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H種絶縁乾式負荷時タップ切換変圧器
∪.D.C.る21.314.214.3 H種絶縁乾式負荷時タップ切換変圧器 Class H Transformer with On-Load Tap ChangingEquipment 雄* 久 内 容 梗 概 シリコーンによる経線方式と,乾式タップ切換装置の開拓により,今回,3,000kVA乾式負荷時タッ プ切換変圧器2台を完成し,大阪の都心にある関西電力株式会社堂島無人変電所へ納入し,官け試験も 守成績裡に完了した。木変圧器は,従慄の経験と,幾多の研究結果にもとずき製作されたもので,乾式 負荷時タップ切換変圧器として,本邦最初であるはかりでなく,容量の点においても記録品である。使 司された材料は,日立シリコーンワニスを始め,電線,経線筒などすべて日立製作所の社内製品である.二 本器は,ビルディングの地 卜3階に搬入されるため,苛酷な寸法制限を受けざるをえず,したがって 小型牽量化を主眼に設計され,搬入万渋も慎重iこ事前検討が加えられるなど,いろいろの困難な条件を 完関して完成されたものである。 〔Ⅰ〕緒 ビルディソグ,鉱山,船舶,市街地,地ド 電所思る いほ屋外でも姐人の鉦勘変電所などには,火災の懸念を ることが破く望まれてい 一掃し.保一々亡 る。最近の都心における電力需要の増加にともなって, たに配電用変電所を建設する場合,ビルディソグの地 下室を利用してこゝに変電所を新設する方式が用いら れ,すでに幾 多 る(1)-ノかゝる変電所は特に 不燃性であることが望ましい。 日立製作所でほ,いわゆる不 変圧器として,日立シ リコーンワニス使用の シリコーン変圧器」を開発し, 多数納入している二 現在乾 変圧器に使用される絶 物として,A桂,B 踵,H種などいろいろの絶縁物があるが,耐熱,耐湿をこ 3,000kVA 第1図 変圧器 H種絶縁乾式負荷時タップ切換 おいてシリコーンワニス使用によるH種絶縁がもつとも Fig.1.3,000kVA On-Load すぐれている。日立シリコーンワニスによる製作経験も 以下,シリコーン変圧器の特長を概略説明した後,本 豊富となし1,数多の進歩,改善がもたらされている折柄, 器の大要を Class Tap Changing H Transformer with Equipment 、 日立製作所では今回,3,000kVAH種絶縁乾式負荷時タ 〔ⅠⅠ〕シリコーン変圧器の特長 ップ切換変圧器を完成した。弟1図にその外観を示す。 本絹はシリコーン変圧器として,本邦最大容量である ばかりでなく,開閉給,調比装置を主体とする負荷時タ ップ切換装置に,全く絶縁洲を使用しない点においても, 本邦最初のものであるこ この変圧器は,関西電力において,大阪の都心におけ る電力需要増加に応ずるため,大阪布日会館地下3階に された堂 島 所は,いわゆる無人のオイルレス (1)耐熱,耐湿性 シリコーンワニスは,俗に岩石結合と呼(・・よれるシ/ロキ サン結合-Sト0-Sトを構造の摂幹としているので, 耐熱性がきわめてすぐれている。シリコーンワニスの分 解温 ほ300∼35げCの高温で, 使用温度は18げC以 下であるため,A種,B種絶縁物に比しいちじるしく寿 ものである。本変電 命が長く,米国でほ温度上昇限度を180DCとする案も提 サブステーションと 案されている状態である。 して,l・6kmはなれた福島変電所から遠方監視制御され るものである。 シリコーン変圧器ほ,火災の危惧ほなく,保守運転の つぎに耐湿性の問題であるが,本邦のごとく湿度の高 い土地でほ特に重要で,シリコーンワニスはA種,B程 のワニスに見られない流水性を有するので,これをもつ 簡易な点で,この程の変電所にとってほ,もつとも適し てガラス瓶稚,マイカ,アスベストなどを処理すれば, た変旺器と考えられる二 すぐれた絶 日立製作所日立国分分_工場 られる。 