JP4732936B2 - 配電用変圧器装置 - Google Patents

Description

本発明は需要家に配電する配電用変圧器装置に係り、特に、路上や地上あるいは需要家の建屋内や敷地内に設置される配電用変圧器装置に関する。

一般的に配電用変圧器装置は、例えば特許文献１に示すように、絶縁媒体を充填した変圧器タンク内に変圧器本体を封入した変圧器と、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の一次側に一次側導体を接続する一次側ブッシングと、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の二次側に二次側導体を接続する二次側ブッシングと、これらを収納する配電箱とを備えている。

特開２００４−３９８２４号公報

上記従来の技術の配電用変圧器装置によれば、変圧器と一次側ブッシングと二次側ブッシングとが配電箱内の同一空間内に配置されている。このように配電箱内の同一空間内に変圧器と一次側ブッシングと二次側ブッシングとを配置しているので、小型化あるいは大容量化を図るために外気を導入して変圧器を冷却しようとすると、外気に含まれる水分や塵埃等が、水分や塵埃を嫌う一次側ブッシングと二次側ブッシングの周囲にまで導入されてしまうので、一次側ブッシングと二次側ブッシングの絶縁耐力を低下させる虞がある。

また、変圧器と一次側ブッシングと二次側ブッシングとが同一空間内に配置されているために、変圧器の稼動中に発生する熱によって一次側ブッシングと二次側ブッシングとが容易に加熱され、その結果、一次側ブッシングと二次側ブッシングとに接続されている機器を昇温させてしまい、機器の機能を低下させる虞がある。

本発明の目的は、絶縁耐力を低下させることなく一次側ブッシングと二次側ブッシングの温度上昇を抑制すると共に、変圧器の冷却を行うことができる配電用変圧器装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、配電箱を、変圧器を収納する第１の収納室と一次側ブッシングと二次側ブッシングとを収納する第２の収納室とから構成すると共に、前記第１の収納室に外気が導出入する外気導出入口を設け、前記第２の収納室は密封構造とし、また、一次側ブッシングを変圧器本体に接続する一次側導体と二次側ブッシングを変圧器本体に接続する二次側導体とを、前記第２の収納室と第１の収納室を貫通して前記変圧器の変圧器タンクの下部から変圧器本体に接続したのである。

また、上記目的を達成するために本発明は、配電箱を、変圧器を収納する第１の収納室と一次側ブッシングと二次側ブッシングとを収納する第２の収納室とで構成すると共に、前記第１の収納室に外気を導出入する外気導出入口を設け、前記第２の収納室は密封構造とし、また、一次側導体を変圧器本体に接続する一次側ブッシングと二次側導体を変圧器本体に接続する二次側ブッシングとを、前記第２の収納室と第１の収納室との間を貫通して変圧器タンクの下部に設置したのである。

以上説明したように本発明によれば、第１の収納室内に外気を導入して収納された変圧器を冷却しても、その外気が第２の収納室内に入ることはなく、その結果、第２の収納室内に収納された一次側ブッシングと二次側ブッシングの外気による絶縁耐力の低下を生じさせることなく変圧器の冷却を行うことができるのである。また、一次側ブッシングを変圧器本体に接続する一次側導体と二次側ブッシングを変圧器本体に接続する二次側導体、或いは一次側ブッシングと二次側ブッシングは、絶縁媒体の温度が比較的低い変圧器タンクの下部において貫通しているので、変圧器タンク側からの熱的影響による一次側ブッシングと二次側ブッシングの昇温は最小限に留めることができ、その結果、一次側ブッシングと二次側ブッシングに接続される機器の昇温による機能の低下を抑制することができる。

したがって、本発明によれば、絶縁耐力を低下させることなく一次側ブッシングと二次側ブッシングの温度上昇を抑制すると共に、変圧器の冷却を行うことができる配電用変圧器装置を得ることができる。

