JP7477996B2

JP7477996B2 - 液面表示装置及び変圧器の端子箱

Info

Publication number: JP7477996B2
Application number: JP2020042988A
Authority: JP
Inventors: 翔大池田
Original assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Current assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JP2021143947A

Description

本発明の実施形態は、液面表示装置及び変圧器の端子箱に関する。

液冷式電気機器、例えば油入変圧器においては、変圧器本体を、タンク内に絶縁油や液体シリコーン等の冷却液と共に収納し、上部にコンサベータを設けて構成されるものが知られている。このような油入変圧器は、設置時即ち最初の注液時や保守の際に、タンクやコンサベータといった冷却液を貯留する液槽の外部から冷却液の残存量を確認できることが必要である。この場合、大型の油入変圧器にあっては、冷却液の液面も高い位置にくるため、作業者が液槽内部の液面を直接視認することが困難な事情がある。

そこで、例えば特許文献１では、油入変圧器において、冷却液の液面位置をその液面に浮く浮き子の上下位置の変動として検出する検出部を設け、その検出部の浮き子の位置を金属ワイヤからなるコントロールケーブルを介していわば遠隔に伝達し、表示器に表示針の変動として表示させるようにした液面表示装置が考えられている。これによれば、表示器を、検出部から離間した位置である変圧器の外壁部、つまり作業者が視認容易な低い位置に設けることができ、油面の確認を容易に行うことができる。また、コントロールケーブルを介して物理的に動作するので、電源のトラブル時等でも使用が可能となる。

特開２０１８－４５９９号公報

ところで、上記のような比較的大形の油入変圧器では、変圧器の外壁部に端子箱を設けることが行われており、この端子箱内に、上記した油面計の表示部を、温度計、圧力計といった他の計器類と共に収納することが考えられている。これにより、計器類を集約して設置でき、防滴、防風、防雨性等を高めることができる。ところが、上記のような、検出部と表示器とをコントロールケーブルで繋げた構成のものでは、表示器を端子箱内に収納するにあたって、コントロールケーブルを一旦切離し、また接続するといった作業を要するものとなる。そのため、液面表示装置としての設置作業の困難性が予測される。

そこで、表示部を検出部から離間した位置に設けることにより液槽内の液面の確認を容易に行うことができるものであって、表示部の設置作業の簡単化を図ることができる液面表示装置、及び、変圧器の端子箱を提供する。

本実施形態に係る液面表示装置は、液体が貯留された液槽内の前記液体の液面を検出する検出部と、一端側が前記検出部に接続され該検出部の検出液面に応じて移動変位するコントロールケーブルと、前記コントロールケーブルの他端側が接続され該コントロールケーブルの移動変位量に応じて前記液面の高さ位置を表示する表示部とを備え、前記コントロールケーブルは、一端側を構成する検出部側ケーブルと、他端側を構成する表示部側ケーブルとに分割されていると共に、それらが結合部において切り離し可能に連結されており、前記結合部は、前記液槽の外部で露出し且つ前記表示部の外部で露出するように、前記検出部側ケーブル及び前記表示部側ケーブルの夫々のケーブル長が設定されるとともに、該検出部側ケーブル及び該表示部側ケーブルの夫々を覆う保護用のアウターケーブルからも露出する形態で設けられている。

一実施形態を示すもので、油入絶縁変圧器の全体の外観を概略的に示す斜視図扉を開いた状態の端子箱の斜視図液面表示装置の全体構成を模式的に示す図検出部の構成を概略的に示す縦断側面図表示部の内部構成を概略的に示す縦断正面図連結状態における結合部の構成を概略的に示す図切り離し状態における結合部の構成を概略的に示す図

以下、高電圧受配電設備用の油入絶縁変圧器に適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、変圧器は、液槽としてのコンサベータを有したものとされている。図１は、本実施形態に係る変圧器としての油入絶縁変圧器１（以下単に「変圧器１」という）の全体構成を示しており、まず、この変圧器１の概略構成について簡単に述べる。尚、本実施形態の説明で方向をいう場合には、本体タンクの長手方向を前後方向、放熱器に端子箱が取付けられている側を前面側とする。