した が つ て 注水 いても,絶縁特性はいちじるしく告されないことを砥認 験にお 1126 第9号 第38巻 昭和31年9月 a bl e 表1 T 米国における乾式変圧器の試験電圧値 Test formerin 60∼ 電圧階激 (kV) Type of Dry America Voltage 試 政 (kV実効値) Trans- 衝撃電圧全波試験値 (1.5×40/JS kV波高値) 値 1.20 4 (10) 10 (45) 2.50 10 (15) 20 (00) 5.00 12 (19) 25 (75) 8.66 19 (26) 35 (95) 15.00 31 (34) 50 (110) (註)()内は抽入変圧器の試験値 ただし衝撃電圧試験値は500kVA以上のもの の 搬,設置および据付後における保守点検ほきわめて 容易である。すなわち火災の危険がないため,特別な防 火壁を設ける必要なく,負荷近くに設置できるため経済 的な配線が可能で,油入変圧器におけるごとく,油の さが・ 過,検抽,吸湿剤の取換えなど保守・点検上の煩 なく,中身も容易に点検することができる二 第2図 デ モ ル コ Pouring Fig.2.Water イ Test ル 注 水 試 〔ⅠⅠⅠ〕今回の変圧器 験 forModelCoil 様 (1)仕 している。海外の報告(2)(3)もまた裏書する試験結果をえ 三相風冷式乾式負荷時タップ切換変圧器 ている。 屋内用,内鉄型,連続定格,H種絶 量……………3,000kVA (2)耐火性,防爆性 容 従来の鉱油入変圧器では,万一変圧器内部に事故を生 周波数…... 民 じあるいは外部より火炎を被むる場合,爆発,火災を惹 起する懸念があるが,シリコーン ‥…60′∼ 一次‥‖‥F22-F21-R20-F19kV 圧器では,不燃性の 二次……定格 圧 調整電圧 材料のみで構成されているため,火災にまで進展拡■大さ 3,450±276V(11段)1- 6,900±276V(11段)・ れる心配がない。 (3)絶 3,450-6,900V 結 縁 絶縁構造上,油入変圧器と異るおもな点は,空気絶縁 線……………」/」 試験電圧 が介在することで,ために衝撃電圧に対する強度が間組 一次‥‖‥商用周波加圧式鹸 圧試験(仝波) となる.。すなわち衝撃比ほ油入変圧器の2・0へ2・4程度に 二次……商用周波加圧 衝撃電圧 対して,H桂絶縁の場合ほ1.1∼1・5程度のため,油入変 圧器並の衝撃 鹸電圧に耐えるようにするためには,多 くの固体絶縁物を要し,高価なものとならざるをえないこ この点,シリコーン変圧器の利用ほ,直接雷電圧の侵 絶蒐量‥‖ †一十団 (全波) 15kl・J 45kV 応じて,二次側タップを直接,電動操作方式により,白 ょって配電される場所が適している。この場合の衝撃試 れるっ 鹸電圧に比し,相当低 武 本変圧給は,一次側涼電電圧の変化と,負荷の変動に一 動的に切換え,二次端子 点して定めればよく,油入器の 120kV ・‥13t 入しない場所,たとえば市街地,坑内などのケーブルに 験電圧値は系統に生ずる開閉サージによる異常電圧を考 50kV 圧を常に一定に保って使用さ (2)変圧器の構造 巻線構造ほ,内側より低圧,高圧の順に同心配置され 滅された値となる。弟1表は米国における乾式変圧器の ており,これら主巻線の上部に,タップコイルと平衡コ 試験 イルが配置されている二.この平衡コイルはタップコイル 圧値を示 したものである。本邦においても, 変圧器の試験規格を制定すべく,上記事項を勘案して, と磁気的に掛こ結合されており,漂遜色荷担の軽減,亀 目下JEC案が音読されているので,規格制定の日も近 圧変動 いことゝ思われる。 とくである。 (4)運搬・設置,保守・点検 シリコーソ変圧芋削まⅢ1がないため,小型軽量で現地へ の減少を図っている(4)。その接続ほ弟3図のご 電線の絶縁被覆は,ガラス,アスベストを基材とし, シリコーンワニス処理を行ったもので,高温においても H 種 .∴ 緑 式 負 荷 時 乾 プ タ 切 第4図 換 モデル コ Fig.4.Vibration 第3図 Fig.3.Connection 十分の イ Test ル の振動試験 for ModelCoil 図 線 結 1127 変 圧.器 Diagram 気的強度を確保している。 高低圧コイル問および鉄心低圧コイル問ほ,耐熱性の すぐれた,電気的強度の大きい良質のマイカを基材とし, シリコーンワニスで成型した絶縁筒を使用して,高度の 絶縁信蹟度を確保している。 