JP4472553B2 - ガス絶縁式スイッチギアのための小型変流器ケーシング - Google Patents

Description

本発明は、高電圧技術の分野、特にガス絶縁式密閉型スイッチギア（ＧＩＳ）での電気測定技術に関する。本発明は、独立請求項の上位概念に基づく変流器ケーシング及びガス絶縁式スイッチギアから始まる。

Ｍ．Okabeらの論文 “Serialization of Standard Gas Insulated Switchgear”, ［標準ガス絶縁式開閉装置の直列化］（Hitachi Review Vol.51(2002), No.5）で、ガス絶縁式スイッチギア（ＧＩＳ）が開示されている。ＧＩＳは、開閉器と電力配分のための母線からなる。給電線とタップに電流測定用変流器が配置されている。

典型的な変流器はフェライト製の変流器コアを有する。変流器コアは、コア支持管の上にあって、導線を環状に包囲する。変流器コアは、様々な電流測定課題と電流測定領域のために設計されるので、変流器は、一般に種々の大きさと個数の変流器コアを必要とする。二つ割りの変流器コアは、一体型より不正確であり、高価である。一体型変流器コアは、組立の際にコア支持管の上に逐次装着しなければならない。装着されたコア支持管は、次にねじ止めフランジでＧＩＳハウジングに固定される。その場合、一体型変流器コアの内径は、ねじ止めフランジの外径より大きくなければならない。このことは、変流器ケーシングのための相応に大きな取付けスペースと、変流器の相応のコストをもたらす。

先行技術で公知のこの問題の解決策は、コア支持管が二つ割りであって、中央に両半管を結合するねじ止めフランジを有し、２つの半管がねじ止めフランジ寄りに細くなっており、こうしてねじ止めフランジの外径を縮小するものである。細くなった領域では、ＧＩＳの作用部とハウジングの間隔が減少し、火花連絡の危険が大きいことが欠点である。
M.Okabeら、"Serialization of Standard Gas Insulated Switchgear",Hitachi Review Vol.51(2002), No.5

本発明の課題は、ガス絶縁式スイッチギアのためのコンパクトな変流器を提示することである。

この課題は、本発明に基づき独立請求項の特徴によって解決される。

本発明は、変流器、特にガス絶縁式密閉型高電圧スイッチギアのための変流器に係る。この変流器は、変流器ケーシングと、コア支持管の上に配置され、スイッチギアの導線中を流れる電流の検出のために使用される少なくとも一つの変流器コアと、を備え、コア支持管が変流器コアをコア支持管の上に装着するための装着口を有し、且つ、コア支持管がフランジを介してスイッチギアのＧＩＳハウジングと結合されている。この変流器において、軸方向の力を受けるための取付け用輪郭部が装着口にあり、その外径はコア支持管のための取付けフランジの外径より小さく、即ちフランジ外径より小さく、コア支持管を装着口の領域に取付けるための取付け手段を取付け用輪郭部に固定することができる。

フランジ外径とは、例えばねじ等で軸方向にフランジ状に取付けられる、当該スイッチギアで代表的な慣用のフランジの外径のことである。従って、取付け用輪郭部の外径は、従来のコア支持管用取付けフランジの外径より小さくなる。換言すれば、取付け用輪郭部は、接触管より、即ち装着される変流器コアの収容と取付けにとって重要な外径より、僅かに大きな外径を有することになる。

本発明によって種々の利点が得られる。その他の寸法が同じ場合、装着される変流器コアのための取付けスペースは、本発明に基づく取付け用輪郭部と従来のフランジとの高さの差だけ拡大される。内径が小さければコア材料が少なくて済むから、全変流器コアの費用が減少される。さらに変流器、特にその変流器コアの極めて簡単な組立と解体が可能になる。全体として、すこぶるコンパクトな構造が実現され、変流器ケーシング内の変流器コアのために多くの取付けスペースが利用可能になる。