変圧器１は、変圧器本体（図示せず）を収容する本体タンク２と、この本体タンク２の図で左右の側部（右側のみ図示）に接続される複数個のユニット状の放熱器３と、本体タンク２の上部に設けられた液槽としてのコンサベータ４とを備えている。図示はしないが、前記変圧器本体は、鉄心に、例えば３個のモールドコイルを装着してなる周知構成を備えている。前記本体タンク２は、図で前後方向に長い矩形箱状をなし、内部には、前記変圧器本体全体が浸されるように、液体としての例えば鉱油からなる絶縁油Ｍ（図４参照）が充填されている。変圧器本体が絶縁油Ｍにより浸されることにより、絶縁及び冷却が図られる。このとき、本体タンク２の上部とコンサベータ４の底部との間は、パイプ５により接続され、絶縁油Ｍの流通が図られる。

前記放熱器３は、前記本体タンク２内の絶縁油を冷却するためのもので、熱伝導性の良い金属から、全体として、縦長の矩形ブロック状に構成されている。詳しい図示及び説明は省略するが、この放熱器３は、いわゆるパネル式の放熱器が採用され、本体タンク２と連通する上部、下部のヘッダ間に、複数枚の薄板中空状の放熱パネルを並べて配置して構成されている。これにて、放熱器３においては、本体タンク２内で暖められた絶縁油Ｍが、上部ヘッダから各放熱パネル内に流入し、放熱パネル内を下降しながら外部との間で熱交換されて冷却され、下部ヘッダを通って本体タンク２内に戻されるといった循環が行われる。

前記コンサベータ４は、詳しく図示はしないが、内部に液体としての絶縁油Ｍの貯留部を有する上下にやや平べったいタンク状をなし、本体タンク２内の絶縁油Ｍが前記パイプ５を通して介して流入、流出することにより、温度変化に伴う絶縁油Ｍの膨張、収縮を吸収するように構成されている。この場合、変圧器１の稼働中に、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面は、温度による膨張、収縮等に伴って上下に変動する。絶縁油Ｍは、コンサベータ４内において、その液面が、必要な最低液位（ＬＯＷ）以上であって、コンサベータ４の天井部との間に僅かな隙間を確保する最高液位（ＨＩＧＨ）以下になるように貯留される。

このとき、前記コンサベータ４の前側の壁部には、コンサベータ４の絶縁油Ｍの液面の高さを検出するための例えばフロート式の検出部１２が設けられている。この検出部１２については後述する。また、図示はしないが、前記コンサベータ４には、内部の液面の高さを作業者が直接的に視認するための確認窓も設けられている。前記放熱器３のうち、本体タンク２の右側最前部に位置するものの前面下部には、端子箱６が設けられている。この端子箱６の構成についても後述する。尚、本体タンク２の前面部には、変圧器本体のコイルと外部との接続用の複数個のブッシング７が設けられている。

さて、本実施形態の変圧器１にあっては、液槽としての前記コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面の高さ位置を、外部の作業者に知らせるための液面表示装置１１が設けられる。以下、本実施形態に係る液面表示装置１１について、図２～図７も参照して詳述する。この液面表示装置１１は、図３等に示すように、コンサベータ４の絶縁油Ｍの液面の高さを検出するための検出部１２、一端側が検出部１２に接続され該検出部１２の検出液面に応じて移動変位するコントロールケーブル１３、このコントロールケーブル１３の他端側が接続され該コントロールケーブル１３の移動変位量に応じて液面の高さ位置を表示する表示部１４を備える。

このとき、前記コントロールケーブル１３は、例えば直径が１．２ｍｍの金属製ワイヤから構成される。詳しくは後述するように、このコントロールケーブル１３は、一端側を構成する検出部側ケーブル１５と、他端側を構成する表示部側ケーブル１６とに分割されていると共に、それらが結合部１７において切り離し可能に連結されるようになっている。図３に示すように、前記検出部側ケーブル１５及び表示部側ケーブル１６は、保護用のアウターケーブル１８、１８内を通される。また、本実施形態では、前記表示部１４は、前記端子箱６内に組込まれるようになっている。

