(57)【要約】      （修正有）【課題】据付作業及び点検作業が簡単にでき、小型で優れた絶縁性能を有する負荷時タップ切換器を提供する。【解決手段】負荷時タップ切換器は、筒状の絶縁容器３と、絶縁容器の開口部を塞ぐ蓋２と、絶縁容器内に設けられた切換開閉器５を有する。蓋と切換開閉器の間に筒状の支持絶縁部材４が設けられる。蓋と絶縁容器及び支持絶縁部材、支持絶縁部材と切換開閉器は、取り付け部材６ａ〜６ｃにより固定される。絶縁容器及び支持絶縁部材の少なくとも一方の周面にひだ８ａ，８ｂが設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の絶縁容器と、
前記絶縁容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記絶縁容器内に設けられた切換開閉器と、
前記絶縁容器内において、前記蓋と前記切換開閉器の間に設けられた筒状の支持絶縁部材と、
前記蓋と前記絶縁容器とを固定する取り付け部材と、
前記蓋と前記支持絶縁部材とを固定する取り付け部材と
前記支持絶縁部材と前記切換開閉器とを固定する取り付け部材と、
前記切換開閉器の中心軸部分に設けられ、前記支持絶縁部材及び前記蓋を貫通して前記絶縁容器外部に突出する切換開閉器の絶縁駆動軸と、
前記絶縁容器及び前記支持絶縁部材の少なくとも一方の周面に設けられたひだを有する負荷時タップ切換器。
【請求項２】
前記絶縁容器及び前記支持絶縁部材と、それに設けられたひだが絶縁性熱硬化性樹脂の
成型品である請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項３】
前記絶縁容器及び前記支持絶縁部材の少なくとも一方が、繊維強化樹脂製の芯部と、前記芯部の周面に設けられた樹脂製のひだを有する特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項４】
前記絶縁容器及び前記支持絶縁部材の少なくとも一方の内部に、電界緩和シールドが
埋め込まれている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、負荷時タップ切換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器は、負荷をつないだままの状態で変圧器の巻線に設けられたタップを切り換えることで、負荷に応じた電圧上昇及び下降分の電圧を補償し、供給電圧を一定に抑えるためのものである。
【０００３】
負荷時タップ切換器は、絶縁容器内に支持絶縁部材を介して支持された切換開閉器を有する。この絶縁容器の下部にはタップ選択器が連結され、これら切換開閉器及びタップ選択器部が、絶縁容器の中心軸方向に貫挿された絶縁棒の駆動軸によって切換操作される。タップ選択器は、変圧器のタップ巻線のうち運転するタップを選択する動作を行う。切換開閉器は、通電状態のまま選択されたタップに回路に切り換える。負荷時タップ切換器内は、絶縁油又は絶縁ガス等の絶縁媒体で満たされている。
【０００４】
上記の支持絶縁部材は、変圧器線路と対地間の絶縁を保つもので、特に高い絶縁強度が要求される。そのため、従来技術によれば、絶縁部である絶縁容器及び支持絶縁部材の高さを大きくすることにより、必要な絶縁距離を確保していた。
【０００５】
また、蓋には絶縁容器及び支持絶縁部材が取り付けられているが、負荷時タップ切換器の作動時において、その取り付け部分に電界が集中する。そのため、特許文献１によれば、取り付け部の近くに、リング状電界シールドを設けて、電界の集中を緩和し、絶縁性能を高めていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平５−４６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術の負荷時タップ切換器のように、支持絶縁部材の高さを大きくすると、負荷時タップ切換器全体も大型化してしまい、負荷時タップ切換器が設置される変電所内に多大なスペースが求められるなどの欠点があった。
【０００８】
負荷時タップ切換器の遮断部は多頻度の切換を行うことから、定期点検が必要である。定期点検時には、絶縁容器中の切換開閉器部を吊り上げ、更に電界シールド及びそれらを支える構造部を外して絶縁駆動軸及び切換開閉器の健全性を確認する。しかし、従来技術の負荷時タップ切換器では、電界シールドの取り外しに手間が掛かり、点検に時間と費用が掛かる欠点があった。
