JP2573313B2 - 無電圧タップ切換器付き自冷式ガス絶縁変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は無電圧タップ切換器を有する自冷式ガス絶縁
変圧器に関する。

（従来の技術） 近年、都市部での電力需要の増大に対応して都市部に
電力機器を設置することが多くなってきた。この種電力
機器のうち、とりわけビルや地下街に設置される変圧器
としては、不燃性、安全性、環境調和性等が要求される
ためにガス絶縁変圧器を使用することが多い。この場合
都市部では地価が高く、搬入制限の厳しい所に機器を設
置するという性格上、機器の軽量・小形化が最優先の課
題である。その為、変圧器各部の構成にさまざまな工夫
をこらしたり、また機器の耐熱グレードを上げたりして
コンパクト化を図る研究がなされている。

ここで、従来の無電圧タップ切換器付き自冷式ガス絶
縁変圧器の構造を第３図を参照して説明する。図のよう
に、鉄心１と巻線２（以下、中身と称す）がSF6ガスを
封入した直方体形状のタンク３内に納められている。一
般にガス絶縁機器では、ガス絶縁性を最大限に生かすた
めに高い圧力でガスを封入している場合が多く、このた
めタンク３には剛性の高い補強４がタンク３の上下面お
よび両側面に夫々タンク長手方向に間隔をおいて複数個
取付けられている。

また、中身の発生する熱を奪って暖められたSF6ガス
を冷却するために放熱器７がタンク側方に取り付けられ
ている。無電圧タップ切換器５や接続リード線６は、組
み立て時の作業性を考慮して中身の上方に配置される。
即ち、組み立てた中身をタンク３に納めた後、各部品の
接続を行い、カバー８に封じ溶接９を施してタンク３を
封じきるのである。この時、溶接のスラグやスパッター
等がタンク３内部に落ちないように溶接部の内側にガス
ケット10が挿入される。

さらに、タンク３の剛性を高めるために、他の部分の
補強４と同程度の剛性を有する連結補強11を設け、これ
によってタンク３の補強とカバー８の補強とを連結して
いる。

ところで、ガス絶縁変圧器においては、油入変圧器に
比べて冷却効率が悪いため耐熱グレードをＥ種ないしは
Ｈ種に上げてコンパクト化をはかるのが一般的である。
そのため内部に油分が存在すると、長期に渡る運転中に
油分が劣化分解して酸性物質となり、絶縁物の寿命に悪
い影響を与える。従って、ガス絶縁変圧器の製作にあた
っては、油分をできるだけ排除し無電圧タップ切換器等
の摺動部にのみ耐熱性のグリースを必要最少限塗布する
ようにしている。但し、耐熱性のグリースとはいっても
僅かづつではあるが蒸発するため、長期運転後にタップ
を切り換える場合には若干の異物が発生することを考慮
しなければならない。一方、ガス絶縁においては、絶縁
強度がほぼ電界によって決まる性質（強い電界依存性）
があるために、微少な異物と言えども局部的に電界を高
め、絶縁の上で重大な弱点になる可能性が高い。このよ
うな異物に対する改良を施した構成として、第４図に示
すような提案がなされている。各部の構成は同じである
が、無電圧タップ切換器５を、例えば絶縁物でできたケ
ース12内に納め、切換え時に発生する異物が巻線２に落
下しないようにしたものである。（公開実用新案公報
昭61-76944参照）。

しかしながら、この構成では部品点数が増えるだけで
なく、切換器５を介した接続リード線６の接続も繁雑に
なってしまう。

一方、自冷式ガス絶縁変圧器では、内部ガスの循環流
速は高々数10cm程度と遅く、絶縁上有害となるような大
きさの異物が高く舞い上がることはないので、第５図に
示すようにタンク23を下方を開口した構成とし、中身を
架台13で支持するとともに架台13の周囲の空間に無電圧
タップ切換器５や接続リード線６を配置する構成として
も同様の効果が得られる。（公開特許公報 昭56-76514
参照）。

自冷式ガス絶縁変圧器では上下のガス温度が大きいの
で、この構成においては切換器５や接続リード線６に耐
熱グレードの低い安価な材料を使用でき、また、グリー
スの蒸発も最少限に抑えられるという利点もある。

しかしながら、この構成では中身と切換器５や接続リ
ード線６との接続を行ってからタンク23をかぶせ、下部
で封じ溶接９と連結補強11の溶接を行うことになり、溶
接姿勢が悪いため変圧器架台等を設けてその上に乗せて
作業する必要があり、流し化ラインには不向きである。
また、薄い底板14に補強15を溶接するといくらかの歪み
が生じるが、この構成ではその歪みによってタンク23全
体が傾いてしまう場合もあり、タンク23製作時の歪み取
り作業が必要になる。さらに、切換器５は外部から容易
に操作できる操作装置とシャフトを介して一体に連結す
る必要があるが、この構成では、タンク23をかぶせた後
に操作装置と切換器５を接続するためにハンドホール等
を設けなければならず、長期の洩れ信頼性上好ましくな
い。

