JPH1022148A - コンデンサ形計器用変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分圧コンデンサに対して並列に接続する鉄共振
抑制用の放電ギャップが自然環境の影響を受けるのを防
止したコンデンサ形計器用変成器を提供する。 【解決手段】変圧器２７を収納したタンク２０と主コン
デンサ３０及び分圧コンデンサ３１を収納した碍管２１
との間を区分するように分圧ブッシング２２を設ける
る。タンク２０内に針状電極３８と酸化亜鉛避雷器３５
とを設け、針状電極３８をタンク内の上部のガス空間部
２８でタンクの内面に対向させて、針状電極３８とタン
クの内面とにより放電ギャップ４０を形成する。針状電
極３８を酸化亜鉛避雷器３５と分圧ブッシング２２に埋
設した導体２２Ｃとを通して分圧コンデンサ３１の主コ
ンデンサ側の端子に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変電所等の母線ま
たは線路に接続されて電圧を変成し、計器や継電器等に
電圧を供給するために用いられるコンデンサ形計器用変
成器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサ形計器用変成器は、主コンデ
ンサと該主コンデンサに直列に接続された分圧コンデン
サとを碍管内に収納してなるコンデンサ部と、接地電位
にある金属製のタンク内に変圧器を収納してなる変成装
置部と、分圧コンデンサに対して並列に接続された鉄共
振抑制用の放電ギャップとにより構成される。

【０００３】図３は従来のコンデンサ形計器用変成器
（以下ＣＶＴともいう。）の要部の構成を概略的に示し
たもので、同図において１は接地電位にある金属製のタ
ンク、２はタンク１の上に支持された碍管である。碍管
２内には主コンデンサ３と該主コンデンサに対して直列
に接続された分圧コンデンサ４とが収納されて、該主コ
ンデンサ３及び分圧コンデンサ４と碍管２とによりコン
デンサ部５が構成されている。

【０００４】またタンク１内には絶縁油とともに変圧器
６と共振リアクトル７とが収納されている。共振リアク
トル７の一端はタンク１に取り付けられた接地端子８に
接続され、共振リアクトル７の他端は変圧器の一次コイ
ル６ａの一端（低圧側端子）に接続されている。タンク
１の上部には分圧ブッシング９が取り付けられ、該分圧
ブッシングの中心導体のタンク１内に臨む一端に一次コ
イル６ａの他端（高圧側端子）が接続されている。分圧
ブッシング９の上端には中心導体の他端につながる端子
９ａが設けられ、該端子９ａは碍管５を貫通した導体１
０を通して分圧コンデンサ４と主コンデンサ３との接続
点に接続されている。

【０００５】分圧コンデンサ４の主コンデンサと反対側
の端子は導体１１を通してタンクの上部に取り付けられ
た端子１２に接続され、端子１２と接地端子８との間は
導体１３を通して相互に接続されている。接地端子８は
接地線１４を通して接地される。主コンデンサ３の分圧
コンデンサと反対側の端子は碍管２の上端に設けられた
端子金具に接続され、該端子金具が線路や母線等に接続
される。

【０００６】タンク１の側面には図示しない端子箱が取
り付けられていて、タンク１に対して絶縁された状態で
取り付けられた二次端子１５，１５´が該端子箱内に導
出され、これらの二次端子１５，１５´に変圧器の二次
コイル６ｂの両端が接続されている。

【０００７】分圧ブッシング９の上端の端子９ａ及びタ
ンク１の上部にそれぞれ放電電極１６ａ及び１６ｂの一
端が接続され、これらの放電電極１６ａ，１６ｂの他端
は分圧ブッシング９の側方の気中で所定の間隙を介して
対向させられている。放電電極１６ａ，１６ｂにより鉄
共振抑制用の放電ギャップ１６が形成されている。

【０００８】ＣＶＴは、コンデンサと非線形リアクタン
スとを有するため、一次電圧の突印や、変圧器二次側の
短絡・復帰などの電気的なショックが加えられたときに
１／３調波や１／５調波の分数調波の共振（鉄共振）が
発生する可能性がある。そのため、上記の例では、分圧
コンデンサ４の両端に放電ギャップ１６を接続し、鉄共
振が生じようとして分圧コンデンサ４の両端の電圧が上
昇したときに放電ギャップ１６で放電を生じさせること
により、分圧コンデンサの両端の電圧を低下させて、鉄
共振の発生を抑制するようにしている。放電ギャップ１
６の間隙は、定常時に分圧コンデンサ４の両端に得られ
る分圧電圧では放電せず、鉄共振が発生しようとして分
圧コンデンサの両端の電圧が定常時の分圧電圧の２倍程
度に上昇したときに放電するように調整されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来のＣ
ＶＴでは、以下に示す問題があった。

