JP4540332B2 - 変圧器巻線切断方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器の巻線を完全に切断することのできる変圧器巻線切断方法及び装置に関する。

一般に、発電所から電線を通してビルや家屋に供給される電力は、電柱等に設置されている変圧器によって適当な電圧（例えば、１００Ｖ）に調整されている。

変圧器は、電磁誘導現象を利用して交流電圧を昇降させる装置で、軟磁性材料（例えば、珪素鋼など）の薄板（以下「薄鋼板」という。）を積層した環状の鉄心と、その鉄心に巻かれた銅線等のコイルとからなる。鉄心は、電磁誘導を繰り返すうちに、磁束に対して垂直な渦電流が流れることで発熱して、電力の熱損失を引き起こす。鉄心の薄鋼板の積層構造は、この渦電流による熱損失を軽減するためのものである。しかしながら、変圧器は、大容量になるほど発熱が激しくなるため、従来、電気絶縁と冷却とを兼ねて、絶縁油を入れた容器に鉄心とコイルとを浸した油入変圧器が使われてきた。

油入変圧器の絶縁油としては、化学的安定性、絶縁性、不燃性、粘着性などに優れたＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）を含んだ油（以下「ＰＣＢ油」という。）が多用されている。ＰＣＢ油は、変圧器やコンデンサの絶縁油としての利用が中心であるが、ヒーターや乾燥機の熱媒体、電線や樹脂の可塑剤、塗料や感圧紙（ノンカーボン紙）の溶剤、農薬の効力延長剤などとしても利用されてきた。

しかしながら、ＰＣＢは、人体にも悪影響を及ぼす環境汚染物質であることが判明したため、多くの事業所では、廃ＰＣＢ油やＰＣＢを含む電気機器の保管を余儀なくされている。さらに、ＰＣＢは、１９７２年に製造や輸入が禁止されたが、変圧器やコンデンサに用いられる絶縁油等の密閉して使用されるＰＣＢについては、装置の耐用年数が経過するまでは使用が許されている。これにより現在もなお、高濃度ＰＣＢを含んだ多くの変圧器やコンデンサが使用され続けている。

廃変圧器の処理方法は、かつては、変圧器をタンクから取り出した後、絶縁物及び絶縁油を焼却し、残りの鉄心とコイルとを有価物として回収していた。しかしながら、ＰＣＢを含む絶縁油の焼却処理は、燃焼温度が適切に管理されない場合に、さらに有毒なダイオキシンが発生することがあるため、現在では殆ど行われていない。

油入変圧器の絶縁油は、鉄心の積層の間とコイルの内部にまで浸透しており、絶縁油を完全に除去するためには、鉄心とコイルとを分離した後、鉄心の薄鋼板とコイルとを別々に洗浄する必要がある。変圧器の鉄心とコイルとは、ガス切断、高速回転砥石、ディスクソー、ハンドソー、又はせん断刃などによってコイルを切断して分離される。

変圧器の鉄心には、矩形の薄鋼板を環状に湾曲して積層したもの（以下「巻鉄心」という。）と、矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせて積層したもの（以下「矩形環状鉄心」という。）とがあり、柱上変圧器にはもっぱらこの矩形環状鉄心が用いられている。これらの鉄心は、ワニスと呼ばれるニスによって絶縁と薄鋼板の固着とを兼ねて表面が固められており、薄鋼板を一枚ずつ洗浄するために鉄心を分解する作業が必要である。

下記特許文献には、鉄心に巻き付いているコイル（巻線）を押し切りによって切断し、鉄心と巻線とを分離する巻線切断方法が開示されている。この技術では、鉄心の側面に沿ってせん断刃を移動させ、鉄心に巻回されている巻線を押し切りによって切断し、鉄心と巻線とを分離する。

