JP5445164B2 - 油入機器 - Google Patents

Description

本発明は、放圧機構が設けられる油入機器に関するものである。

配電系統における需要者の引込口では、電気事業法に定められた範囲に供給電圧を維持しなくてはならない。そのため、電圧降下や電圧変動により供給電圧が維持すべき範囲を逸脱しないように電圧を管理する必要がある。この管理手法の１つとして、線路中の電圧を調整し引込口の電圧を補償する自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）が配設されている。

電柱には高圧配電線（６６００Ｖ）、低圧配電線（１００Ｖや２００Ｖ）が配線されるが、自動電圧調整器は高圧配電線の電圧を補償（適正化）するために設置される。低圧電力は、高圧電力から変圧器によって適宜降圧して生成することができる。電圧は変電所から離れるほどに低下するため、自動電圧調整器は郊外に設置されることが多い。

従来、自動電圧調整器は占有体積が大きくまた重量も重かったため、２本の電柱を用いたＨ柱装柱によって支持されていた。しかし昨今では、特許文献１に例示されるように、単一の電柱に装柱可能な自動電圧調整器が提案されている。

ところで、特許文献２には、短絡事故等が発生して内圧が異常に上昇した場合に、内圧を解放する放圧カバー（放圧弁）が設けられた電気装置収納ケース（自動電圧調整器のハウジング）が開示されている。自動電圧調整器には、内部に充填された絶縁油の膨張や収縮に伴う内圧調整の目的で気相部が設けられるが、ハウジングの大きさに付随して気相部も大型化していたため、かかる内圧解放時の外部への絶縁油の飛散はほとんど問題とならなかった。

一方、特許文献３には、短絡電流が流れてアークが発生した場合にアークの発弧時間を極力抑制して、アーク熱による絶縁油のガス化膨張圧力すなわち内圧上昇を軽減する自動電圧調整器が開示されている。

特許第３５０６８０８号公報 特許第３１０００３２号公報 特許第２８８３８１１号公報

単一の電柱に装柱可能な自動電圧調整器は、その気相部を小さくすることができれば、さらなる小型化や費用の削減を実現することができる。故に、安全性を確保しつつ気相部を縮小可能な技術が望まれている。

しかしながら、特許文献３の技術を適用したとしても、安全性を確保しつつ気相部を縮小することは困難である。特許文献３ではアークをわずか０．５サイクル（５０Ｈｚでは１０ミリ秒相当）で消弧できるとしているが、それでも爆発的な内圧上昇は生じるからである。なお、異常が発生してから変電所が電気を止めるまでの時間はおよそ０．２秒〜０．４秒ほどであるため、変電所の制御によって内圧の異常上昇を抑えることは期待できないのが現状である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、安全性を確保しつつ気相部を縮小可能な油入機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかる油入機器の代表的な構成は、内部が絶縁油で満たされる収納ケースと、収納ケースの上面に設けられた放圧弁と、放圧弁の下側に接続される上下面が開口した内箱と、上面が開口していて、内箱の下端を取り囲むように固定される外箱とを少なくとも含み、内箱の下端と外箱の間には、外箱の上面から外箱の側面を回り込み、内箱の下面から内箱の内部を上昇するように屈曲した空気流通経路が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、アーク熱による膨張ガスは、外箱の側面を回り込んで内箱に進入する空気流通経路を通過しなければ放圧弁へと到達することができない。したがって、膨張ガスと共に飛散しようとする絶縁油の大半は、外箱の裏側に衝突し、または外箱の側面を回り込む際に曲がりきれずに、収納ケース内に落下する。よって、絶縁油の外部への飛散を抑制することができる。これより、安全性を確保しつつ気相部を縮小することができる。

当該油入機器は、放圧弁の上側を被覆する箱状の放圧弁カバーと、放圧弁カバーの側面に取り付けられた排出ダクトとをさらに含み、排出ダクトは、下向きに屈曲している開口部を有するとよい。

