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技術 ガス絶縁静止電気機器の縦型タンク

出願人 株式会社東芝
発明者 田中明村松浩史
出願日 1998年9月25日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 1998-270785
公開日 2000年4月7日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2000-100630
状態 未査定
技術分野 一般用変成器の冷却 一般用変成器の容器,取付け
主要キーワード 円周状溝 許容応力値 底板構造 構造規格 縦型タンク 半径方向リブ 同心形状 許容重量
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この項目の情報は公開日時点(2000年4月7日)のものです。
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図面 (14)

課題

輸送寸法制限、重量制限圧力容器許容応力値等の制約条件満足させ且つ製造工程の低減された信頼性の高いガス絶縁静止電気機器縦型タンクを提供すること。

解決手段

所定圧力絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板内面の中央部と外周部との間に同心形状の溝部を設けているので、タンク底板重量を軽減することができ、また製作に要する工費を大幅に低減可能となる。

概要

背景

近年、大都市での電力需要の増加のため、都市部の地下に変電所が設置されるようになり、不燃性防爆性を備えた静止電気機器の設置が強く望まれるケースが多くなってきた。また、このような静止電気機器の他の適用例として、病院空港ホテルデパートなど不特定多数の人が出入りする建物受電設備などが挙げられる。

これらの中で比較的小容量の場合には、H種絶縁の乾式静止電気機器が用いられており、また、容量が数MVA〜数十MVAの場合には、主としてSF6ガスなどを冷却媒体として用いたガス絶縁ガス冷却の静止電気機器を用いられている。さらに容量が大きくなり、数百MVAクラスになると冷却媒体にパーフロロカーボン液などを用いたガス絶縁・液冷却の静止電気機器が用いられている。

最近では数百MVAクラスの容量についても、液を使わずガスだけで絶縁・冷却する方式のガス絶縁静止電気機器が開発、製品化されてきた。液を使わないため構造の単純化コンパクト化、保守点検の簡素化などのメリットが得られ、コストの削減が見込まれている。そのため、さらに大容量まで適用したいというニーズが高まってきている。

したがって、高電圧・大容量のガス絶縁静止電気機器としては、耐電圧冷却性能向上の面から封入ガス圧力を0.2MPa以上、例えば0.4MPa程度とするためタンク圧力容器とする必要がある。

図8及び図9はそれぞれ従来のガス絶縁静止電気機器の平面図である。図8及び図9に示すように、通常、静止電気機器本体1(巻線ならびに鉄心など)及びガス2を縦型圧力容器3あるいは横型圧力容器4内に収納するのが一般的である。この理由は、円筒状と両端部を鏡板構造(一方を鏡板の蓋体8)にすることにより、タンク内部のガス圧力に対する強度確保が容易であることが挙げられる。しかし、容量の増大とともにタンク壁コイルとのローカルヒート対策が要求され、また、地下変電所などに設置する場合、静止電気機器のスペースが制限されてきている。これらの要因から、図10または図11に示すように、静止電気機器本体1及びガス2を収納するタンクとして鏡板構造の縦型圧力容器5または平底板構造の縦型圧力容器9を指向する必要がある。6はタンク架台、7は中身支持架台、8は鏡板の蓋体、10は底板ある。

概要

輸送寸法制限、重量制限、圧力容器の許容応力値等の制約条件満足させ且つ製造工程の低減された信頼性の高いガス絶縁静止電気機器の縦型タンクを提供すること。

所定圧力絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に同心形状の溝部を設けているので、タンク底板重量を軽減することができ、また製作に要する工費を大幅に低減可能となる。

目的

本発明(請求項1乃至請求項8対応)は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は輸送寸法制限、重量制限、圧力容器の許容応力値等の制約条件を満足させ且つ製造工程の低減された信頼性の高いガス絶縁静止電気機器の縦型タンクを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

所定圧力絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板内面の中央部と外周部との間に同心形状の溝部を設けたことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項2

請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板円周状溝部分に半径方向に複数のホームチャンネルを設置したことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項3

請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の円周状溝部分に半径方向に複数の中実長方形ブロックを設置したことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項4

請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の円周状溝部分に半径方向に複数のH型鋼を設置したことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項5

