JPS596044B2 - 耐震変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １０本発明は耐震変圧器に係り、例えば乾式変圧器、あ
るいはモールド変圧器の如く、地震波との共振を避ける
のに好適な耐震変圧器に関する。

一般に乾式変圧器、あるいはモールド変圧器は地震動が
襲来した場合、この地震により変圧器が１５振動した時
の変圧器の固有振動数と、地震波の周波数とがある範囲
にあるとき共振現象を生じ、変圧器に悪影響を及ぼすこ
とがある。

例えば第１図及び第２図に乾式変圧器を示すが、乾式変
圧器の鉄心１は厚さが１ｍｍ以下の珪素鋼板２０を複数
枚積層して構成され、それにコイル２を巻回しているも
のである。

鉄心１の上部、及び下部はそれぞれ上部締金具３、下部
締金具４により外側から鋼板の積層方向に締付けて変圧
器本体Ａを構成している。下部締金具４の下には変圧器
本体 ’２５Ａを基礎ボルト（図示せず）を用いて基礎
へ固定するためのベース５を有している。このような乾
式変圧器が設置された床に、例えば第２図に矢印で示す
ように鉄心積層方向に地震動が襲来した場合には、主に
積層鉄心の積層方向３０にたわみ振動が生じてしまい、
通常この時の固有振動数は１０Ｈ２以下となる場合が多
い。

一般に地震波の卓越周波数は０．５〜１０Ｈｚの範囲に
あり、乾式変圧器本体の固有振動数がこの範囲にあると
共振現象を生じ、変圧器本体が振動してしま３５う。こ
の共振現象による振動は、比較的大きな応答加速度であ
るため、この応答加速度により変圧器本体を固定してい
る基礎ボルト等は過大な応力を受け、ついには破断して
しまい変圧器本体の転倒に至る恐れがあり、更には変圧
器上部の変位が過大となつて接続リードの変形などを生
じる等種々悪影響を及ぼしてしまう。

特に近年、原子力発電所用などの重要電源に使用される
変圧器においては、上述の点を考慮してその固有振動数
を２０Ｈｚ以上とする必要にせまられて来ている。とこ
ろで、上述の点を解消するには地震波の周波数内に変圧
器本体の固有振動数が含まれなければよい。即ち、地震
波の周波数に含まれないように変圧器の固有振動数を高
めればよい。つまり、通常、乾式変圧器は積層鉄心自本
を、変圧器本体を自立させておくための芯としても使用
しているが、積層方向の曲げ剛性は、鉄板自体が薄いこ
と、及び鉄板相互の滑りや締付力の制限などにより、こ
れを一体物と考えた場合より低くなつているのが一般的
でありこの固有振動数Ｆ。は次式で求められる。上記（
１）式で求められる変圧器の固有振動数Ｆ。

は１０Ｈｚとなることが多い。（（１）式でｋ：鉄心の
曲げ剛性により決まるばね定数、Ｗ：重量、ｇ：重力加
速度である。）（１）式より明らかな如く、固有振動数
Ｆ。を高めるにはばね定数ｋを大きくするか、重量Ｗを
小さくすればよい。しかし、実際には共振現象を生じる
のはごくまれであり、今までは、これに対する対策は特
に施してないのが実状である。ところが上述もした如く
、原子力発電所に採用される変圧器においては、その固
有振動数を２０Ｈｚ以上としなければならず、これに対
する対策が強く望まれて来た。変圧器の固有振動数を高
めるためには重量を小さくすればよいことは上述もした
が、電気的性能を満足させるためには好しいことではな
くその自由度は小さい。

そこで、本発明者らは、曲げ剛性を高めることに着眼し
た。変圧器の揺動を抑制するものとしては、例えば第３
図に示すものがある。

該図に示すものは、油槽底板１１ａ、油槽側板１１ｂ、
及び上蓋１１′ｃより構成される変圧器油槽１１内に、
鉄心１２ａとこれに巻回されるコイル１２ｂとよりなる
変圧器本体１１を収納すると共に、油槽１１内には絶く
フ 縁油１３を充填しているものである。