【００１０】（ａ）放電ギャップ１６は気中に配置され
て、屋外の自然環境にさらされるため、降雨、積雪、結
氷等により放電ギャップ１６の放電開始電圧が低下する
ことがあった。万一放電ギャップ１６の放電開始電圧が
低下して、分圧コンデンサの両端の定格電圧で放電する
状態になるとＣＶＴが機能しなくなる。

【００１１】（ｂ）放電ギャップ１６に錆が発生した
り、異物が付着したりして該放電ギャップの放電電圧が
変わることがないように、保守を徹底して行なう必要が
あり、保守点検に多くの手間がかかるのを避けられなか
った。

【００１２】（ｃ）気中に配置された放電ギャップ１６
と分圧コンデンサ４の非接地側端子との間を接続する導
体１０を通す孔を碍管５の側面に設ける必要があるた
め、碍管の加工が面倒になり、そのコストが高くなると
いう問題があった。

【００１３】（ｄ）分圧ブッシング９が気中に配置され
ているため、分圧ブッシング９の表面が汚損されてその
絶縁抵抗が低下するおそれがあった。分圧ブッシング９
の絶縁抵抗が低下すると、分圧電圧が変化するため、Ｃ
ＶＴの誤差が大きくなる。

【００１４】本発明の目的は、放電ギャップが自然環境
にさらされて劣化するおそれをなくしたコンデンサ形計
器用変成器を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、コンデンサを収容す
る碍管の側面に孔をあけることなく、放電ギャップを分
圧コンデンサに接続することができるようにしたコンデ
ンサ形計器用変成器を提供することにある。

【００１６】本発明の更に他の目的は、分圧ブッシング
の汚損により分圧電圧が変化して誤差が大きくなるのを
防止することができるようにしたコンデンサ形計器用変
成器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部にガス空
間部を有する金属製のタンク内に変圧器を収納してなる
変成装置部と、主コンデンサと該主コンデンサに直列に
接続された分圧コンデンサとを碍管内に収納してなるコ
ンデンサ部と、分圧コンデンサに対して並列に接続され
た鉄共振抑制用の放電ギャップとを備えたコンデンサ形
計器用変成器に係わるものである。

【００１８】本発明においては、タンク内のガス空間部
で該タンクの平板状の内面に間隙を介して対向する針状
電極を設けて、該針状電極と該針状電極が対向するタン
クの内面とにより放電ギャップを形成するようにした。

【００１９】上記のように、タンク内に針状電極を設け
て、該針状電極をタンクの内面に対向させることにより
放電ギャップを形成するようにすると、放電ギャップが
降雨や積雪等の自然環境の影響を受けるのを防ぐことが
できるため、放電電圧を安定させることができる。また
放電ギャップが劣化するのを防ぐことができるため、保
守を簡単にすることができる。更に、上記のように、針
状電極とタンクの内面とにより放電ギャップを形成する
ようにすると、針状電極に対向させる平板電極を別途設
ける必要がないため、構成の簡素化を図ることができ
る。

【００２０】上記コンデンサ部の碍管は、通常タンクの
上部に支持される。このように碍管がタンクの上部に支
持される場合には、上部が碍管内に配置され、下部がタ
ンク内に配置されて碍管内とタンク内との間を気密かつ
液密に区分する分圧ブッシングを設けて、該分圧ブッシ
ングを通して分圧コンデンサと放電ギャップとの間の接
続を行うのが好ましい。この場合、分圧コンデンサの主
コンデンサ側の端子は、分圧ブッシングに埋設された第
１の導体を通してタンク内の針状電極に接続し、分圧コ
ンデンサの主コンデンサと反対側の端子は、分圧ブッシ
ングに埋設された第２の導体を通してタンク内で接地電
位部に接続する。

【００２１】上記のように、分圧ブッシングをタンク内
及び碍管内に配置すると、分圧ブッシングが汚損される
ことがないため、該分圧ブッシングの絶縁抵抗が低下し
てＣＶＴの誤差が大きくなるのを防ぐことができる。

【００２２】上記変圧器の絶縁を油絶縁とする場合に
は、タンク内の上部にガス空間部を残した状態で該タン
ク内に絶縁油を収容して、該縁油中に変圧器を配置す
る。この場合、針状電極は、タンク内の上部のガス空間
部でタンクの上部の平板状の内面に対向させる。

