JP2002015919A - 電気機器の絶縁油特性改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁油へ絶縁油特性改善剤が溶解し易いよう
に、絶縁油の温度を保持し、絶縁油特性改善剤を配置す
る。また、処理に際し、絶縁油が気体に触れにないよう
にする。 【解決手段】 ＢＴＡ２８を保持し絶縁油を通すフィル
タ容器２７を攪拌槽２３へ収容し、フィルタ容器２７
に、絶縁油を送り込む吐出口５０を設ける。攪拌槽２３
内にはヒータ２９を設け、ヒータ電源３１で温度制御す
る。また、真空排気ポンプ２５と、ゴム袋４６を内蔵し
た絶縁油補充用の補充タンク４５を配管接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力用変圧器の
ような電気機器に用いられる絶縁油の特性を改善するた
めの、電気機器の絶縁油特性改善装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、電力用内鉄形変圧器の内部構
成を示す断面図である。図において、１は変圧器の本体
タンク、２は高圧巻線、３は低圧巻線、４は鉄心、５は
変圧器本体内部で発生した熱を放散するための放熱器、
６は放熱器５と本体タンク１を繋ぐ冷却配管、７は放熱
器５と本体タンク１間で絶縁油を循環させるための送油
ポンプ、８は冷却媒体兼絶縁媒体として充填された絶縁
油、９は変圧器の温度変化に伴い膨張・収縮する絶縁油
８の体積に応動するコンサベータ、１０はコンサベータ
９内に配置され空気と絶縁油８を隔離するためのゴム
袋、１１はゴム袋１０内に吸気される大気を乾燥させる
ためのシリカゲルブリーザである。

【０００３】変圧器は、運転により主に鉄心４から鉄
損、そして高圧、低圧巻線３、４から銅損が発生し、こ
れら発生熱は絶縁油８を送油ポンプ７で放熱器５と本体
タンク１間を循環させることにより、放熱させる。一
方、外気温度や変圧器の負荷率、放熱器５の運転台数に
より変圧器温度が変化する。この温度変化に伴い絶縁油
８の体積が変化するので、この膨張・収縮を補償するた
めにコンサベータ９が設けられている。コンサベータ９
内には、絶縁油８が直接外気と触れて大気中の酸素によ
り酸化劣化することを防ぐため、隔膜で遮断する構造と
し、ゴム袋１０が内蔵されている。ゴム袋１０の空気側
はシリカゲルを内蔵したブリーザ１１を介して大気が吸
気される構造となっており、湿気によるゴム袋１０の劣
化を防いでいる。

【０００４】以上のように、変圧器は充填絶縁油の大気
暴露による酸化劣化抑制の方策が採られているが、長年
の使用により、絶縁油８内の微量酸素と銅の存在によ
り、絶縁油８の特性劣化、特に帯電度の劣化が進行する
可能性があり、例えば電気協同研究第５４巻第５号（そ
の１）「油入変圧器の保守管理」第３章「絶縁油の高帯
電度化と流動帯電現象」でその内容が示されている。図
１１は、上記文献に示された変圧器の運転年数と絶縁油
の帯電度の変化の例であり、運転年数の長期化に従い帯
電度が増加する傾向が示されている。また、変圧器の現
地工事実施による絶縁油の暴露に起因する絶縁油の劣化
も要因として考えられ、同文献にはそのような調査結果
も記載されている。

【０００５】一方、これら劣化絶縁油は、新油に取り替
えることで、問題を解決することは可能であるが、取替
えの場合劣化絶縁油の廃棄処置が必要となる問題があっ
た。上記文献では、この劣化対策としてベンゾトリアゾ
ール（ＢＴＡ）添加につき検討し、図１２に示す如く、
ＢＴＡ添加によリ劣化が改善する結果を得ている。以
上、劣化絶縁油にＢＴＡを添加することは、劣化特性改
善に効果があることが判明しているが、粉末薬剤である
ＢＴＡは、絶縁油に溶け難い性質があり、特に温度の低
い場合は図１３に示す如く溶解量が小さいという問題が
あった。