【０００９】
負荷時タップ切換器を変電所に設置する場合も、電界シールドが支持絶縁部材と別部材であることから、切換開閉器や支持絶縁部材に加えて電界シールド及びそれらを支える部材等を据付ける必要があり、作業時間が増加する結果となる欠点があった。
【００１０】
本実施形態に係る負荷時タップ切換器は、上記の欠点を解消するためになされたもので、その目的は、小型で絶縁性能に優れ、点検作業時間を短縮した負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の負荷時タップ切換器は、下記（ａ）〜（ｉ）の構成を有することを特徴とする。
（ａ）筒状の絶縁容器
（ｂ）前記絶縁容器の開口部を塞ぐ蓋
（ｃ）前記絶縁容器内に設けられた切換開閉器
（ｄ）前記絶縁容器内において、前記蓋と前記切換開閉器の間に設けられた筒状の支持絶縁部材
（ｅ）前記蓋と前記絶縁容器とを固定する取り付け部材
（ｆ）前記蓋と前記支持絶縁部材とを固定する取り付け部材
（ｇ）前記支持絶縁部材と前記切換開閉器とを固定する取り付け部材
（ｈ）前記切換開閉器の中心軸部分に設けられ、前記支持絶縁部材及び前記蓋を貫通して前記絶縁容器外部に突出する切換開閉器の絶縁駆動軸
（ｉ）前記絶縁容器及び前記支持絶縁部材の少なくとも一方の周面に設けられたひだ
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における切換開閉器部を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態における切換開閉器部を示す断面図である。
【図３】第３の実施形態における切換開閉器部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
（１−１）構成
本実施形態の負荷時タップ切換器１について、図１を参照して説明する。本明細書では、負荷時タップ切換器１の中心軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、図１の下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１４】
本実施形態の負荷時タップ切換器１は、蓋２と、絶縁容器３と、支持絶縁部材４と、切換開閉器５と、取り付け部材６ａ〜６ｃと、絶縁駆動軸７と、ひだ８ａ、８ｂとを備えている。
【００１５】
絶縁容器３は中心軸が上下方向に伸びる円筒状の部材であり、絶縁容器３の上下にはそれぞれ開口部を有する。絶縁容器３の上方の開口部は、取り外し可能な円盤状の蓋２によって密封するように塞がれる。絶縁容器３の下方の開口部は、図示しないタップ選択器によって密封するように塞がれる。絶縁容器３と蓋２とは、金属製の取り付け部材６ａを介して固定される。すなわち、蓋２の下面の周縁部にリング状の取り付け部材６ａが溶接され、この取り付け部材６ａに絶縁容器３の上端の内周面がボルト締めされている。
【００１６】
絶縁容器３の内外周面には、複数のひだ８ａが、絶縁容器３の電界が集中しやすい上部に、一定の間隔で設けられている。このひだ８ａは、リング状の形状をしており、絶縁容器３の表面から絶縁容器３の内周方向及び外周方向に突出することで、絶縁容器３の内外周面が凹凸の形状となっている。ひだ８ａの先端は半円形に湾曲している。本実施形態において、絶縁容器３とひだ８ａとは、同一部材であり、樹脂を一体成型することで製造されている。樹脂としては、絶縁性の優れた熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が使用される。
【００１７】
支持絶縁部材４は、中心軸が上下方向に伸びる円筒状の部材であり、支持絶縁部材４の上下にはそれぞれ開口部を有する。支持絶縁部材４の直径は、絶縁容器３の直径よりも小さく、支持絶縁部材４は絶縁容器３の内側に中心軸を同じにして同心円上に配置される。支持絶縁部材４の上方の開口部は、蓋２によって密封される。支持絶縁部材４と蓋２とは、蓋２に取り付け部材６ｂを介して固定される。すなわち、蓋２の下面には金属製の取り付け部材６ｂが固定され、この取り付け部材６ｂに支持絶縁部材４の上方の開口部の縁がボルト止めされる。取り付け部材６ｂは、支持絶縁部材４の上端部を内外から挟んでいる。支持絶縁部材４の下方の開口部は、切換開閉器５の上面と取り付け部材６ｃを介して固定される。すなわち、切換開閉器５の上面には金属製の取り付け部材６ｃが固定され、この取り付け部材６ｃに支持絶縁部材４の下方の開口部の縁がボルト止めされる。取り付け部材６ｃは、支持絶縁部材４の下端部を内外から挟んでいる。
