JPH11214227A - 避雷器を備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法が小さく、コストが低く、避雷器による
異常電圧抑制効果が大きい電気機器を得る。 【解決手段】 変圧器本体１６を収納した主容器３６
と、ケーブルヘッド７を収容したケーブル接続容器３７
との絶縁油は、油中貫通ブッシング２１により区分され
ている。避雷器３２はフランジ３９に取り付けられ、フ
ランジ３９がケーブル接続容器３７に取り付けられる。
その結果、避雷器３２が変圧器本体１６に近く、かつ主
容器３６の絶縁油とは区分された絶縁油中に配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統の発変
電分野で使用される変圧器、リアクトル等の電気機器で
あって、避雷器を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の変圧器と避雷器の接続
を示す単線図であり、図において、１は電気機器として
の変圧器、２は変圧器１に近接して設置された避雷器用
ガス絶縁開閉装置、３は主ガス絶縁開閉装置の変圧器ユ
ニット、４は変圧器ユニット３と避雷器用ガス絶縁開閉
装置２を接続するケーブル、５は変圧器１を保護するガ
ス絶縁の避雷器、６は変圧器１と避雷器５を接続するブ
ッシングで、変圧器１の絶縁油と避雷器用ガス絶縁開閉
装置２の絶縁ガスとを区分する。７はケーブル４両端の
ケーブルヘッド、８は遮断器、９は遮断器８の両側に配
置された変流器、１０は断路器、１１は主母線である。

【０００３】変圧器１が主ガス絶縁開閉装置の変圧器ユ
ニット３から離れて設置され、ケーブル４の長さが長い
場合は、雷サージによる変圧器１への過大な異常電圧の
印加を防止するため、避雷器５を変圧器１に近くに配置
する。従来のガス絶縁方式の避雷器５をケーブル接続の
変圧器１に用いるためには、変圧器１に隣接して避雷器
用ガス絶縁開閉装置２を設ける必要があるので、これを
含めた変圧器部の寸法が大きくなり、コスト面でも高く
なっていた。また、主ガス絶縁開閉装置とは別に、これ
と離れた位置に避雷器用ガス絶縁開閉装置２が配置され
るため、ガス圧力の日常管理等、保守面でコストが余分
にかかる。

【０００４】図１３ないし図１５は、例えば三菱電機技
報Vol.54・No.6・1980・第19〜23頁「九州電力（株）西
九州変電所５００ｋＶ変電機器」に記載された従来の別
の変圧器と避雷器を示す単線図、側面図および平面図で
あり、図１４、図１５では変圧器容器など一部を破断し
て示している。これらの図において、１２は断路器、１
３は接地開閉器、１４は気中接続ブッシングであり、変
圧器１が図１２ではケーブル４と接続されていたのに対
して、ここでは架空線１５と接続されている。１６は変
圧器本体、１７は調整変圧器、１８は防音壁、１９は冷
却器である。この場合も、変圧器１に隣接して避雷器用
ガス絶縁開閉装置２を配置する必要があるため、これを
含めた変圧器の寸法が大きくなり、コスト面でも高くな
る。また、変圧器１のコイル（図示せず）からブッシン
グ６や断路器１２を経て避雷器５に接続するため、変圧
器１のコイルから避雷器５に至る長さが１０ｍ以上にも
なって、変圧器１のコイルへ印加される異常電圧に対す
る避雷器５による抑制効果に限界があった。

