、フィーダ盤の樹脂でモールドされた配線部が接続される。コネクタ部は、例えば、スリップオン方式のコネクタであり、口出線及び配線部が電気的に接続されるとともに、ブッシングによって絶縁される。これにより、フィーダ盤を変圧器タンクに取り付ける場合は、コネクタ部の接続だけで簡単に配線することができ、複雑な配線工事が不要となる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記変圧器タンクの側板に取り付けられ、前記変圧器本体の前記第１電圧側の口出線が接続されるコネクタ部を備え、前記樹脂でモールドされた配線部が前記コネクタ部に接続される。

本実施の形態では、直流電源盤は、複数の真空遮断器を含む機器を動作させるための直流電圧を供給する直流電源本体を収容する。機器は、直流電圧を電源として必要とする機器であり、例えば、変圧器の冷却装置、遮断器、断路器、保護継電器、その他の制御回路などを含む。

直流電源盤が変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。従来、変圧器タンクとは別個の直流電源盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び直流電源盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、直流電源盤が変圧器タンクの周囲に取り付けてあるので、変圧器タンクの据え付け工事を行うだけで、直流電源盤も設置され、個別に必要としていた直流電源盤の据え付け工事が不要となる。また、直流電源盤を変圧器タンクの周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記第１電圧側に接続される中性点接地抵抗器と、前記中性点接地抵抗器を収容するＮＧＲ盤とを備え、前記ＮＧＲ盤が前記変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。

本実施の形態では、ＮＧＲ（Neutral Grounding Resistor）盤は、変圧器本体の第１電圧側に接続される中性点接地抵抗器を収容する。中性点接地抵抗器（ＮＧＲ）は、接地変圧器（ＥＶＴ又はＧＰＴ：Grounded Potential Transformerとも称する）の中性点に取り付けられる地絡電流を抑制・検出する抵抗器である。

ＮＧＲ盤が変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。従来、変圧器タンクとは別個のＮＧＲ盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及びＮＧＲ盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、ＮＧＲ盤が変圧器タンクの周囲に取り付けてあるので、変圧器タンクの据え付け工事を行うだけで、ＮＧＲ盤も設置され、個別に必要としていたＮＧＲ盤の据え付け工事が不要となる。また、ＮＧＲ盤を変圧器タンクの周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事も不要となり、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記第２電圧側に接続される開閉装置に設けられた複数の遮断器それぞれへ制御信号を送出する複数の保護継電器と、前記複数の保護継電器を収容する継電器盤とを備え、前記継電器盤が前記変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。

本実施の形態では、継電器盤は、変圧器本体の第２電圧側に接続される開閉装置に設けられた複数の遮断器それぞれへ制御信号を送出する複数の保護継電器を収容する。開閉装置は、例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Gas Insulated Switch）であり、変流器、断路器、遮断器、避雷器、ＥＶＴ（接地変圧器）、接地装置（作業用接地装置とも称する）、母線電線路などを絶縁性が高い気体（例えば、六フッ化硫黄）が充填された単一の接地容器内に収容した装置である。電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電に対し、気体を吹き付けることにより、アークを消滅（消弧）することができる。なお、開閉装置は、母線部分を気中絶縁とし、開閉設備はガス絶縁としたハイブリッドＧＩＳでもよい。

保護継電器は、計器用変成器を介して変電設備に発生した短絡故障又は地絡故障などの故障を検出し、検出した故障による影響が電力系統の他の箇所に波及することを最小限に抑えるため、故障区間を特定して、迅速に電力系統から切り離すように遮断器へ制御信号を送出する。

継電器盤が変圧器タンクの周囲に着脱可能に取り付けられる。従来、変圧器タンクとは別個の継電器盤を準備し、変電設備の設置場所では、別個に搬送された変圧器タンク及び継電器盤それぞれを所定の位置に配置して据え付け工事が行われ、系統図に従って配線工事が行われる。本実施の形態では、継電器盤が変圧器タンクの周囲に取り付けてあるので、継電器盤の据え付け工事が不要となる。また、継電器盤を変圧器タンクの周囲に取り付けるときに必要な配線も予め行われるので、設置場所での配線工事を削減することができ、変電設備の工事期間及び工事費用を低減することができる。