鉄心構造は,内鉄型三脚鉄心で,波打の少い精選した 珪 鋼板を使用し,苛酷な寸法制限のために,極力占鏡 第5図 率の向上に努めた。 負荷時 タ ッ プ Fig.5.Connection二Diagram 風冷装置は,2台の送風機を主体とし,これを対称に 配置して,奇相へ分配される送風量を一 イル,低圧コイルへの送風量を Changing 切 換 器 of 結 線 図 Equipment とし,高圧コ 整しうる構造として, 異常も認められなかった。. 冷却効果の均一化を図った。試験結果では,温度上昇に (イ)竜式負荷時タップ切換装置 なお余裕があり,さらに大容量器製作の確信がえられた。 本装置は,絶縁油を全く使用せず,磁気吹消線輪付開 高圧倒ロタップ切換器は,壁付の碍子にタップの端子 閉器,調比装置,問散操作機構,極性転換器,限流リア を取付け,ジャンパーにより任意に切換えることができ クトルおよび電動 る。 してキユーピクル内に納められている。その接続を弟5 (3)絶縁処:哩 作機構よりなり,変圧器本体に隣接 図に示す。 変圧器の主体をなすコイルの絶縁処理には,日立シリ タップ切換の順序ほ,第6図に示す通りである。図例 コーンワニスを使用した。一般にシリコーンワニスは, 従 Tap On-Load のA筐,B桂のワニスに比べて,乾燥温度, のごとく,タップ3から4へ移るときは,電動または手 月莫の 動により操作軸を回転して,まず開閉器Aが開き,Aに 耐溶剤性,乾燥時の発泡,亀裂,熱軟化,低温時の柔軟 流れていた電流を開閉器Bに移す。ついで調比装置が動 性などの諸点が問題となるが,最適の絶縁処理条件を, 作して,可動接触子Cがタップ4に切換えられ,開閉器 入念に研究し, Aが閉ぢて,限流リアクいレの 気軋 機械的,化学的にもつとも良好 繰にほ,タップ3-4 な特性のもらわれる処理方法を見出して,これを標準の 閉路掛こよる横流が,負荷 経線処理法としている(5)。 軸の回転により,開閉器が開き,可動接触子C/が4′に 弟」図は,モデルコイルの振動試験の状況を示すもの で,構内の振動条件の悪い線路上を,延べ400km走行 した結果,ワニス被膜亀裂の不安は.全く杷憂に過ぎな いことが判明するとともに、電気的,機械的になんらの 流に重畳する。さらに 移り,Bが閉ぢる。これでタップ3-4間の切換が完了 したわけである。 磁気吹消線輪付開閉器は磁気吹消作用により,アーク が短時間に確実に消孤される利点がある。速断時のオッ 1128 日 昭和31年9月 立 第38巻 第9号 調比装置 ▲′′′・・帽流リアクトル 月/Jβ ぞ\気中間望 第7岡 接触 f一連断オッシフグラム Fig.7.Osci1logram and Currentin of Voltage Switching 〔ⅠⅤ〕制御装置ならびに 第6図 タ Fig.6.Schematic ッ プ 切 換 Diagram 動 作 保護装置 順 序 説 明 図 of Tap-Changing 本変圧器の設置される堂島変電所は 1.6kmはなれた福島変電所から遠方 シログラムを舞7図に示す。主要部分ほ,固定接触子, 監視制御される無人変電所で,木器2台が並列運転を行 可動接触子,磁気吹消線輪,アークホーン,アークシュ う。 ートおよび接点開閉動作を行うカム機構からなってい 制御 る。接触子ほ,強力なワイビングバネにより,閉時十分 (1)制御装置 な接触圧力を保っている。 制御方式は自動電圧調整方式であるが,手動運転も任 接触子の外側には,アークシュートが設けられ,その 置,保護装置は概略下記のごとくである。 意に切換えて行うことができる。自動電圧調整を行う場 外側に吹消線輪磁鉄板があって,消弧性能を向上せしめ 合,一時的な電圧変化に応動せず,電圧の持続的変動をこ ている。アークシュートほ,耐アーク性に富み,きわめ 応じて,タップ切換を行わしめるため,電圧調整継電誅 て秀れた消弧性能を有するジルコン磁器を使用し,長期 に限時継電器を組合せ,線路 にわたる使用に対し,十分の信煩度を確保している。 とを確認してから,タップ切換を行っている‥ 接触子の寿命は,JEM規格による条件で試験を行い, 2超すなわち電気的 命25万回以上に十分余裕を以て合 また並列 運転における制御装置としてほ,操作機構の時間的不同 を補正するため,歩進装置が用いられているr6二 (2)保護装置 格している。 