前記検出部１２は、上記したように、前記コンサベータ４の前壁部に取付けられる。ここで、図４に示すように、コンサベータ４の前壁部には、絶縁油Ｍの通常時の液面となる高さ位置に開口部４ａが形成され、その開口部４ａの周囲に取付座１９が設けられている。検出部１２は、図４に示す構成を備えている。即ち、検出部１２は、非磁性材からなるほぼ四角形板状のベース板２０と、やはり非磁性材からなり前記ベース板２０の前面側に被せられる背面が開放した円筒状のケース部２１とから外殻が構成される。検出部１２は、ベース板２０の周囲部において、前記取付座１９に対し、パッキン２２を介して液密状態に取付けられる。

前記ベース板２０の背面側中央部には、前後方向に延び、先端側が開口部４ａを通してコンサベータ４内に突出して配置される外部シャフト２３が回転可能に設けられている。この外部シャフト２３の先端部即ち後端部はＬ字状に折曲がり、その先端にフロート２４が設けられている。このフロート２４は、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面に浮かび、液面の上昇、下降に応じて上下動される。外部シャフト２３の基端側には、該外部シャフト２３の回転を非接触で伝達するための永久磁石２５が取付けられている。尚、ベース板２０の背面側には、前記フロート２４の上下方向の移動範囲を規制するためのロッド２６、２６が設けられている。

一方、前記ケース部２１内には、前記外部シャフト２３と同軸となるように前後方向に延びる内部シャフト２７が回転可能に設けられている。この内部シャフト２７の基端部には、磁化片２８が取付けられている。この磁化片２８と前記永久磁石２５とは、ベース板２０を挟んで磁気的吸引力により結合し、以て、外部シャフト２３の回転が内部シャフト２７に伝達されるようになっている。

そして、内部シャフト２７にプーリ２９が取付けられている。このプーリ２９の外周部の所定位置に前記検出部側ケーブル１５の先端部が固定されている。検出部側ケーブル１５は、ケース部２１の下部から、アウターケーブル１８内を通るように下方に導出されている。尚、図示はしないが、前記プーリ２９は、図示しないコイルばねにより、検出部側ケーブル１５を巻取る方向、例えば正面から見て時計回り方向に付勢されている。前記コイルばねのばね力は、前記フロート２４の動作を妨げることがない程度の比較的弱いものとされる。

以上の構成により、検出部１２においては、フロート２４の高さ位置が上昇すると、例えば、シャフト２３、２７及びプーリ２９が、正面から見て時計回り方向に回動し、検出部側ケーブル１５がプーリ２９に巻取られるようにして、ケース部２１の内部即ち上方である矢印Ａ方向に引込まれる。これに対し、フロート２４の高さ位置が下降するとシャフト２３、２７及びプーリ２９が、正面から見て反時計回り方向に回動し、検出部側ケーブル１５がプーリ２９に巻取られている部分を解くようにして、ケース部２１の外側即ち下方である矢印Ｂ方向に繰出される。この場合、検出部側ケーブル１５の検出部１２から延出する長さは、フロート２４の高さ位置つまり液面の高さ位置に応じた長さとされる。

前記表示部１４は、図３、図５に示すような構成を備える。即ち、表示部１４は、コントロールケーブル１３の他端側つまり表示部側ケーブル１６の先端部が導入される矩形状のケース３０を備えている。このケース３０の前面部には、目盛板３１（図３参照）及び表示針３２が設けられ、その前面には、ガラス等の透明板が配置されている。ケース３０内には、表示部側ケーブル１６の先端が接続され、該表示部側ケーブル１６の移動つまり矢印Ｃ方向の繰出し、及び、矢印Ｄ方向の引込みに応じて、前記表示針３２を動作させるための針駆動機構が設けられる。

