(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体内に単相電源と三相電源に電力を供給できる組合せ変圧器を収納し、
前記組合せ変圧器を構成する複数の単相変圧器は上下に重ねるようにし、
前記箱体の前面側に全面扉を設け、
前記組合せ変圧器の端子は前記前面側に設け、
前記端子に接続する遮断装置は前記組合せ変圧器と前記全面扉の間に配置し、
前記全面扉を開けた際に前記端子が視認可能に構成したこと
を特徴とする高圧受電設備。
【請求項２】
前記組合せ変圧器の採油孔を前記前面側に設け、
前記全面扉を開けることで前記採油孔から前記組合せ変圧器の絶縁油を採油可能とすることを特徴とする請求項１に記載の高圧受電設備。
【請求項３】
前記端子の手前側に、透明な保護部材を着脱可能に配置し、
前記全面扉を開けた際に、前記保護部材を介して前記端子が視認可能とすること
を特徴とする請求項１または２に記載の高圧受電設備。
【請求項４】
前記組合せ変圧器を構成する前記複数の単相変圧器は、単独或いは任意の組合せでタンクに収納され、
前記タンクの前壁を、前記組合せ変圧器を収納する収納部と前記遮断装置を収納する収納部を区分けする隔壁に兼用するようにしたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高圧受電設備。
【請求項５】
前記組合せ変圧器は、３つの線間に対し、それぞれ単相変圧器を接続し、このうちの２つの異なる定格容量の単相変圧器を異容量Ｖ結線方式で接続し、単相負荷用の電力と、三相負荷用の電力を出力可能とする組合せ変圧器であって、
前記３つの線間に接続される各単相変圧器の定格容量の最大と最小の差が設定された基準値以下になるように構成した
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の高圧受電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧受電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送電線を流れる高圧電力をそのまま利用者側に供給する高圧電力供給契約を締結したユーザは、ユーザ側で管理する高圧受電設備にて約１００Ｖ又は約２００Ｖの低圧電力に変換して利用する。高圧受電設備は、例えばキュービクル式高圧受電設備（以下、「キュービクル」と称する）が一般に用いられる。係るキュービクルは、図１に模式的に示すように、箱体１の内部は、隔壁２により変圧器３が収納される第一収納部４と、遮断装置５等が収納される第二収納部６に分離される。２つの遮断装置５は、変圧器とは逆サイドに配置されるもので、一般電源用と非常電源用に分けて配置する場合がある。そして、非常電源用の遮断装置５は、隔壁９により区画されている。なお、この図１では、一次側に配置する開閉器等の機器の図示は省略している。さらに箱体１の前後には、それぞれ全面扉７が設けられる。この全面扉７を開けて各種の点検作業等を行う。また、変圧器３の一次側，二次側の端子８は、変圧器３の上面側から上方に向けて突出した構成を採る。この種のキュービクルは、特許文献１，２等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８９０７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばスプリンクラーその他の防火設備には、単相及び三相の電源が必要となる。そのため、高圧受電設備は、単相用の変圧器と三相用の変圧器を別々に平面配置した構成となる。その結果、設置面積が大きくなる。さらに、点検を行うためには全面扉７を開閉するため、当該全面扉７が開閉移動するための空間を確保する必要がある。よって、図１に示す構成のキュービクルでは、２個分のキュービクルの箱体１の平面領域に加え、箱体１の前後にさらに全面扉７の開閉のための広い領域が必要となり、設置スペースが制限されてしまう。また、変圧器３の外周囲には放熱効果を高めること等の目的のため一定の空間が確保されており、このこともキュービクルの箱体１の平面寸法形状を大きくする要因となる。
【０００５】
さらに、放熱のために第一収納部４側の箱体１の壁面には、放熱のための開口部が設けられることから、外部の埃等が箱体１内に侵入することがある。係る侵入した埃が遮断装置５にかからないようにするためにも、隔壁２はその上下・左右方向で全体を塞ぐように配置される。よって、図１に示すキュービクルの構成では、前面側の全面扉７を開いても隔壁２の後側に設置された変圧器３の端子等を視認することはできない。
