JP2692911B2 - ガス絶縁ネットワーク変圧器 - Google Patents

ガス絶縁ネットワーク変圧器

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JP2692911B2 JP63314726A JP31472688A JP2692911B2 JP 2692911 B2 JP2692911 B2 JP 2692911B2 JP 63314726 A JP63314726 A JP 63314726A JP 31472688 A JP31472688 A JP 31472688A JP 2692911 B2 JP2692911 B2 JP 2692911B2
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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SF6ガスにより絶縁,冷却されるガス絶縁ネ
ットワーク変圧器に関する。
(従来の技術) 無停電配電方式の代表的なものとしては、ネットワー
ク配電方式即ちスポットネットワーク配電方式及びレギ
ュラーネットワーク配電方式がある。
第5図にこの内のスポットネットワーク配電方式の概
略的な単線接続図を示す。即ち、変電所1からは、夫々
しゃ断器2を介して複数本例えば三本の配電線3が導出
されている。需要家4においては、これらの三本の配電
線3とネットワーク母線5との間に夫々断路器6,ガス絶
縁ネットワーク変圧器7及びネットワークプロテクタ8
の直列回路が接続され、その各ガス絶縁ネットワーク変
圧器7の二次側とネットワークプロテクタ8との間には
変流器9が配設され、この変流器9の二次側にネットワ
ークリレー(図示せず)が接続されている。
ところで、三本の配電線3の内の一本に短絡,地絡等
の事故が発生したとすると、変電所1におけるその事故
配電線3に属するしゃ断器2がしゃ断されるが、この時
には、他の健全な配電線3及びこれに接続された断路器
6,ガス絶縁ネットワーク変圧器7,ネットワークプロテク
タ8並びにネットワーク母線5を介して事故配電線3側
のガス絶縁ネットワーク変圧器7の二次側に電力が逆流
する。この逆流電力はガス絶縁ネットワーク変圧器7の
二次側に設けられた変流器9を介してネットワークリレ
ーにより検出され、これによって事故配電線3側のネッ
トワークプロテクタ8がしゃ断され、以て、事故配電線
3の完全分離が終了する。このような逆電力しゃ断を行
なわせるためには、ガス絶縁ネットワーク変圧器7とし
てはネットワークリレーの検出感度に適した励磁特性−
逆電力しゃ断特性が要求される。
第4図はネットワークリレーの検出感度特性を示すベ
クトル図であり、VNは電圧ベクトル,Ioはガス絶縁ネッ
トワーク変圧器の励磁電流である。ここで、一次ケーブ
ルの充電電流を無視して考えると、ネットワークリレー
は斜線で示すしゃ断領域に入った時に動作することにな
る。具体的には、ネットワークリレーには誤動作を防止
するために最大感度角αが整定されており、励磁電流Io
のこの最大感度角αへの投影分電流IRが最低値IMを超え
るとしゃ断領域に入ることになる。即ち、ガス絶縁ネッ
トワーク変圧器が逆電力しゃ断特性をもつには、その励
磁電流Ioの最大感度角αへの投影分電流IRが最低値IM
超える大きさを有することが必要となる。
而して、以上のような逆電力しゃ断特性を得るための
ガス絶縁ネットワーク変圧器に用いる鉄心としては、励
磁電流を大きくとることができる無方向性珪素鋼板を積
層したものが採用されている。
第6図に従来のガス絶縁ネットワーク変圧器に用いら
れている鉄心を示している。即ち、同図(a)に示す組
合せパターンの無方向性珪素鋼板10と同図(b)に示す
組合せパターンの無方向性珪素鋼板11とを交互に積層す
ることによって、所定積層厚を有する鉄心12が構成され
ている。
ところで、ガス絶縁電気機器に用いられているSF6
スは、熱的には極めて安定な物質とされているが、或る
種の金属,絶縁物が共存した状態では、200℃を超えた
時に分解を始めることが知られている。特に、SF6ガス
は、水分と共存した状態では、150℃を超えた時にSO
2F2,SO2,HF等に加水分解されて、金属,絶縁材料,ガラ
ス等を侵すことはよく知られている。従って、SF6ガス
を用いたガス絶縁電気機器においては、最高使用温度が
