JP4139479B2 - 負荷時タップ切換変圧器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線の電圧を調整する負荷時タップ切換変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
負荷時タップ切換変圧器は、変圧器に負荷が接続されている状態で、変圧器巻線のタップを切り換える負荷時タップ切換器を備えた変圧器で、この種の変圧器は、内部が絶縁油で満たされた変圧器油槽と、一次巻線または二次巻線にタップを有して変圧器油槽内に配置された変圧器本体と、変圧器油槽内に変圧器本体とともに収容された負荷時タップ切換器とを備えている。
【０００３】
負荷時タップ切換器は、変圧器本体のタップを選択するタップ選択器と、タップ選択器が選択するタップを切り換える際に限流抵抗器や限流リアクトルなどの限流手段を通して流れるタップ間短絡電流を開閉する切換開閉器とを備えたもので、切換開閉器は、内部が絶縁油で満たされた独立の切換開閉器収容タンク内に収容されて、変圧器本体とともに変圧器油槽内に配置されている。
【０００４】
負荷時タップ切換変圧器では、変圧器本体からの発熱や周囲温度の変化に伴って生じる変圧器油槽内及び切換開閉器収容タンク内の絶縁油の膨張収縮を吸収するために変圧器油槽及び切換開閉器収容タンクのそれぞれに対してコンサベータが設けられていて、変圧器油槽用のコンサベータ及び切換開閉器収容タンク用のコンサベータがそれぞれ連結管を通して変圧器油槽の上部及び切換開閉器収容タンクの上部に接続されている。
【０００５】
この種の変圧器ではまた、変圧器本体から生じる熱を放散させるために、油槽内の絶縁油を冷却する冷却器が設けられていて、該冷却器が導油管を通して油槽に接続されている。
【０００６】
市街地に配置される高電圧大容量の屋内変電所においては、広い用地を確保することが困難になっているため、建屋の小形化と、設置面積の一層の縮小化とを図ることが要請されるようになっている。そのため、変圧器油槽を収容する建屋の屋上に、冷却器と、変圧器油槽用コンサベータ及び切換開閉器収容タンク用コンサベータとを立体配置する構造の負荷時タップ切換変圧器が実用化されている。
【０００７】
図２は従来のこの種の負荷時タップ切換変圧器を示したもので、同図において１はキュービクル形の（直方体ないしは立方体状の）建屋、２は建屋１内に配置されて設置ベース３上に支持された直方体状の変圧器油槽であり、油槽２内は絶縁油４により満たされている。変圧器油槽２内には、一次巻線または二次巻線にタップを備えた変圧器本体５と、変圧器本体５のタップを選択するタップ選択器６と、内部に絶縁油４´が満たされた独立の切換開閉器収容タンク７とが配置されている。
【０００８】
図示の例では、切換開閉器収容タンク７の上端に該タンク７よりも大径のギアケース８が接続されていて、変圧器油槽２の天井部に設けられた開口部を通して切換開閉器収容タンク７が変圧器油槽内に挿入され、ギアケース８が変圧器油槽２の天井部に接続されて該油槽２の天井部の開口部が液密に閉じられている。
【０００９】
切換開閉器収容タンク７内には、切換開閉器９が収容され、ギアケース８内には減速機構が収容されている。タップ選択器６を操作する操作軸１０がギアケース８内の減速機構の出力部に連結され、ギアケース８内の減速機構の入力部は、変圧器油槽２の側面に支持された電動機（図示せず。）の出力軸に図示しない駆動軸を介して連結されている。この電動機によりタップ選択器６が駆動されるようになっている。ギアケース８内は切換開閉器収容タンク７内に連通させられていて、該ギアケース８内は、切換開閉器収容タンク７内の絶縁油４´と同じ絶縁油で満たされている。
【００１０】