この構成によれば、膨張ガスの経路（空気流通経路）が、放圧弁から放圧弁カバーにあたって屈曲し、さらに排気ダクトにおいて下向きに屈曲することとなる。このように複数回屈曲した経路を通ることにより、膨張ガスに含まれる油滴が曲がりきれずに経路の壁面に衝突して付着するため、絶縁油の外部への飛散を抑制することができる。

上記内箱は、その内側に１以上の網状部材を有するとよい。この網状部材によって、絶縁油を捕捉したり、あるいは細かくしたりすることができる。絶縁油を細かくすることでそれぞれの油滴が迅速に冷却されるため、仮に油滴が外部へと飛散したとしてもその影響を軽減することができる。

上記内箱は、網状部材を複数有し、各網状部材の目が互いに重ならないようにずれているとよい。これにより、膨張ガスに対する抵抗の増大を抑えつつ、さらに高精度に絶縁油を捕捉したり、あるいは細かくしたりすることができる。各網状部材の目が互いに重ならないようにずれていることから、これらを直線的に通過することができないためである。

当該油入機器は、放圧弁の上方に網状の放圧弁受け板をさらに含むとよい。これにより、開放された放圧弁を放圧弁受け板で受け止めることができる。受け止められた放圧弁は、絶縁油が外部に飛散しないように塞き止める効果を奏する。

本発明によれば、安全性を確保しつつ気相部を縮小可能な油入機器を提供することができる。

自動電圧調整器について説明する図である。 図１の簡単な回路構成図である。 直列変圧器の分解斜視図である。 網状部材について説明する図である。 放圧弁開放時における空気流通経路について説明する図である。 比較例としての従来の直列変圧器について説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、自動電圧調整器について説明する図である。また、図２は図１の簡単な回路構成図である。図１に例示するように、自動電圧調整器１００は単一の電柱２００に装柱される。そして、開閉器２０２を介して、腕金２０４に引留装柱された電源側の高圧配電線２０６ａと負荷側の高圧配電線２０６ｂに接続する。なお、図１では、理解を容易にするために、低圧配電線や他の電線、通信線等の図示を省略している。

図２に例示するように、自動電圧調整器１００は、直列変圧器１０２と調整変圧器１０４とから構成される。これらは油入機器であり内部は絶縁油１０２ｂ、１０４ｂで満たされ、その上方には気相部１０２ａ、１０４ａが設けられる。調整変圧器１０４は制御器２０８からの制御信号を受けて、不図示のタップ切替器のタップ位置を切り替え、電圧を昇圧あるいは降圧する。以下、本実施形態にかかる油入機器として上記の直列変圧器１０２を用いて詳細に説明する。

図３は、直列変圧器の分解斜視図である。図３に例示するように、直列変圧器１０２の収納ケース１０６は、内部が上記の絶縁油１０２ｂで満たされたケース本体部１０６ａと、蓋部１０６ｂとからなる。蓋部１０６ｂには、放圧弁取付座１０８が設けられていて、その上面にＯリング等を介して放圧弁１０８ａが取り付けられる。詳細には、放圧弁１０８ａは、放圧弁押板１０８ｂによって押さえられていて、放圧弁押板１０８ｂの一端は立設する支持ボルト１０８ｃ下端に締結されている。これにより、内部の気密性が保たれている。

支持ボルト１０８ｃは、放圧弁１０８ａの上方に設けられる網状の放圧弁受け板１１０を支持する役割を担う。放圧弁受け板１１０は、収納ケース１０６の内圧が上昇して放圧弁１０８ａが開放された場合に、放圧弁１０８ａを受け止めるためのものである。

放圧弁１０８ａの上側は放圧弁取付座１０８ごと、箱状の放圧弁カバー１１２によって被覆される。放圧弁カバー１１２は、その内部を密閉するように蓋部１０６ｂに締結される。

放圧弁カバー１１２の側面には排出ダクト１１４が取り付けられる。排出ダクト１１４は放圧弁カバー１１２の側面から横方向に延長した上で下向きに屈曲し、下方向に開口した開口部１１４ａを有している。開口部１１４ａには虫や異物等の侵入を防ぐ防虫網１１６が備えられる。