【０００６】以上のようなことから、例えば、特開平１
０−６４３３６号公報で、絶縁油特性改善剤としてＢＴ
Ａを添加する絶縁油特性改善装置が提案されている。こ
れを図１４に示す。図において、１は変圧器の本体タン
ク、１２は絶縁油にＢＴＡを溶かすための攪拌槽で、図
示はしていないが、内部に攪拌用のプロペラを持つ。１
３は変圧器と攪拌槽１２間で絶縁油を循環させる第一の
ポンプ、１４は第一のポンプ１３と攪拌槽１２の間の絶
縁油循環回路内に設置され絶縁油を加熱するヒータ、１
５は攪拌槽１２に取付けられ攪拌槽１２内の絶縁油を循
環させるための第二のポンプ、１６は第二のポンプ１５
と直列に設けられたフィルタ、１７は攪拌槽１２に繋が
る絶縁油の補充タンク、１８は絶縁油を脱気処理する脱
気装置、１９は真空引きのための真空ポンプ、２０は窒
素ガスなどを供給する不活性ガス供給装置、２１は上記
装置間を連結する配管、２２は各装置と配管の間に設け
られたバルブである。

【０００７】次に図１４により従来の絶縁油特性改善装
置の動作について説明する。 手順１．変圧器本体の運転を休止する。 手順２．絶縁油が空気に触れることによって劣化するこ
とを防ぐために、真空ポンプ１９及び不活性ガス供給装
置２０を用いて装置・配管内の空気を不活性ガスで置換
する。 手順３．第一のポンプ１３を運転し、絶縁油を攪拌槽１
２へ送る。 手順４．攪拌槽１２への送油時、ヒータ１４により絶縁
油が所定の温度となるよう加熱する。 手順５．攪拌槽１２内に予め置かれたＢＴＡと絶縁油と
を攪拌槽１２内のプロペラと第二のポンプ１５での循環
により攪拌する。 手順６．ＢＴＡは酸化劣化の触媒となる溶解銅と反応し
て不活性化される。 手順７．不活性化された反応生成物は、固体粒子となる
ためフィルタ１６で除去する。 手順８：以上の如くの作業の後、絶縁油を変圧器へ返送
するが、この時ＢＴＡの希釈のために補充タンク１７か
ら絶縁油を供給する。 手順９：補充タンク１７からの絶縁油と攪拌槽１２から
の絶縁油が合流後、脱気装置１８に送られ絶縁油中の含
有ガスを除去された後、変圧器本体へ返送される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上の通
り構成されているので下記の問題点があった。 （１）絶縁油を加熱するヒータが、攪拌槽への絶縁油注
入側にあり、第二のポンプで循環による絶縁油特性改善
剤の溶解作業をしている間、絶縁油の温度を保つ効果が
ない。 （２）装置内を一旦窒素ガスで置換し、絶縁油を注入す
るので、後で絶縁油中の窒素ガスを除去するために脱気
装置が必要となる。 （３）攪拌槽内に溶解させる絶縁油特性改善剤を単に配
置した場合、攪拌槽底の隅部付近では攪拌油流の淀みが
発生し、効率的に絶縁油特性改善剤を溶解できない。 （４）絶縁油導入用の第一のポンプと、循環攪拌用の第
二のポンプが必要で装置が高価であった。

【０００９】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、下記のことを目的とする。 （１）絶縁油特性改善剤の溶解のための絶縁油の攪拌
中、絶縁油特性改善剤が溶解しやすいように絶縁油の温
度を保つようにする。 （２）補充タンクの絶縁油を充填する際に、充填分の油
の容積に相当する空間が発生することとなり、該空間に
窒素ガスなどを充填すると絶縁油が気体と触れる。この
結果、絶縁油内に気体が溶解するため、脱気装置を通す
必要があるが、絶縁油の充填によって空間が発生して
も、絶縁油が気体に触れないようにする。 （３）攪拌槽内で攪拌油流の淀み部に絶縁油特性改善剤
が沈殿することを防止する。 （４）送油ポンプの数を減らし、安価にする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る電気機器
の絶縁油特性改善装置は、電気機器に配管接続し、電気
機器の劣化した絶縁油に絶縁油特性改善剤を添加して絶
縁油の特性を改善する電気機器の絶縁油特性改善装置に
おいて、絶縁油特性改善剤は温度上昇とともに上記絶縁
油への溶解度が大きくなる薬剤であり、絶縁油特性改善
剤を収容し電気機器の絶縁油が送り込まれる攪拌槽と、
この攪拌槽内に設けられ絶縁油を加熱するヒータと、こ
のヒータの表面温度を制御する制御装置を備えたもので
ある。