【０００６】
また、変圧器３の高さは、箱体１の高さに比べて低く、例えば箱体１の高さの半分程度のものもある。そして、模式図では図示を省略しているが、実際の装置では変圧器３の上面に設置した一次側，二次側の端子８の周囲に各種機器や配線等が配置され、前面側の全面扉７を開けただけでは端子８の状態を簡単に確認することができず、後面側の全面扉７を開けて点検を行うこととなり、点検作業が行いにくいという課題もある。また、点検作業の一つとして、変圧器３内に充填されている絶縁油を採油し、その状態を確認することがある。かかる絶縁油を採油するための採油孔は、変圧器３の上面に設置されており、これも上記の端子８の点検作業と同様に作業が行いにくいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、（１）箱体内に単相電源と三相電源に電力を供給できる組合せ変圧器を収納し、前記組合せ変圧器を構成する複数の単相変圧器は上下に重ねるようにし、前記箱体の前面側に全面扉を設け、前記組合せ変圧器の端子は前記前面側に設け、前記端子に接続する遮断装置は前記組合せ変圧器と前記全面扉の間に配置し、前記全面扉を開けた際に前記端子が視認可能に構成した。複数の単相変圧器を上下に重ねるとは、ある一つの単相変圧器の上に別の単相変圧器が配置されるような組合せがあれば良い。例えば、３個の単相変圧器を備えた場合、個々の単相変圧器を１つずつ重ねて三段にするものに限ることは無く、一段は２個の単相変圧器を横並びにし、全体で２段に重ねるようにしても良い。
【０００８】
組合せ変圧器を用いて単相電源と三相電源に電力供給できるようにし、さらに、係る組合せ変圧器を構成する複数の単相変圧器を上下に重ねるように配置したため、単相変圧器と三相変圧器をそれぞれ用意し横に並べるものに比べて設置面積を小さくすることができる。さらに、組合せ変圧器の端子を前面側に配置し、前面側に設けた全面扉を開けると当該端子を視認可能にしているため、当該全面扉を開けるだけで端子の状態の確認が行え、保守点検の利便性が向上する。またこのように前面側からの保守点検が可能になるので、箱体の後面側に全面扉を設ける必要がなくなり、従来設けていた箱体の後面側の全面扉の開閉の領域を確保する必要がなくなり、設置に必要なスペースを小さくすることができる。
【０００９】
（２）前記組合せ変圧器の採油孔を前記前面側に設け、前記全面扉を開けることで前記採油孔から前記組合せ変圧器の絶縁油を採油可能に構成するとよい。このようにすると、絶縁油の採油による点検作業も簡単に行え、保守点検の利便性のさらなる向上が図れるので好ましい。
【００１０】
（３）前記端子の手前側に、透明な保護部材を着脱可能に配置し、前記全面扉を開けた際に、前記保護部材を介して前記端子が視認可能とするとよい。保護部材を設けることで、全面扉を開けた状態で誤って作業員が端子に触れるのを抑制し安全確保を図りつつ、保護部材を介して端子の状態を確認できるので良い。また保護部材は着脱できるので、視認による確認の結果、清掃、交換等の作業が必要な場合、当該保護部材を取り外すことで簡単に端子が露出し、所定の作業を行うことができる。
【００１１】
（４）前記組合せ変圧器を構成する前記複数の単相変圧器は、単独或いは任意の組合せでタンクに収納され、前記タンクの前壁（タンクの正面側の壁面部）を、前記組合せ変圧器を収納する収納部と前記遮断装置を収納する収納部を区分けする隔壁に兼用するようにするとよい。このようにすると、タンク（変圧器）と隔壁の間の空間がなくなり、さらなる小型化が図れる。
【００１２】
（５）前記組合せ変圧器は、３つの線間に対し、それぞれ単相変圧器を接続し、このうちの２つの異なる定格容量の単相変圧器を異容量Ｖ結線方式で接続し、単相負荷用の電力と、三相負荷用の電力を出力可能とする組合せ変圧器であって、前記３つの線間に接続される各単相変圧器の定格容量の最大と最小の差が設定された基準値以下になるように構成するとよい。
【００１３】
３つの線間のすべてに単相変圧器が接続されるため、全ての線間において単相変圧器が非接続の状態とならず、容量が０ｋＶＡの線間が発生しない。よって、各線間の容量の最大値と最小値の差は、実際に接続された３台の単相変圧器の定格容量の最大値と最小値の差となる。つまり、最小値は０ではないので、設備不平衡率を低く抑えやすくなる。さらに、最大値と最小値の差を設定した基準値以下にすることで、３台の単相変圧器の定格容量の偏差が小さくなり、設備不平衡率をより低くしやすくなる。また、基準値を適宜に設定することで、一般需要者が高圧受電設備規定を満たして設備を使用する。
