JP5196343B2 - 負荷時タップ切換器 - Google Patents

Description

本発明は負荷時タップ切換器に関し、特に、真空スイッチ式の負荷時タップ切換器に関するものである。

変圧器に負荷が接続された状態で、変圧器のコイルに設けたタップを切換える負荷時タップ切換器（ＬＴＣ：Load Tap-Changer）がある。負荷時タップ切換器は、変圧器のコイルのタップを選択するタップ選択器と、コイルのタップ切換時に負荷電流を開閉する真空スイッチ式切換開閉器とを備えている。真空スイッチ式切換開閉器の開閉器本体は、絶縁油が貯留された切換開閉器容器に収容されている。その切換開閉器容器は、真空スイッチ式切換開閉器の万一の異常や事故による油汚損の影響が変圧器の内部に及ばないように、変圧器の筐体内の変圧器絶縁油から完全に密閉されて仕切られた独立容器となっている。

また、切換開閉器容器へ絶縁油を補給するコンサベータが取り付けられている。このコンサベータと切換開閉器容器とは、所定の油配管によって接続され、油配管の途中には、油流保護継電器が取り付けられている。油流保護継電器は、切換開閉器容器内で起こる切換失敗による異常アーク、絶縁破壊、短絡事故等によって生じる油配管内の異常な油流を検出して、変圧器や負荷時タップ切換器を保護するために設けられている。

真空スイッチ式の負荷時タップ切換器は、電流開閉素子として真空スイッチが使用されており、真空力を使って接点に接圧をかけているので、接点を開極するときには真空力に抗して開極させる必要がある。そのため、切換開閉器容器内の圧力が高くなり過ぎると、真空力に切換開閉器容器内圧力が加わって接点の開極動作を阻害することになるため、切換開閉器容器内の圧力管理が重要になる。

従来は、切換開閉器容器の絶縁油は変圧器の油温度変化により体積膨張や体積収縮を行うので、コンサベータからブリーザを通じて大気につないで大気圧との圧力差をなくし、コンサベータのヘッド圧のみとした方法で圧力を管理していた（たとえば、特許文献１を参照）。
特開２００４−７９９２０号公報

従来の真空スイッチ式切換開閉器では、コンサベータからブリーザを通じて大気と繋がっていたため、常に酸素の流入があるので絶縁油を酸化劣化させ酸化スラッジを生成し易い状態にあった。そのため、真空スイッチ式切換開閉器の通電部の接点に酸化スラッジが生成して酸化皮膜が成長し、接触抵抗が増大して接点過熱から電流通流障害を招く問題があった。

また、機械的動作を伴う通電用の平編線等にも酸化皮膜が表面に付着し、可撓性を喪失させて断線などの問題があった。さらに、吸気作用により大気中の水分がコンサベータ内へ流入するので、ブリーザに乾燥剤を入れて水分の流入を防止しているが、経年使用により乾燥剤の吸湿容量を超えると絶縁油に水分が混入して絶縁油が劣化し、真空スイッチ式切換開閉器の絶縁低下を招くという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁油の劣化が防止される真空スイッチ式の負荷時タップ切換器を提供することである。

本発明に係る負荷時タップ切換器は、変圧器のタップを切換える負荷時タップ切換器であって、開閉器本体と切換開閉器容器とコンサベータと油流保護継電器とを備えている。開閉器本体は、電流開閉素子として真空スイッチを有している。切換開閉器容器は、変圧器の筐体と隔絶され、開閉器本体が収容されて絶縁油で満たされている。コンサベータは、絶縁油で満たされた切換開閉器容器内に連通し、所定の容積を有して大気と隔絶されている。油流保護継電器は、コンサベータと切換開閉器容器とを接続する配管の途中に取り付けられている。コンサベータ内には、絶縁油とともに、酸素を含まない所定のガスが充填されている。コンサベータは、切換開閉器容器内に連通する第１容器と、第１容器に連通し、所定のガスが充填される第２容器とを含む。

本発明に係る負荷時タップ切換器によれば、切換開閉器容器内の絶縁油は、大気中の水分や酸素と遮断されることになるため、絶縁油の酸化に伴う劣化や、水分の混入による絶縁特性の低下を抑制することができる。

実施の形態１
実施の形態１に係る真空スイッチ式の負荷時タップ切換器について説明する。図１および図２に示すように、負荷時タップ切換器１は、変圧器２０のコイル２１のタップを選択するタップ選択器２と、コイル２１のタップ切換時に負荷電流を開閉する真空スイッチ式切換開閉器３とを備えて構成される。