第１の実施形態では、取付け手段が、取付け用輪郭部に固定された後、装着口の領域でＧＩＳハウジングにコア支持管を取付けるための取付けフランジとして利用される。このようにして、事後に、即ち変流器コアの装着の後に固定される取付けフランジは、もはや変流器の取付け容積を制限しない。むしろ、取付け用輪郭部に固定される取付けフランジは、変流器コアの内径より大きな外径を有することができる。なぜなら、変流器コアをこの取付けフランジの上に差し込む必要がないからである。

別の実施形態では、装着口の取付け用輪郭部は、径方向外側へ突出する突起部を有する。突起部は、取付け手段の溝部に係合し、取付け手段に作用する軸方向の引張力をコア支持管に伝達する。突起部と溝部によって、事後に固定される取付けフランジのために最小の総高で最大の機械的引張強さが実現される。

請求項５及び６は、組立式の取付け手段が取付け用輪郭部に固定され、取付けフランジがこの組立式取付け手段からなる実施形態に関する。

請求項７及び８は、一体型取付け手段が、複数の固定片を備えた取付け用輪郭部と、特に差込み継手式に協動する実施形態に関するものである。

請求項１０は、以上挙げた利点を有する上記の変流器を備えた電気スイッチギアに関するものである。

発明のその他の詳細、利点及び応用は、従属請求項、請求項の組合せ並びに以下の説明及び図から明らかである。

図において、同じ部材には同じ参照符号が付されている。

図１は、ガス絶縁式密閉型スイッチギア１０の従来の変流器１を示す。ガス絶縁式スイッチギア１０のハウジング６は、例えばＳＦ_６ガスを数バールの圧力で充填したガス室９を包囲する。スイッチギア部分１０の縦軸Ａは、この場合、導線７に沿って延びている。作用部または導線７は、絶縁物８、特に台座形絶縁物８及び隔壁形絶縁物８によって、カプセル６のガス入り内室９の中に保持される。一方、絶縁物８は、絶縁フランジ８ａによりＧＩＳカプセル６に支えられる。

変流器１の変流器ケーシング３ａは、取付けフランジ４、５を介してＧＩＳハウジング６に固定される。図示のように、絶縁フランジ８ａは、変流器１の取付けフランジ４、５とともにフランジ状に取付けることができる。変流器ケーシング３ａは、装着される変流器コア２、特に一体型の変流器コア２を内蔵する。変流器コア２のために取付け容積３ｂが利用可能である。変流器コア２をコア支持管３の上に装着するには、変流器コア２の内径ｄが取付けフランジ４、５の外径より大きくなければならないので、取付け容積３ｂは径方向内側が制限される。即ち、この場合には、取付けフランジ４、５がコア支持管３と一体に形成されているからである。コア支持管３の外径をＫ_１で示す。

二つ割りの変流器コアの装着の場合は、内側の大きな取付け容積２ａが利用可能である。変流器コア２の収容にとって重要なコア支持管１１の外径Ｋ_１は、もちろん変流器コア２の内径ｄより小さく選定されている。３ｄは、変流器１の端子箱を示す。すべての変流器コア２は、ＳＦ_６ガス室９の外側に配置されている。アース電流絶縁１４は、逆電流が変流器ケーシング３ａを経て変流器コア２の外側でＧＩＳカプセル６を経由し、アース電位に導かれるようにする。こうして、作用部７の中を流れる被測定電流が変流器コア２によって正確に検出される。

図２にも、従来の変流器ケーシング３ａが示されている。但し、この場合は、コア支持管が二つ割りであり、２つの半管３１、３２が、中央でフランジ４１、４２により気密に連結されている。コア支持管の半管４１、４２を中央寄りに細くすることにより、フランジ外径Ｄの問題が緩和される。このことは、ガス室９の中で電界強度の増加をもたらし、絶縁上不利である。

いずれの場合も、変流器コア２の装着にとって重要な取付けフランジ４；４１、４２が、コア支持管３；３１、３２と一体になっている。コア支持管３の取付けフランジ４；４１、４２は、通常、軸方向に配置されたねじ等によってフランジ状に取付けられるねじ止めフランジである。取付けフランジ４；４１、４２は、コア支持管３の外径Ｋ_１を超える最小限必要な張り出しが必要不可欠である。この張り出しは、必ず変流器コア２のための取付け容積の損失となって現れる。