【００１４】
その場合に、前記３つの線間に接続される各単相変圧器のうち、定格容量の大きい２つの単相変圧器をそれぞれＶ結線するとよい。このようにすると、三相負荷用の電力は、Ｖ結線した定格容量の小さい方の単相変圧器の定格容量により規定され、安定して出力することができるとともに、出力される電力の容量も明瞭となるので良い。一方、単相負荷用の電力は、Ｖ結線した２つの単相変圧器の定格容量の差と、当該残りの一つの単相変圧器の定格容量の和に相当するため、定格容量の大きい２台の単相変圧器から大きな容量の三相電力の供給を行うことができる。
【００１５】
また、前記３つの線間に接続される各単相変圧器のうちの２つの単相変圧器をそれぞれＶ結線し、前記２つの単相変圧器の定格容量の和が、電力会社が管理する異容量Ｖ結線方式の集合住宅用変圧器に実装されるＶ結線される単相変圧器の定格容量と等しくし、前記３つの線間に接続される各単相変圧器のうちのＶ結線しない単相変圧器の定格容量は、異容量Ｖ結線方式の集合住宅用変圧器に実装されるＶ結線しない単相変圧器の定格容量と等しくするとよい。このようにすると、電力会社が所有し管理する集合住宅用変圧器と同等の出力ができ、電力会社所有の集合住宅用変圧器を用いた低圧電力供給契約による電力供給から、一般需要者が所有し管理する組合せ変圧器を用いた高圧電力供給契約による電力供給に切り替えたり、新設の集合住宅において設置する組合せ変圧器を選択する幅が増えたりするので良い。
さらに前記基準値は１００ｋＶＡとするとよい。このようにすると、たとえ設備不平衡率が大きくても、高圧受電設備規定を満たすため、好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、高圧受電設備の設置に必要なスペースを小さくし、また変圧器の保守点検も容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】本発明に係る高圧受電設備の好適な実施形態を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る高圧受電設備の好適な実施形態の具体的な構成の一例を示す平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図４】（ａ）はその左側面図、（ｂ）はその右側面図である。
【図５】本発明に係る高圧受電設備に用いられる組合せ変圧器の好適な一形態における単相変圧器の結線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１９】
図２は、一次側の回路を省略した概略構成図であり、図３，図４は具体的な装置構成の一例を示す図であり、図５は組合せ変圧器を構成する単相変圧器の結線を示す図である。本実施形態のキュービクルは、１つの箱体１０内に単相及び三相電源に電力を供給できる機能を実装した。
【００２０】
タンク１４内には複数の単相変圧器を実装し、各単相変圧器相互の結線を適宜に行うことで、単相電源と三相電源に電力供給する。具体的には本実施形態では、例えば３個の単相変圧器を用い、図５に示すように結線する。すなわち、ＵＶ間に第一単相変圧器１１を接続し、ＶＷ間に第二単相変圧器１２を接続し、ＷＵ間に第三単相変圧器１３を接続する。このように３つの線間に対し、それぞれ単相変圧器を接続し、全ての線間において単相変圧器の非接続の状態が生じないようにした。これにより、容量が０ｋＶＡの線間が発生しない。
【００２１】
また、第一単相変圧器１１と第二単相変圧器１２を異容量Ｖ結線とし、第三単相変圧器１３を単三結線とする構成をとった。このようにすることで、一次側端子２４が３個、二次側端子２５が７個を備えた組合せ変圧器となり、その組合せ変圧器から単相負荷用の電力と三相負荷用の電力が出力される。さらに、本実施形態では一般電源と非常用電源に供給するようにしているので、上記の組合せ変圧器の二次側端子２５に対し、適宜並列に接続して分岐して単相一般電源、三相一般電源、単相非常用電源、三相非常用電源に対して接続する。
【００２２】
利用者側で管理する高圧受電設備は、高圧受電設備規定の制限を受ける。高圧受電設備規定ＪＥＡＣ８０１１によれば、設備不平衡率を３０％以下に抑える必要がある。しかし、以下のいずれかの条件を満たす場合、設備不平衡率が３０％以下という制限を受けない。
（１）高圧受電において、１００ｋＶＡ以下の単相変圧器の場合
（２）高圧受電において、各線間に接続される単相変圧器の最大と最小の差が１００ｋＶＡ以下の場合
