JP2008112836A - ガス絶縁計器用変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁ロッドはタンク側壁の一点で支持された構造のため、絶縁ロッドの機械的強度の確保が必要となり絶縁ロッドの直径が太くなるという問題点があった。また、高圧コイルと回転導体との導電経路を形成するために可撓性導体を設ける必要があった。
【解決手段】タンクの開口部に気密に取付けられた外端部、及びタンク内に導入される内端部を有する貫通導体、互いに連結され高圧コイルに環状に取付けられた分割形電界緩和用高圧シールド、この分割形電界緩和用高圧シールドのいずれかの分割部分に回転自在に設けられた導電性回転支持体、一端部が導電性回転支持体に設けられ、他端部が貫通導体の内端部と接離自在に配置された可動導体、タンクを気密に且つ回転自在に貫通し、導電端部が導電性回転支持体に取付けられた絶縁ロッド、この絶縁ロッドの回転操作により可動導体の接離動作を操作する回転操作機構を備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、高電圧回路の電圧測定に用いられるガス絶縁計器用変圧器に関するものである。

発電所や変電所などの電力設備においては、近年ますます高電圧化が進められている。このような電力設備においては、電気機器の絶縁故障を防ぎ、電力の安定供給の観点から、電気機器の絶縁性能の向上が大きな課題となっている。このため近年では、従来の大気圧空気による気中絶縁方式に代わって絶縁性能の優れた絶縁ガスにより絶縁を施したガス絶縁電気機器が多く用いられるようになってきている。このようなガス絶縁電気機器を備えた電力系統回路のような高電圧回路を流れる電気量の内、高電圧測定に用いられる計器用変圧器もガス絶縁を採用したガス絶縁計器用変圧器が用いられるようになってきている。
このようなガス絶縁計器用変圧器は、一般的に一次側の高圧コイルを常時高電圧回路に接続し、電圧変成を行って二次側の低圧コイルで高電圧測定を行う。しかしながら、高電圧回路の電力設備、例えばガス絶縁開閉装置などの直流及び交流絶縁試験のような課電試験を行う場合には、過電圧の侵入による故障を防ぐためにガス絶縁計器用変圧器は高電圧回路から電気的に切り離す必要がある。つまり、ガス絶縁計器用変圧器は、高電圧回路に対して電気的な切り離し動作と接続動作とを必要に応じて行える機能を有するように構成されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２４３２３７号公報（第３−４頁、図１） 特開２００２−３１３６５３号公報

特許文献１に記載の従来のガス絶縁計器用変圧器は、タンク外に設けられた回転操作機構に主軸、絶縁ロッドを介して回転導体が接続されており、回転操作機構の操作で回転導体を動作させ高電圧回路から接続及び切り離しが行われている。このように回転導体の動作は、絶縁ロッドがタンク側壁の一点で支持された構造で行われるため、絶縁ロッドの機械的強度の確保が必要となり絶縁ロッドの直径が太くなるという問題点があった。又、高圧コイルと回転導体との導電経路を形成するために可撓性導体を設ける必要があった。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、絶縁ロッドの細径化を図り、且つ、導電経路を形成するための可撓性導体をなくし電位経路を簡素化することができるガス絶縁計器用変圧器を得るものである。

この発明に係わるガス絶縁計器用変圧器は、絶縁ガスを封入したタンクに内設された鉄心と、この鉄心に巻回された低圧コイルと、この低圧コイルと同軸的に巻回された高圧コイルとを有する電圧変成要素を備えたガス絶縁計器用変圧器において、
上記タンクの開口部に絶縁スペーサを介して気密に取付けられ、上記タンク外部の回路に接続された外端部、及び上記タンク内に導入される内端部を有する貫通導体、互いに連結され上記高圧コイルに環状に取付けられた分割形電界緩和用高圧シールド、この分割形電界緩和用高圧シールドのいずれかの分割部分に回転自在に設けられた導電性回転支持体、一端部が上記導電性回転支持体に設けられ、他端部が上記貫通導体の内端部と接離自在に配置された可動導体、上記タンクを気密に且つ回転自在に貫通し、導電部を有する一端部が上記導電性回転支持体に取付けられた絶縁ロッド、この絶縁ロッドの回転操作により上記可動導体の接離動作を操作する回転操作機構を備えたものである。

この発明のガス絶縁計器用変圧器によれば、可動導体が接続された絶縁ロッドのタンク貫通部と電界緩和用高圧シールドに設けられた導電性回転支持体との２点で可動導体を支持することにより、絶縁ロッドのタンク貫通部における絶縁ロッドの機械的荷重を分散できるため、絶縁ロッドを細径化することができるという効果がある。
又、導電性回転支持体を設けることにより、この導電性回転支持体と絶縁ロッドの導電部を介し電界緩和用高圧シールドに通じる導電経路を形成できるので、導電経路を形成するための可撓性導体が不要となり、更に、可撓性導体の接続忘れ又は可動導体の接続、切り離し動作による可撓性導体の脱落・断線による導電経路の事故を防止できるので、品質を向上させる効果がある。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態1におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図、図２は、この発明の実施の形態１におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断側面図で、図２（ａ）はその全体を示し、図２（ｂ）は、図（ａ）中Ｂ部分を拡大して示した縦断側面図、図３は、図１のIII―III線に沿って切断し矢印方向に見た横断平面図である。