以下本発明による配電用変圧器装置の第１の実施の形態を、図１〜図５に基づいて説明する。

配電用変圧器装置１は、配電箱２内に必要機器が収納されている。この配電箱２は、四角の底板３と、この四角の底板３の隣接する３辺から立設する側板４Ａ〜４Ｃと、天井板５と、これらに囲まれて残った開口部を開閉する扉６Ａ，６Ｂと、これら扉６Ａ，６Ｂを開けてその奥行き方向を二分して第１の収納室８と第２の収納室９を形成する仕切板７と、前記第１の収納室８に対向する側板４Ａ〜４Ｃに形成した外気導出入口の一つである外気導入口１０と、前記第１の収納室８に対向する天井板５及び／又は側板４Ａ〜４Ｃに形成した外気導出入口のもう一つである外気導出口１１Ａ〜１１Ｄとを有している。

前記第１の収納室８の内部には、変圧器１２が収納されている。この変圧器１２は、鉄心に装着された巻線を備え前記扉６Ａ，６Ｂに沿う方向に並べられた変圧器本体ＴＵ，ＴＶ，ＴＷと、この変圧器本体ＴＵ，ＴＶ，ＴＷを収納し絶縁媒体、例えば絶縁油を充填した変圧器タンク１２Ｔとにより構成されており、この変圧器タンク１２Ｔは、前記側板４Ａ〜４Ｃと対向するタンク側壁に多数の冷却フィン１３を上下方向に沿って取付けている。そして、この変圧器タンク１２Ｔの前記第２の収納室９に面する側壁１２Ｗと前記仕切板７との間には、冷却用空間Ｇが形成されており、前記天井板５の冷却用空間Ｇ及び前記冷却フィン１３に対向する位置には、夫々外気導出口１１Ａ〜１１Ｄが開口している。

一方、前記第２の収納室９は、雨水や塵埃の侵入がないように密封構造をしており、その内部の幅方向の一側上方には、一次側開閉器１４とその操作機構が配置され、その下方に一次側導体を構成する一次側ケーブル１５及び両端が上ヒューズ接続ブッシング１６Ａ及び一次側ブッシングとなる下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂに接続された一次側ヒューズ１６とが並んで配置されており、一次側ケーブル１５−一次側開閉器１４−上ヒューズ接続ブッシング１６Ａ−一次側ヒューズ１６−下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂの順に接続されている。前記上ヒューズ接続ブッシング１６Ａと一次側ヒューズ１６と下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂとは、ヒューズタンク１７内に収納されており、このヒューズタンク１７の下端は、一次側導体貫通部１８を介して前記変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗの下部に連通している。したがって、ヒューズタンク１７及び一次側導体貫通部１８にも、変圧器タンク１２Ｔに充填された絶縁媒体が満たされている。そして、図示は省略しているが、下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂに接続された一次側導体が一次側導体貫通部１８を貫通して変圧器タンク１２Ｔ内の変圧器本体ＴＵ，ＴＶ，ＴＷの一次側に接続されている。

また、前記第２の収納室９における幅方向の他側には、二次側ブッシング１９が配置されており、この二次側ブッシング１９の負荷側には、主回路電流遮断器２０を経由して二次側導体を構成する二次側ケーブル２０Ｌが接続されている。前記二次側ブッシング１９は、ブッシングタンク２１の一つの面に集約して設置されており、ブッシングタンク２１の下端は、二次側導体貫通部２２を介して前記変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗの下部に連通している。したがって、ブッシングタンク２１及び二次側導体貫通部２２にも、変圧器タンク１２Ｔに充填された絶縁媒体が満たされている。そして、図示は省略しているが、二次側ブッシング１９に接続された二次側導体が二次側導体貫通部２２を貫通して変圧器タンク１２Ｔ内の変圧器本体ＴＵ，ＴＶ，ＴＷの二次側に接続されている。

このように、一次側導体が貫通する一次側導体貫通部１８と二次側導体が貫通する二次側導体貫通部２２には、絶縁媒体が充填されているので、一次側導体と二次側導体の対地絶縁及び相間絶縁を十分に確保することができる。

さらに、前記第２の収納室９におけるヒューズタンク１７とブッシングタンク２１の間には制御通信機器２３が配置され、この制御通信機器２３の上方には別の制御通信機器２４が配置されている。