建屋１の屋上には、冷却器１１が配置されている。冷却器１１は、ケース１１ａ内に収容された放熱器と該放熱器を冷却する冷却ファン１１ｂとを備えたもので、支持脚１１ｃを介して建屋１の天井部１ａに支持されている。冷却器１１は放熱器に絶縁油を導入する絶縁油導入管１１ｄと冷却された絶縁油を導出する絶縁油導出管１１ｅとを有していて、絶縁油導入管１１ｄは、建屋の天井部１ａを貫通した導油管１２を通して変圧器油槽２の天井部に設けられた管台部２ａに接続され、絶縁油導出管１１ｅは同じく建屋の天井部１ａを貫通した導油管１３を通して変圧器油槽２の下部側面に設けられた管台部２ｂに接続されている。
【００１１】
図示の例では、変圧器本体から発生する熱により加熱された変圧器油槽２内の絶縁油が、変圧器油槽２内の上部から導油管１２と、冷却器１１内の放熱器と、導油管１３とを経て変圧器油槽２内の下部に戻る絶縁油循環経路を通して循環して冷却される。
【００１２】
建屋１の屋上にはまた、変圧器油槽２用の第１のコンサベータ１５と、切換開閉器収容タンク７用の第２のコンサベータ１６とが配置されている。冷却器１１の放熱器内を絶縁油で満たすため、第１のコンサベータ１５は、冷却器１１よりも高い位置に配置されて支持台１７により建屋の天井部１ａに支持されている。第１のコンサベータ１５は、建屋の天井部１ａを貫通して上下に伸びる連結管１８を通して変圧器油槽２の上部に設けられた管台部２ｃに接続され、変圧器油槽２内の絶縁油と同じ絶縁油の油面Ｌ1 がコンサベータ１５内の高さ方向の所定の範囲に形成されるように変圧器油槽２内に充填する絶縁油４の量が設定されている。
【００１３】
第１のコンサベータ１５の上部には、逆Ｊ字形に形成された第１の呼吸管１９の一端が接続されており、該第１の呼吸管１９の他端（下端）には第１の吸湿呼吸器２０が接続されている。なお、第１の吸湿呼吸器２０は点検及び交換がしやすい高さ位置に設けるのが好ましい。
【００１４】
第２のコンサベータ１６は第１のコンサベータ１５とほぼ同じ高さの位置に配置されて、支持台２１により建屋１の天井部１ａに支持されている。第２のコンサベータ１６は建屋の天井部１ａを貫通した連結管２２を通してギアケース８の上部に設けられた管台部８ａに接続され、ギアケース８内及び切換開閉器収容タンク７内に充填された絶縁油と同じ絶縁油が第２のコンサベータ１６内の所定のレベル位置まで収容されている。変圧器油槽２内の圧力と切換開閉器収容タンク７内の圧力とに差を生じさせないようにするため、第２のコンサベータ１６内に生じる油面Ｌ2 のレベルを第１のコンサベータ１５内の油面Ｌ1 のレベルに等しくするように、切換開閉器収容タンク７内への絶縁油４´の充填量が設定されている。
【００１５】
第２のコンサベータ１６の上部には逆Ｊ字形の第２の呼吸管２３の一端が接続され、該第２の呼吸管２３の下端に第２の吸湿呼吸器２４が接続されている。
【００１６】
変圧器油槽２の上部には変圧器本体の一次側及び２次側にそれぞれ接続される高圧ブッシング及び低圧ブッシング等が更に取り付けられ、また変圧器油槽２及び切換開閉器収容タンク７には放圧装置が接続されるが、これらの図示は省略されている。
【００１７】
上記の負荷時タップ切換変圧器では、変圧器油槽２内の絶縁油から隔絶された切換開閉器収容タンク７内の絶縁油中に切換開閉器を浸漬する構造にすることにより、タップ切換え時に切換え開閉器に生じるアークによって絶縁油から生じる分解ガスにより変圧器油槽２内の絶縁油が汚損されるのを防止している。
【００１８】
上記の負荷時タップ切換変圧器においては、変圧器油槽２内の絶縁油及び切換開閉器収容タンク７内の絶縁油の膨張収縮に伴って第１のコンサベータ１５内及び第２のコンサベータ１６内の絶縁油のレベルが変化し、両コンサベータ内の油面レベルの変化に伴って、第１の吸湿呼吸器２０及び第２の吸湿呼吸器２４を通して呼吸が行われる。吸湿呼吸器２０及び２４は、吸湿剤を通して空気を流通させるもので、大気中の水分がコンサベータ１５，１６内に侵入するのを防止するために設けられている。
【００１９】