前記目盛板３１は、図３に示すように、全体として円形状をなし、その上半部に液面の高さレベルを示す目盛が半円形状に並んで設けられている。この場合、目盛板３１は、図で左部に位置して、最低液位を示す「ＬＯＷ」の目盛が記されると共に、図で右部に位置して、最高液位を示す「ＨＩＧＨ」の目盛が記される。そして、「ＬＯＷ」を０％、「ＨＩＧＨ」を１００％として、それらの間が、時計回り方向に順に大きくなるように、液面の高さの割合を２０％毎に示す数字である、「２０」～「８０」の目盛が均等に記されている。

前記表示針３２は、先端が目盛板３１のいずれかの目盛を指し示す針状をなし、その基端部が、目盛板３１の中心を貫通する軸部３３の先端に取付けられ、半径方向に延びている。前記軸部３３は、ケース３０内に前後に延びて回転可能に設けられている。この場合、前記表示針３２は、「ＬＯＷ」の目盛から、「ＨＩＧＨ」の目盛までの、例えば角度約１８０度の範囲で回転可能に構成されている。

前記表示針３２を駆動する針駆動機構は、図５に示すように、ケース３０内の前記目盛板３１の裏面側において、前記軸部３３に取付られたプーリ３４を備えている。表示部側ケーブル１６の先端部は、ケース３０の底壁側から導入され、前記プーリ３４の上半部に掛けられるように設けられ、該プーリ３４の外周の図で左側部位に連結固定されている。また、プーリ３４は、コイルばね３５により、図で反時計回り方向つまり表示部側ケーブル１６を内方に引込む方向（図５で矢印Ｄ方向）に比較的弱い力で付勢されている。

これにて、表示部１４においては、上記検出部１２におけるコントロールケーブル１３の移動が伝達されて、検出部１２の検出したコンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面高さが表示される。即ち、プーリ３４に接続されている表示部側ケーブル１６が、ケース３０から繰出される或いはケース３０内に引込まれることにより、プーリ３４が回転され、軸部３３の回転ひいては表示針３２の回転移動に変換される。

具体的には、図５に示すように、表示部側ケーブル１６が、矢印Ｃ方向に繰出されると、プーリ３４及び軸部３３が図で時計回り方向に回転され、表示針３２もより大きな目盛を指し示す方向である時計回り方向に旋回移動する。表示部側ケーブル１６が、矢印Ｄ方向に引込まれると、プーリ３４及び軸部３３が図で反時計回り方向に回転され、表示針３２もより小さな目盛を指し示す方向である反時計回り方向に旋回移動する。

従って、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面高さが上昇すると、コントロールケーブル１３が検出部１２において矢印Ａ方向に引込まれ、表示部１４において矢印Ｃ方向に繰出される。コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面高さが下降すると、コントロールケーブル１３が検出部１２において矢印Ｂ方向に繰出され、表示部１４において矢印Ｄ方向に引込まれる。このとき、コントロールケーブル１３は、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面が最低液位のときに、表示針３２が「ＬＯＷ」の目盛を指し示し、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面が最高液位のときに、表示針３２が「ＨＩＧＨ」の目盛を指し示すようにセットされている。

また、本実施形態では、上記した液面表示装置１１の表示部１４は、端子箱６内に収容されている。図２に示すように、この端子箱６は、前後方向に薄型の矩形箱状をなし、その前面に扉８が開閉可能に設けられている。扉８には透明な窓部８ａが設けられている。端子箱６の内部には、上部即ち窓部８ａの内側に位置して、左から順に、温度計の温度表示部９、圧力計の圧力表示部１０、上記表示部１４が並んで設けられている。この場合、コントロールケーブル１３の表示部側ケーブル１６は、アウターケーブル１８に覆われた状態で、端子箱６の底壁部を上下に貫通するようにして端子箱６内に導入されている。

そして、前記結合部１７は次のように構成されている。即ち、図６及び図７に示すように、前記結合部１７は、前記検出部側ケーブル１５の接続端部である基端部に膨らみ形状に設けられた第１のノブ部３６と、前記表示部側ケーブル１６の接続端部である基端部に膨らみ形状に設けられた第２のノブ部３７とを、抱込部材３８により一体的に保持する構成とされる。前記第１のノブ部３６及び第２のノブ部３７は、例えば亜鉛合金のダイキャスト製品からなり、球体を半分に切断した如きほぼ半球形状をなし、その球面側の外周面の中心部から導出されるようにケーブル１５及び１６が夫々接続されている。