図３ａないし３ｄは、本発明の実施形態を示す。変流器１’は、やはり変流器ケーシング１１ａ、一体型変流器コア２のための取付け容積１１ｂ、変流器ケーシングの側壁１１ｃ、アース電流６ａを変流器コア２の外側で変流器ケーシング１１ａを経て返送するためのアース電流絶縁１４、及びコア支持管１１に固定されたコア支持体取付けフランジ１１ｅを備えている。

本発明は、軸方向の力を受けるための取付け用輪郭部１１ｄが装着口３ｃにあって、その外径Ｋ_２は、コア支持管１１の取付けフランジ１１ｅ、１２、１２’、１３；５の外径Ｄより小さく、コア支持管１１を装着口３ｃの領域に取付けるための取付け手段１２、１２’を、取付け用輪郭部１１ｄに固定することができるというものである。このようにして、取付けフランジ１２、１２’は取外し可能である。従って、装着される変流器コア２のための取付け容積２ａは、装着口３ｃの取付け用輪郭部１１ｄの高さまたは外径Ｋ_２によって径方向内側が制限されるだけである。この点について、以下に幾つかの実施形態を示す。

図３ａないし３ｄに示すように、取付け用輪郭部１１ｄは、装着口３ｃに沿って、径方向外側へ突出する突起部１１ｄ、１１０ｄを有する。これらの突起部は、取付け手段１２、１２’の溝部１２０、１２０’に係合し、取付け手段１２、１２’に作用する軸方向の引張力をコア支持管１１に伝達する。また、取付け用輪郭部１１ｄは、表面構造をなし、または表面構造を含むことができる。上記の表面構造は、固定される取付けフランジの径方向締付けのための表面あらさまたは歯形構造を有し、それによって、軸方向の力の吸収及び取付けフランジへの伝達のために利用される。このようにして、取付け用輪郭部１１ｄのために最小の総高または最小の外径Ｋ_２が得られる。

図３ａ、３ｂによれば、突起部１１ｄは装着口３ｃの周囲に環状に閉じており、取付け手段１２は二つ割り、特に半円環形または複数の部材形（図示せず）である。取付け手段１２は、取付け用輪郭部１１ｄへの固定のために、外側から取付け用輪郭部１１ｄへ径方向に送り込みまたは突き付けることが好ましい。取付け手段１２は、取付け用輪郭部１１ｄに径方向に締付けることができる締付けフランジ１２であることが好ましい。そのために、締付けフランジ１２は、突起部１１ｄと相補形の凹陥部１２０、または溝部１２０及び突起部１１ｄに軸方向に支えられる、この場合、半円環形の突端１２１を有する。特に締付けフランジ１２は締結手段１２ｃ、例えば、ねじ１２ｃにより相手方フランジ１３、５、８ａに軸方向にフランジ状に取付けられ、それによって、径方向にも取付け用輪郭部１１ｄに締付けられる。

図３ａと図３ｃ及び３ｄの組合せによれば、突起部１１ｄは、装着口３ｃの周囲にも部分円環状の突起片１１０ｄを有し、取付け手段１２’と一体をなすことができる。そこで、取付け手段１２’は、突起片１１０ｄに対応する部分円環形溝部１２０’（または相補形の部分円環形突出部分１２１’）を有する回転フランジ１２’であることが好ましい。その場合、溝部１２０’は、突起片１１０ｄとの差込み継手式の係合のために利用される。

別の実施形態では、装着口３ｃの領域でＧＩＳハウジング６にコア支持管１１を固定するために、環状中間フランジ１３がコア支持管１１とＧＩＳハウジング６の間に配置され、両側でフランジ状に取付けられる。中間フランジ１３は、特に取付けフランジ１２、１２’として機能する取付け手段１２、１２’に対する相手方フランジ１３、５、８ａとして利用される。中間フランジ１３は、片側単純フランジであるか、または図示のようにＵ形中間フランジ１３である。また、中間フランジ１３は、別個のフランジ１３であるか、または他のフランジ、例えば絶縁フランジ８ａと一体をなすことができる。中間フランジ１３を全く省略することもできる。