【０００５】図１６、図１７は、例えば三菱電機技報Vo
l.48・No.11・1974・第1287〜1291頁「関西電力（株）
高浜発電所納め三相８６０ＭＶＡ２７５ｋＶ変圧器」に
記載された従来のさらに別の変圧器を示す単線図と側断
面図であり、ケーブル接続の変圧器を示す。これらの図
において、２０はケーブル接続容器で、絶縁油が充填さ
れている。２１は変圧器本体１６とケーブルヘッド７を
接続する油中貫通ブッシング、２２はケーブルヘッドを
支持する架台である。この場合は、変圧器１のコイルは
油中貫通ブッシング２１およびケーブルヘッド７を介し
てケーブル４に直接接続され、避雷器は変圧器１から離
れたケーブル４の相手端に設置されているため、変圧器
１のコイルへ印加される異常電圧に対する、避雷器５に
よる抑制効果に限界があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の避雷器を備えた
電気機器は以上のように配置構成されているので、電気
機器本体と避雷器の間の距離が大きくて異常電圧抑制効
果が低かったり、あるいは電気機器に隣接して避雷器を
設置した場合その部分の寸法が大きく、コストが高くな
ったり、ガス圧力の日常管理等を要する個所が増えて保
守コストが上昇するなどの問題があった。この発明は、
上記のような問題点を解決するためになされたもので、
寸法が小さく、コストが低く、避雷器による異常電圧抑
制効果の大きい、避雷器を備えた電気機器を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る避雷器を
備えた電気機器は、ケーブルヘッドを収納するとともに
絶縁油を充填したケーブル接続容器、および主容器を貫
通し絶縁油を容器間で区分する絶縁油区分装置を備えた
電気機器において、避雷器をケーブル接続容器の絶縁油
中に設置したものである。さらに、避雷器をフランジに
取り付け、このフランジをケーブル接続容器に取り付け
たものである。さらに、絶縁油区分装置として、絶縁ス
ペーサを用いたものである。また、ブッシングの油中部
を収納するとともに絶縁油を充填したブッシング接続容
器、および主容器を貫通し絶縁油を容器間で区分する絶
縁油区分装置を備えた電気機器において、避雷器をブッ
シング接続容器の絶縁油中に設置したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示す変圧器の側断面図で、図２は図１
の変圧器の周辺の単線図である。図２において、３１は
電気機器としての変圧器、３２は変圧器３１を異常電圧
から保護する避雷器、３は変圧器３１から離れて設置さ
れたガス絶縁開閉装置の変圧器ユニット、４は変圧器３
１とガス絶縁開閉装置の変圧器ユニット３を結ぶケーブ
ル、７はケーブル４両端のケーブルヘッド、８は遮断
器、９は遮断器８の両側に設置された変流器、１０は断
路器、１１は主母線である。図１において、１６は電気
機器本体としての変圧器本体で、鉄心３４やコイル３５
等からなっている。３６は変圧器本体１６を収納する主
容器で、その内部には絶縁油を充填している。

【０００９】３７はケーブルヘッド７を収容するケーブ
ル接続容器であり、主容器３６の側壁に取り付けて内部
には絶縁油を充填している。２１は絶縁油区分装置とし
ての油中貫通ブッシングで、主容器３６を貫通して変圧
器本体１６のコイル３５とケーブルヘッド７とを接続
し、その貫通部分を主容器３６から絶縁している。ま
た、油中貫通ブッシング２１により、主容器３６の絶縁
油とケーブル接続容器３７の絶縁油を区分して、ケーブ
ルヘッド７等、ケーブル接続容器３７内で絶縁事故が生
じたときに変圧器本体１６に影響が及ぶのを防止してい
る。３８は油中貫通ブッシング２１とケーブルヘッド７
を接続する導体、３９は避雷器３２を取り付けた板状の
フランジであり、避雷器３２を下向きにして、フランジ
３９をケーブル接続容器３７の上部に取り付けることに
より、避雷器３２をケーブル接続容器３７内の絶縁油中
に設置している。４０は避雷器３２と導体３８を接続す
る接続導体で、その接続により避雷器３２がケーブルヘ
ッド７および油中貫通ブッシング２１と接続される。２
２はケーブル接続容器３７を支持する架台である。

【００１０】図３は避雷器３２の側断面図であり、図１
とは上下逆に示している。図において、４５は耐油性を
有する円盤形またはドーナツ形の酸化亜鉛素子、４６は
積み重ねられた複数個の酸化亜鉛素子４５を収納する絶
縁管、４７、４８は酸化亜鉛素子４５の両端に配置され
た押さえ導体と接地端子で、押さえ導体４７は絶縁管４
６内で移動可能になっている。接地端子４８は変電所の
接地線に直接接地されたり、あるいは漏れ電流測定のた
めの装置を経て接地して酸化亜鉛素子４５の劣化を検出
するために使用される。４９は絶縁管４６に固定された
取付金具で、避雷器３２を他の部分に取り付けるために
使用する。５０は接地端子４８と取付金具４９の間に挿
入された絶縁板である。