特許第３２３２２８５号公報

しかしながら、上記の技術では、巻線切断時に巻線の一部がせん断刃に押されて移動するため、せん断刃の可動範囲内で巻線を完全に切断することができない。

本発明の目的は、変圧器の巻線を完全に切断することのできる変圧器巻線切断方法及び装置を提供することである。

本発明の変圧器巻線切断方法は、複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせてその中央に矩形の開口を有するように積層してなる鉄心と、前記矩形の開口を貫通して前記鉄心の長辺部分に巻き付けられた一対の巻線とを備えた変圧器を分解するために、前記巻線をせん断刃によって切断する方法であって、前記鉄心の長辺部分に向かって前記せん断刃を移動させ、該せん断刃を前記巻線の一方に押し当てて切断しながら前記積層された薄鋼板の間に押し入れることで前記鉄心と前記巻線の他方を切断することを特徴とする。

本発明の具体的態様は、前記せん断刃は、両刃である。

本発明の具体的態様は、前記せん断刃は、前記鉄心のほぼ中央部を通り、前記薄鋼板を二分する。

本発明の具体的態様では、前記変圧器は、前記鉄心の長辺部分を基台に載置した状態で支持され、当該長辺部分の反対側の長辺部分に向かって前記せん断刃を押し当てる。

本発明の具体的態様は、前記せん断刃は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダを用いて移動する。

本発明の変圧器巻線切断装置は、複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせてその中央に矩形の開口を有するように積層してなる鉄心と、前記矩形の開口を貫通して前記鉄心の長辺部分に巻き付けられた一対の巻線とを備えた変圧器を分解するために、前記巻線をせん断刃によって切断する装置であって、前記鉄心の長辺部分に向かって前記せん断刃を移動させ、該せん断刃を前記巻線の一方に押し当てて切断しながら前記積層された薄鋼板の間に押し入れる移動手段を備えたことを特徴とする。

本発明の変圧器巻線切断方法によれば、小さい加圧力によって短時間で完全に巻線を切断することができる。これにより、鉄心と巻線とを容易に分離することができる。また、巻線切断後における鉄心は二分されるだけであり、開口も殆ど変形しない。従って、鉄心を分解する際には、開口にテーパ状の嵌入部材を容易に挿入することができ、簡単に鉄心を分解することができる。この場合、せん断刃として、両刃の刃物を用いることが好適である。

また、巻線を切断するときは、せん断刃が、鉄心のほぼ中央部を通って、前記複数の矩形の薄鋼板を二分するように移動するようにするのがよい。

また、変圧器は、前記鉄心の長辺部分を基台に載置した状態で支持され、当該長辺部分の反対側の長辺部分に向かって前記せん断刃を押し当てるようにするのが好適である。これにより、せん断刃の移動に伴う変圧器の移動を防止できるため、せん断刃の移動に要する圧力を巻線切断のために有効に利用することができる。

また、せん断刃は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダを用いて移動することができる。

本発明の変圧器巻線切断装置によれば、小さい加圧力によって短時間で完全に巻線を切断することができる。これにより、鉄心と巻線とを容易に分離することができる。また、巻線切断後における鉄心は二分されるだけであり、開口も殆ど変形しない。従って、鉄心を分解する際には、開口にテーパ状の嵌入部材を容易に挿入することができ、簡単に鉄心を分解することができる。

図１は、第１実施例の変圧器巻線切断方法を使用して切断する変圧器１を示す。

この変圧器１は、矩形環状の鉄心２と、この鉄心２の中央に形成された矩形の開口３を通って巻き付けられた一対の巻線５，６とで構成されている。

鉄心２は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼など）からなる単葉状の複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせて積層して構成されている。また、この鉄心２は、各巻線５，６との絶縁を図るため、ワニスと呼ばれるニスによって表面が固められている。