ところで、前記ヒューズタンク１７とブッシングタンク２１の頂部には、絶縁媒体を充填する際に混入する空気を抜くための空気抜き栓１７Ｂ，２１Ｂが設けられている。

上記のように構成した配電用変圧器装置１において、変圧器１２の冷却は、変圧器１２の昇温と共に、外気導入口１０から導入された外気によって行うことができる。即ち、変圧器１２の昇温により加熱された空気が第１の収納室８の上方に移動して外気導出口１１Ａ〜１１Ｄから外部に放出される自然対流が生じる。その結果、外気導入口１０から新鮮な外気が第１の収納室８内に導入され、変圧器タンク１２Ｔのタンク側壁に設けた冷却フィン１３に沿って上方に向かって流れると共に側壁１２Ｗと仕切板７との間に形成された冷却用空間Ｇを上方に向かって流れる。そして、その際に、冷却フィン１３や側壁１２Ｗから熱を奪い、内部の絶縁媒体を冷却することによって変圧器１２を冷却して昇温を抑制するのである。

このように外気を導入して冷却することで、外気に含まれる水分や塵埃も当然第１の収納室８内に導入されるが、導入された水分や塵埃はそのまま外気導出口１１Ａ〜１１Ｄから外部に放出されるか、底板３に溜まる。底板３に溜まった水分は変圧器１２の稼動時の発熱により蒸発して消滅し、また溜まった塵埃は定期的に清掃することで撤去することができる。したがって、変圧器１２を冷却するために導入される外気に含まれる水分や塵埃が第１の収納室８から第２の収納室９内に進入することはなく、したがって、第２の収納室９内に露出する二次側ブッシング１９やヒューズタンク１７内に設置された上ヒューズ接続ブッシング１６Ａ及び下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂの絶縁耐力が、水分や塵埃等によって低下することはない。加えて、第１の収納室８内の第２の収納室９側には冷却用空間Ｇが位置するので、変圧器１２からの熱の第２の収納室９への伝達を防止することができる。

一方、このように変圧器１２を冷却することにより、変圧器１２の高さ方向の温度分布は、下部が低く、上部が高くなる。そして、前記ヒューズタンク１７とブッシングタンク２１は、温度分布が低い変圧器タンク１２Ｔの下部に連通しているので、内部の絶縁媒体の温度も変圧器タンク１２Ｔの下部の温度と同程度に低く抑えることができる。その結果、ヒューズタンク１７及びブッシングタンク２１に収納及び取付けられた上ヒューズ接続ブッシング１６Ａや下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂ及び一次側ヒューズ１６や二次側ブッシング１９の温度上昇を抑制することができる。したがって、これら上ヒューズ接続ブッシング１６Ａや下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂ及び二次側ブッシング１９に接続された機器である一次側開閉器１４及び主回路電流遮断器２０の昇温による機能低下を防止できるので配電用変圧器装置１の信頼性を高めることができる。

次に、本発明による配電用変圧器装置の第２の実施の形態を、図６に基づいて説明する。尚、基本構成は、図１〜図５に示す第１の実施の形態と同じであるので、同じ構成部材を同じ符号で示して再度の詳細な説明は省略した。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、ヒューズタンク１７と変圧器タンク１２Ｔとの間の一次側導体貫通部１８に、プレスボードやアラミドボードなどの絶縁物製仕切板２５Ａ，２５Ｂを設けた点である。

このような絶縁物製仕切板２５Ａ，２５Ｂを一次側導体貫通部１８に設けることで、変圧器タンク１２Ｔ内の昇温した絶縁媒体が、ヒューズタンク１７内に流れ込むことを防止することができ、その結果、上ヒューズ接続ブッシング１６Ａや下ヒューズ接続ブッシング１６Ｂの温度上昇を抑制し、さらに、その近傍の部品の温度上昇を抑制することができる。

ところで、２枚の絶縁物製仕切板２５Ａ，２５Ｂを設けたが、設置枚数は１枚でも３枚以上でもよく、板厚との関係で適宜選択すればよい。

尚、図６は、一例として、ヒューズタンク１７と変圧器タンク１２Ｔとの間の一次側導体貫通部１８について説明したが、当然、ブッシングタンク２１と変圧器タンク１２Ｔとの間の二次側導体貫通部２２にも、同様な絶縁物製仕切板を設けることで、同様に二次側ブッシング１９の温度上昇を抑制することができる。

図７は、図３を変形した第１の変形例を示すもので、図３と同一符号は同一部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

図７において、図３と異なる点は、ヒューズタンク１７とブッシングタンク２１の上部を、連通路２６，２７を介して変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗに連通し、図３における空気抜き栓１７Ｂ，２１Ｂを撤去したのである。