【００１１】５１は絶縁管に固定された接続金具、５２
は接続金具５１の中心部分に形成された凹部、５３は凹
部５２に面して設けられた接触子で、図３において上方
から凹部５２へ挿入された相手側導体（図示せず）に対
して側方から押圧し、接続金具５１と相手側導体との接
触を確保する。５４は接続金具５１と押さえ導体４７の
間に挿入されたシャント付きのばね導体で、その押圧力
により、接続金具５１からばね導体５４、押さえ導体４
７、複数の酸化亜鉛素子４５を経て接地端子４８に至る
間の接触を保つ。５５は接続金具５１に取り付けられた
シールドで、接続金具５１やばね導体５４、押さえ金具
４７を被って電界を緩和する。５６は絶縁油が出入りで
きるようにするための絶縁管４６の孔、５７は気泡が溜
まるのを防止するためのシールド５５の孔である。

【００１２】図１の変圧器３１では、避雷器３２が変圧
器本体１６のコイル３５に極めて近い位置に設置されて
いるため、コイル３５に印加される雷サージは避雷器３
２の制限電圧程度の電圧に抑えられる。また、過大な雷
サージの侵入により避雷器３２が破壊するようなことが
あっても、主容器３６の絶縁油とは区分されているので
変圧器本体１６に波及することはない。また、絶縁油が
区分されているので、主な発熱体であるコイル３５や鉄
心３４からケーブル接続容器３７内へは、直接熱が伝わ
らず、主容器３６の絶縁油に比べてケーブル接続容器３
７の絶縁油は相当低温となって避雷器３２の平均温度が
低くなるため、酸化亜鉛素子４５の個数を減らすことが
でき、避雷器３２が小さくなり、コストが低くなる。ま
た、避雷器３２をケーブル接続容器３７内に設置したの
で、避雷器３２専用の容器内に収納して設置する場合に
比べて、絶縁油区分装置や容器を節約できる。

【００１３】図４は図１の接続導体４０を外したときの
ケーブル接続容器３７の側断面図である。例えば変圧器
３１の試験などのために避雷器３２を回路から切り離す
必要が生じることがある。図１において、図示しないハ
ンドホールから接続導体４０を外す。このとき主容器３
６の絶縁油は全く無関係で済み、またケーブル接続容器
３７の絶縁油も部分的に抜くだけで済むので、多量の油
処理をする必要がなく作業が短時間にできる。

【００１４】図５は図１の避雷器３２を外したときのケ
ーブル接続容器３７の側断面図である。例えば避雷器３
２の故障などのために避雷器３２を外す必要が生じるこ
とがある。そのときは、図１において接続導体４０を外
した後、避雷器３２をフランジ３９に付けたまま、フラ
ンジ３９をケーブル接続容器３７から外してもよいし、
あるいは図５に示すようにケーブル接続容器３７の一部
を付けたまま外してもよい。いずれの場合も主容器３６
の絶縁油とは無関係なのは勿論のこと、ケーブル接続容
器３７内の絶縁油についても、避雷器３２がケーブル接
続容器３７の上部に設置されているので、絶縁油を抜く
量が少なくて済み、作業が短時間にできる。そして、別
途用意した蓋４２で塞いで変圧器３１を運転することが
できる。なお、図１において接続導体４０を、位置が固
定したピン状の接触子としておき、図３の凹部５２には
め込んで接触子５３と接触するようにすれば、避雷器３
２の付いたフランジ３９の着脱により、さらに容易に避
雷器３２の着脱をすることができる。

【００１５】実施の形態２．図６は、この発明の実施の
形態２を示す変圧器の側断面図であり、避雷器３２がケ
ーブル接続容器３７の側部に設置されている。その他は
実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。
この実施の形態は、ケーブル接続容器３７の高さ寸法を
小さくしたいときに好適である。