調比 圧の持続的変動であるこ 置ほ,沓相11箇の固定接触子,各相2箇の可動 内都短絡,層間短絡,接地などの故障に対Lてほ,比 接触子を主要部分とし,間歓送り機構,電動操作機構に 率差動継 より,前記開閉器と関係運動を行うようになっている。 横流に対してほ,変圧器双方の低圧側変流器を交叉接続 各相の可動接触子が移動するときは,弟7図に説明のご し,その とく,その回路は開閉器により,開かれているため,ア ている。タップ切換渋滞をこ対しては,切換操作を開始す ークを発生しない。したがって使用中における接触子の 損莱毛はほとんど起らない。 ると同時に付勢される限時継電着削こより,保護している。 変圧器の過熱に対する保護は,巻線温度に対応してあら 限流リアクトルは白冷式三相内鉄型で,コイルの絶縁 かじめ設定された警報接点付温度計を使用し,電動送風 は変圧器本体と同じく,シリコーンワニスによるH穐絶 器を使用し,並列運転時のタップづれによる 動回路に挿入した過電流継電器iこより保 機の故障に対しては欠柏餅電器を使用していろ.- 縁である。 前記開閉器,調比装置の絶縁物ほ,磁器,シリコーン 製品を使用し,火災の 念を一掃している。また開放送 〔Ⅴ〕配 線 変圧器キユーピクル内における配緑ほ,健司温度に応 り機構,電動操作機栴などの回転軸軸承郡には,長期無 じて,本体用にはシリコーンガラスマイカ被覆電線,制 注油運転の可能な多孔性特殊合金を使用し,保守の簡潔 御用にはシリコーンゴム被覆電線が使用されたこ 化を囲っている。 部の引込緑ほ,日二立製作所日立電線工場製GRIケーブ なお外 種 絶縁 H 負 荷 時 乾式 タ プ ッ 新Lい分野の負荷時タップ切換変圧器の概要を 以上 ルが使用れた【つこの高圧側GRIケーブルは,20kV3芯 1129 変 虻器 換 切 150皿m2ブチルゴム絶縁ネオプレーンシース電ノjケーブ のべ,関係各位の御支援と御糎櫨を賜るべ√∴ ルで.その外径が100mm,巻かれたドラムは鍔径2・6m 供したしだいである。 たゞいた関西電力の各位に,深甚の謝意を表するととも である.「 ほ記録的な ながら,本変圧器製作にあたり,御協力をい なお末 というドラム規格では最大のもので,この種ケーブルで 言 〔ⅤⅠ〕結 懐 ・・帖 R立絶縁物:工場,日立電線工場,多賀工場の関 する 係芥位に シリコーンによる絶縁力式と,気申タップ切換装置の 完成により,乾式変圧器といえども,負荷時タップ切換 参 を行って,定電圧を維持し,電功系統の質的向上が可能 献 文 芳 0 ( 1 )、、ノ 高木,」勺山:OHM 42,9(昭30-8\ Melvin 2 L.Manning:TAIEE70,1i2T(1951) ( ) W.W.Latterlee:TAIEE 63,701(1944) ■() R本特許出願中 ( 5 ) ・1∃平田,植木: 上_l立評論 別冊13,93(1956-3) 7,27 r1954-7) ( 6 ) 桜木,大 【∃ 日.、上評論 別冊 ′-\ となった。絶縁油を全く使用しないため,安全性が増し, 3.4 なキユーピクル内に収納され,保守は簡潔に なるなど,変 作所日立工場制御器 絶大なる御援助を賜った日立 に, 機器は 御参考に 飛躍的な進歩がもたらされた ものと伝ずる。 ・ヽ・■ ■ 立製作所社員社外寄稿一覧 日 〔昭和31年6月受付分) 執筆者所属 日 本 鉄鋼脇 13%Cr鋼の機械的強度におよほ-す鍛造比の影響 学 物 協 製 塔E ド ー マ 術 ク ー と そ 取 fく‡■ 機 の 性 能 ほ 何 に よ っ て 表 新しい人壌管理事務(第二茸〕人事管理の_基盤とな 欧 米 素 扇 の さ 風 れ そ 米 グ リ (受プ 欧新 テレビジョン学会 日干忙L 新聞社 商業英語出版社 ン 壇〔 管 ス チ の に タ ン ガ 吸 収 6,000MC用進行波管およびレフレックスクライス 日本車務能率協会 真空技術研究会 し 人 い て事 亀有工場 J=崎工場 川崎コニ場 場場場揚場場場場場 ガ 技 つ 亀有工場 工工工工工工工工工 機 削 に 笠戸工場 