真空スイッチ式切換開閉器３の開閉器本体４は、絶縁油６が貯留された切換開閉器容器７内に収容され、開閉器本体４内には真空スイッチ５が設けられている。切換開閉器容器７には、切換開閉器容器７へ絶縁油６を補給するコンサベータ８が取り付けられている。このコンサベータ８は、大気と隔絶されており、絶縁油６を貯留した閉じられた空間が形成されている。コンサベータ８内の空間容積８ｃには、たとえば窒素等の不活性ガスなど、酸素を含まないガス（非酸素）が充填されている。

切換開閉器容器７内の絶縁油６は、後述する変圧器絶縁油２３の温度変化により、体積膨張や体積収縮を行う。コンサベータ８は、その体積膨張や体積収縮によって生じる圧力変動に対して、絶縁油６の量との関係で切換開閉器容器７が損傷を受けず、真空スイッチの開閉動作が阻害されない圧力になるよう所定の圧力と容積に設定されている。コンサベータ８と切換開閉器容器７とは、所定の油配管９によって接続され、その油配管９の途中には、油流保護継電器１０が取り付けられている。

油流保護継電器１０は、切換開閉器容器７内で生じる切換失敗による異常アーク、絶縁破壊、短絡事故等に起因する油配管９内の油流を検出する。また、万一、切換開閉器容器７内で発生した異常アークによって大量の分解ガスが発生した場合に、その分解ガスによる切換開閉器容器７内の圧力が過度に上昇して切換開閉器容器７が損傷を受けるのを阻止するために、切換開閉器容器７の上部には、切換開閉器容器７内の圧力を解放する放圧装置１１が設けられている。

負荷時タップ切換器１は変圧器２０に取り付けられる。変圧器２０の筐体２２内は変圧器絶縁油２３で満たされ、タップ選択器２、真空スイッチ式切換開閉器３およびコイル２１が浸漬される態様で取付けられている。この真空スイッチ式切換開閉器３の切換開閉器容器７の上部は筐体２２から突出して配設され、その突出部には連結軸１４と操作機構１３を含む駆動装置１２が取付けられる。また、切換開閉器容器７は筐体２２から隔絶された密閉構造になっており、切換開閉器容器７内での事故による汚損油が、変圧器絶縁油２３内へ拡散することが防止される。

上述した負荷時タップ切換器１によれば、真空スイッチ式切換開閉器３のコンサベータ８が密閉構造とされて、コンサベータ８には絶縁油６とともに、たとえば窒素ガスが空間容積８ｃに充填されている。これにより、切換開閉器容器７内の絶縁油６は、大気と隔絶されて大気中の水分や酸素と遮断されることになる。その結果、絶縁油６の酸化や水分の混入による絶縁油６の劣化を抑制することができる。

また、コンサベータ８を大気と隔絶された密閉構造とするために、コンサベータ８は所定の圧力と容積に設定される。従来の真空スイッチ式切換開閉器では、ブリーザがコンサベータに取り付けられており、このブリーザをなくしてコンサベータ内の圧力を調整する発想はなかった。

上述した負荷時タップ切換器１によれば、コンサベータ８は、絶縁油６の体積膨張や体積収縮によって生じる圧力変動に対して、絶縁油６の量との関係で切換開閉器容器７が損傷を受けず、かつ、真空スイッチの開閉動作が阻害されない圧力になるよう所定の圧力と容積に設定されている。これにより、絶縁油６の劣化を防止しながら、負荷時タップ切換器１を確実に稼動させることができる。

実施の形態２
前述した真空スイッチ式の負荷時タップ切換器１では、コンサベータ８は、絶縁油６の量と、その絶縁油６の体積膨張や体積収縮によって生じる圧力変動とに基づいて、所定の圧力と容積に設定されることを述べた。ここでは、１つのコンサベータ８にてそのような容積を物理的に確保できない真空スイッチ式の負荷時タップ切換器１を例に挙げて説明する。