【００１６】実施の形態３．図７は、この発明の実施の
形態３を示す変圧器の側断面図であり、避雷器３２がケ
ーブル接続容器３７の下部に設置されている。その他は
実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。
この実施の形態も、ケーブル接続容器３７の高さ寸法を
小さくしたいときに適している。また、実施の形態１あ
るいは２と比べて避雷器３２の温度が低くなる利点があ
る。

【００１７】実施の形態４．図８は、この発明の実施の
形態４を示す変圧器の側断面図であり、絶縁油区分装置
として、実施の形態１のときの油中貫通ブッシング２１
に代えて絶縁スペーサ５９を用いている。その他は実施
の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。図１
に示した油中貫通ブッシング２１と比べて絶縁スペーサ
５９の長さが短いため、変圧器本体１６のコイル３５と
避雷器３２との距離がさらに近くなり、雷サージ制限効
果が向上する。また、絶縁スペーサ５９が短い分、変圧
器３１全体の寸法も縮小する。また、図９、図１０に示
すように、避雷器３２をケーブル接続容器３７の側部、
あるいは下部に配置したときも、絶縁スペーサ５９を用
いることにより同様の効果が生じる。

【００１８】実施の形態５．図１１は実施の形態５を示
す変圧器の側断面図であり、実施の形態１では変圧器３
１がケーブル４と接続されているのに対し、この実施の
形態では架空線１５と接続されている。図１１におい
て、６１は変圧器本体１６を外部の架空線１５と接続す
るブッシングとしての気中接続ブッシング、６２は気中
接続ブッシング６１の油中部６３を収納するブッシング
接続容器で主容器３６の側壁に取り付けて内部には絶縁
油を充填している。５９は絶縁油区分装置としての絶縁
スペーサで、主容器３６を貫通して変圧器本体１６のコ
イル３５と気中接続ブッシング６１とを接続し、その貫
通部分を主容器３６から絶縁している。また、絶縁スペ
ーサ５９により、主容器３６の絶縁油とブッシング接続
容器６２の絶縁油を区分して、ブッシング接続容器６２
で絶縁事故が生じたときに変圧器本体１６に影響が及ぶ
のを防止している。６４は絶縁スペーサ５９と気中接続
ブッシング６１を接続する導体、６５は避雷器３２と気
中接続ブッシング６１を接続する接続導体、６６はブッ
シング接続容器６２を支持する架台である。その他は実
施の形態４の場合と同様であるので説明を省略する。こ
のように構成することにより、変圧器３１が架空線１５
に接続される場合でも、実施の形態１と同様の効果が得
られる。

【００１９】なお、以上で説明した実施の形態１ないし
実施の形態５の変圧器３１は３相でも単相でもよく、ま
た電気機器として変圧器以外にリアクトルなどでもよ
い。また、避雷器３２として、制限電圧を下げるために
複数個並列に設置してもよく、また、高さを低くするた
め分割して並置し、フランジ３９にこれと絶縁して取り
付け、互いに直列に接続することも可能である。さらに
避雷器３２は、絶縁油が入った絶縁管４６内に酸化亜鉛
素子４５を配置するものを示したが、絶縁管４６中に窒
素ガス、空気あるいはＳＦ₆ガスを封入して、密閉する
方式のものや、注型用絶縁物で酸化亜鉛素子４５をモー
ルドする方式等にも適用できる。また、実施の形態５を
図１や図６と組み合わせて、気中接続ブッシング６１に
より架空線１５に接続する場合も、避雷器３２を図１１
のようなブッシング接続容器６２の下部だけではなく、
上部や側部に設置することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によればケーブ
ル接続容器あるいはブッシング接続容器に避雷器を設置
したので、避雷器を電気機器本体の近くに位置させるこ
とができ、電気機器本体への侵入異常電圧に対する避雷
器による電圧抑制効果が向上するとともに、電気機器の
寸法、コストが低減する。また、避雷器設置のために新
たに、絶縁油区分装置付きの容器を設ける必要もない。
さらに、避雷器設置部分の絶縁油が絶縁油区分装置によ
り電気機器本体設置部分の絶縁油と隔てられているの
で、ケーブル接続容器あるいはブッシング接続容器側の
事故が電気機器本体側に波及するのを防止できる。ま
た、避雷器周辺の絶縁油へ電気機器本体の発熱が伝わり
にくいので避雷器の温度を低くできる。