つ ロ ソ 2 一\ 喜 某 三沼 清含 雄郎彦 中央研究所 一\ 仁 Lト央研究所 K44の試作 建良 止研輝俊出兵膵藤真正秀 イ 式 の兄ぃ機ス務て 日本事務能率協会 日本電機工業会 レ 立工場 賀賀塚塚塚塚塚塚原 社 ー1ム 接 立二L場 目 立二工場 多多戸戸戸戸戸戸茂 ォ 風 怖 る け て理置 扇 お 平版研 日刊工業新聞社 水機再 Pヽ に 動 日 ク 転 / 三菱レイヨンK・K・ 作 型刷ト 本 機械苧 学 印 刷 日 輌 日 満車ソ 接 車歯00二 熔 鋳 工 力 中央研り■ヒ所 学 全 ′±lき の の 俳 究 (二その1) (そ の2) 研究(二そ の3) ・型式とその特性 タービン発電機の油虻イッ の 中央研究所 本 村 右南門 博 一 総 大阪営業所 武茂可 村鍬和 カ 右衛門 巾央研究所 巾央研究所 社社社 支払済領収証整理の機械化における 家 庭 電 化 適 清三 倉浦 中央研究所 本木本 術会社 技究宗 永久磁石励磁 ・し 関西電力K.K堺発電所No.4 プ防止作業について MAPIプ了 式 路路路の 電 子 流 分 配 型 ♂E 回回同系 l一 唱∵唱二管 ・l・ 空空空 電 子 流 分 配 型 丁・流 分 配 型 真裏其 会全会会 学学学学 信信信理 通過通物 気気気用 火力発電技術協会 中央研究所 吉二儀二一満夫康雄可美雄人烏口実雑言人夫 本機械学 子 仁野ぺ部じ併草木倉井井玉谷利木井柳 日 天然ウラン垂水炉,とくに国産---・号原子炉の設計について の 振 水 車 原 最近豊鐘された日立製作所の特許および実用新案 区 特 別 許 (その1) 工 ㌧登録者号 222448 磁 触 器 樋・日立工場 火 朴化 樋!日 222449 接 電 目 立J二場 千吉郎 登 垣川島 222455 立工場 31.5.21 夫清逸 花 登録年月日 村川島 火 の 別 松滑辛泉桧滑辛泉桧松 接 場 清 逸 謁 子吉郎 垣村 登 睦 222458 [H 口H 日 日 222468 222469 一ヒ ト メ ソ メ ン′ 222450 カ ー 装 置 笠戸工場 カ を 協 働 せ し め た ブ 亀 有 工 場 レ 222474 有有賀 工工工 場場場 多多多 賀賀賀 ⊥工工 場場場 222377 222451 戸塚工場 222457 222462 周 222463 波 電 気 導 -ル多心絶縁電線端末部水密加工方法 ル の 造 鋳 222456 ユ44868 ニこ レ し/ ベ 御 装 自 ク ー ′く 制 - ク 日 日 目 口H 田 附 平 田 坂 正 太 太二 袈裟弥 繁 好 博 喜平太 邦 茂 存 哉 寿 郎 啓三郎 政 純 格之動 忠 雄 清 高平平 エ 機 ソ 附 秀宣二具 J4486ア 期 ク 場場場場 同 ク ッ 工工工工 J44866 リ 立立立 デ 法 日立電線工場 若松二上二場 置置置器 ユ44865 体 日立電線工場 日立電線工場 田 利 五堅民民邦三 亀亀多 置置置 装装 転転装 よよ安 プ式休 巻防栓 おお 動動達 起起 のの伝 蛍 機機 動動1 同同べ 222452 電電レ 222464 222460 期期 渦流 222459 の火 式逆 222454 ウ揚点 222476 コ エ炭 橋 潔 一正俊輝正 222453 今 坂田田浦山村月村井辺西岡田野田田田田藤村村江村泉木岡島上口田宅竹下高川吉井井 222477 御法川 稲 木 田 附 斎 藤 石平石木浜松中中相中高波大鶴堀岸宮堀寺柏斎上上供河森鈴西田野閑岩安大宮安滑広洒酒 口H 崎 市債武二修修一厳郎厳富夫郎郎治乾治昭寛昇男雄堆男雄進郎次夫夫治郎 場場場場場場場 RH 宮 憲霊楽霊異正藤栄正 場場場 工工工工工工工 却 置置置置置置式 装装装装 冷 転架 装御装万 運吊 足 速 電 勅 出出 検検 の レし 度機 皐 の ′11 動動 222475 電 機 レし ′「- 222473 御電 日 RH 圧変変 222472 制機車発台 222471 電用流帝 222470 電 電弦動動 発正自電電電電 222467 み る 工工工 222466 た 立立立立立立立 転 運 日 立立立 機 動 装 制 御 装 置置置 222465 同同紙 起超抄 222461 日 夫 徳太郎 (第46頁へ続く) 24 -