【００１８】
支持絶縁部材４の内外周面には、複数のひだ８ｂが、支持絶縁部材４の上部から下部にかけて設けられている。このひだ８ｂは、リング状の部材であり、絶縁容器３の表面から絶縁容器３の内周方向及び外周方向に突出することで、支持絶縁部材４の内外周面が凹凸の形状となっている。ひだ８ｂの先端は半円形に湾曲している。支持絶縁部材４のひだ８ｂは、絶縁容器３のひだ８ａと同様な形状である。本実施形態において、支持絶縁部材４とひだ８ｂとは、樹脂を一体成型することで製造される。樹脂としては、絶縁性の優れた熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が使用される。
【００１９】
切換開閉器５は、対地電位にある蓋２に固定された支持絶縁部材４により変圧器タンク内に吊り下げられる。切換開閉器５は切換スイッチを備えており、タップ選択器にて選択された一対のタップ間に、抵抗を介した短絡状態を作り、切換スイッチによって負荷電流を流すタップの切換を行う。このような切換開閉器５では負荷電流を切断することなく、電圧の切換を行うことができる。
【００２０】
絶縁駆動軸７の上端は蓋２を貫通して、蓋２の外部に設けられた図示しない駆動機構に連結されている。絶縁駆動軸７の下端は切換開閉器５の内部開閉機構に連結されている。絶縁駆動軸７が回転すると、その動力が図示しないカムおよび切換スイッチに伝わり、負荷時タップ切換器１は、タップ切換動作をする。
【００２１】
（１−２）作用
一般に、絶縁物で接続された２つの導電性部品間の電気的絶縁を達成するためには、沿面距離及び空間距離の双方を確保する必要がある。沿面距離は、２つの導電性部品間の絶縁物の表面に沿った最短距離をいい、空間距離は、２つの導電性部品間の空間を通る最短距離をいう。本実施形態においては、絶縁容器３及び支持絶縁部材４の内外周面にひだ８ａ，８ｂを設けることにより、高電圧側の取り付け部材６ｃから低電圧側の取り付け部材６ｂの沿面距離は、ひだ８ａ，８ｂの表面に沿った距離により計算される。したがって、取り付け部材６ｂ、６ｃ間の沿面距離を効果的に延長することができる。本実施形態における空間距離は、高電圧側の取り付け部材６ｃから突出部であるひだ８ａ，８ｂの先端を通り低電圧側の取り付け部材６ｂに達する屈曲した最短空間路により計算されるため、従来技術における高電圧側の取り付け部材６ｃから低電圧側の取り付け部材６ｂの間にひだ８ａ，８ｂが存在しない直線状の最短空間路に比較して、空間距離も延長することができる。
【００２２】
本実施形態のような、内外周面にひだ８ａ，８ｂを有する絶縁容器３及び支持絶縁部材４を製造するには、たとえば注型法を用いる。この注型法は、ひだ付の金型内に熱硬化性液体樹脂、例えば液体エポキシ樹脂を注入し、この金型を加熱することにより注入した樹脂を一次硬化させる。その後、一次硬化した樹脂を金型から取り出した後、最終的に硬化させることで、絶縁容器３及び支持絶縁部材４を作製する。その結果、絶縁容器３とひだ８ａ、及び支持絶縁部材４とひだ８ｂを、一度の成型工程により製造することができ、その製造作業が容易になる。
【００２３】
負荷時タップ切換器１の絶縁媒体を絶縁油とする場合、絶縁容器３内で発熱を伴う異常現象が発生すると、絶縁容器３内の絶縁油は加熱されて温度上昇する。異常現象としては、例えば、切換開閉器５中の接触部の接触抵抗の増大による加熱、及び動作不良によりタップ切換器の抵抗器に長時間電流が流れることによる加熱がある。本実施形態では、内外周面にひだ８ａ，８ｂを有する絶縁容器３及び支持絶縁部材４は、絶縁性の優れた熱硬化性樹脂から構成される。熱硬化性樹脂は、加熱すると自己発熱を伴って架橋反応が進み、硬化する性質を持ち、一般に熱可塑性樹脂よりも耐熱性が高いという利点がある。その結果、本実施形態の負荷時タップ切換器１は、優れた耐熱性を発揮することができる。前記のような異常な温度上昇が発生しても、その温度に耐えることができる。
【００２４】
（１−３）効果