図２に示した負荷時タップ切換変圧器においては、変圧器油槽２内の絶縁油の圧力と切換開閉器収容タンク７内の絶縁油の圧力との間に差を生じさせないようにするために、第１のコンサベータ１５と第２のコンサベータ１６とを同じ高さの位置に配置して、両コンサベータ内に生じる油面Ｌ1 及びＬ2 のレベルを等しくしている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した負荷時タップ切換変圧器では、コンサベータに取り付けられている油面計などの各種の計器を点検する際に作業員が歩行するためのスペースを建屋１の屋上に確保しておく必要がある。またコンサベータは風の影響を受けて動揺しやすく、コンサベータを支持する支持台はその揺れに耐え得る強度を有している必要があるため、相当に大形の構造物にならざるを得ない。従って、図２に示したように、建屋１の屋上に冷却器１１とともに２台のコンサベータ１５及び１６を配置した場合には、建屋１の天井部１ａの面積を相当に広くとる必要があり、それに伴って建屋が大形化して設置面積が増大するという問題があった。
【００２１】
そこで、図３に示すように、切換開閉器収容タンク７用の第２のコンサベータ１６を第２の呼吸管２３及び吸湿呼吸器２４とともに建屋１の内部に配置して、コンサベータ１６を変圧器油槽２の天井部に取り付けることが提案された。
【００２２】
図３に示した負荷時タップ切換変圧器は、第２のコンサベータ１６が第２の呼吸管２３及び第２の吸湿呼吸器２４とともに建屋１内に配置されている点を除き、図２に示したものと同様であり、図３において、図２の各部と同等の部分にはそれぞれ図２と同一の符号を付してある。
【００２３】
図３に示したように構成すると、建屋１の天井部に２つのコンサベータを並べて配置する必要がないため、建屋を小形に構成することができ、設置面積の縮小を図ることができる。
【００２４】
しかしながら、図３に示すように構成した場合には、変圧器油槽２内の圧力と切換開閉器収容タンク７内の圧力とに差が生じるため、万一変圧器の運転中に変圧器油槽内で切換開閉器収容タンクの液密が破れた場合には、その差圧により、変圧器油槽２内の絶縁油が、切換開閉器収容タンク内と、第２のコンサベータ１６と第２の呼吸管２３とを通して第２の吸湿呼吸器２４から外部に流出し、それにより変圧器の絶縁が低下して、重大な事故が発生するおそれがある。
【００２５】
本発明の目的は、建屋の小形化を図ることができるだけでなく、万一切換開閉器収容タンク内の液密が破れた場合に、変圧器油槽内の絶縁油が外部に流出することがないようにした負荷時タップ切換変圧器を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、変圧器に負荷が接続されている状態で、変圧器巻線のタップを切り換える負荷時タップ切換器に係わるものである。本発明が対象とする負荷時タップ切換変圧器は、建屋内に配置されて内部空間が絶縁油で満たされた変圧器油槽と、一次巻線または二次巻線にタップを備えていて変圧器油槽内に配置された変圧器本体と、変圧器油槽内に配置されて変圧器本体のタップを選択するタップ選択器と、変圧器油槽内に配置されて内部が絶縁油で満たされた独立の切換開閉器収容タンクと、切換開閉器収容タンク内に収容されてタップ選択器が選択するタップを切り換える際に限流手段を通して流れる電流を開閉する切換開閉器と、変圧器油槽内の絶縁油を冷却する冷却器と、変圧器油槽内に接続された第１のコンサベータと、切換開閉器収容タンク内に接続された第２のコンサベータと、第１のコンサベータ及び第２のコンサベータのそれぞれの上部に接続された第１及び第２の呼吸管とを備えたもので、冷却器は建屋の屋上に配置されて建屋の天井部を貫通した導油管を通して変圧器油槽に接続され、第１のコンサベータは建屋の屋上に配置されて建屋の天井部を貫通した第１の連結管を通して変圧器油槽の上部に接続されている。また第２のコンサベータは建屋内で変圧器油槽の天井部の上方に配置されて第２の連結管を通して切換開閉器収容タンク内に接続されている。
【００２７】