各巻線５，６は、複数の帯状（例えば、２ｃｍ幅）の銅線５ｂ，６ｂを、絶縁紙５ａ，６ａと共に、開口３を通って鉄心２の長辺部分（Ｌ１）に複数巻き付けて構成されている。

変圧器１の鉄心２の寸法は、例えば、Ｌ１方向の長さが２１５ｍｍ、Ｗ１方向の長さが１２０ｍｍ、Ｈ１方向の長さが６５ｍｍであり、巻線５，６の寸法は、Ｌ２方向の長さが１１５ｍｍ、Ｗ２方向の長さが１５０ｍｍ、Ｈ２方向の長さが９５ｍｍである。

図２は、第１実施例の変圧器巻線切断方法を適用した巻線切断装置１０を示す。

この巻線切断装置１０は、
せん断刃１１と、
このせん断刃１１の上下動を案内する手段としての一対の支柱１２と、
せん断刃１１を上下動させる手段としての油圧シリンダ１３と、
油圧シリンダ１３への作動油の供給・停止を制御する油圧制御装置（方向制御弁、タンク、ポンプ、及びモータ等）を内蔵した基台１７と
で構成されている。

また、この巻線切断装置１０は、例えば、最高５０ｔｏｎの加圧力でせん断刃１１を移動（下降）させることができ、せん断刃１１として、切断しようとする変圧器１の巻線５，６の寸法（例えば、図１のＬ２又はＷ２方向の長さ）よりも長いものを用いることが好適である。また、この巻線切断装置１０では、せん断刃１１の移動速度を、下降時には３１ｍｍ／ｓｅｃ、加圧（切断）時には８ｍｍ／ｓｅｃ、上昇時には６０ｍｍ／ｓｅｃに設定している。なお、せん断刃１１は、片刃でも両刃でも良い。

油圧シリンダ１３は、例えば、外径１８０ｍｍ，内径１２５ｍｍ，ストローク４５０ｍｍのものを一本使用するが、ニ本の油圧シリンダを使用することもできる。また、この油圧シリンダ１３は、一対の油送管１５を介して基台１７に内蔵された油圧制御装置に接続され、この油送管１５を通って作動油の循環を行うようになっている。

また、この巻線切断装置１０の基台１７には、せん断刃１１を上下動させるときに使用する操作レバー１８が設けられている。このレバー１８は、基台１７に内蔵された油圧制御装置と連動するようになっており、例えば、レバー１８を図の状態から押し下げることによって、油圧制御装置と油圧シリンダ１３の間で作動油が循環し、せん断刃１１が下降するようになっている。

本実施例では、巻線切断装置１０の加圧力を通常は７．５ｔｏｎ、最大１２．５ｔｏｎで使用した。また、切断ストロークは、１５０ｍｍを実使用ストロークとし、切断時間は、全体で約１０ｓｅｃ（１５０ｍｍストローク）とし、せん断刃１１の下降時間と加圧時間の合計を７ｓｅｃ、せん断刃１１の上昇時間を３ｓｅｃに設定した。

図３は、第１実施例の巻線切断装置１０で変圧器１の巻線５，６を切断するときの状態を示す。第１実施例の変圧器巻線切断方法では、図１のＡ方向にせん断刃１１を移動することにより、変圧器１の巻線５，６を切断する。まず、切断機１０の基台１７上に変圧器１を載置する。この際には、せん断刃１１が鉄心２の長辺部分（図１のＬ１）に対向するように、変圧器１を基台１７上に載置することが好適である。これにより、せん断刃１１を下降させたときは、せん断刃１１が上記長辺部分に向かって下降して一方の巻線５に押し当てられることとなる。また、図の破線は、せん断刃１１による鉄心２及び巻線５，６の切断位置を示す。

図４は、第１実施例の巻線切断装置１０のせん断刃１１によって変圧器１の一方の巻線５の一部を切断した状態を示す。このように、一方の巻線５の一部である鉄心２の長辺部分を覆っている部分をせん断刃１１によって切断したときは、変圧器１は全体として変形したり、傾いたりすることなく安定して立設している。従って、第１実施例の変圧器巻線切断方法では、巻線５，６の切断時に変圧器１の転倒等を防止するための特別な支持具等を用いる必要がないため、極めて容易に巻線５，６を切断することが可能である。