また一方、上記のいずれの例においても、連結補強11
のために変圧器幅方向寸法が大きくなってしまってい
る。連結補強11が有る場合と無い場合の補強に作用する
曲げモーメントの分布を各々第３図（ｂ）および第３図
（ｃ）に示すが、図から分かるように、連結補強11の有
無で最大曲げモーメントM1,M2に50％程度もの差があ
り、補強に必要な剛性を小さくして軽量化を図るために
は設けざるを得ない。

この点を改善する目的で、第６図に示すように、絶縁
性のロッド16でタンク３側板間を結合する方法が提案さ
れている。（公開実用新案公報 昭59-176117参照） この提案では補強用ロッド16は各相巻線間の空間部を
貫通し、タンク３側板の外面にナット17で留められてい
る。ナット17の締結部は、パッキン18を介して蓋19によ
り密閉されているが、前述のようにシール分を増やすこ
とは、好ましくない。また、一般に絶縁材料の線膨張係
数およびヤング率は、金属材料のそれの各々10倍および
1/10倍程度であるため、絶縁ロッドを温度変化の激しい
ガス絶縁変圧器のタンク補強材料として用いるには無理
がある。この提案の中では、FRP（絶縁上また耐熱上よ
りガラス繊維で強化したものに限られるであろう）を用
いて説明されているが、SF6ガスが分解するとHF等のガ
スを腐蝕する分解ガスを生じることが知られており、長
期信頼性が高いとはいい難い。

（発明が解決しようとする課題） 上記で述べたいずれの例においても、タンク寸法が大
きくなり、機器の軽量化、コンパクト化に反したり、長
期に渡る信頼性に欠けたりする欠点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、機器の大きさ、重量を最少限にでき、しかも信頼性
の高い、無電圧タップ切換器付き自冷式ガス絶縁変圧器
を提供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明では、上記目的を達成するために、変圧器タン
クを、高さ方向中央より下方の所定の位置で上下に分割
した構成とし、その下部タンクの上端近傍に、タンク長
辺側板にそれぞれ設けた第１の補強間をタンク内方で連
結する第２の補強を設け、この第２の補強を用いてその
上方に変圧器中身を支持し、この第２の補強の下方の空
間に無電圧タップ切換器を配置したことを特徴とする。

（作用） 前述のように、自冷式ガス絶縁変圧器内部のガス循環
流速が比較的遅いため、無電圧タップ切換器を中身より
下方に置けば、切り換え時に発生する異物が巻線の絶縁
に悪影響を及ぼすことはまず無い。また、変圧器下部の
温度が上部の温度よりかなり低いので、切換器に塗布し
たグリースの蒸発が少なく、異物の発生はほとんど無い
し、油分の劣化分解の過程で生ずる絶縁物寿命に有害な
物質も最少限に抑えられるので、絶縁の強度および信頼
性を著しく高めることができる。更に、変圧器の耐熱グ
レードを上げてコンパクト化を図る場合も、無電圧タッ
プ切換器わ接続リード線に耐熱グレードの低い安価な材
料を使用でき、機器コスト上も好適である。

一方、中身架台を兼ねた第２の補強でタンクの剛性が
増すので、従来と同等の剛性を有する長辺側板補強を用
いながら連結補強を縮小することができ、変圧器の幅方
向寸法を大巾に縮小できる。このため、機器の大きさ、
重量を最少限にでき、しかも信頼性の高い無電圧タップ
切換器付き自冷式ガス絶縁変圧器を提供することができ
る。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明による無電圧タップ切換器付き
自冷式ガス絶縁変圧器の構成を示す概略断面図である。
鉄心１と巻線２（以下、中身と称す）がSF6ガスを封入
した直方体形状のタンク33内に納められており、タンク
33の外周には剛性の高い補強４が上下面および両側面に
それぞれ複数個取付けられている。タンク33は高さ方向
中央より下方の所定の位置で上部タンクおよび下部タン
クに分割されており、この下部タンクのほぼ上端位置
で、タンクの対向する長辺側板にそれぞれ設けた高さ方
向に延びる補強4,4がタンク内で横方向に延びる補強21
により互いに連結されている。この補強21は複数個の補
強４を個々に連結するために複数個設けられており、こ
れらの上に中身が載せられて支持される。またこの構成
によってできた補強21の下方の空間に無電圧タップ切換
器５や接続リード線６が配置される。