本発明においては、第２のコンサベータに接続された第２の呼吸管が、建屋の天井部を通して外部に導出された立上がり部を有し、第１のコンサベータ内の油面が上限位置にある状態で切換開閉器収容タンク内と変圧器油槽内とを連通させたとした場合に、第１のコンサベータ内で生じる油面の低下を許容範囲内に抑えるように、第２の呼吸管の立上り部の上端位置が設定されている。
【００２８】
上記の条件を満たすためには、例えば、第２の呼吸管の立上り部の上端位置を、第１のコンサベータ内の油面レベルの上限位置よりも高い位置に設定すればよい。
【００２９】
なお第１のコンサベータ内の油面の上限位置とは、変圧器の定常運転時の油温の変化に伴って第１のコンサベータ１５内で生じる油面の変動範囲の上限位置を意味する。
【００３０】
上記のように、第２の呼吸管に立上がり部を設けておくと、万一変圧器の運転中に切換開閉器収容タンクの液密が破れたとしても、切換開閉器収容タンク内の絶縁油は、第２の呼吸管内を通して第１のコンサベータ内の油面の高さまで上昇するだけであり、外部に流出することはない。従って、万一切換開閉器収容タンクの液密が破れたとしても、変圧器油槽内の絶縁油の油面レベルが低下することはないため、この種の変圧器の信頼性を高めることができる。
【００３１】
また上記のように、切換開閉器収容タンク用の第２のコンサベータを建屋内に配置すると、建屋の天井部の面積を縮小することができるため、建屋の小形化を図って、変圧器の設置面積の縮小を図ることができる。
【００３２】
第２のコンサベータを切換開閉器収容タンクに接続するための第２の連結管は、その径が大きいため、図２に示した従来例のように、第２のコンサベータを建屋の屋上に配置した場合には、建屋の天井部に第２の連結管を貫通させるための大径の孔を形成する必要があったが、上記のように構成すると、第２の連結管を貫通させるための大径の孔を天井部に設ける必要がなく、天井部には、径が小さい第２の呼吸管を貫通させるための孔を設ければよいため、建屋の屋上の機器のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係わる負荷時タップ切換変圧器の構成例を示したもので、同図において、図２に示した各部と同等の部分にはそれぞれ図２と同一の符号を付してある。
【００３４】
図１において、１は建屋、２は建屋１内に配置されて設置ベース３上に支持された変圧器油槽で、変圧器変圧器油槽２内には絶縁変圧器油４が満たされている。５は変圧器油槽２内に配置された変圧器本体で、この変圧器本体は、一次巻線または二次巻線にタップを備えている。また６は変圧器本体５とともに変圧器油槽内に配置されて変圧器本体５のタップを選択するタップ選択器、７は変圧器油槽内に配置された切換開閉器収容タンク、８はタンク７の上部に接続されたギアケースであり、ギアケース８は、切換開閉器収容タンク７を油槽２内に挿入するために該油槽の天井部に設けられた開口部を閉じるように取り付けられている。切換開閉器収容タンク７内及びギアケース８内は絶縁油４´で満たされ、切換開閉器収容タンク内には、タップ選択器６が選択するタップを切り換える際に限流抵抗器や限流リアクトルなどの限流手段を通して流れるタップ間短絡電流を開閉する切換開閉器９が収容されている。
【００３５】
１１は変圧器油槽内の絶縁油を冷却するために建屋１の屋上に配置された冷却器で、この冷却器は、建屋の天井部を貫通した導油管１２及び１３を通して変圧器油槽２の上部及び下部にそれぞれ設けられた管台部２ａ及び２ｂに接続されている。
【００３６】
なお管台部は、容器（例えば変圧器油槽２）の所定箇所に設けられた孔の周縁部に、フランジを先端に有する管の後端部を溶接することにより構成されるもので、容器に他の容器や管などを接続するために用いられるものである。
【００３７】