図５は、巻線切断装置１０のせん断刃１１をさらに下降したときの状態を示す。せん断刃１１を図４の位置からさらに下降すると、このせん断刃１１は、一方の巻線５を切断しながら鉄心２を構成する薄鋼板同士の隙間に入り込む。これにより、変圧器１は、せん断刃１１の両側に向かって押し広げられるように変形していく。

図６は、巻線切断装置１０のせん断刃１１をさらに下降し、一方の巻線５を完全に切断した状態を示す。変圧器１は、せん断刃１１の下降に伴ってこのせん断刃１１の両側に向かってさらに押し広げられているのがわかる。

図７は、巻線切断装置１０のせん断刃１１を基台１７上面に当接するまで下降させたときの状態を示す。このように、せん断刃１１が下降して巻線切断装置１０の基台１７の上面に到達することにより、他方の巻線６も完全に切断することができる。また、このように、両方の巻線５，６が完全に切断されたときは、変圧器１は二分され、せん断刃１１の下降に伴ってせん断刃１１の両側に付勢された結果、二分されたそれぞれの部分が、図のようにせん断刃１１の両側に倒れることとなる。

上記のように、第１実施例の変圧器巻線切断方法を使用すれば、変圧器１の一対の巻線５，６を同時に完全に切断することができるとともに、鉄心２もきれいに二分することが可能である。従って、せん断刃１１で両方の巻線５，６を切断した後は、鉄心２と巻線５，６とを容易に分離することができる。

図８は、第２実施例の変圧器巻線切断方法を使用して変圧器１の巻線５，６を切断するときの状態を示す。第２実施例の変圧器巻線切断方法では、図１のＢ方向にせん断刃１１を移動することにより、変圧器１の巻線５，６を切断する。まず、巻線切断機１０の基台１７上に変圧器１を載置する。この際には、せん断刃１１が鉄心２を構成する矩形の薄鋼板の短辺部分に対向するように、変圧器１を巻線切断機１０の基台１７上に載置するのが好適である。その後、巻線切断機１０のレバー１８を押し下げ、せん断刃１１を下降させて変圧器１の鉄心２の上部に当接させる。また、図の破線は、せん断刃１１による鉄心２及び巻線５，６の切断位置を示す。

図９は、巻線切断装置１０のせん断刃１１が鉄心２を構成する矩形の薄鋼板の短辺部分に食い込んだ状態を示す。具体的には、せん断刃１１は、鉄心２を構成する矩形の薄鋼板の短辺部分に向かって下降し、薄鋼板同士の間に入り込んでいる。このように、せん断刃１１が鉄心２を構成する薄鋼板同士の間に入り込むことにより、鉄心１１の上部（図では上部）は、せん断刃１１の両側に向かって押し広げられた状態になっている。

図１０は、巻線切断装置１０のせん断刃１１をさらに下降して、せん断刃１１が巻線５，６に切り込んだ状態を示す。このように、せん断刃１１が巻線５，６を切断しながら下降すると、これに伴い、鉄心２及び巻線５，６は、せん断刃１１によってさらに押し広げられた状態となる。一方、変圧器１全体としては、せん断刃１１の下降に伴って下方に付勢されるため、巻線５，６の下方に位置する鉄心２の一部が押し潰され、左右に折れ曲がった状態となっている。

図１１は、巻線切断装置１０のせん断刃１１によって一対の巻線５，６を完全に切断した状態を示す。第２実施例の変圧器巻線切断方法を使用すると、巻線５，６の下方に位置する鉄心２の一部は、せん断刃１１の下降に伴って変形し、せん断刃１１が巻線５，６を完全に切断したときには、既に分離された状態になっている。従って、せん断刃１１によって巻線５，６を切断した後は、鉄心２は、巻線５，６による拘束が解かれるため、第１実施例の場合と同様に、二分割された状態になる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、本発明の変圧器巻線切断方法及び装置では、１つの鉄心２と、これに巻き付けた一対の巻線５，６とで構成された変圧器１を切断したが、これに限定されず、２つの環状の鉄心と、この鉄心中央の開口同士を通って巻き付けられた一の巻線とで構成された変圧器を切断することも可能である。