変流器１’は、特にガス絶縁式中電圧または高電圧スイッチギア１０に適している。このような変流器１’を有するスイッチギア１０もクレームされている。

２個のねじ止めフランジの間に取付けられた複数個の変流器コアを有する先行技術による変流器ケーシングの横断面図を示す。 中央寄りに細くなった二つ割りのコア支持管を有する先行技術による変流器ケーシングの横断面図を示す。 事後固定可能な締付けフランジを有する本発明の変流器ケーシングの横断面図を示す。 事後固定可能な締付けフランジを有する本発明の変流器ケーシングの部分詳細平面図を示す。 事後固定可能な締付けフランジを有する本発明の変流器ケーシングの部分詳細平面図を示す。 事後固定可能な締付けフランジを有する本発明の変流器ケーシングの部分詳細平面図を示す。

符号の説明

１・・・従来の変流器、
１’ ・・・本発明に基づく変流器、
２・・・一体型変流器コア、装着される変流器コア、
２ａ・・・二つ割り変流器コアのための収容容積、
３・・・コア支持管、
３１、３２・・・コア支持管の半管、
３ａ・・・変流器ケーシング、
３ｂ・・・一体型の（装着される）変流器コアのための取付けスペース、
３ｃ・・・変流器コアの装着のための開口部、装着口、
３ｄ・・・変流器端子箱、
４・・・コア支持管フランジ、末端側ねじ止めフランジ、
４１、４２・・・コア支持管フランジ、中央ねじ止めフランジ、
５・・・ＧＩＳハウジングの相手方フランジ、
６・・・ＧＩＳハウジング、
６ａ・・・カプセル電流路、
７・・・作用部、導線、
８・・・絶縁物、台座型絶縁物、隔壁型絶縁物、
８ａ・・・絶縁フランジ、
９・・・ガス室、ＳＦ_６、
１０・・・ガス絶縁式スイッチギア、
１１・・・コア支持体、
１１ａ・・・変流器ケーシング、
１１ｂ・・・変流器コアのための取付けスペース、
１１ｃ・・・変流器ケーシングの側壁、
１１ｄ・・・取付け用輪郭部；段部、締付けフランジのための突起部、締付け用突端、
１１０ｄ・・・取付け用輪郭部（部分円環状）、
１１ｅ・・・コア支持体取付けフランジ、
１２・・・取付け手段、締付けフランジ、
１２’ ・・・取付け手段、回転フランジ、
１２０・・・凹陥部、溝部（環状）、
１２１・・・突起部、突端（環状）、
１２０’ ・・・凹陥部片、溝部（部分円環状）、
１２１’ ・・・突起片（部分円環状）、
１２ａ、１２ｂ・・・半円環形締付けフランジ、締付けフランジ部材、
１２ｃ・・・締付けフランジのための締結手段、ねじ、
１３・・・中間フランジ、
１４・・・アース電流絶縁、
Ａ・・・スイッチギア部分の縦軸、
ｄ・・・変流器コアの内径、
Ｄ・・・ねじ止めフランジの外径、一体型変流器コアのための取付け容積の内径、
Ｋ_１・・・コア支持管の外径、
Ｋ２・・・取付け用輪郭部の外径、締付け用突端の外径。

Claims (14)