一方、放圧弁１０８ａの下側には、上下面が開口した内箱１１８が接続される。換言すれば、内箱１１８は筒を立てたような煙突形状をしている。内箱１１８は、その内側に網状部材１２０を有する。

図４は、網状部材について説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）に例示するように、網状部材１２０には、所定の間隔で複数の目１２０ａが千鳥状に空けられている。ここでは、網状部材１２０を３枚有し、これらの目１２０ａが互いにずれて重ね合わせられる。当然ながら、網状部材１２０は３枚に限られず、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。なお、網状部材１２０としてはパンチングメタルを利用することができる。

図３に戻り、内箱１１８には下方に延設する足部１１８ａが設けられていて、上面が開口した外箱１２２の底面に溶接等で固着される。これにより、外箱１２２は、内箱１１８の下端を取り囲むように、かつその間に隙間を有する状態にて固定される。なお、外箱１２２には、侵入した絶縁油１０２ｂ等を排出する（落とす）排油孔１２２ａ（図５参照）が空けられている。

図５は、放圧弁開放時における空気流通経路について説明する図である。短絡電流が流れてアーク熱による膨張ガスが発生し、収納ケース１０６の内圧が上昇した場合には、図５に例示するように放圧弁１０８ａが開放され放圧弁受け板１１０に受け止められる。なお、図５中の矢印は空気流通経路を示すものであり、この空気流通経路を通って膨張ガスが外部へと噴出される。

当然ながら、膨張ガスの噴出と相まって、絶縁油１０２ｂも外部へと飛散しようとする。しかし、上述した構成では、何重にもわたって絶縁油１０２ｂの飛散を防止する構造が採用されているため、かかる飛散を防止することができる。以下、その詳細について説明する。

第１に、膨張ガスが外箱１２２の側面を回り込んで内箱１１８に進入する際に、飛散しようとする絶縁油１０２ｂの大半は、外箱１２２の裏側に衝突し、または外箱１２２の側面を回り込む際に曲がりきれずにケース本体部１０６ａ内に落下する。すなわち、絶縁油１０２ｂは、気体に比べ比重が大きく緩慢な挙動を取るため、各構造物に衝突させて取り除くことができるのである。

第２に、絶縁油１０２ｂが内箱１１８に侵入しても、内箱１１８の内側に備えられた３枚の網状部材１２０によって捕捉される。上述したように各網状部材１２０の目１２０ａは互いに重ならないようにずれているため、これらを直線的に通過することは不可能だからである。その上、これらを通過するにはそれぞれの目１２０ａを通り抜ける際に絶縁油１０２ｂが確実に細かくなるため、アーク熱によって加熱された油滴（絶縁油１０２ｂ）が迅速に冷却されるようになる。そのため、仮にこの油滴が外部へ飛散したとしても、その影響が軽減される。

第３に、膨張ガスに含まれる油滴が内箱１１８を通過しても、その直上に位置する放圧弁受け板１１０に受け止められた放圧弁１０８ａに衝突する。そのため、放圧弁１０８ａに塞き止められてこれに付着したり、内箱１１８内に落下したりする。

第４に、膨張ガスに含まれる油滴が放圧弁１０８ａをかわしても、その近傍には網状の放圧弁受け板１１０が存在する。放圧弁受け板１１０は網状部材１２０と同様の効果を奏するので、油滴が網目に捕捉されたり或いは細かくなったりする。

第５に、膨張ガスに含まれる油滴が放圧弁受け板１１０を通過しても、排出ダクト１１４は放圧弁カバー１１２の側面に取り付けられている。そのため、排出ダクト１１４に達することなく、油滴が曲がりきれずに放圧弁カバー１１２の壁面に衝突して付着する。なお、放圧弁カバー１１２は、その内部を密閉しているため、接合面から油滴が漏れるおそれもない。

第６に、膨張ガスに含まれる油滴が排出ダクト１１４に達したとしても、その開口部１１４ａは下向きに屈曲している。そのため、開口部１１４ａに達することなく、油滴が曲がりきれずに排出ダクト１１４の壁面に衝突して付着する。

