(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部に開口部を形成し内部に絶縁ガスを封入するガス容器と、
前記ガス容器の開口部に嵌合する頭部蓋と、
前記ガス容器と前記頭部蓋との間を密閉するシール部材と、
前記シール部材を押えるシール押え部材と、
前記シール押え部材の下端部を覆う内部シールド部材を備えたことを特徴とするガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項２】
前記内部シールド部材は下側に曲面部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項３】
前記シール押え部材の下端部に平面部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項４】
前記内部シールド部材をアルミ板材で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項５】
前記内部シールド部材を前記ガス容器の内周面と非接触としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項６】
前記内部シールド部材を前記頭部蓋と導通させたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項７】
前記ガス容器の外周部に、前記頭部蓋とは導通せず且つ上側に曲面部を設けた第１の外部シールド部材を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項８】
前記ガス容器の外周部において前記第１の外部シールド部材よりも上方で且つ前記シール押え部材よりも下方の位置に、前記頭部蓋と導通する第２の外部シールド部材をさらに有し、
前記第２の外部シールド部材は下側に曲面部を設けたことを特徴とする請求項７に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【請求項９】
前記ガス容器の内側に上下方向に向かい合うシールド板を配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のガス絶縁型負荷時タップ切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はガス絶縁型負荷時タップ切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都心部に設置される変電所は、地上での大規模な設営が困難であることから、コンパクト化を図って地下型に移行しつつある。地下型の変電所へ移行するに従い、変電所に配置される変圧器としては、密閉容器内に絶縁ガスを封入したガス絶縁変圧器が主流となっている。これは、ガス絶縁変圧器が環境性や安全性に優れているためである。
【０００３】
通常、系統に接続される変圧器には、系統電圧の安定化を図るべく負荷時タップ切換装置が組み込まれているが、変圧器がガス絶縁方式となることに対応して、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置が採用されている。ガス絶縁型負荷時タップ切換装置では変圧器タンクの開口部に密閉構造となるガス容器が取付けられており、このガス容器の中に切換開閉器が収納されている。また、ガス容器の下方にはタップ選択器が配置されており、タップリード線を介して変圧器側と接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
都心部に設置される地下型の変電所が増加する現在、変電所を構成する機器の小型化を進めることが求められており、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置もコンパクト化することが要請されている。装置のコンパクト化にあたり耐電圧特性を高めることは必須であるが、それを実現するには局所的な電界集中を抑制することが重要である。特に、切換開閉器では、回路遮断することなく有効タップの切換を行うので、これを収納するガス容器の内部では最大電界値を低減することが課題となっている。
【０００６】
本発明の実施形態は、上記の課題を解決するために提案されたものであり、最大電界値の低減化を図り、耐電圧特性を向上させたガス絶縁型負荷時タップ切換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係るガス絶縁型負荷時タップ切換装置において、次の構成要素（１）〜（５）を備えている。
（１）上端部に開口部を形成し内部に絶縁ガスを封入するガス容器。
（２）前記ガス容器の開口部に嵌合する頭部蓋。
（３）前記ガス容器と前記頭部蓋との間を密閉するシール部材。
（４）前記シール部材を押えるシール押え部材。
（５）前記シール押え部材の下端部を覆う内部シールド部材。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の斜視図。
【図２】第１の実施形態の全体構成を示す断面図。
【図３】図１のＡ部の拡大断面図。
【図４】第１の実施形態との比較例の等電位線を示す拡大断面図。
【図５】第１の実施形態の等電位線を示す断面図。
【図６】第２の実施形態の斜視図。
【図７】図６のＡ部の拡大断面図。
【図８】第２の実施形態の等電位線を示す断面図。
【図９】第３の実施形態の斜視図。
【図１０】図９のＡ部の拡大断面図。