本実施の形態の集約型変電設備は、前記変圧器タンク内に満たされた絶縁油を循環させて絶縁油を冷却する冷却装置を備え、前記冷却装置を前記変圧器タンクの周囲に取り付けてある。

本実施の形態では、変圧器タンク内に満たされた絶縁油を循環させて絶縁油を冷却する冷却装置を変圧器タンクの周囲に取り付けてある。変圧器本体は、鉄心及びコイルなどを備え、電圧変換効率を高くすることができるものの、銅損及び鉄損が発生して熱に変わる。変電設備が扱う電圧が高くなるほど変圧器も大きな電力を扱うことにより、発熱が問題となる。そこで、変圧器タンク内を絶縁油で満たし、その中に変圧器本体を収容する。変圧器本体で発生した熱を吸収した絶縁油は、冷却装置へ送られ、冷却装置で冷却されて再び変圧器タンク内へ循環される。これにより、高い電圧を扱う変電設備を実現することができる。

本実施の形態の集約型変電設備において、前記第１電圧は、特別高圧又は高圧に区分され、前記第２電圧は、特別高圧に区分される。

本実施の形態では、第１電圧は、特別高圧（特高とも称する）又は高圧に区分され、第２電圧は、特別高圧に区分される。特別高圧は、送電電圧が７０００ボルトを超えるものをいう。第１電圧は２２ｋＶ又は３３ｋＶとなり、第２電圧は６６ｋＶ又は７７ｋＶとなる。また、第１電圧は６６００Ｖ（高圧）でもよい。これにより、特別高圧又は高圧を扱う変電設備を実現することができる。

なお、前述の実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせることができる。

１ 基台
２ 絶縁油
１０ 変圧器タンク
１１ 気中ブッシング
１２ 変圧器本体
１２１ 鉄心
１２２ コイル
１２３ 口出線
１３ 接地変圧器本体（ＥＶＴ）
１４ 所内変圧器本体
１５、１６ 変流器
１７ 避雷器
２０ フィーダ盤（ＶＣＢ盤）
２１、２２、３２、４１、４２、５１、５２ 取付金具
２３ 真空遮断器（遮断器ＶＣＢ）
２３２ 電極
２４ 真空バルブ
２３１、２５ 樹脂
２６ コネクタ部
２７ 配線部
２８ 変流器
２９ 保護・計測器
３０ 継電器盤
３５、３６、３７、３８ 保護継電器
４０ ＮＧＲ盤
５０ 直流電源盤
５３ 直流電源装置（直流電源本体）
６０ 放熱器
６１ コンサベータ

Claims (4)

1. 変圧器本体と、
   長手側側板と短手側側板とを有し、前記変圧器本体を収容する変圧器タンクと、
   前記変圧器タンクの長手側に配置された放熱器と、
   前記変圧器の上側に配置されたコンサベータと
   を備え、
   前記短手側側板の幅と、前記幅方向における前記放熱器の幅との合計寸法が陸上輸送の制限値以内である、
   変圧器設備。
2. 前記放熱器が配置された前記変圧器タンクの長手側と反対側の長手側に少なくとも一つの設備の構成単位が着脱可能に取り付けられている、
   請求項１に記載の変圧器設備。
3. 前記短手側側板の幅と、前記放熱器の幅と、前記幅方向における前記設備の幅との合計寸法が陸上輸送の制限値以内である、
   請求項２に記載の変圧器設備。
4. 前記変圧器タンクの内部には、第１電圧と該第１電圧よりも高い第２電圧との間で電圧を変換する変圧器本体と、前記変圧器本体の前記第１電圧側に接続され、前記第１電圧と該第１電圧よりも低い第３電圧との間で電圧を変換する所内変圧器本体及び前記変圧器本体の前記第１電圧側に接続される接地変圧器本体の少なくとも一方とが前記長手側側板に平行に並べて収容されている、
   請求項１～３のいずれかに記載の変圧器設備。

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