150℃以下となるように設計製作されるようになってい
る。
ところが、従来のように、無方向性珪素鋼板10,11に
より構成された鉄心12を用いた場合には、鉄心12の単位
時間当りの鉄損が大であるので、鉄心12に接するSF6
スの温度分布が第3図l2のようになって、SF6ガスの温
度が許容温度を超えてしまうことになる。このため、鉄
心12の磁束密度を低くして単位時間当たりの鉄損を小に
することにより、鉄心12に接するSF6ガスの温度分布を
第3図l3のようにし、以て、SF6ガスの温度が許容温度
以下になるようにすることが考えられている。
(発明が解決しようとする課題) 従来のように、鉄心12の磁束密度を低くすれば、励磁
電流I0も小になるので、逆電力しゃ断特性を満足するよ
うな鉄心12の励磁電流I0を得るためには、鉄心12として
必要以上に大形のものを用いなければならなくなり、結
果として、全体が大形化する問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、鉄心に接するSF6ガスの温度が高くなることを鉄心
を大形化することなく抑制し得て満足する逆電力しゃ断
特性を得ることができるガス絶縁ネットワーク変圧器を
提供するにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明のガス絶縁ネットワーク変圧器は、脚部及び上
継鉄部を方向性珪素鋼板で形成し下継鉄部を無方向性珪
素鋼板で形成してなる鉄心を用いる構成に特徴を有す
る。
(作用) 本発明のガス絶縁ネットワーク変圧器によれば、脚部
及び上継鉄部は、方向性珪素鋼板で形成されていること
から、鉄損が小さく、従って、これに接するSF6ガスの
温度が高くなることを抑制し得るようになり、又、下継
鉄部は、無方向性珪素鋼板で形成されていることから、
逆電力しゃ断特性を満足する励磁電流を得ることができ
る。この場合、下継鉄部は鉄損が大になるが、この下継
鉄部に接する下方のSF6ガスの温度はもともと低いの
で、SF6ガスの温度はそれほど高くはならない。
(実施例) 以下本発明の一実施例につき第1図乃至第4図に基づ
いて説明する。
先ず、第1図及び第2図に従って本実施例のガス絶縁
ネットワーク変圧器に用いられる鉄心について述べる。
即ち、21,22は左脚部を形成する方向性珪素鉄板、23,24
は右脚部を形成する方向性珪素鋼板、25,26は中央脚部
を形成する方向性珪素鋼板、27乃至30は上継鉄部を形成
する方向性珪素鋼板、31乃至34は下継鉄部を形成する無
方向性珪素鋼板である。この場合、珪素鋼板21乃至26は
両端部が45度の傾斜面をなす長尺な台形状に形成され、
珪素鋼板27,30,31及び34は一端部が45度の傾斜面をなし
且つ他端部が垂直面をなす短尺な台形状に形成され、珪
素鋼板28,29,32及び33は両端部が45度の傾斜面をなす短
尺な台形状に形成されている。そして、珪素鋼板21,23,
25,27,29,31及び33を互いの端部を衝合させて組合せて
なる第1図(a)に示すパターンのものと珪素鋼板22,2
4,26,28,30,32及び34を互いの端部を衝合させて組合せ
てなる第1図(b)に示すパターンのものとを交互に積
層することによって、第2図に示す如き所定積層厚を有
するマイタージョイント方式による三脚形鉄心35が構成
される。
次に、本実施例の作用につき第3図及び第4図を参照
して説明する。
第3図においては、横軸に温度及び縦軸に変圧器高さ
をとって示すSF6ガスの温度分布を表わしたものであ
り、l1は鉄心周囲のSF6ガスの温度分布、l2は従来例に
おける鉄心12に接するSF6ガスの温度分布、l3は従来例
における鉄心12の磁束密度を低くした場合の鉄心12に接
するSF6ガスの温度分布である。
本実施例の場合、鉄心35の下次鉄部は、無方向性珪素
鋼板31乃至34で形成されているので、単位時間当たりの
鉄損が大きくなって、これに接するSF6ガスの温度上昇
は大になる。しかしながら、温度分布l1で示すように鉄
心35の下継鉄部の周囲のSF6ガスの温度はもともと低い
ので、鉄心35の下継鉄部に接するSF6ガスの温度はそれ
ほど高くなることはなく、許容温度を超えることはな
い。又、鉄心35の脚部及び上継鉄部は、方向性珪素鋼板
21乃至30で形成されていることから、単位時間当たりの
鉄損が小さくて、これらに接するSF6ガスの温度はそれ