【００２３】上記針状電極は、酸化亜鉛避雷器を通して
分圧コンデンサの主コンデンサ側の端子に接続するよう
にするのが好ましい。

【００２４】上記のように、酸化亜鉛避雷器を放電ギャ
ップに直列に接続すると、放電ギャップの続流遮断性能
を向上させることができるため、鉄共振の抑制効果を高
めることができる。

【００２５】また、上記タンク内のガス空間部のガスは
空気であってもよいが、放電ギャップの劣化を防止する
効果を高めるためには、該ガス空間を窒素ガスで満たす
ようにするのが好ましい。

【００２６】なおタンク内における変圧器の絶縁は必ず
しも油絶縁によらなくてもよく、モールド変圧器を用い
て、タンク内に空気または絶縁ガスを封入する構成を採
用することもできる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるコンデンサ
形計器用変成器の全体的な構成の一例を、半部を断面し
て示した正面図、図２は要部の断面図である。

【００２８】図１において２０は接地電位に保たれた金
属製のタンクで、このタンクは、側壁部２０ａ及び底壁
部２０ｂを有するタンク本体２０Ａと、該タンク本体の
上端を閉じる蓋板２０Ｂとからなっている。２１は上下
方向に伸びる磁器製の碍管で、この碍管は、その下端に
固定されたフランジ２１Ａをタンク１の蓋板２０Ｂに気
密かつ液密に接続することにより、タンク２０の上に起
立状態で支持されている。碍管２１内の上部及び下部に
それぞれ主コンデンサ及び分圧コンデンサが収納され
て、両コンデンサが互いに直列に接続されている。

【００２９】碍管２１の下端には、碍管２１内とタンク
２０内との間を気密かつ液密に区分するように分圧ブッ
シング２２が取り付けられている。碍管２１内には絶縁
油２３が充填され、碍管２１の上端には、碍管内の絶縁
油の体積変化を吸収する油量調節装置２４が取り付けら
れている。油量調節装置２４の上端には、線路または母
線に接続される一次端子金具２５が取り付けられ、該一
次端子金具２５が図示しないリード線を介して主コンデ
ンサの高圧側の端子（分圧コンデンサと反対側の端子）
に接続されている。

【００３０】タンク２０内には、絶縁油２６とともに変
圧器２７が収納されている。絶縁油２６は、タンク２０
内の上部にガス空間部２８を残すようにその量が調節さ
れており、変圧器２７は絶縁油２６中に浸漬された状態
で配置されている。

【００３１】タンク２０の側面には二次端子箱２９が取
り付けられ、変圧器２７の二次コイルの両端に接続され
た二次端子が該二次端子箱２９内に導出されている。

【００３２】図２を参照すると、図１に示したＣＶＴの
要部の構成が拡大された状態で示されており、図２に
は、碍管２１内に収納された主コンデンサ３０及び分圧
コンデンサ３１が回路記号により概略的に示されてい
る。図２に見られるように、分圧ブッシング２２は、エ
ポキシ樹脂等の絶縁樹脂からなる柱状のブッシング本体
２２Ａと、該ブッシング本体２２Ａの中間部に一体に設
けられたフランジ２２Ｂと、ブッシング本体２２Ａの中
心部に埋設されてその上端２２C1及び下端２２C2がブッ
シング本体の上端及び下端からそれぞれ導出された第１
の導体２２Ｃと、第１の導体から離した状態でブッシン
グ本体２２Ａ内に埋設されてその上端２２D1及び下端２
２D2がそれぞれブッシング本体の上部側面及び下部側面
から導出された第２の導体２２Ｄとを有している。この
分圧ブッシングは、その本体２２Ａの上部及び下部をそ
れぞれ碍管２１内及びタンク２０内に位置させた状態で
配置され、碍管２１の下端のフランジ２１Ａとタンクの
蓋板２０Ｂとの間に挟み込まれた状態で配置された支持
板３２にフランジ２２Ｂを固定することにより、碍管及
びタンクに対して固定されている。

【００３３】碍管２１の下端のフランジ２１Ａと支持板
３２との間、及び支持板３２とタンクの蓋板２０Ｂとの
間にはそれぞれ気密及び液密を保持するためのガスケッ
トが挿入され、分圧ブッシング２２のフランジ２２Ｂと
支持板３２との間にも、気密及び液密を保持するための
パッキンが挿入されている。分圧ブッシング２２によ
り、碍管２２内とタンク２０内との間が気密かつ液密に
区分されている。タンク２０内の上部のガス空間２８は
Ｎ₂ ガス（窒素ガス）により満たされている。