本実施形態の負荷時タップ切換器１は、ひだ８ａ，８ｂを設けることにより、絶縁容器３及び支持絶縁部材４の沿面距離及び高電圧側の取り付け部材６ｃから低電圧側の取り付け部材６ｂの空間距離を延長することで、切換開閉器５の高さを大きくすることなく、必要な絶縁距離を確保することができ、装置全体を小型化することができる。
【００２５】
本実施形態の負荷時タップ切換器１は、絶縁性能を向上させることによって従来必要であったリング状の電界シールドを設ける必要がない。本実施形態の負荷時タップ切換器１は、電界シールドを設けないことによって、据付手間が掛からないので、据付及び点検作業が迅速にでき、部品点検数を低減することができる。
【００２６】
［第２の実施形態］
（２−１）構成
本実施形態の負荷時タップ切換器１について、図２を参照して説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、絶縁容器３及び支持絶縁部材４とひだ１１ａ、１１ｂとを別部材から構成したことである。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２７】
本実施形態では、絶縁容器３及び支持絶縁部材４が、筒状の芯部１２ａ、１２ｂと、芯部１２ａ、１２ｂの内外周面に固定された複数のひだ１１ａ，１１ｂとからなる。芯部１２ａ、１２ｂは、例えば繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製の円筒状であり、ひだ１１ａ，１１ｂは、耐熱性に優れるシリコーンゴム又はフッ素ゴムによって成型されたリング状の部材である。芯部１２ａの外径と外周面のひだ１１ａの内径は一致し、芯部１２ａの内径と内周面のひだ１１ａの外径とは一致する。芯部１２ｂの外径と外周面のひだ１１ｂの内径は一致し、芯部１２ｂの内径と内周面のひだ１１ｂの外径とは一致する。芯部１２ａの内外周面にリング状のひだ１１ａが、芯部１２ｂの内外周面にリング状のひだ１１ｂが、耐熱性に優れるシリコーン系粘着剤により接着される。
【００２８】
（２−２）作用・効果
このような構成を有する本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、ひだ１１ａ，１１ｂによる絶縁性能の向上、装置全体の小型化、据付及び点検作業の迅速化、部品点検数の低減などの作用効果が発揮される。特に、本実施形態では、絶縁容器３及び支持絶縁部材４の芯部１２ａ、１２ｂを繊維強化樹脂製としたので、第１の実施形態の効果である絶縁性能の向上に加えて、負荷時タップ切換器１の機械的強度を向上させることができる。また、芯部１２ａ、１２ｂとひだ１１ａ，１１ｂを別々に作成して固定することで、絶縁容器３及び支持絶縁部材４を一体成型する第１の実施形態に比較して、製造用の金型を単純なものにできる。
【００２９】
［第３の実施形態］
（３−１）構成
本実施形態の負荷時タップ切換器について、図３を参照して説明する。本実施形態では、電界緩和シールド１０ａ、１０ｂが支持絶縁部材４に設けられたひだ８ａ、８ｃの中に埋め込まれている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、絶縁容器３と支持絶縁部材４の内外周面にはひだ８ａ，８ｃが設けられる。支持絶縁部材４のひだ８ｃは、絶縁容器３のひだ８ａに比較して、支持絶縁部材４の軸方向の厚さが大きい。支持絶縁部材４の上下両端の内周側のひだ８ｃには、大径の電界緩和シールド１０ａが埋め込まれている。支持絶縁部材４の下端の外周側のひだ８ｂには、小径の電界緩和シールド１０ｂが埋め込まれている。電界緩和シールド１０ａには金属製の接続部材９ａが設けられ、この接続部材９ａにより電界緩和シールド１０ａが取り付け部材６ｂ、６ｃと接続される。電界緩和シールド１０ｂには金属製の接続部材９ｂが設けられ、この接続部材９ｂにより電界緩和シールド１０ｂが取り付け部材６ｂと接続される。
【００３１】
本実施形態において電界緩和シールド１０ａ、１０ｂの断面形状が円形であるが、この形に限定されるものではなく、断面形状を等電位線の分布形状に対応させて楕円形、Ｊ字形等任意に変えることができる。
【００３２】
（３−２）作用