【図１１】第３の実施形態の等電位線を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態について、図１〜図５を用いて具体的に説明する。第１の実施形態はガス絶縁型負荷時タップ切換装置であり、対地絶縁に関わる構造に特徴がある。この構造について述べる前に、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置の全体構成について図２を用いて説明する。
【００１０】
（全体構成）
図２に示すように、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置２には、内部に絶縁ガス３が封入された変圧器タンク１の開口部に、ガス容器２ｃが取付けられている。ガス容器２ｃは、上端部に開口部を有する円筒形状の部材からなる。ガス容器２ｃの内部には切換開閉器２ａが収納されると共に、切換開閉器２ａの絶縁及び冷却を行う絶縁ガス４が封入されている。絶縁ガス３、４としては、例えばＳＦ６ガス等が用いられている。
【００１１】
ガス容器２ｃの下方には、一対のタップ位置を選択するタップ選択器２ｂが配置されている。図示されない変圧器の巻線からは、各タップ電位に対応したタップリード線５が引き出されており、これらタップリード線５をタップ選択器２ｂに接合することで、変圧器と負荷時タップ切換装置２との回路接続が行われる。
【００１２】
（対地絶縁に関わる構造の構成）
ガス絶縁型負荷時タップ切換装置の対地絶縁に関わる構造を、図１及び図３を用いて説明する。図１及び図３はガス容器２ｃの上端部付近を示している。ガス容器２ｃ上部の開口部には頭部蓋６が嵌合されている。頭部蓋６は変圧器タンク１から切換開閉器２ａを隔離するための部材である。頭部蓋６は、下方に向かって延びる円筒部を有する金属材料から形成されており、頭部蓋６の円筒部がガス容器２ｃ上部の開口部に嵌め込まれている。
【００１３】
ガス容器２ｃと頭部蓋６との間には両者を密閉するシール部材８が配置され、頭部蓋６の円筒部の下端面には、シール部材８を押えるシール押えリング７が設置されている。シール押えリング７はボルト７ａ（図３に示す）によって頭部蓋６の円筒部の下端面に接合されている。
【００１４】
また、ガス容器２ｃの外周部には、断面が円形であるチューブ状の外部シールド部材１１が、ガス容器２ｃの外周に沿って水平に取り付けられている。外部シールド部材１１はシール押えリング７の下端部より下方に配置されている。外部シールド部材１１は頭部蓋６と導通されていない部材である。
【００１５】
ガス容器２ｃの内部には絶縁筒１３が同軸状に配置されている。絶縁筒１３の内周部において、上部には上部シールド板９が固定され、その下方には上部シールド板９と所定の間隔を持って下部シールド板１０が固定されている。これら上部シールド板９及び下部シールド板１０は互いに平行に設置されている。また、上部シールド板９は、切換開閉器２ａの上部側（対地側）の金属部材への電界集中を保護する部材であり、下部シールド板１０は、切換開閉器２ａの下部側（充電部側）の金属部材への電界集中を保護する部材である。
【００１６】
（要部の構成）
図３は図１のＡ部の角台断面図を示している。図３に示すように、シール押えリング７の充電部側の対向面つまり下面には、平面部１２が形成されている。平面部１２はガス容器２ｃの内周面と略直角に配置されている。シール押えリング７の平面部１２には、アルミ板材からなる内部シールド部材１４が取り付けられている。内部シールド部材１４は頭部蓋6と導通されている。
【００１７】
内部シールド部材１４には断面が半円状の曲面部１４ａが設けられている。曲面部１４ａは、シール押えリング７の平面部１２の一部およびシール押えリング７に接合されたボルト７ａを覆うように形成されている。曲面部１４ａはシール押えリング７の平面部１２を途中まで覆うように配置されている。このため、曲面部１４ａの端部とガス容器２ｃの内周面との間には間隙１６が形成される。
【００１８】
（作用と効果）
一般に、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置２の対地絶縁において電界集中が問題となる部分は、シール押えリング７の下端部付近である。そこで、図４に示すように、シール押えリング７の端部に曲面部を直接形成することが考えられる。しかし、この場合、曲面部とガス容器２ｃの内周面との間隔は狭く、鋭角な楔状の隙間１７が形成される。その結果、曲面部を形成したにもかかわらず、シール押えリング７の下端部付近に強い電界集中が依然として発生してしまい、等電位線も急峻なままである。
【００１９】
上記の不具合に対して、第１の実施形態では、シール押えリング７の下端部を覆うように内部シールド部材１４を取り付け、この内部シールド部材１４に曲面部１４ａを設けている。内部シールド部材１４は、シール押えリング７とは独立した部材なので、断面が半円状となる曲面部１４ａを容易に設けることができ、曲面部１４ａの表面は緩やかなカーブを描くことになる。
【００２０】
しかも、曲面部１４ａの端部とガス容器２ｃの内周面との間には間隙１６を形成しており、曲面部１４ａの端部はガス容器２ｃの内周面と非接触である。その結果、図５に示すように、シール押えリング７とガス容器２ｃとの間の電界を緩和することができ、電界集中の発生を抑止して、等電位線の間隔は広くなる。
【００２１】
以上のような第１の実施形態によれば、内部シールド部材１４を設けなかった時と比べて、ガス容器２ｃ内部の最大電界値を、例えば２３％程度、低減することができる。これにより、装置のコンパクト化を進めたとしても、優れた絶縁信頼性を確保することができ、対地絶縁性能の向上に寄与することができる。また、絶縁ガス４として、ＳＦ６ガスよりも絶縁性能が低い混合ガス等を使用するような事態となっても、ガス容器２ｃ内部の最大電界値を抑えているので、電界集中の発生を確実に防ぐことが可能である。