このように構成することで、変圧器タンク１２Ｔ内に絶縁媒体を充填する際に、ヒューズタンク１７とブッシングタンク２１を満たした絶縁媒体は、変圧器タンク１２Ｔ側に溢れるので、図３の構成において、空気抜き栓１７Ｂ，２１Ｂを開放し忘れた場合、ヒューズタンク１７とブッシングタンク２１の上部に空気が残留すると云う不都合を解消することができる。

以上の第１及び第２の実施の形態と第１の変形例は、第１の収納室８と第２の収納室９とを仕切板７によって仕切ったものであるが、図８に示す第３の実施の形態のように構成して第１の収納室８と第２の収納室９とを仕切るようにしてもよい。

尚、図８において、図２と同一部材を同一符号を付けて表したので、再度の詳細な説明は省略する。

図８において、図３の構成と異なる点は、第２の収納室９側に面する変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗと配電箱２の側板４Ａ，４Ｃとの間に、仕切板２８Ａ，２８Ｂを設けると共に、図示はしていないが変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗとその上下に位置する配電箱２の天井板５と底板３との間にも仕切板２８Ａ，２８Ｂと連なる仕切板を設けて、第１の収納室８と第２の収納室９とを完全に仕切ったのである。

このように構成することで、第１の実施の形態及び第１の変形例において、一次側導体貫通部１８と二次側導体貫通部２２及び連通路２６，２７を変圧器タンク１２Ｔに連通させるために、仕切板７を貫通させる加工を行う必要がなくなり、加工工数を低減できる効果を有する。

尚、図８に示す第３の実施の形態において、仕切板２８Ａ，２８Ｂ及びこれらと連なる仕切板を、変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗに沿ってその周囲に設けた構成を説明した。しかしながら、この構成にとらわれず、例えば、これら仕切板を、変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗ側からタンク中心側に僅かにずらした位置のタンク上面，タンク底面，冷却フィン１３を備えたタンク側壁を囲むように設置して、前記配電箱２の床板３，４Ａ，４Ｃ天井板５との隙間を塞ぎ、第１の収納室８と第２の収納室９とを区画するようにしてもよい。

図９は、本発明による配電用変圧器装置の第４の実施の形態を示すもので、図１と同符号は同一部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

図９において、図１と異なる点は、一次側ヒューズ１６を収納するヒューズタンク１７が存在しない気中一次側ヒューズとした点と、そのために、変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗの下部に一次側ヒューズ１６からの一次側導体２９を貫通させる一次側ブッシング３０を設けた点である。

当然、二次側についても、ブッシングタンク２１をなくし、変圧器タンク１２Ｔの側壁１２Ｗの下部に主回路電流遮断器２０からの二次側導体を貫通させる二次側ブッシング１９を設けることが可能である。

上記構成によっても、各実施の形態及び変形例と同じ効果を奏することができる。

本発明による配電用変圧器装置の第１の実施の形態を示す斜視図。 図１の平面図。 図１の要部を示す斜視図。 図３のヒューズタンク近傍を示す一部縦断斜視図。 図１の配電箱の外観を示す斜視図。 本発明による配電用変圧器装置の第２の実施の形態を示す図４相当図。 本発明による配電用変圧器装置の第１の変形例を示す図３相当図。 本発明による配電用変圧器装置の第３の実施の形態を示す図２相当図。 本発明による配電用変圧器装置の第４の実施の形態を示す図１相当図。

符号の説明

１…配電用変圧器装置、２…配電箱、３…底板、４Ａ〜４Ｃ…側板、５…天井板、６Ａ，６Ｂ…扉、７，２８Ａ，２８Ｂ…仕切板、８…第１の収納室、９…第２の収納室、１０…外気導入口、１１（１１Ａ〜１１Ｄ）…外気導出口、１２…変圧器、１２Ｔ…変圧器タンク、１３…冷却フィン、１４…一次側開閉器、１５…一次側ケーブル、１６…一次側ヒューズ、１６Ａ…上ヒューズ接続ブッシング、１６Ｂ…下ヒューズ接続ブッシング（一次側ブッシング）、１７…ヒューズタンク、１７Ｂ…空気抜き栓、１８…一次側導体貫通部、１９…二次側ブッシング、２０…主回路電流遮断器、２１…ブッシングタンク、２１Ｂ…空気抜き栓、２２…二次側導体貫通部、２５Ａ，２５Ｂ…絶縁物製仕切板、２６，２７…連通路、２９…一次側導体、３０…一次側ブッシング。