前記抱込部材３８は、弾性及び柔軟性を有するプラスチック材料例えば超高密度ポリエチレンからなり、例えば内部が空洞の球形つまりボール状に構成されると共に、その一部に、いわば切れ長なアーモンド形の切込み部３８ａを有して構成されている。この切込み部３８ａは、抱込部材３８のボールの直径方向両端部に跨る大きさに形成されている。ちなみに、前記第１のノブ部３６及び第２のノブ部３７は、半球の外形の直径寸法が例えば８ｍｍとされ、抱込部材３８の外形の直径寸法は例えば１０ｍｍとされている。

これにて、図６に示すように、前記第１のノブ部３６と第２のノブ部３７とが、その平面同士を突き合せて接触された状態で、抱込部材３８が、それら両者を内部に嵌め込んだ状態に収容することで、それらを抱き込んだ状態に保持する。またこの状態では、切込み部３８ａの両端を夫々ケーブル１５及び１６が通って導出される形態となる。このとき、第１のノブ部３６及び第２のノブ部３７を抱込部材３８内に嵌め込むにあたっては、前記切込み部３８ａを弾性変形させながら第１のノブ部３６及び第２のノブ部３７を通すことができる。また、同様に切込み部３８ａを弾性変形させながら、第１のノブ部３６及び第２のノブ部３７を抱込部材３８から抜き出すことができる。

これにより、結合部１７において、検出部側ケーブル１５と表示部側ケーブル１６との間の接続、切離しが可能とされている。尚、本実施形態では、図１に示すように、コントロールケーブル１３は、前記検出部１２から下方に延びて、端子箱６の下方まで垂れ下がった後、該端子箱６の下部に接続されるのであるが、結合部１７は、端子箱６の近傍つまりコントロールケーブル１３が垂れ下がった下端部部分に配置されるようになっている。また、詳しく図示はしないが、検出部側ケーブル１５及び表示部側ケーブル１６は、結合部１７付近では露出しているが、その他の大部分が、アウターケーブル１８により覆われた形態とされている。

次に、上記構成の作用、効果について述べる。上記構成を備える液面表示装置１１においては、検出部１２によりコンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面を検出し、その検出液面を、コントロールケーブル１３を介して遠隔に伝達することにより、表示部１４に表示させることができる。この場合、表示部１４を、検出部１２から離間した、作業者が視認容易な低い位置に設けることができ、液面の確認を容易に行うことができる。また、液面表示装置１１は、コントロールケーブル１３を介して物理的に動作するので、電源のトラブル時等でも使用が可能となる。

本実施形態では、コンサベータ４の高さ位置が、変圧器１が設置された床から３ｍ以上となる場合でも、床からの高さが１ｍ程度の端子箱６内に表示部１４を設けることができた。このとき、表示部１４を、他の計測器である温度計や圧力計の表示部９、１０と共に端子箱６内に集約的に配置する構成としたので、液面の確認を容易に行うことができることに加えて、敷設性、メンテナンス性等の向上も図ることができる。また、屋外での使用においても、防塵、防風、防雨性等に優れるものとなる。

そして、コントロールケーブル１３は、検出部側ケーブル１５と表示部側ケーブル１６とに分割され、結合部１７において、それらの連結、切り離しを自在に行うことができる。これにより、例えば、検出部側ケーブル１５と表示部側ケーブル１６とを切り離した状態で、コンサベータ４の外壁部に検出部１２を組付けると共に、端子箱６内に表示部１４を容易に組付けることができ、その後、切り離されていたコントロールケーブル１３を、結合部１７にて連結することが可能となる。

そのため、液面表示装置１１としての全体的な設置の作業を容易に行うことができるようになる。このように本実施形態の液面表示装置１１によれば、コントロールケーブル１３を検出部側ケーブル１５と表示部側ケーブル１６とに分割すると共に、それらを結合部１７において切り離し可能に連結する構成とした。従って、コンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面の確認を容易に行うことができるものであって、表示部１４の設置作業の簡単化を図ることができるという優れた効果を奏する。