【００２２】
しかも、内部シールド部材１４はアルミ板材で形成したので、耐電圧特性を効率良く高めることができる。さらに、第１の実施形態ではシール押えリング７の下端部は平面部１２を形成しただけなので、シール押えリング７に電界緩和のための加工を施すことが不要であり、製造コストを抑えて経済性を高めることが可能である。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態について、図６〜図８を用いて具体的に説明する。第２の実施形態の基本的な構成は上記第１の実施形態と同様であり、同一の部分に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００２４】
（構成）
第２の実施形態には、図７及び図８に示すように、シール押えリング７の平面部１２に、アルミ板材からなる内部シールド部材１４が取り付けられている。また、ガス容器２ｃの外周部には、外部シールド部材１１よりも上方で且つシール押え部材７よりも下方の位置に、第２の外部シールド部材１５が配置されている。以下、外部シールド部材１１は第１の外部シールド部材１１と呼ぶこととする。第２の外部シールド部材１５は、第１の外部シールド部材１１と同じく、断面が円形のチューブ状部材から構成される。第１の外部シールド部材１１は、頭部蓋６と非導通であるが、第２の外部シールド部材１５は頭部蓋６と導通している。
【００２５】
（作用と効果）
前述したように、ガス絶縁型負荷時タップ切換装置２にて電界集中が問題となる部分は、シール押えリング７の下端部付近である。そこで第２の実施形態では、ガス容器２ｃ内部に設置した内部シールド部材１４に加え、第２の外部シールド部材１５をシール押え部材７付近で、且つガス容器２ｃの外周部に配置することにより、電界集中を抑えることができる。
【００２６】
また、内部シールド部材１４を備えた第２の実施形態においては、シール押えリング７とガス容器２ｃとの間に、図４に示した鋭角な楔状の隙間１７を形成することはなく、内部シールド部材１４及び第２の外部シールド部材１５の働きにより、シール押えリング７とガス容器２ｃとの間の電界を大幅に緩和して等電位線の間隔は広くなる（図８参照）。
【００２７】
以上のような第２の実施形態によれば、内部シールド部材１４及び第２の外部シールド部材１５の効果を相乗的に得ることができ、内部シールド部材１４及び第２の外部シールド部材１５を設けなかった時と比べて、ガス容器２ｃ内の最大電界値を、例えば７３％程度、大きく低減することが可能である。これにより、装置のコンパクト化を進めつつ、絶縁信頼性を確保することができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
本発明に係る第３の実施形態について、図９〜図１１を用いて具体的に説明する。第３の実施形態の構成において、第２の実施形態と同一の部分に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】
（構成）
第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、図９〜図１１に示すように、内部シールド部材１４を省いて、第１の外部シールド部材１１と第２の外部シールド部材１５を有することにある。
【００３０】
（作用と効果）
第３の実施形態によれば、仮に、シール押えリング７とガス容器２ｃとの間に楔状の隙間１７が形成されていたとしても、第２の外部シールド部材１５が存在することで、電界を緩和することができる。したがって、第１及び第２の外部シールド部材１１、１５を設けなかった時と比べて、ガス容器２ｃ内の最大電界値を、例えば６９％程度、低減することが可能であり、ガス容器２ｃ内の等電位線の間隔を十分に広げることができる（図１１参照）。
【００３１】
（他の実施形態）
上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００３２】
上記の実施形態において、第１の外部シールド部材１１及び第２の外部シールド部材１５は共に、断面を円形としたチューブ状の部材としたが、第１の外部シールド部材１１は断面上側に曲面部を設けた部材であればよいし、第２の外部シールド部材１５は断面下側に曲面部を設けた部材であればよい。
【００３３】
例えば、第１の外部シールド部材１１及び第２の外部シールド部材１５は断面が円形でなくてもよく、ガス容器２ｃの外周部に接する部分が、外周面に密着するような角状のベルト部材であってよい。また、第１の外部シールド部材１１及び第２の外部シールド部材１５の曲面部の曲率、さらには内部シールド部材１４における曲面部の曲率は適宜変更可能であり、サイズや材質等も適宜選択可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…変圧器タンク
２…ガス絶縁型負荷時タップ切換装置
２ａ…切換開閉器
２ｂ…タップ選択器
２ｃ…ガス容器
３、４…絶縁ガス
５…タップリード線
６…頭部蓋
７…シール押えリング
８…シール部材
９…上部シールド板
１０…下部シールド板
１１…（第１の）外部シールド部材
１２…平面部
１３…絶縁筒
１４…内部シールド部材
１４ａ…曲面部
１５…第２の外部シールド部材
１６…間隙
１７…楔状の隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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