図３に示すように、この負荷時タップ切換器１では、コンサベータ８として、切換開閉器容器７に接続される第１容器８ａと、その第１容器８ａに接続される第２容器８ｂとが設けられている。この第２容器８ｂには、たとえば窒素等の不活性ガスなど、酸素を含まないガス（非酸素）が充填されている。そして、第１容器８ａと第２容器８ｂとは気体配管１６によって繋がれている。したがって、第１容器８ａと第２容器８ｂとを合わせたコンサベータ８が、絶縁油６の量と、その絶縁油６の体積膨張や体積収縮によって生じる圧力変動に対して、真空スイッチの開閉動作が阻害されない圧力に保持される所定の圧力と容積に設定されることになる。なお、これ以外の構成については、図２に示す真空スイッチ式の負荷時タップ切換器１と同様なので、同一部材には同一符合を付し、その説明を省略する。

上述した負荷時タップ切換器１では、まず、コンサベータ８が密閉構造とされて、コンサベータ８には絶縁油６とともに、空間容積８ｃおよび第２容器８ｂに酸素を含まない窒素などの不活性ガスが充填されている。これにより、切換開閉器容器７内の絶縁油６が、大気中の水分や酸素と遮断されて、絶縁油６の酸化や水分の混入による絶縁油の劣化を抑制することができる。

そして、第１容器８ａと第２容器８ｂとを合わせたコンサベータ８が、絶縁油６の量と、その絶縁油６の体積膨張や体積収縮によって生じる圧力変動とに基づいて、所定の圧力と容積に設定されている。これにより、第１容器８ａだけでは物理的に所定の容積を確保することができないような場合でも、第２容器８ｂを繋げることで、所定の容積を確保することができる。

なお、上述したタップ切換器１では、第２容器８ｂを変圧器２０の筐体２２の上に配設する場合を例に挙げて説明したが、変圧器２０を設置する場所によっては、第２容器８ｂを筐体２２の上に配設することができないような場合も想定される。そのような場合には、図４に示すように、第１容器８ａと第２容器８ｂとをより長い気体配管１６にて接続することが好ましい。こうすることで、第２容器８ｂの設置場所の自由度、ひいては、変圧器２０の設置場所の自由度を高めることができる。また、上記のように、筐体２２と第２容器８ｂとを別体とする他に、図５に示すように、筐体２２として、筐体２２の上部に所定の領域（空間）２２ａを確保した筐体２２を適用し、この領域２２ａを第２容器８ｂとして使用してもよい。

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る真空スイッチ式の負荷時タップ切換器を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、真空スイッチ式の負荷時タップ切換器が変圧器に取り付けられた状態を示す、一部断面を含む側面図である。 本発明の実施の形態２に係る真空スイッチ式の負荷時タップ切換器が変圧器に取り付けられた状態を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、変形例に係る真空スイッチ式の負荷時タップ切換器が変圧器に取り付けられた状態を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、他の変形例に係る真空スイッチ式の負荷時タップ切換器が変圧器に取り付けられた状態を示す、一部断面を含む側面図である。

符号の説明

１ 負荷時タップ切換器、２ タップ選択器、３ 真空スイッチ式切換開閉器、４ 開閉器本体、５ 真空スイッチ、６ 絶縁油、７ 切換開閉器容器、８ コンサベータ、８ａ 第１容器、８ｂ 第２容器、８ｃ 空間容積、９ 油配管、１０ 油流保護継電器、１１ 放圧装置、１２ 駆動装置、１３ 操作機構、１４ 連結軸、１６ 気体配管、２０ 変圧器、２１ コイル、２２ 筐体、２２ａ 領域、２３ 変圧器絶縁油。

Claims (3)

1. 変圧器のタップを切換える負荷時タップ切換器であって、
   電流開閉素子として真空スイッチを有する開閉器本体と、
   変圧器の筐体と隔絶され、前記開閉器本体が収容されて絶縁油で満たされた切換開閉器容器と、
   前記絶縁油で満たされた前記切換開閉器容器内に連通し、所定の容積を有して大気と隔絶されたコンサベータと
   前記コンサベータと前記切換開閉器容器とを接続する配管の途中に取り付けられた油流保護継電器と
   を備え、
   前記コンサベータ内には、前記絶縁油とともに、酸素を含まない所定のガスが充填され、
   前記コンサベータは、
   前記切換開閉器容器内に連通する第１容器と、
   前記第１容器に連通し、前記所定のガスが充填される第２容器と
   を含む、負荷時タップ切換器。
2. 前記所定のガスは不活性ガスを含む、請求項１記載の負荷時タップ切換器。
3. 前記コンサベータは、前記絶縁油の量と前記絶縁油の体積膨張および体積収縮によって生じる圧力変動とに基づいて所定の容積に設定された、請求項１また２に記載の負荷時タップ切換器。

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