組立てにあたっては、まず組み立てた中身を下部タン
クの補強21上に固定し各部品の接続を行う。このとき、
切換器５と下部タンク外部に設けた操作装置（この構成
では紙面手前のタンク側板に取り付けられる）とをシャ
フトを介して連結する作業も行なうが、この作業は下部
タンク上方から容易に行える。しかる後、上部タンクを
かぶせ封じ溶接９をしてタンク33を封じきる。この場
合、溶接のスラグやスパッター等がタンク33内部に落ち
ないように上下タンク間にはガスケット10を挿入してお
く。

このように構成したガス絶縁変圧器であると、前に述
べたように、切換器５の切換え時に発生する異物が巻線
２の絶縁に悪影響を及ぼすことはまず無く、切換器５に
塗布したグリースの蒸発も少ないので、異物の発生はほ
とんど無いし絶縁物寿命に有害な物質の発生も最少限に
抑えられる。また、無電圧タップ切換器５や接続リード
線６に、耐熱グレードの低い安価な材料を使用できる。

第１図（ｂ）に上下タンクの接合部が全く曲げモーメ
ントに対する剛性を有しないと仮定した場合の補強各部
に作用する曲げモーメントの分布を示すが、図から分か
るように最大曲げモーメントM3は、上記従来例において
連結補強11を取り付けた場合のそれに比べ、同等もしく
は小さい値になる（第３図（ｂ）参照）。従って、タン
ク33外側方向への反力に耐えるだけの剛性の小さい連結
補強22を取り付けるだけで済み、従来と同等の剛性を有
する長辺側板補強4,4を用いながら連結補強22を縮小す
ることができ、変圧器の幅方向寸法を大巾に縮小でき
る。

第２図は本発明の他の実施例を示す概略断面図であ
る。本実施例では変圧器の占有床面積を縮小するために
放熱器７をカバー８上に配置した場合である。また補強
24を袋状のものとし循環ガスの導管を兼用させている。
従来のように封じ溶接をタンク上端で行った場合、この
循環ガス導管兼補強が途中で分断されてしまうだけでな
く、連結補強が出っ張って変圧器の幅寸法や高さ寸法を
増大させてしまうなどの欠点があるが、本実施例によれ
ばこれらの問題を一挙に解決できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、変圧器タンクを、
高さ方向中央より下方の所定の位置で上下に分割した構
成とし、その下部タンクの上端近傍に、タンク長辺側板
にそれぞれ設けた第１の補強間をタンク内方で連結する
第２の補強を設け、この第２の補強を用いてその上方に
前記変圧器中身を支持し、この第２の補強の下方の空間
に無電圧タップ切換器を配置した構成としたので、機器
の大きさ、重量を最少限にでき、軽量・コンパクトで安
価、しかも信頼性の高い無電圧タップ切換付き自冷式ガ
ス絶縁変圧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例によるガス絶縁変圧器
の構成を示す概略断面図、第１図（ｂ）は本発明による
ガス絶縁変圧器の構成において、補強に作用する曲げモ
ーメントの分布図、第２図は本発明の他の実施例を示す
概略断面図、第３図（ａ）は従来のガス絶縁変圧器の構
造を示す概略断面図、第３図（ｂ）は従来のガス絶縁変
圧器の構成において、連結補強があるときの補強に作用
する曲げモーメントの分布図、第３図（ｃ）は従来のガ
ス絶縁変圧器の構成において、連結補強がないときの補
強に作用する曲げモーメントの分布図、第４図乃至第６
図は各々従来のガス絶縁変圧器の他の構成を示す概略断
面図である。 １……鉄心、２……巻線、３……タンク、５……無電圧
タップ切換器、６……接続リード線、７……放熱器、９
……封じ溶接、10……ガスケット、21,44……補強、22
……連結補強、M1,M2,M3……各々の条件における最大曲
げモーメント。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直方体形状を有し、その対向する長辺側板
   にそれぞれ高さ方向に延びる第１の補強を設けた変圧器
   タンク内に変圧器中身および無電圧タップ切換器を収納
   しかつ絶縁ガスを封入してなるものにおいて、前記変圧
   器タンクを、高さ方向中央より下方の所定の位置で上下
   に分割した構成とし、その下部タンクの上端近傍に、前
   記第１の補強間をタンク内方で連結する第２の補強を設
   け、この第２の補強を用いてその上方に前記変圧器中身
   を支持し、この第２の補強の下方の空間に無電圧タップ
   切換器を配置したことを特徴とする無電圧タップ切換器
   付き自冷式ガス絶縁変圧器。