【００２３】
そこで、上記（２）の条件を満たすべく、各線間に接続される単相変圧器の定格容量の最大と最小の差が１００ｋＶＡ以下になるようにした。具体的には、第一単相変圧器１１の定格容量を１５０ｋＶＡ、第二単相変圧器１２の定格容量を５０ｋＶＡ、第三単相変圧器１３の定格容量を１００ｋＶＡとした。
係る構成をとることで、設備不平衡率は、
設備不平衡率＝（Ａ／Ｂ）×１００ ［％］
Ａ＝各線間に接続される単相変圧器総容量の最大最小の差
Ｂ＝総変圧器容量×１／３
となるので、
Ａ＝１５０−５０＝１００
Ｂ＝（５０＋１５０＋１００）×１／３＝１００
より、
設備不平衡率＝（１００／１００）×１００＝１００ ［％］
となる。
【００２４】
さらに、変圧器容量の差は、最大値が第一単相変圧器１１の１５０ｋＶＡで、最小値が第二単相変圧器１２の５０ｋＶＡであるため、１００ｋＶＡとなる。よって、「高圧受電において、各線間に接続される単相変圧器の最大と最小の差が１００ｋＶＡ以下の場合」の条件を具備するため、高圧受電設備規定も満たす。
【００２５】
さらに、タンク１４に各単相変圧器を実装するに際し、定格容量が最も大きくそれに伴い寸法形状も最も大きい第一単相変圧器１１を設置し、その上に第二単相変圧器１２と第三単相変圧器１３を配置するとよい。このようにタンク１４内に複数の単相変圧器を上下に重ねて配置したため、タンク１４の平面積は変圧器を１個実装するものと比べてさほど大きくならず、箱体１０の平面の寸法形状の小型化が図れる。また、タンク１４の高さは既存の１個の変圧器を実装するタンクよりも高くなるが、図１にも示したように、元々１個の変圧器を実装するタンクの高さは箱体の高さの半分程度となっているため、タンク１４の高さが増加しても箱体１０の高さは従来のものと比べてさほど大きくならずに済む。
【００２６】
さらにタンク１４は、箱体１０の後側に実装する。タンク１４の正面側の側板である前壁１４ａを左右に向けて突出させ、その突出した部位１４ａ′を、箱体１０の内周面の所定位置に内方に向けて突出するように設けたバリア３２に連係する。これにより、当該前壁１４ａや突出した部位１４ａ′等は、タンク１４を収納する後方側の第一収納部１５と、前方側の空間とを仕切る隔壁の機能を備える。また、係る隔壁で仕切られる前方側の空間は、左右に分割され、一次側の開閉器（ヒューズ付きＬＢＳ）１６等を収納する第二収納部１７と二次側の遮断装置（ＭＣＣＢ）１８等を収納する第三収納部１９を備える。開閉器１６は、タンク１４内の組合せ変圧器の３つの一次側端子２４と、系統のＵ、Ｖ、Ｗとの間にそれぞれ設置する。遮断装置１８は、単相の一般電源用、三相の一般電源用、単相の非常電源用、三相の非常電源用を備える。そして、非常電源用の２個の遮断装置１８は、隔壁２９で覆われ、防火態様としている。このように防火態様とすることで、例えば火災時において単相非常用電源用の遮断装置１８と三相非常用電源用の遮断装置１８の動作が保証される。
【００２７】
箱体１０の前面側は、開閉する全面扉を備える。本実施形態では、一次側の第二収納部１７の前方を閉塞する一次扉２１と、二次側の第三収納部１９の前方を閉塞する二次扉２２を設け、一次側と二次側を独立して開閉できるようにしている。なお、図２では、扉の開閉する領域を図１に示す従来例と対比する都合から一次扉２１と二次扉２２を代表して１枚の扉を描画しているが、本実施形態では、図３以降に示すように一次扉２１と二次扉２２の観音開きとしている。なお、図２の模式図のように一枚の全面扉とするのも妨げない。
【００２８】
またタンク１４に実装される組合せ変圧器の一次側端子２４と、組合せ変圧器の二次側端子２５は、タンク１４の前壁１４ａより前方に向けて突出するように配置する。つまり、一次側端子２４，二次側端子２５は、その先端部分は箱体１０の前方側の第二収納部１７，第三収納部１９内に位置する。そしてこの一次側端子２４と二次側端子２５の設置位置は、その前側に開閉器１６，遮断装置１８等を配置せず、一次扉２１を開けた際には前方から一次側端子２４が視認でき、二次扉２２を開けた際には前方から二次側端子２５が視認できるような位置にしている。
【００２９】
また、本実施形態では、一次側端子２４と二次側端子２５は、それぞれタンク１４の前壁１４ａの上方側に配置する。上述したように、複数の単相変圧器を重ねたことでタンク１４が高くなるので、上方側に設置することで容易に視認しやすくなるとともに、開閉器１６，遮断装置１８等を上下方向の中間に配置することで第二収納部１７，第三収納部１９内における作業空間が確保できるので良い。