尚、１４は変圧器油槽１１の上部に設けられた絶縁油１
３の膨張収縮を補償するコンサベータ、１５、及び１６
は変圧器本体１２に接続する高圧及び低圧ブツシングで
ある。このような構成の変圧器を、一端を油槽側板１１
ｂに固着し、他端を据付面に設けられた支持台１８に弾
性材１７を介して取付けられた補強用ステー１９で支持
し、変圧器の揺動を抑制するようにしているものである
。

しかしながら、従来のこの構造では、油槽自体の揺れは
防止できるが、変圧器本体２を支持しているものでない
ため、結果的には変圧器本体２の剛性を高めたこととは
ならず、変圧器の固有振動数を高めることはできな（゛
ｏ特に乾式変圧器であつては揺動が顕著であり、また油
槽がないため、どのようにして変圧器本体を固定するか
が重要な課題であつた。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、変圧器本体の剛性を大きくして固有振動数
を高め、例えば地震波の如き低周波数との共振を抑制す
ることのできる耐震変圧器を提供するにある。

本発明の耐震変圧器では、ベースに載置した変圧器本体
を、基礎ベースとこの両端部に設けて上方に延びる端部
ステーにて変圧器本体とは別個に構成する耐震用フレー
ム架台に組込み固定するようにし、しかも耐震用フレー
ム架台の各端部ステーは、対応する変圧器本体の上部締
金具の長手方向の両端面を支持するようにしたものであ
る。

以下図面の実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
第４図は本発明の耐震変圧器の一実施例を示すもので、
変圧器本体Ａを耐震用フレーム架台Ｂに組込む前の斜視
図である。

該図において、耐震用フレーム架台Ｂは、変圧器本体Ａ
が組込まれた後、これら全本を基礎と連結固定するため
の基礎ベース２１と、この基礎ベース２１の両端部に設
けて上方に延びる正三角形状の２個の端部ステー２２と
が一体となつて構成されている。

更に端部ステー２２の上端、即ち三角形状の頂点部には
、変圧器本体Ａをその上部締金具３において固定するた
めの梅数個穴のちいナ一器本体Ａは、上述の従来例と同
様に、鉄心１にコイル２を巻回し、上部締金具３、及び
下部締金具４で鉄心１の上下部を締付固定して構成する
と共に、上部締金具３の長手方向の両端には複数の穴の
あいた当て板２４が設けられ、これらがベース５上に載
置されている。このように変圧器本体Ａと耐震用フレー
ム架台Ｂはそれぞれ別個に構成され、この変圧器本体Ａ
を第４図に矢印で示す如くして耐震用フレーム架台Ｂ上
に載置し両者を組込む。

変圧器本体Ａを耐震用フレーム架台Ｂに組込んだ状態を
第５図に示す。耐震用フレーム架台Ｂに組込まれた変圧
器本体Ａの下部は、下部締金具４をベース５を介して基
礎ベース２１に固定し、その上部は上部締金具３の長手
方向の端部に設けられた当て板２４を、端部ステー２２
の締付フランジ２３にそれぞれの穴を介し締付ボルト２
５で締結することにより、変圧器本体Ａは耐震用フレー
ム架台Ｂと一体に固定される。このような本実施例の構
成とすることにより、耐震用フレーム架台Ｂを構成する
端部ステー２２、基礎ベース２１等の剛性は、変圧器本
体Ａとは別個に必要な大きさまで十分に補強できるので
大きくなり、その固有振動数も高められ２０Ｈｚ以上と
することができ、地震波の卓越周波数内には含まれず、
地震波とほとんど共振しないようにすることができる。

また、万一共振したとしても、全体としての剛性が高い
ため、その応答変位は小さく、地震力はほとんど耐震用
フレーム架台Ｂが負担するため、変圧器本体Ａには過大
な力が加わることがなく、変圧器本体Ａを固定している
ボルト等にも過大な応力を受けることがなくなり、破断
したり変圧器の転倒に至る心配もないという効果がある
。特に変圧器本体Ａの上方を支持固定しているので振動
の揺れに対する効果が顕著であることがわかるであろう
。第６図に本発明の他の実施例を示す。