請求項2乃至請求項4記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の半径方向補強間の周方向リブを設置したことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項6

所定圧力の絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に同心的かつ対称的配置の複数の溝部を設けたことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項7

請求項6記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に扇形状溝を複数設けたことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項8

請求項6記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に四角形または多角形状溝を複数設けたことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

請求項9

請求項6記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に円形状溝を複数設けたことを特徴とするガス絶縁静止電気機器の縦型タンク。

技術分野

0001

本発明は、SF6ガス等の絶縁ガス充填したタンク内に鉄心およびコイルからなる変圧器リアクトルなどを収納したガス絶縁静止電気機器縦型タンクに関する。

背景技術

0002

近年、大都市での電力需要の増加のため、都市部の地下に変電所が設置されるようになり、不燃性防爆性を備えた静止電気機器の設置が強く望まれるケースが多くなってきた。また、このような静止電気機器の他の適用例として、病院空港ホテルデパートなど不特定多数の人が出入りする建物受電設備などが挙げられる。

0003

これらの中で比較的小容量の場合には、H種絶縁の乾式静止電気機器が用いられており、また、容量が数MVA〜数十MVAの場合には、主としてSF6ガスなどを冷却媒体として用いたガス絶縁・ガス冷却の静止電気機器を用いられている。さらに容量が大きくなり、数百MVAクラスになると冷却媒体にパーフロロカーボン液などを用いたガス絶縁・液冷却の静止電気機器が用いられている。

0004

最近では数百MVAクラスの容量についても、液を使わずガスだけで絶縁・冷却する方式のガス絶縁静止電気機器が開発、製品化されてきた。液を使わないため構造の単純化コンパクト化、保守点検の簡素化などのメリットが得られ、コストの削減が見込まれている。そのため、さらに大容量まで適用したいというニーズが高まってきている。

0005

したがって、高電圧・大容量のガス絶縁静止電気機器としては、耐電圧冷却性能向上の面から封入ガス圧力を0.2MPa以上、例えば0.4MPa程度とするためタンクを圧力容器とする必要がある。

0006

図8及び図9はそれぞれ従来のガス絶縁静止電気機器の平面図である。図8及び図9に示すように、通常、静止電気機器本体1(巻線ならびに鉄心など)及びガス2を縦型圧力容器3あるいは横型圧力容器4内に収納するのが一般的である。この理由は、円筒状と両端部を鏡板構造(一方を鏡板の蓋体8)にすることにより、タンク内部のガス圧力に対する強度確保が容易であることが挙げられる。しかし、容量の増大とともにタンク壁とコイルとのローカルヒート対策が要求され、また、地下変電所などに設置する場合、静止電気機器のスペースが制限されてきている。これらの要因から、図10または図11に示すように、静止電気機器本体1及びガス2を収納するタンクとして鏡板構造の縦型圧力容器5または平底板構造の縦型圧力容器9を指向する必要がある。6はタンク架台、7は中身支持架台、8は鏡板の蓋体、10は底板ある。

発明が解決しようとする課題

0007

以上のような構成を有する静止電気機器は、絶縁油代りに不燃性の絶縁ガスを封入していることからタンクは圧力容器となる。したがって、圧力容器構造規格に定められた許容応力満足する構造、例えば球型形状が必要不可欠となる。

0008

そこで、図9に示すような内・外圧力に強い円筒形状と両端部を曲面の鏡板形状とすることが望ましいが、縦型タンクであるために下部の曲面形状は設置上から難しく、また、設置に必要なタンク架台6等を設けるとタンク高さ方向の寸法hが大となる。縦型タンクの輸送は主にトレーラーによるため、高さ寸法による輸送寸法限界を満足する必要がある。したがって、高さ方向輸送寸法限界及び圧力による許容値を満足する図11に示す平板底板構造10、あるいは図12または図13(実構造の1/4セクター)に示すように縦リブ11と平板補強板12を用いた溶接構成底板13が採用されている。

0009

ところが、容量の増大とともに変圧器形状が大きくなることからタンク底板を、許容値を満足する平板構造とするには30MVAクラスで約150mm厚さの底板が必要となり、板厚を増すことにより輸送重量制限オーバーしてしまうという問題がある。