【００３０】
さらに、本実施形態では、例えば第三収納部１９の前方開口部側の所定位置に、保護板２７を配置する。すなわちこの保護板２７は、二次側端子２５の前方を覆うように配置し、二次扉２２を開けたときに作業員が誤って二次側端子２５等に触れてしまうことを抑制している。本実施形態では、係る保護板２７を透明な部材で構成し、二次扉２２を開けたときに保護板２７の奥側にある二次側端子２５を視認できるようにしている。なお、この保護板２７は着脱可能となっている。実際に修理等する場合、作業員は、当該保護板２７を取り外して所定の作業を行う。
【００３１】
さらにまた、本実施形態では、タンク１４の前壁１４ａに採油孔３０を設けた。この採油孔３０もタンク１４の前壁１４ａに設けたことにより、組合せ変圧器の絶縁油の取出し口等を第三収納部１９側に位置する。さらに、二次側端子２５と同様に、採油孔３０の前側に遮断装置１８等を配置しないようにした。これにより、本実施形態では、作業員は、二次扉２２を開き、保護板２７を取り外すことで、採油孔３０が露出し、採油することができる。
【００３２】
以上のように本実施形態では、箱体１０の前面側に設けた一次扉２１，二次扉２２を開けることで、組合せ変圧器の一次側端子２４，二次側端子２５並びに採油孔３０を視認することができ、また、各種のメンテナンスを行うことができるので、保守点検の利便性が増す。さらに、そのように箱体１０の前面側からメンテナンスが行えるので、従来のように箱体１０の後面側に全面扉を設ける必要が無く、当該後面側に全面扉を開閉するための領域を確保する必要がなくなる。そのため、上述したように複数の単相変圧器を上下に組み合わせることで箱体１０の平面積を小さくすることができることに加え、高圧受電設備の設置に必要なスペースをさらに減少することができる。
【００３３】
なお上述した実施形態では、一次側端子２４，二次側端子２５と採油孔３０を前面側に配置したが、例えば一次側端子２４，二次側端子２５を前面側に配置し、採油孔３０を設けない構成としても良い。
【００３４】
また上述した実施形態では、箱体の後面側に扉を設けていないが、例えば、全面扉でなく小さい扉を設け、後側から第一収納部１５内を確認できるようにしても良い。
また、上述した実施形態では、タンク１４の前壁１４ａ等を、前後の空間を仕切る隔壁に利用するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、例えば隔壁を別部材で設けても良い。隔壁を別部材で構成する場合、係る隔壁とタンク１４の正面側の前壁１４ａとは、例えば接触或いは近接するとよい。
【００３５】
なおまた上述した実施形態では、組合せ変圧器を構成するために３つの単相変圧器を用い、各単相変圧器の定格容量を特定の値に指定したが、本発明はこれに限ることは無く、各種の設定をしてよい。例えば第一単相変圧器１１と第三単相変圧器１３の定格容量をともに１２５ｋＶＡとすれば、設備不平衡率は、７５％とさらに小さくすることができる。また、第一単相変圧器１１と第三単相変圧器１３の定格容量の和は、２５０ｋＶＡとしたが、定格容量の和を２５０ｋＶＡ以外にしてもよい。第二単相変圧器１２の定格容量も５０ｋＶＡ以外の値に設定してもよい。また、組合せ変圧器は、２個或いは４個以上にすることも可能である。
【００３６】
また、上述した実施形態の３つの線間に接続される各単相変圧器１１，１２，１３は、それらを一つのタンク１４に収納したが、本発明はこれに限ることはなく、単独或いは任意の組合せでタンクに収納するとよい。具体的には、１台分と２台分をそれぞれ２つのタンクに収納したり、１台毎に３つのタンクに収納したりすることができる。また、タンクに収納しなくとも良い。なお上述した実施形態並びに変形例は、適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  タンク
１１  第一単相変圧器
１２  第二単相変圧器
１３  第三単相変圧器
１４  タンク
１４ａ  前壁
１５  第一収納部
１６  開閉器
１７  第二収納部
１８  遮断装置
１９  第三収納部
２１  一次扉
２２  二次扉
２４  一次側端子
２５  二次側端子
２７  保護板
２９  隔壁
３０  採油孔
【図１】
0006475075.tif 000002
【図２】
0006475075.tif 000003
【図３】
0006475075.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006475075.tif 000006