【００３４】タンク２０内に配置された変圧器２７の上
部に１対の支持碍子３３Ａ及び３３Ｂが固定され、これ
らの支持碍子により酸化亜鉛避雷器（ＺｎＯ素子）３５
が支持されている。更に詳述すると、図示の酸化亜鉛避
雷器３５は、多数の避雷器エレメントの積層体３５ａを
１対の端板３５ｂ，３５ｃの間に挟んで、通しボルト３
５ｄにより積層方向に締め付けた構造を有する公知のも
のである。避雷器の両端の端板３５ｂ，３５ｃにはそれ
ぞれ端子金具３５ｅ及び３５ｆが設けられ、これらの端
子金具に設けられたボルト挿通孔に、支持碍子３３Ａ及
び３３Ｂの上端にそれぞれ固定された端子ボルト３６Ａ
及び３６Ｂが嵌合されている。端子ボルト３６Ａ及び３
６Ｂにそれぞれナット３７Ａ及び３７Ｂが螺合され、こ
れらのナットの締め付けにより、避雷器３５が支持碍子
３３Ａ及び３３Ｂに締結されている。酸化亜鉛避雷器の
一端側の端子金具３５ｅが接続された一方の支持碍子３
３Ａの上端の端子ボルト３６Ａに針状電極３８の後端部
（下端）が接続され、該針状電極３８の尖鋭な先端部
が、タンク内の上部のガス空間２８内で、タンクの平板
状の内面（図示の例では蓋板２０Ｂの内面）に所定の間
隙を介して対向させられている。針状電極３８と該針状
電極が対向するタンクの内面とにより、放電ギャップ４
０が構成されている。

【００３５】酸化亜鉛避雷器３５の他端側の端子金具３
５ｆが接続された支持碍子３３Ｂの上端の端子ボルトに
リード線４１の一端が接続され、該リード線４１の他端
は分圧ブッシング２２に埋設された第１の導体２２Ｃの
下端２２C2に接続されている。第１の導体２２Ｃの上端
２２C1はリード線４２を通して分圧コンデンサ３１の主
コンデンサ側の端子に接続されている。

【００３６】分圧コンデンサ３１の主コンデンサと反対
側の端子（接地側の端子）はリード線４３を通して分圧
ブッシング２２の第２の導体２２Ｄの上端２２D1に接続
され、該第２の導体２２Ｄの下端２２D2はタンク２０内
で、図示しない導体を通して接地電位部に接続されてい
る。

【００３７】また支持碍子３Ｂの上端の端子ボルト３６
Ｂが図示しないリード線により変圧器２７の一次コイル
の高圧側の端子に接続され、これにより、分圧コンデン
サ３１の主コンデンサ側の端子が、変圧器の一次コイル
の高圧側端子に接続されている。変圧器２７の一次コイ
ルの低圧側の端子は図示しない共振リアクトルを通して
接地電位部に接続されている。

【００３８】上記の例では、碍管２１とその内部に収納
された主コンデンサ３０及び分圧コンデンサ３１と油量
調節装置２４とによりコンデンサ部が構成され、タンク
２０とその内部に配置された変圧器及び共振リアクトル
と放電ギャップ４０とにより、変成装置部が構成されて
いる。

【００３９】上記のＣＶＴにおいては、鉄共振が発生し
ようとして、分圧コンデンサ３１の両端の電圧が上昇し
たときに、針状電極３８とタンクの内面とにより形成さ
れた放電ギャップ４０に放電が生じるため、分圧コンデ
ンサ３１の両端の電圧が低下させられ、鉄共振の発生が
抑制される。放電ギャップ４０に放電が生じて分圧コン
デンサの両端の電圧が低下させられると、非線形抵抗素
子である酸化亜鉛避雷器３５の抵抗値が増大するため、
放電の続流は速やかに消滅させられ、変圧器の二次側電
圧は短時間で正常な状態に復帰する。

【００４０】上記の例では、タンク内の上部のガス空間
部をＮ₂ ガスにより満たすとしたが、該ガス空間を満た
すガスは空気等の他のガスでもよい。

【００４１】上記の例では、変圧器の絶縁を油絶縁によ
っているが、変圧器２７として乾式のモールド変圧器を
用いて、タンク２０内に絶縁油を収容することなく、タ
ンク内全体をガス空間とするようにしてもよい。この場
合タンク内のガスはＮ₂ ガスでもよく、空気等の他のガ
スでもよい。