１５は建屋１の屋上に配置されて支持台１７により建屋の天井部１ａに支持された第１のコンサベータである。第１のコンサベータ１５は、軸線を水平方向に向けた円筒状の容器からなっていて、その下部に設けられた管台部１５ａが、建屋１の天井部を貫通した第１の連結管１８を通して変圧器油槽２の上部に設けられた管台部２ｃに接続され、第１のコンサベータ１５内の高さ方向の所定の範囲に、変圧器油槽２内の絶縁油４と同じ絶縁油の油面Ｌ1 が形成されるように、絶縁油４の量が設定されている。
【００３８】
第１のコンサベータ１５の上部には第１の呼吸管１９が接続され、該第１の呼吸管１９の下端には第１の吸湿呼吸器２０が接続されている。
【００３９】
以上の各部は、図２に示した従来の負荷時タップ切換変圧器と同様であるが、本発明においては、第２のコンサベータ１６が建屋１内に配置されて支持台２５を介して油槽２の天井部に支持されている。第２のコンサベータ１６は、軸線を水平方向に向けた円筒状の容器からなっていて、垂直方向に伸びる第２の連結管２２を通してギアケース８に設けられた管台部８ａに接続され、連結管２２とギアケース８内とを通して第２のコンサベータ１６と切換開閉器収容タンク７とが接続されている。
【００４０】
第２のコンサベータ１６の上部には、第２の呼吸管２３の一端が接続されている。この第２の呼吸管２３は、第２のコンサベータ１６の上部からほぼ垂直に立ち上がって、建屋１の天井部１ａを貫通して第１のコンサベータ１５内の油面Ｌ1 の上限位置よりも更に高い位置に達する立上がり部２３ａと、該立上がり部２３ａの上端から折り返して下方に伸びる下向延伸部２３ｂとを有している。図示の例では、立上り部２３ａの上端が第１のコンサベータ１５の上端よりも高い位置（第１の呼吸管１９の上端位置）に達するように設けられていて、下向延伸部２３ｂの下端が第１のコンサベータ１５よりも十分に低い位置（建屋１の天井部１ａに近い位置）に達するように、立上り部２３ａ及び下向延伸部２３ｂの長さが設定され、下向延伸部２３ｂの下端に第２の吸湿呼吸器２４が接続されている。そして、第２のコンサベータ１６内の高さ方向の所定の範囲内に切換開閉器収容タンク７内の絶縁油４´と同じ絶縁油の油面Ｌ2 が形成されるように、絶縁油４´の量が設定されている。
【００４１】
なお本発明においては、第１のコンサベータ１５内の油面が上限位置にある状態で切換開閉器収容タンク７内と変圧器油槽２内とを連通させたとした場合に、第１のコンサベータ１５内で生じる油面の低下を許容範囲内に抑えるように、第２の呼吸管２３の立上り部２３ａの上端位置を設定すればよく、必ずしも、第２の呼吸管２３の立上り部２３ａの上端位置は、第１のコンサベータ１５内の油面レベルの上限位置よりも高い位置に設定する必要はないが、第２の呼吸管２３の立上り部２３ａの上端位置を、第１のコンサベータ１５内の油面レベルの上限位置よりも高い位置に設定しておけば、上記の条件は確実に満たされる。
【００４２】
上記のように、第２の呼吸管２３に立上がり部２３ａを設けておくと、万一変圧器の運転中に切換開閉器収容タンク７の液密が破れたとしても、切換開閉器収容タンク７内の絶縁油は、第２の呼吸管１３内を通して第１のコンサベータ１５内の油面の高さまで上昇するだけであり、外部に流出することはない。従って、万一切換開閉器収容タンク７の液密が破れたとしても、変圧器油槽２内の絶縁油の油面レベルが低下することはないため、負荷時タップ切換変圧器の信頼性を高めることができる。
【００４３】
また上記のように、切換開閉器収容タンク用の第２のコンサベータを建屋１内に配置すると、建屋の天井部１ａの面積を縮小することができるため、建屋の小形化を図って、変圧器の設置面積の縮小を図ることができる。
【００４４】
第２のコンサベータ１６を切換開閉器収容タンク７に接続するための第２の連結管２２は、その径が大きいため、図２に示した従来例のように、第２のコンサベータ１６を建屋１の屋上に配置した場合には、建屋の天井部に第２の連結管を貫通させるための大径の孔を形成する必要があり、この大径の孔が建屋の屋上の機器のレイアウト設計を行う上で制約になる。
【００４５】