ほど上昇せず、許容温度以下である。従って、本実施例
の場合には、鉄心35に接するSF6ガスの温度分布は第3
図l4のようになり、鉄心35の磁束密度を低くしなくても
SF6ガスは許容温度以下になる。
更に、第4図において、Ioは鉄心12を用いた従来例の
ガス絶縁ネットワーク変圧器の励磁電流であり、これは
電圧VNと直角をなす成分の磁化電流Ieと電圧VNと平行を
なす成分の鉄損電流Icとからなっている。この場合、磁
化電流Ieは、鉄心12の中の磁束を通すための起磁力を生
じさせるためのもので、鉄心12の磁気抵抗の大小により
その大きさが決定される。以上のことは鉄心35を用いた
本実施例のガス絶縁ネットワーク変圧器についても同様
である。
本実施例の場合、鉄心35の脚部及び上継鉄部を方向性
珪素鋼板21乃至30で形成したので、鉄心35の磁気抵抗は
従来の鉄心12それよりも小さくなり、磁化電流Ie′は従
来例の磁化電流Ieに比し小になる。一方、上記理由によ
り、鉄心35の鉄損電流Ic′も従来例の鉄損電流Icよりも
小になる。従って、本実施例においては、磁化電流Ie′
と鉄損電流Ic′との合成である励磁電流Io′も小になる
が、方向性珪素鋼板を用いた場合には無方向性珪素鋼板
を用いた場合に比し鉄損電流Ic′の減少率よりも磁化電
流Ie′の減少率の方が大きくなるので、励磁電流Io′を
ネットワークリレーの最大感度角αに投影した時にその
投影分電流IR′は従来例の投影分電流IRに比してそれほ
ど小さくならず、逆電力しゃ断特性を満足することにな
る。
尚、以上は、便宜上各電流の値を変流器9(第5図参
照)の変流比を無視して説明したものであるが、これを
考慮したとしても同様の結果が得られる。
このような本実施例によれば、次のような効果を得る
ことができる。即ち、ガス絶縁ネットワーク変圧器に、
脚部及び上継鉄部を方向性珪素鋼板21乃至30で形成し下
継鉄部を無方向性珪素鋼板31乃至34で形成してなる鉄心
35を用いるようにしたので、従来とは異なり、鉄心35の
磁束密度を低くしなくても鉄心35に接するSF6ガスの温
度を許容温度以下にすることができ、従来と同様の逆電
力しゃ断特性を得ることができるものであり、従って、
鉄心35を大形化する必要がなく、それだけガス絶縁ネッ
トワーク変圧器全体として小形化を図り得且つ軽量化を
も図ることができる。又、鉄心35に対する方向性珪素鋼
板の使用にともなって鉄損を減少させることができ、高
効率になし得て省エネルギー化を図ることができる。
而して、ネットワーク配電方式特にスポットネットワ
ーク配電方式は、主としてビル用配電に採用されている
ことから、本実施例の如くガス絶縁ネットワーク変圧器
の小形軽量化を図り得ることは、電気室の縮小化に大き
く寄与し、ビル建設費の節減若しくは床面積の有効活用
につながる利点がある。
尚、上記実施例では鉄心をマイタージョイント方式に
より構成するようにしたが、その他のジョイント方式に
より構成しても同様の効果が得られる。
[発明の効果] 本発明のガス絶縁ネットワーク変圧器は以上説明した
ように、鉄心に接するSF6ガスの温度が高くなるのを抑
制し得て、逆電力しゃ断特性を有しながら小形軽量化を
図り得、鉄損を減少させ得て省エネルギー化を図ること
ができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及び(b)は本発明の一実施例を示す鉄心
における夫々珪素鋼板の異なる組合せパターンの正面
図、第2図は同鉄心の部分拡大分解斜視図、第3図は同
作用説明用のSF6ガスの温度分布特性図、第4図は同作
用説明用の検出感度特性を示すベクトル図である。 又、第5図はスポットネットワーク配電方式を示す単線
結線図である。 そして、第6図(a)及び(b)は従来例を示す第1図
(a)及び(b)相当図である。 図面中、21乃至26は方向性珪素鋼板(脚部)、27乃至30
は方向性珪素鋼板(上継鉄部)、31乃至34は無方向性珪
素鋼板(下継鉄部)、35は鉄心を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脚部及び上継鉄部を方向性珪素鋼板で形成
    し下継鉄部を無方向性珪素鋼板で形成してなる鉄心を用
    いたことを特徴とするガス絶縁ネットワーク変圧器。
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