また、特に本実施形態では、結合部１７を、検出部側ケーブル１５の接続端部に膨らみ形状に設けられた第１のノブ部３６と、表示部側ケーブル１６の接続端部に膨らみ形状に設けられた第２のノブ部３７とを、抱込部材３８により一体的に保持する構成とした。これにより、第１のノブ部３６と第２のノブ部３７との連結状態における保持力を大きくでき、抱込部材３８から抜けにくい状態で保持できながらも、連結、切離しの作業を容易に行うことができる。この場合、膨出するノブ部３６、３７間で、コントロールケーブル１３の引く力及び押す力が伝達されるので、力の伝達を良好に行うことができる。

尚、上記した実施形態では、コンサベータ４を備えた油入絶縁変圧器１のコンサベータ４内の絶縁油Ｍの液面を検出する構成としたが、コンサベータを備えない変圧器に適用しても良く、この場合、液槽としての本体タンク内の液体の液面を検出する構成とすることができる。また、液体としては、絶縁油以外でも、液体シリコーン、水等の冷却液であっても良い。油入絶縁変圧器１に限らず、リアクトルなど冷却液により機器本体の冷却及び絶縁を図るようにした液冷式の電気機器全般に適用することもできる。

結合部１７の構成としても、様々な変更が可能である。例えば、ケーブルに端部に設けられる各ノブ部を、共に、中央部から径方向にケーブルが延びる円柱状に構成し、それらをバンド状の部材で結束することにより、切り離し可能に連結する構成とすることができる。検出部１２の構成としても、例えば、フロートを、上下方向に直線的に移動させ、その上下変位量を、コントロールケーブルの移動に変換する構成とすることができる。更に、表示部１４の構成としても、表示針を直線的に往復移動させる構成としても良い。針駆動機構の構成としても、コントロールケーブルの移動量を比例的に拡大或いは縮小させて表示針の変位に変換する構成としても良い。

その他、表示部を端子箱内に設けるのではなく、単独で変圧器本体の外壁部に設ける構成としても良い。以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は油入絶縁変圧器(変圧器）、２は本体タンク、４はコンサベータ（液槽）、６は端子箱、１１は液面表示装置、１２は検出部、１３はコントロールケーブル、１４は表示部、１５は検出部側ケーブル、１６は表示部側ケーブル、１７は結合部、１８はアウターケーブル、２４はフロート、３６は第１のノブ部、３７は第２のノブ部、３８は抱込部材、３８ａは切込み部、Ｍは絶縁油（液体）を示す。

Claims

液体が貯留された液槽内の前記液体の液面を検出する検出部と、
一端側が前記検出部に接続され該検出部の検出液面に応じて移動変位するコントロールケーブルと、
前記コントロールケーブルの他端側が接続され該コントロールケーブルの移動変位量に応じて前記液面の高さ位置を表示する表示部とを備え、
前記コントロールケーブルは、一端側を構成する検出部側ケーブルと、他端側を構成する表示部側ケーブルとに分割されていると共に、それらが結合部において切り離し可能に連結されており、
前記結合部は、前記液槽の外部で露出し且つ前記表示部の外部で露出するように、前記検出部側ケーブル及び前記表示部側ケーブルの夫々のケーブル長が設定されるとともに、該検出部側ケーブル及び該表示部側ケーブルの夫々を覆う保護用のアウターケーブルからも露出する形態で設けられている液面表示装置。
前記結合部は、前記検出部側ケーブルの接続端部に膨らみ形状に設けられた第１のノブ部と、前記表示部側ケーブルの接続端部に膨らみ形状に設けられた第２のノブ部とを、抱込部材により一体的に保持する構成とされている請求項１記載の液面表示装置。
液槽内に冷却用の液体と共に変圧器本体を収納して構成される変圧器に設けられる端子箱であって、
請求項１又は２記載の液面表示装置の表示部を備えている変圧器の端子箱。