これに対し、図１に示すように、第２のコンサベータを建屋内に配置して、第２の呼吸管２３のみを建屋の天井部を通して外部に導出するようにすると、第２の連結管２２を貫通させるための大径の孔を天井部に設ける必要がなく、天井部には、径が小さい第２の呼吸管２３を貫通させるための孔を設ければよいため、建屋の屋上の機器のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第２の呼吸管に立上がり部を設けて、第１のコンサベータ内の油面が上限位置にある状態で切換開閉器収容タンク内と変圧器油槽内とを連通させたとした場合に、第１のコンサベータ内で生じる油面の低下を許容範囲内に抑えるように、第２の呼吸管の立上り部の上端位置を設定したので、変圧器の運転中に切換開閉器収容タンクの液密が破れた場合に、絶縁油が外部に流出するのを防ぐことができる。従って、万一切換開閉器収容タンクの液密が破れたとしても、変圧器油槽内の絶縁油の油面レベルが低下することはないため、負荷時タップ切換変圧器の信頼性を高めることができる。
【００４７】
また本発明によれば、切換開閉器収容タンク用の第２のコンサベータを建屋内に配置したことにより、建屋の天井部の面積を縮小することができるため、建屋の小形化を図って、変圧器の設置面積の縮小を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる負荷時タップ切換変圧器の構成例を示した断面図である。
【図２】 従来の負荷時タップ切換変圧器の一例を示した断面図である。
【図３】 従来の負荷時タップ切換変圧器の他の例を示した断面図である。
【符号の説明】
１…建屋、２…変圧器油槽、５…変圧器本体、６…タップ選択器、７…切換開閉器収容タンク、１１…冷却器、１２，１３…導油管、１５…第１のコンサベータ、１６…第２のコンサベータ、１８…第１の連結管、１９…第１の呼吸管、２２…第２の連結管、２３…第２の呼吸管、２３ａ…立上り部、２３ｂ…下向延伸部。

Claims (2)

1. 建屋内に配置されて内部空間が絶縁油で満たされた変圧器油槽と、一次巻線または二次巻線にタップを備えていて前記変圧器油槽内に配置された変圧器本体と、前記変圧器油槽内に配置されて前記変圧器本体のタップを選択するタップ選択器と、前記変圧器油槽内に配置されて内部が絶縁油で満たされた独立の切換開閉器収容タンクと、前記切換開閉器収容タンク内に収容されて前記タップ選択器が選択するタップを切り換える際に限流手段を通して流れる電流を開閉する切換開閉器と、前記変圧器油槽内の絶縁油を冷却する冷却器と、前記変圧器油槽内に接続された第１のコンサベータと、前記切換開閉器収容タンク内に接続された第２のコンサベータと、前記第１のコンサベータ及び第２のコンサベータのそれぞれの上部に接続された第１及び第２の呼吸管とを備え、前記冷却器は前記建屋の屋上に配置されて前記建屋の天井部を貫通した導油管を通して前記変圧器油槽に接続され、前記第１のコンサベータは前記建屋の屋上に配置されて前記建屋の天井部を貫通した第１の連結管を通して前記変圧器油槽の上部に接続され、前記第２のコンサベータは前記建屋内で前記変圧器油槽の天井部の上方に配置されて第２の連結管を通して前記切換開閉器収容タンク内に接続されている負荷時タップ切換変圧器において、
   前記第２のコンサベータに接続された第２の呼吸管は、前記建屋の天井部を通して外部に導出された立上がり部を有し、
   前記第１のコンサベータ内の油面が上限位置にある状態で前記切換開閉器収容タンク内と変圧器油槽内とを連通させたとした場合に前記第１のコンサベータ内で生じる油面の低下を許容範囲内に抑えるように、前記第２の呼吸管の立上り部の上端位置が設定されていることを特徴とする負荷時タップ切換変圧器。
2. 前記第２の呼吸管の立上り部の上端位置は、前記第１のコンサベータ内の油面レベルの上限位置よりも高い位置に設定されている請求項１に記載の負荷時タップ切換変圧器。

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