【００４２】上記の例のように、放電ギャップ４０に対
して直列に酸化亜鉛避雷器３５を接続すると、放電ギャ
ップ４０に放電が生じたときに放電の続流を速やかに減
衰させることができるため、変圧器の二次側電圧を速や
かに正常な状態に復帰させることができる。しかしなが
ら、この酸化亜鉛避雷器は常に必要なものではなく、Ｃ
ＶＴの種別によっては省略することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放電ギ
ャップをタンク内のガス空間部に配置したので、降雨、
積雪或いは結氷等の自然現象の影響を受けて放電ギャッ
プの放電電圧が低下するのを防ぐことができ、常に安定
した放電電圧特性を得ることができる利点がある。

【００４４】また本発明によれば、放電ギャップをタン
ク内に配置したことにより、放電ギャップの劣化を防ぐ
ことができるため、保守点検を簡単にすることができ
る。

【００４５】更に、本発明においては、タンクの内面を
針−平板ギャップの平板状電極として利用するので、放
電ギャップの構成の簡素化を図ることができる。

【００４６】また本発明において、分圧ブッシングを碍
管内とタンク内との間を区分するように設けた場合に
は、分圧ブッシングが外気に触れることがないため、分
圧ブッシングが汚損されてその絶縁抵抗が低下するのを
防ぐことができ、ＣＶＴの誤差が大きくなるのを防ぐこ
とができる。

【００４７】更に、本発明において、碍管内とタンク内
との間を区分するように設けた分圧ブッシングを通して
分圧コンデンサと放電ギャップとの間を接続するように
した場合には、碍管の側面に孔をあける必要がないた
め、碍管の加工を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるコンデンサ形計器用変成器の構
成の一例を半部を断面して示した正面図である。

【図２】図１の要部の拡大断面図である。

【図３】従来のコンデンサ形計器用変成器の要部を示し
た断面図である。

【符号の説明】

２０ タンク ２１ 碍管 ２２ 分圧ブッシング ２７ 変圧器 ３０ 主コンデンサ ３１ 分圧コンデンサ ３５ 酸化亜鉛避雷器 ３８ 針状電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にガス空間部を有する金属製のタン
   ク内に変圧器を収納してなる変成装置部と、主コンデン
   サと該主コンデンサに直列に接続された分圧コンデンサ
   とを碍管内に収納してなるコンデンサ部と、前記分圧コ
   ンデンサに対して並列に接続された鉄共振抑制用の放電
   ギャップとを備えたコンデンサ形計器用変成器におい
   て、 前記タンク内のガス空間部で該タンクの平板状の内面に
   間隙を介して対向する針状電極が設けられて、該針状電
   極と該針状電極が対向するタンクの内面とにより前記放
   電ギャップが形成されていることを特徴とするコンデン
   サ形計器用変成器。
2. 【請求項２】 内部にガス空間部を有する金属製のタン
   ク内に変圧器を収納してなる変成装置部と、主コンデン
   サと該主コンデンサに直列に接続された分圧コンデンサ
   とを前記タンクの上部に支持された碍管内に収納してな
   るコンデンサ部と、前記分圧コンデンサに対して並列に
   接続された鉄共振抑制用の放電ギャップとを備えたコン
   デンサ形計器用変成器において、 上部が前記碍管内に配置され、下部が前記タンク内に配
   置されて前記碍管内とタンク内との間を気密かつ液密に
   区分する分圧ブッシングが設けられ、 前記タンク内のガス空間部で該タンクの平板状の内面に
   間隙を介して対向する針状電極が設けられて、該針状電
   極と該針状電極が対向するタンクの内面とにより前記放
   電ギャップが形成され、 前記分圧コンデンサの主コンデンサ側の端子は前記分圧
   ブッシングに埋設された第１の導体を通して前記タンク
   内の針状電極に接続され、 前記分圧コンデンサの主コンデンサと反対側の端子は、
   前記分圧ブッシングに埋設された第２の導体を通して前
   記タンク内で接地電位部に接続されていることを特徴と
   するコンデンサ形計器用変成器。
3. 【請求項３】 前記タンク内には該タンク内の上部にガ
   ス空間部を残した状態で絶縁油が収容されて該絶縁油中
   に前記変圧器が配置され、 前記針状電極は前記タンク内の上部のガス空間部でタン
   クの上部の平板状の内面に対向させられていることを特
   徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ形計器用
   変成器。
4. 【請求項４】 前記針状電極は酸化亜鉛避雷器を通して
   前記分圧コンデンサの主コンデンサ側の端子に接続され
   ていることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ形
   計器用変成器。
5. 【請求項５】 前記ガス空間部は窒素ガスで満たされて
   いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つ
   に記載のコンデンサ形計器用変成器。