本実施形態において、電界緩和シールド１０ａ、１０ｂをひだ８ｂに埋め込んだ支持絶縁部材４を製造するには、注型用の金型に設けた３箇所の位置決め部に、それぞれ電界緩和シールド１０ａ、１０ｂと接続部材９ａ，９ｂを嵌め込んで、金型を閉鎖する。その後、金型を加熱しながら、その内部を真空引きする。金型の温度及び真空度が所定値に達すると、金型に設けた注入口から熱硬化性液体樹脂を金型内に注入する。樹脂を注入した後は、更に金型を加熱することで、この注入樹脂を一次硬化させる。その後、金型内から一次硬化した樹脂を取り出し、常温下において所定の時間放置することで最終的に硬化させる。このようにすれば、電界緩和シールド１０ａ、１０ｂを埋め込んだひだ８ａ，８ｂと、支持絶縁部材４を一体に形成することができる。
【００３３】
（３−３）効果
このような構成を有する本実施形態においては、電界緩和シールド１０ａ、１０ｂを埋め込んだ支持絶縁部材４を設置することにより、等電位線分布を取り付け部材６ａ〜６ｃに偏らせることなくより均等に制御することができ、取り付け部材６ａ〜６ｃへの電界集中を緩和することができる。また、第１の実施形態と同様に、支持絶縁部材４の内外周面にひだを取り付けることにより高電圧側の取り付け部材６ｃから低電圧側の取り付け部材６ｂまでの絶縁距離を効果的に延長することができる。絶縁距離を延長することによって、小型で絶縁性能に優れた負荷時タップ切換器１を提供することができる。
【００３４】
また、電界シールド１０ａ、１０ｂの金属製の接続部材９ａ、９ｂが取り付け部材６ｂ、６ｃと接続しているため、従来の構造と比べて、絶縁駆動軸７の高速回転による遠心力の影響を受けにくい、より信頼性の高いシールド接続固定構造が得られる。電界シールド１０ａ、１０ｂを支持絶縁部材４に埋め込むことで、据付及び点検時における電界シールドの取り外し作業が不要となり、据付及び点検作業がより簡単にでき、しかも、部品点検数を低減した負荷時タップ切換器１を提供することができる。
【００３５】
［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。以下は、その一例である。
【００３６】
（１）絶縁容器３及び支持絶縁部材４の内外周面に設けられるひだ８ａ、８ｂ、８ｃ、１１ａ、１１ｂは、印加される電圧に対して求められる沿面距離及び空間距離を実現できるように、その高さ、大きさ、幅などの形状及び、設置個数を変更することができる。具体的には、ひだ８ａ、８ｂ、８ｃ、１１ａ、１１ｂの表面形状がサインカーブ、円弧状、凹凸の形状、突起形状、湾曲形状など、沿面距離を効果的に延長できる形状とすることができる。また、大小の凹凸を交互に配置したり、一定間隔ごとに平坦部とひだとを繰り返していてもよい。
【００３７】
（２）絶縁媒体は絶縁油に限られるものではなく、ＳＦ６ガス、乾燥空気等の絶縁ガスとしてもよい。絶縁ガスとする場合、上述の油入負荷時タップ切換器と同様に沿面絶縁強度を効果的に強化することによって、同様な効果が得られる。
【００３８】
（３）絶縁容器３、支持絶縁部材４の材料は、熱硬化性樹脂には限定されない。成形しやすい熱可塑性樹脂としてもよい。熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）  、ＰＡ（ナイロン／ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマー等を用いることができる。
【００３９】
（４）芯体１２ａ、１２ｂと樹脂製ひだ１１ａ、１１ｂとを接続するために用いる粘着剤としては、シリコーン系粘着剤に限定されない。ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤を使用してもよい。
【００４０】
（５）ひだ１１ａ、１１ｂの材料となる樹脂の種類は、シリコーンゴムに限定されない。クロロブレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、イソフレンゴム、スチレンブタジエンゴム、プチルゴム、ブタジエンゴム等を使用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  負荷時タップ切換器
２  蓋
３  絶縁容器
４  支持絶縁部材
５  切換開閉器
６ａ〜６ｃ  取り付け部材
７  絶縁駆動軸
８ａ〜８ｃ  ひだ
９ａ、９ｂ  接続部材
１０ａ、１０ｂ  電界緩和シールド
１１ａ、１１ｂ  ひだ
１２ａ、１２ｂ  芯部
【図１】
2016111277.tif 000003
【図２】
2016111277.tif 000004
【図３】
2016111277.tif 000005