1. ガス絶縁式密閉型スイッチギア（１０）のための変流器（１’）であって、
   変流器ケーシング（１１ａ）と、
   コア支持管（１１）の上に配置され、スイッチギア（１０）の導線（７）中を流れる電流の検出のために使用される、少なくとも一つの変流器コア（２）と、を備え、
   前記コア支持管（１１）は、前記変流器コア（２）を前記コア支持管（１１）の上に装着するための装着口（３ｃ）を有し、且つ、前記コア支持管（１１）は、取付けフランジ（１１ｅ、１２、１２’、１３；５）を介してスイッチギア（１０）のＧＩＳハウジング（６）に接続される変流器（１’）において、
   ａ） 軸方向の力を受けるための取付け用輪郭部（１１ｄ）が、前記装着口（３ｃ）に設けられ、その外径（Ｋ_２）は、前記コア支持管（１１）のための取付けフランジ（１１ｅ、１２、１２’、１３；５）の外径（Ｄ）より小さく、且つ、
   ｂ） 前記コア支持管（１１）を前記装着口（３ｃ）の領域に取付けるための取付け手段（１２、１２’）を、前記取付け用輪郭部（１１ｄ）に固定することが可能であること、
   を特徴とする変流器（１’）。
2. 前記取付け手段（１２、１２’）は、前記取付け用輪郭部（１１ｄ）に固定された後で、前記コア支持管（１１）を前記装着口（３ｃ）の領域で前記ＧＩＳハウジング（６）に取付けるための取付けフランジ（１２、１２’）として利用されることを特徴とする請求項１に記載の変流器（１’）。
3. ａ） 一体型の変流器コア（２）のための取付けスペース（３ｂ）の径方向内側は、前記取付け用輪郭部（１１ｄ）の外径（Ｋ_２）によって限定され、および／または、
   ｂ） 前記装着口（３ｃ）の外径（Ｋ_２）は、径方向外側へ突出する突起部（１１ｄ、１１０ｄ）で規定されること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の変流器（１’）。
4. 前記装着口（３ｃ）の前記取付け用輪郭部（１１ｄ）は、径方向外側へ突出する突起部（１１ｄ、１１０ｄ）を有しており、この突起部は、前記取付け手段（１２、１２’）の溝部（１２０、１２０’）に係合し、前記取付け手段（１２、１２’）に作用する軸方向の引張力を前記コア支持管（１１）に伝達することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の変流器（１’）。
5. 前記突起部（１１ｄ）は、前記装着口（３ｃ）の周囲で環状に閉じており、前記取付け手段（１２）は、二つ割りまたは複数の部材からなることを特徴とする請求項４に記載の変流器（１’）。
6. 前記取付け手段（１２）は、半円環形の二つ割りの部材からなることを特徴とする請求項５に記載の変流器（１’）。
7. 前記取付け手段（１２）は、外側から前記取付け用輪郭部（１１ｄ）へ径方向に送り込むことが可能であること、
   を特徴とする請求項５に記載の変流器（１’）。
8. 前記取付け手段（１２）は、締付けフランジ（１２）であって、前記取付け用輪郭部（１１ｄ）に径方向に締付けることが可能であること、
   を特徴とする請求項５に記載の変流器（１’）。
9. 前記取付け手段（１２）は、締結手段（１２ｃ）によって相手方フランジ（１３、５、８ａ）に軸方向からフランジ状に取付けることが可能であること、
   を特徴とする請求項８に記載の変流器（１’）。
10. 前記装着口（３ｃ）の周囲の前記突起部（１１ｄ）は、部分円環状の突起片（１１０ｄ）を有し、前記取付け手段（１２’）は、一体的に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の変流器（１’）。
11. 前記取付け手段（１２’）は、回転フランジ（１２’）であり、この回転フランジは、前記突起片（１１０ｄ）との係合のために、前記突起片（１１０ｄ）に対応する部分円環状の溝部（１２０’）を有することを特徴とする請求項１０に記載の変流器（１’）。
12. 前記装着口（３ｃ）の領域で前記ＧＩＳハウジング（６）に前記コア支持管（１１）を固定するために、円環形の中間フランジ（１３）が、前記コア支持管（１１）と前記ＧＩＳハウジング（６）の間に配置され、
    この中間フランジ（１３）は、両側でフランジ状に取付けられ、取付けフランジ（１２、１２’）として機能する前記取付け手段（１２、１２’）のための相手方フランジ（１３、５、８ａ）として使用されること、
    を特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の変流器（１’）。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の変流器（１’）を備えていることを特徴とする電気的スイッチギア（１３）。
14. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の変流器（１’）を備えていることを特徴とする高電圧または中電圧スイッチギア（１３）。

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