【００２１】さらに、避雷器をフランジに取り付け、こ
のフランジをケーブル接続容器に取り付けることによ
り、避雷器をフランジに取り付けたまま外すことがで
き、着脱が容易となる。さらに、絶縁油区分装置として
絶縁スペーサを用いることにより、電気機器本体と避雷
器間の距離が短縮して異常電圧抑制効果が向上するとと
もに、電気機器の寸法が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す変圧器の側断
面図である。

【図２】 図１の変圧器の周辺の単線図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における避雷器の側
断面図である。

【図４】 図１で接続導体を外したときのケーブル接続
容器の側断面図である。

【図５】 図１で避雷器を外したときのケーブル接続容
器の側断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態２を示す変圧器の側断
面図である。

【図７】 この発明の実施の形態３を示す変圧器の側断
面図である。

【図８】 この発明の実施の形態４を示す変圧器の側断
面図である。

【図９】 この発明の実施の形態４における別の変圧器
の側断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４におけるさらに別
の変圧器の側断面図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５を示す変圧器の側
断面図である。

【図１２】 従来の変圧器と避雷器の接続を示す単線図
である。

【図１３】 従来の別の変圧器と避雷器を示す単線図で
ある。

【図１４】 図１３の変圧器と避雷器の側面図である。

【図１５】 図１３の変圧器と避雷器の平面図である。

【図１６】 従来のさらに別の変圧器の単線図である。

【図１７】 図１６の変圧器の側断面図である。

【符号の説明】

７ ケーブルヘッド、１５ 架空線、１６ 変圧器本
体、２１ 油中貫通ブッシング、３１ 変圧器、３２
避雷器、３６ 主容器、３７ ケーブル接続容器、３９
フランジ、５９ 絶縁スペーサ、６１ 気中接続ブッ
シング、６２ ブッシング接続容器、６３ 油中部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器本体、この電気機器本体を収納
   するとともに絶縁油を充填した主容器、ケーブルヘッド
   を収納するとともに絶縁油を充填したケーブル接続容
   器、上記主容器を貫通して上記電気機器本体とケーブル
   ヘッドとを接続し、その貫通部分を上記主容器から絶縁
   するとともに上記主容器の絶縁油とケーブル接続容器の
   絶縁油とを区分する絶縁油区分装置、および上記電気機
   器本体を保護する避雷器を備えた電気機器において、上
   記避雷器を上記ケーブル接続容器の絶縁油中に設置した
   ことを特徴とする避雷器を備えた電気機器。
2. 【請求項２】 避雷器をフランジに取り付け、このフラ
   ンジをケーブル接続容器に取り付けることにより上記避
   雷器を上記ケーブル接続容器内に設置したことを特徴と
   する請求項１記載の避雷器を備えた電気機器。
3. 【請求項３】 絶縁油区分装置として絶縁スペーサを用
   いたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の避
   雷器を備えた電気機器。
4. 【請求項４】 電気機器本体、この電気機器本体を収納
   するとともに絶縁油を充填した主容器、上記電気機器本
   体を外部と接続するブッシング、このブッシングの油中
   部を収納するとともに絶縁油を充填したブッシング接続
   容器、上記主容器を貫通して上記電気機器本体とブッシ
   ングの油中部とを接続し、その貫通部分を上記主容器か
   ら絶縁するとともに上記主容器の絶縁油とブッシング接
   続容器の絶縁油とを区分する絶縁油区分装置、および上
   記電気機器本体を保護する避雷器を備えた電気機器にお
   いて、上記避雷器を上記ブッシング接続容器の絶縁油中
   に設置したことを特徴とする避雷器を備えた電気機器。