図1〜図３において、タンク１は、接地金属で形成され内部には電圧変成要素６が収納されている。
電圧変成要素６は、タンク１の底板７上に固定された額縁状の鉄心８と、この鉄心８の継鉄部分９に巻回された低圧コイル１０と、その外側に低圧コイル１０と同軸円筒状に巻回され一端が接地された高圧コイル１１とから構成され、タンク１内にはＳＦ６ガスなどの絶縁ガス２１が加圧された状態で封入されている。
又、このタンク１は、上端に開口部２を有し、この開口部２には、この開口部２を気密に閉塞するコーン型の絶縁スペーサ３が取付けられている。
絶縁スペーサ３には、タンク１外部の高電圧回路（図示せず）に接続された外端部４ａとタンク内に導入され内端部４ｂとを有する貫通導体４が気密に貫通し、タンク１内に突出した内端部４ｂの先端には、高圧接触部５が形成されている。高圧接触部５には、後述する可動導体１４の動作を許容するための切欠部５ａが設けられている。

高圧コイル１１と貫通導体４間の空間には、直線棒状の可動導体１４が次に述べるように配置されている。すなわち、この可動導体１４は、軸部を形成する一端１４ａが後述する絶縁ロッド１６の金属製の導電端部１６ａにボルト締めで固定され、自由端部である他端部１４ｂが、可動接点のように貫通導体内端部の高圧接触部５に対し接続、切り離し自在（接離自在）に動作する。
高圧コイル１１の外側には、薄板で構成された電界緩和用高圧シールド１２が、高圧コイル１１を囲むよう環状に取付けられる。
電界緩和用高圧シールド１２は、図２（ｂ）に示すように例えば２分割され、その接続部にはそれぞれ取付け板２２ａ、２２ｂが溶接Ｗにより取付けられ、両取付け板２２ａ、２２ｂをボルト２３で接続することにより環状に形成される。
この電界緩和用高圧シールド１２のいずれかの分割部分、すなわち図２（ｂ）では高圧シールド１２の左側に溶接された取付け板２２ａには、例えばボールベアリングよりなる導電性回転支持体１５が回転自在に設けられている。
ボールベアリング１５は、固定側の外輪が取付け板２２ａに固定され、回転側の内輪には、絶縁ロッド１６の内端部であり導電性回転支持体１５の一部を構成する金属製の導電端部１６ａが嵌着されている。

絶縁ロッド１６は、上記導電端部１６ａのほかに主軸１７を有し、この主軸１７の部分が回転シール部１８によってタンク１を気密に且つ回転自在に貫通し、導電部側は高圧シールド１２の一部（切欠部）を貫通し導電性回転支持体１５に達している。
更に、この絶縁ロッド１６のタンク外の他端部には、回転操作機構１９が連結され、回転操作機構１９の回転操作により、絶縁ロッド１６、導電性回転支持体１５を介し可動導体１４を動作させることによって高圧接触部５に対する接離動作の操作が行われる。
これにより、絶縁ロッド１６は、タンク１を気密に貫通したタンク貫通部分すなわち回転シール部１８と電界緩和用高圧シールドの接続部に設けられた導電性回転支持体１５とによって２点支持されている。
高圧コイル１１と電界緩和用高圧シールド１２の電気的接続は、電界緩和用高圧シールド１２に設けた穴１２ａから高圧コイル１１のリード線１１ａを出し電界緩和用高圧シールド１２に設けた鋼板にハンダ付け１２ｂすることにより行われている。
これにより、可動導体１４は、絶縁ロッド１６の導電端部１６ａ、導電性回転支持体１５、高圧シールド１２を通して高圧コイル１１に電気的に接続される。なお、１３は、低圧コイル１０の端部のタンク寄りに設けられた接地シールドである。

可動導体の他端部１４ｂには、特許文献２と同様にスプリングなどの弾性体で構成され、高圧接触部５に対し寸法調整可能な可動接触子２０が取付けられている。この可動接触子２０を介し高圧接触部５と可動導体１４とが電気的に接続されると共に可動導体１４の接離動作が円滑に行われる。