また、鉄心２は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼など）からなる単葉状の複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせて積層された鉄心であるとしたが、これに限定されず、完全に絶縁された弱磁性材料・強磁性材料を用いることもできる。

また巻線切断装置１０には、いわゆる２柱形押し切り式５０ｔｏｎ油圧切断機を採用したが、これに限定されず、２柱形押し切り式３０ｔｏｎ油圧切断機、４柱形押し切り式１００ｔｏｎ油圧切断機など、種々の切断機を使用することもできる。また、これらと同等の機能を有する切断機を独自に作製して使用することもできる。

第１実施例の変圧器巻線切断方法を使用して切断する変圧器を示す図。 第１実施例の巻線切断装置を示す図。 巻線切断装置によって変圧器の巻線を切断するときの状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃によって変圧器の一方の巻線の一部を切断した状態を示す図。 せん断刃をさらに下降したときの状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃をさらに下降し、一方の巻線を完全に切断した状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃を、基台上面に当接するまで下降させたときの状態を示す図。 第２実施例の変圧器巻線切断方法を使用して変圧器の巻線を切断するときの状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃が鉄心を構成する矩形の薄鋼板の短辺部分に食い込んだ状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃をさらに下降させることにより、せん断が巻線に切り込んだ状態を示す図。 巻線切断装置のせん断刃によって一対の巻線を完全に切断した状態を示す図。

符号の説明

１…変圧器、２…鉄心、３…開口、５，６…巻線、５ａ，６ａ…絶縁紙、５ｂ，６ｂ…銅線、１０…切断機、１１…せん断刃、１２…支柱、１３…油圧シリンダ、１５…油送管、１７…基台、１８…レバー。

Claims (6)

1. 複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせてその中央に矩形の開口（３）を有するように積層してなる鉄心（２）と、前記矩形の開口（３）を貫通して前記鉄心（２）の長辺部分に巻き付けられた一対の巻線（５，６）とを備えた変圧器（１）を分解するために、前記巻線（５，６）をせん断刃（１１）によって切断する方法であって、
   前記鉄心（２）の長辺部分に向かって前記せん断刃（１１）を移動させ、該せん断刃（１１）を前記巻線の一方（５）に押し当てて切断しながら前記積層された薄鋼板の間に押し入れることで前記鉄心（２）と前記巻線の他方（６）を切断することを特徴とする変圧器巻線切断方法。
2. 請求項１記載の変圧器巻線切断方法において、前記せん断刃は、両刃であることを特徴とする変圧器巻線切断方法。
3. 請求項１又は２記載の変圧器巻線切断方法において、前記せん断刃は、前記鉄心のほぼ中央部を通り、前記薄鋼板を二分することを特徴とする変圧器巻線切断方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の変圧器巻線切断方法において、前記変圧器は、前記鉄心の長辺部分を基台に載置した状態で支持され、当該長辺部分の反対側の長辺部分に向かって前記せん断刃を移動させることを特徴とする変圧器巻線切断方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の変圧器巻線切断方法において、前記せん断刃は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダを用いて移動することを特徴とする変圧器巻線切断方法。
6. 複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせてその中央に矩形の開口を有するように積層してなる鉄心と、前記矩形の開口を貫通して前記鉄心の長辺部分に巻き付けられた一対の巻線とを備えた変圧器を分解するために、前記巻線をせん断刃によって切断する装置であって、
   前記鉄心の長辺部分に向かって前記せん断刃を移動させ、該せん断刃を前記巻線の一方に押し当てて切断しながら前記積層された薄鋼板の間に押し入れる移動手段を備えたことを特徴とする変圧器巻線切断装置。

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