該図に示す実施例では、変圧器本体Ａの上部締金具３の
長手方向の両端面を端部ステー２２で支持していること
は勿論、これら端部ステー２２間の上部締金具３も、他
端が基礎ベース２１に固定された補助ステー２５で支持
し更に変圧器本体Ａの剛性を高めている。本実施例の構
成とすることによつても上述と同様な効果を達成できる
ことは勿論、更に剛性が高くなつており、よりその効果
が顕著である。

第７図は周波数と加速度応答倍率の関係を示す本発明者
らの実験結果である。横軸に周波数Ｈｚ、縦軸に加速度
応答倍率ｎをとり、周波数Ｈｚに伴う加速度応答倍率ｎ
の変化を示す特性図で、実線ａが従来構造、点線ｂが本
発明構造の場合を示す。該図でも明らかな如く、従来構
造だと地震動の周波数範囲１区間で急激に加速度応答倍
率ｎが高くなる部分かあるが、本発明構造ではそれがあ
まり顕著でなく、２０Ｈｚを越えた部分である程度高く
なつているにすぎない。これは、従来構造の変圧器の固
有振動数が１０Ｈｚ近傍、本発明構造の変圧器の固有振
動数は２０Ｈｚ以上であることを表わしており、それだ
け本発明構造による剛性が従来構造のものに比較して著
しく高くなつていることであり、上述した本発明の効果
が確認できるであろう。以上説明した本発明の耐震変圧
器によれば、変圧器本体とは別個に、基礎ベースとこの
両端部に設けて上方に延びる端部ステーにて耐震用フレ
ーム架台を構成し、これに変圧器本体を組込み固定し、
かつ各端部ステーで変圧器本体の上部締金具の長手方向
の両端面を支持するようにしたものであるから、変圧器
全体の剛性を大きくすることができるので固有振動数が
高められ、例えば地震波との共振を抑制でき、特に原子
力発電所等の変圧器に採用する場合には非常に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の乾式変圧器を示す正面図、第２図はその
側面図、第３図はステーで補強した変圧器の従来例を示
す縦断面図、第４図は本発明の耐震変圧器の一実施例を
示し、変圧器本体を耐震用フレーム架台に組込む前の斜
視図、第５図はその組込み後の斜視図、第６図は本発明
の他の実施例を示し、変圧器本体を耐震用フレーム架台
に組込んだ後の斜視図、第７図は本発明者の実験結果を
示し、周波数と加速度応答倍率の関係を従来構造と本発
明構造の場合を比較した特性図である。 １・・・・・・鉄心、２・・・・・・コイル、３・・・
・・・上部締金具、４・・・・・・下部締金具、５・・
・・・・ベース、２１・・・・・・基礎ベース、２２・
・・・・・端部ステー、２３・・・・・・締付フランジ
、２４・・・・・・当て板、２５・・・・・・補助ステ
ー、Ａ・・・・・・変圧器本体、Ｂ・・・・・・耐震用
フレーム架台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイルが巻回される鉄心と、該鉄心の上下を締付け
   る上下部締金具とを備えた変圧器本体をベース上に載置
   するものにおいて、前記ベースに載置した変圧器本体は
   、基礎ベースとこの両端部に設けて上方に延びる端部ス
   テーにて変圧器本体とは別個に構成する耐震用フレーム
   架台に組込み固定し、前記耐震用フレーム架台の各端部
   ステーは、対応する変圧器本体の上部締金具の長手方向
   の両端面を支持したことを特徴とする耐震変圧器。 ２ 前記耐震用フレーム架台の端部ステーを三角形状に
   形成し、その頂点部分に締付フランジを設け、該フラン
   ジを前記上部締金具の長手方向の両端面に固定したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐震変圧器。 ３ 前記ステーを正三角形に形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の耐震変圧器。 ４ 前記耐震用フレーム架台の端部ステー間に、５ 耐
   震用フレーム架台に一端を固定する補助ステーを設け、
   該補助ステーの他端で前記上部締金具の側部を支持した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐震変圧
   器。