次に動作について説明する。
電力系統機器の通常運転時は、図１に示すように、可動導体１４の可動接触子２０を高圧接触部５に接触させることにより、貫通導体４―可動導体１４―絶縁ロッド１６の導電部（金属部）―導電性回転支持体１５―電界緩和用高圧シールド１２―高圧コイル１１の導電経路が形成され、高圧変成要素６で高電圧測定を行うことができる。
電力系統機器、例えばガス絶縁開閉装置の直流及び交流絶縁試験のような課電試験を行う場合には、タンク１の外側に設けた回転操作機構１９を回転操作すると、タンク１内の可動導体１４が主軸１７、絶縁ロッド１６、導電性回転支持体１５を介して図１の想像線で示す位置に回転し、高圧接触部５との接触を解き高圧コイル１１への回路を遮断するので、電圧変成要素６が高電圧回路から切り離される。この切り離し動作により過電圧の侵入によるガス絶縁計器用変圧器の故障を防ぐことができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図である。
実施の形態１では、回転導体１４の、高圧接触部５と対向する他端部１４ｂに可動接触子２０を取付けたが、この実施の形態２では、絶縁スペーサ３の高圧接触部５の、可動導体１４０の他端部（自由端部）１４０ｂと対向する箇所に、可動接触子２０を設けるようにしたものである。このようにすれば、可動導体１４０と高圧接触部５との接触の調整が容易にできるため、組立時間を短縮することができるという効果がある。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断側面図で、図５（ａ）は、その全体を示し、図５（ｂ）は、導電性回転支持体の取付け状態を示す一部断面図である。
実施の形態1では、導電性回転支持体１５を２分割された分割形電界緩和用高圧シールド１２の接続部の片側に設けたが、この実施の形態３では、分割形高圧シールドの分割面以外の別箇所に溶接された取付け座（取付け体）２３に取付け板２４をボルト２５で固定し、その取付け板２４に導電性回転支持体１５すなわちボールベアリングの外輪を取付けたものである。このようにすれば、取付け板２４の位置を決定することで、高圧接触部５と可動導体１４１との位置関係を容易に調整でき、組立時間を短縮することができるという効果がある。なお、この実施例では可動接触子２０は、図１、図２に示された実施の形態１と同様に可動導体１４１の他端部（自由端部）１４１ｂに設けられている。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図である。
実施の形態３では、回転導体１４１の、高圧接触部５と対向する他端部である自由端１４１ｂに可動接触子２０を取付けたが、この実施の形態４では、絶縁スペーサ３の高圧接触部５の、可動導体１４２の他端部（自由端部）１４２ｂと対向する箇所に、可動接触子２０を設けるようにしたものである。このようにすれば、可動導体１４２と高圧接触部５との接触の調整が容易にできる。

上記各実施の形態では、電圧変成要素が単相の場合を例にしたが、当然３相ガス絶縁計器用変圧器にも適用できる。

この発明の実施の形態１におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図である。 この発明の実施の形態１におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断側面図である。 図１をIII−III線に沿って切断し矢印方向に見た縦断平面図である。 この発明の実施の形態２におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図である。 この発明の実施の形態３におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断側面図である。 この発明の実施の形態４におけるガス絶縁計器用変圧器の縦断正面図である。

符号の説明

１ タンク ２ 開口部
３ 絶縁スペーサ ４ 貫通導体
５ 高圧接触部 ５ａ 切欠部
６ 電圧変成要素 ７ タンクの底板
８ 額縁状の鉄心 ９ 継鉄部分
１０ 低圧コイル １１ 高圧コイル
１１ａ リード線 １２ 分割形電界緩和用高圧シールド
１２ａ 穴 １２ｂ ハンダ付け
１３ 接地シールド
１４、１４０、１４１，１４２、 可動導体
１５ 導電性回転支持体 １６ 絶縁ロッド
１６ａ 絶縁ロッドの導電端部 １７ 主軸
１８ 回転シール部 １９ 回転操作機構
２０ 可動接触子 ２１ 絶縁ガス
２２ａ、２２ｂ 取付け板 ２３ ボルト
２４ 取付け板 ２５ ボルト
２６ 取付け座（取付け体）

Claims (4)

1. 絶縁ガスを封入したタンクに内設された鉄心と、この鉄心に巻回された低圧コイルと、この低圧コイルと同軸的に巻回された高圧コイルとを有する電圧変成要素を備えたガス絶縁計器用変圧器において、
   上記タンクの開口部に絶縁スペーサを介して気密に取付けられ、上記タンク外部の回路に接続された外端部、及び上記タンク内に導入される内端部を有する貫通導体、
   互いに連結され上記高圧コイルに環状に取付けられた分割形電界緩和用高圧シールド、
   この分割形電界緩和用高圧シールドのいずれかの分割部分に回転自在に設けられた導電性回転支持体、
   一端部が上記導電性回転支持体に設けられ、他端部が上記貫通導体の内端部と接離自在に配置された可動導体、
   上記タンクを気密に且つ回転自在に貫通し、導電部を有する一端部が上記導電性回転支持体に取付けられた絶縁ロッド、
   この絶縁ロッドの回転操作により上記可動導体の接離動作を操作する回転操作機構を備えたことを特徴とするガス絶縁計器用変圧器。
2. 上記導電性回転支持体は、上記分割形高圧シールドの分割面以外の別箇所に設けた取付け体に、回転自在に設けられたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁計器用変圧器。
3. 上記可動導体の他端部は、上記貫通導体の内端部との接続時に、弾性体を介して電気的に接続される可動接触子で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス絶縁計器用変圧器。
4. 上記貫通導体の内端部は、上記可動導体の他端部との接続時に、弾性体を介して電気的に接続される可動接触子で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス絶縁計器用変圧器。
   

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