Claims (4)

1. 変圧器本体を絶縁媒体が充填された変圧器タンク内に封入した変圧器と、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の一次側に一次側導体を接続する一次側ブッシングと、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の二次側に二次側導体を接続する二次側ブッシングと、これらを収納する配電箱とを備えた配電用変圧器装置において、前記配電箱は、仕切板によって仕切られた変圧器を収納する第１の収納室と前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとを収納する、或いは前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとが面する第２の収納室とから構成されており、前記第１の収納室は外気を導出入する外気導出入口を有すると共に、前記第１の収納室に収納された前記変圧器タンクは前記仕切板との間に冷却用空間を形成しており、この冷却用空間に対向する前記配電箱の天井板には外気導出口が開口しており、かつ、前記第２の収納室は密封構造をしており、また、前記一次側ブッシングと前記二次側ブッシングとは、前記第２の収納室と第１の収納室との間を貫通して前記変圧器タンクの下部から前記変圧器本体に接続されていることを特徴とする配電用変圧器装置。
2. 変圧器本体を絶縁媒体が充填された変圧器タンク内に封入した変圧器と、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の一次側に一次側導体を接続する一次側ブッシングと、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の二次側に二次側導体を接続する二次側ブッシングと、これらを収納する配電箱とを備えた配電用変圧器装置において、前記配電箱は、仕切板によって仕切られた変圧器を収納する第１の収納室と前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとを収納する、或いは前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとが面する第２の収納室とから構成されており、前記第１の収納室は外気を導出入する外気導出入口を有すると共に、前記第１の収納室に収納された前記変圧器タンクは前記仕切板との間に冷却用空間を形成しており、この冷却用空間に対向する前記配電箱の天井板には外気導出口が開口しており、前記第２の収納室は密封構造をしており、また、絶縁媒体が充填された一次側導体貫通部と二次側導体貫通部とを前記第２の収納室と第１の収納室との間を貫通して形成すると共に、一次側導体貫通部と二次側導体貫通部とを前記変圧器タンクの下部に接続し、かつ、前記一次側導体貫通部と二次側導体貫通部の第２の収納室側に前記一次側ブッシングと二次側ブッシングとを設置したことを特徴とする配電用変圧器装置。
3. 変圧器本体を絶縁媒体が充填された変圧器タンク内に封入した変圧器と、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の一次側に一次側導体を接続する一次側ブッシングと、前記変圧器タンクを貫通して前記変圧器本体の二次側に二次側導体を接続する二次側ブッシングと、これらを収納する配電箱とを備えた配電用変圧器装置において、前記配電箱は、仕切板によって仕切られた変圧器を収納する第１の収納室と前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとを収納する、或いは前記一次側ブッシング及び二次側ブッシングとが面する第２の収納室とから構成されており、前記第１の収納室は外気を導出入する外気導出入口を有すると共に、前記第１の収納室に収納された前記変圧器タンクは前記仕切板との間に冷却用空間を形成しており、この冷却用空間に対向する前記配電箱の天井板には外気導出口が開口しており、前記第２の収納室は密封構造をしており、また、絶縁媒体が充填された一次側導体貫通部と二次側導体貫通部とを前記第２の収納室と第１の収納室との間を貫通して形成すると共に、一次側導体貫通部と二次側導体貫通部とを前記変圧器タンクの下部に接続し、前記一次側導体貫通部と二次側導体貫通部とには夫々絶縁媒体が充填されたヒューズタンクとブッシングタンクとを連通子、かつ、前記ヒューズタンクとブッシングタンクに夫々前記一次側ブッシングと二次側ブッシングとを設置したことを特徴とする配電用変圧器装置。
4. 前記ヒューズタンクとブッシングタンクは上下方向に長く形成されていると共に、それらの下部が夫々前記一次側導体貫通部と二次側導体貫通部に連通されており、上部が前記一次側導体貫通部と二次側導体貫通部より上方位置で前記変圧器タンクに夫々連通されていることを特徴とする請求項３記載の配電用変圧器装置。

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