0010

また、溶接構成では一般的に図13に示すような縦リブ11および平板補強板12、またはU型のホームドを用いた構造がとられるが、この構成でより強度を保つために底板13から平板12までの距離x及び平板板厚dが大きく剛性に寄与することは材料力学の面から明白である。したがって、底板・平板間の距離を輸送寸法制限より押さえられている関係上、必然的に平板板厚を確保することが最も強度上重要なポイントとなる。これより平板部の板厚を確保しやすいよう図13に示すような平板12、縦リブ11の格子構成、底板13の3部材の溶接構成がとられている。しかし、この構成では容量の増大に伴う、強度アップを図るためには複数の縦リブ等の組み合わせが必要となるので、溶接部分の増大等による製造工程が大幅にアップするという問題がある。

0011

本発明(請求項1乃至請求項8対応)は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は輸送寸法制限、重量制限、圧力容器の許容応力値等の制約条件を満足させ且つ製造工程の低減された信頼性の高いガス絶縁静止電気機器の縦型タンクを提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

上記目的を達成するために、本発明の請求項1は、所定圧力の絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に同心形状の溝部を設けたことを特徴とする。

0013

請求項1によると、静止電気機器はタンク底板を一枚の厚板構造とし、タンクの内側でガス封入により生じる内圧に対して剛性が寄与しない部分について円周状に溝を設け、タンク底板重量を軽減している。

0014

本発明の請求項2は、請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の円周状溝部分に半径方向に複数のホームドチャンネルを設置したことを特徴とする。

0015

本発明の請求項3は、請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の円周状溝部分に半径方向に複数の中実長方形ブロックを設置したことを特徴とする。

0016

本発明の請求項4は、請求項1記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の円周状溝部分に半径方向に複数のH型鋼を設置したことを特徴とする。

0017

請求項2乃至請求項4によると、請求項1のタンク底板の内側に円周状の溝を設け、さらにその溝に補強として半径方向に複数のホームドチャンネルまたは中実のブロック,H型鋼を設置し、強度を向上させている。

0018

本発明の請求項5は、請求項2乃至請求項4記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンク底板の半径方向補強間の周方向リブを設置したことを特徴とする。

0019

請求項5によると、請求項2乃至請求項4のタンク内側の底板に円周状の溝を設け、さらに半径方向に補強を施し、この補強間に円周状にリブを設け、強度をさらに向上させている。

0020

本発明の請求項6は、所定圧力の絶縁ガスとともに静止電気機器本体を収納してなるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に同心的かつ対称的配置の複数の溝部を設けたことを特徴とする。

0021

請求項6によると、静止電気機器はタンクの内側でガス封入により生じる内圧に対して剛性が寄与しない部分に同心的かつ対称的配置の複数の溝部を設けて重量を軽減している。

0022

本発明の請求項7は、請求項6記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に扇形状溝を複数設けたことを特徴とする。

0023

本発明の請求項8は、請求項6記載のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクにおいて、前記タンクを形成する底板の内面の中央部と外周部との間に四角形または多角形状溝を複数設けたことを特徴とする。請求項7乃至請求項9によると、静止電気機器はタンク底板の内側に四角形および多角形円形の溝を設けて重量を軽減している。

発明を実施するための最良の形態

0024

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例(請求項1対応)であるガス絶縁静止電気機器などに使用する縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図である。

0025

図に示すように、本実施例のガス絶縁静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを平底板構造の縦型タンク9に収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分を円周方向に切削してタンク溝部14を形成し、重量軽減を図っている。

0026

今、図1における中心部半径長をL1 、溝長さをL2 とする。図2は、縦軸に底板応力および底板重量、横軸に中心部の半径長L1 および溝長さL2 の比とのとの関係を有限要素法解析により求めたものである。ここで、縦軸のA点は底板の許容応力値および許容重量を示す点で、この点以下での底板応力および重量構成が望まれる。従って、中心部半径長さと溝長さの比を1.17〜1.5の範囲とすることにより、タンク強度を損なわず、最小重量構成となるタンク底板構成が可能となる。