上記より、本実施形態では空気流通経路が複雑に屈曲し、絶縁油１０２ｂの外部への飛散が防止される。加えて、この構造により、壊れた碍子等の内部構造物の外部への放出も回避される。故に、安全性を確保しつつ気相部１０２ａを縮小することが可能となる。

図６は、比較例としての従来の直列変圧器について説明する図である。図６（ａ）は従来の直列変圧器を例示する図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の放圧弁開放時における空気流通経路について説明する図である。なお、図６（ｂ）中の矢印は空気流通経路を示すものであり、この空気流通経路を通って膨張ガスが外部へと噴出される。

図６（ａ）に例示するように従来の直列変圧器１２は、その収納ケース１６が、絶縁油１２ｂで満たされるケース本体部１６ａと蓋部１６ｂとからなり、蓋部１６ｂの上面には放圧弁１８ａが設けられていた。そして、この放圧弁１８ａの上側には、噴出口２０ａを有する載置カバー２０が単に被せられるのみ（載置カバー２０と蓋部１６ｂの間は非密閉）であった。

図６（ｂ）に例示するように、従来の直列変圧器１２の放圧弁１８が開放されると、膨張ガスは空気流通経路を通って、略直線的に外部へと噴出するようになっていた。これより、内部に充填された絶縁油１２ｂが外部に飛散することを防ぐために、充分な大きさの気相部１２ａを設けなければならなかった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明した。上述した構成によれば、絶縁油１０２ｂの外部への飛散を防止することができ、かつ絶縁油１０２ｂの温度も短時間で下げることができる。そのため、安全性を確保しつつ気相部１０２ａを縮小することができる。これより、自動電圧調整器１００のさらなる小型化や費用の削減を実現することができる。

なお、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。上記実施形態の説明に用いた直列変圧器１０２に限らず調整変圧器１０４に適用されることは当然のこと、他の油入機器に対しても適用可能である。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、放圧機構が設けられる油入機器に利用することができる。

１００…自動電圧調整器、１０２…直列変圧器、１０２ａ…気相部、１０２ｂ…絶縁油、１０４…調整変圧器、１０４ａ…気相部、１０４ｂ…絶縁油、１０６…収納ケース（１０６ａ…ケース本体部、１０６ｂ…蓋部）、１０８…放圧弁取付座、１０８ａ…放圧弁、１０８ｂ…押板、１０８ｃ…支持ボルト、１１０…放圧弁受け板、１１２…放圧弁カバー、１１４…排出ダクト、１１４ａ…開口部、１１６…防虫網、１１８…内箱、１２０…網状部材、１２０ａ…目、１２２…外箱、２００…電柱、２０２…開閉器、２０４…腕金、２０６ａ、２０６ｂ…高圧配電線、２０８…制御器、１２…直列変圧器、１２ａ…気相部、１２ｂ…絶縁油、１６…収納ケース（１６ａ…ケース本体部、１６ｂ…蓋部）、１８ａ…放圧弁、２０…載置カバー、２０ａ…噴出口

Claims (5)

1. 内部が絶縁油で満たされる収納ケースと、
   前記収納ケースの上面に設けられた放圧弁と、
   前記放圧弁の下側に接続される上下面が開口した内箱と、
   上面が開口していて、前記内箱の下端を取り囲むように固定される外箱と、
   を少なくとも含み、
   前記内箱の下端と前記外箱の間には、前記外箱の上面から該外箱の側面を回り込み、前記内箱の下面から該内箱の内部を上昇するように屈曲した空気流通経路が形成されていることを特徴とする油入機器。
2. 前記放圧弁の上側を被覆する箱状の放圧弁カバーと、
   前記放圧弁カバーの側面に取り付けられた排出ダクトと、
   をさらに含み、
   前記排出ダクトは、下向きに屈曲している開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の油入機器。
3. 前記内箱は、その内側に１以上の網状部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の油入機器。
4. 前記内箱は、網状部材を複数有し、
   各前記網状部材の目が互いに重ならないようにずれていることを特徴とする請求項３に記載の油入機器。
5. 前記放圧弁の上方に網状の放圧弁受け板をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の油入機器。

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