0027

したがって、本実施例によれば底板を一枚の厚板構造とすることにより、溶接工程を大幅に低減させ、また剛性に寄与しない部分の板厚を低減することによって重量低減を図ることができる。

0028

図3は本発明の第2実施例(請求項2乃至請求項4対応)であるガス絶縁静止電気機器などに使用する縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図、同図(c)はB−B方向断面図である。

0029

図に示すように、本実施例のガス絶縁静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを平底板構造の縦型タンク9に収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分を円周方向に切削してタンク溝部14を形成し、重量軽減を図っている。さらに剛性アップのため底板溝部分の半径方向にホームドチャンネル,または中実ブロック,H型鋼等の底板半径方向補強体15を設置している。

0030

したがって、本実施例によれば底板一枚の厚板構造とし、溝部分のみに補強体を設けているので、重量軽減と溶接工数を低減させ、且つ内圧による強度向上が可能となる。

0031

図4は本発明の第3実施例(請求項5対応)であるガス絶縁静止電気機器などに使用する縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図である。

0032

図に示すように、本実施例のガス絶縁静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを平底板構造の縦型タンク9に収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分を円周方向に切削してタンク溝部14を形成し、重量軽減を図っている。さらに剛性アップのために底板溝部分の半径方向に底板半径方向補強体15を設置し、さらにこの補強体15間に円周方向にリブ16を設けたものである。

0033

したがって、本実施例によれば、底板一枚の厚板構造とし、溝部分のみに補強を実施することにより、重量軽減と溶接工数を低減させ、且つ内圧に対する強度の向上を図ることが可能となる。

0034

図5は本発明の第4実施例(請求項6及び請求項7対応)であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図である。図に示すように、本実施例の静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを縦型タンクに収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分に扇形状溝17を設けて重量軽減を図っている。溝を設けるだけであるので溶接工数の低減が可能となる。

0035

図6は本発明の第5実施例(請求項6及び請求項8対応)であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図である。図に示すように、本実施例の静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを縦型タンクに収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分に四角形または多角形状溝18を設けて重量軽減を図っている。溝を設けるだけであるので溶接工数の低減が可能となる。

0036

図7は本発明の第6実施例(請求項6及び請求項9対応)であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図である。図に示すように、本実施例の静止電気機器は、コイルおよび鉄心よりなる静止電気機器本体とSF6 などのガスを縦型タンクに収納している。底板10はガスによる内圧に対して剛性として寄与しない部分に円形の溝19を設けて重量軽減を図っている。溝を設けるだけであるので溶接工数の低減が可能となる。

発明の効果

0037

以上説明したように、本発明(請求項1乃至請求項8対応)によれば、縦タンクの底板構造が簡素化され、製作に要する工費を大幅に低減可能となる。また、底板が平板となることから、輸送制限による高さ方向寸法制限を満足させ、且つガスによる内圧に対して、剛性として寄与しない部分を最適に切削するため重量を軽減し、圧力容器としての許容応力制限を満足させた信頼性の高い静止電気機器の縦タンクを提供することができる。

図面の簡単な説明

0038

図1本発明の第1実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図。
図2図1における中心部半径長または溝長さと底板応力または底板重量との関係を示す図。
図3本発明の第2実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図、同図(c)はB−B方向断面図。
図4本発明の第3実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクであり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A方向断面図。
図5本発明の第4実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図6本発明の第5実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図7本発明の第6実施例であるガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図8従来のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図9従来の他のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図10従来のさらに他のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図11従来の別のガス絶縁静止電気機器の縦型タンクの平面図。
図12従来のガス絶縁静止電気機器底板の断面図。
図13従来のガス絶縁静止電気機器底板の分解構成図。

--

0039

1…静止電気機器本体、2…ガス、3,4…縦型圧力容器、5…鏡板構造縦タンク、6…タンク架台、7…中身支持架台、9…平底板構造縦タンク、10…底板、11…縦リブ、12…平板補強、13…溶接構成底板、14…タンク溝部、15…底板半径方向補強体、16…底板半径方向リブ、17…扇形溝、18…四角形または多角形溝、19…円形溝、h…設置面と中身の距離、H…静止電気機器の設置高さ、x…底板・平板間高さ方向距離、d…平板板厚。

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