【００１１】請求項２に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置は、電気機器に配管接続し、電気機器の劣化した絶
縁油に絶縁油特性改善剤を添加して絶縁油の特性を改善
する電気機器の絶縁油特性改善装置において、絶縁油特
性改善剤は粉末状であり、この絶縁油特性改善剤を保持
しつつ絶縁油を通すフィルタ容器と、このフィルタ容器
を収容する攪拌槽を備え、フィルタ容器に、絶縁油が送
り込まれる吐出口を設けたものである。

【００１２】請求項３に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置は、電気機器に配管接続し、電気機器の劣化した絶
縁油に絶縁油特性改善剤を添加して絶縁油の特性を改善
する電気機器の絶縁油特性改善装置において、絶縁油特
性改善剤を収容し電気機器の絶縁油が送り込まれる攪拌
槽と、この攪拌槽内を真空排気する真空排気ポンプと、
気密性の袋を内蔵して攪拌槽に配管接続された補充タン
クを備え、この補充タンクの袋の内外の一方側に絶縁油
を収容するとともに他方側に気体を収容し、この気体を
外部から充填増加させることにより補充タンク内の絶縁
油を攪拌槽へ送り出すようにしたものである。

【００１３】請求項４に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のもの
において、絶縁油特性改善剤を、ベンゾトリアゾールと
したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１における電気機器の絶縁油特性改善装置を
示す機器構成図であり、電気機器である変圧器が本装置
と接続された状態を示す。図において、１は変圧器の本
体タンク、２、３は高圧巻線と低圧巻線、４は鉄心、８
は冷却媒体兼絶縁媒体として充填された絶縁油、５は変
圧器内で発生した熱を外部へ放散するための放熱器、６
は放熱器５と本体タンクをつなぐ冷却配管、７は放熱器
５と本体タンク１の間で絶縁油８を循環させる送油ポン
プ、９は変圧器の温度変化に伴い膨張・収縮する絶縁油
８の体積に応動するコンサベータ、１０はコンサベータ
９内に配置され空気と絶縁油８との間を隔離するゴム
袋、１１はゴム袋１０内に吸入される空気を乾燥させる
シリカゲルブリーサである。

【００１５】２８は絶縁油特性改善剤であるベンゾトリ
アゾール（ＢＴＡ）、２７は粉末状のＢＴＡを保持しつ
つ絶縁油を通すフィルタ容器で、絶縁油が送り込まれる
吐出口５０が設けられている。２３はフィルタ容器２７
を収容する耐真空の攪拌槽で、外面には熱放散を防止す
る断熱材３７が張られている。２６はフィルタ容器２７
内へＢＴＡ２８を投入するために攪拌槽２３に設けられ
た投入口で、耐真空シールが施されている。

【００１６】２９は絶縁油を加熱するために攪拌槽２３
内に設けられたヒータ、３０はヒータ２９の表面温度を
測定する温度センサ、３１は温度センサ３０による測定
結果をもとにヒータ２９の表面温度を制御する制御装置
としてのヒータ電源、３２は攪拌槽２３内の絶縁油を攪
拌するための回転翼形の攪拌装置、３６は攪拌槽２３の
絶縁油出口部分に設けられた異物捕獲用のフィルタ、５
１〜５５は攪拌槽２３および配管に設けられたフランジ
口を封じ切る耐真空のバルブである。

【００１７】３３は攪拌槽２３内の絶縁油を循環攪拌す
るための循環攪拌配管、３４は絶縁油の劣化成分を除去
するための白土処理を行う白土除去槽、３５は攪拌槽２
３内の絶縁油を循環攪拌配管３３もしくは白土除去槽３
４に循環させるための送油ポンプ、３８〜４２は循環配
管系に設けられたバルブである。

【００１８】２５は攪拌槽２３内などの真空排気を行う
真空排気ポンプ、４３、４４は変圧器に設けられた絶縁
油導出用と絶縁油注入用のバルブ、４５は絶縁油を補充
するための補充タンク、４６は補充タンク４５に内蔵さ
れた気密性のゴム袋、４７は補充タンク４５を配管に接
続するためのバルブ、４８はゴム袋４６内へ窒素ガスを
充填し体積を増加させるための窒素ガスボンベ、４９は
補充タンク４５内でゴム袋４６の外側に充填された補充
用の絶縁油である。

【００１９】次に動作について図２〜図８を参照しなが
ら説明する。動作手順は下記の通りとなる。 図２参照 手順１：変圧器と本装置をバルブ４３、４４により接続
する。 手順２：攪拌槽２３の投入口２６を開き、フィルタ容器
２７内に粉末のＢＡＴ２８を所定の量投入する。 図３参照 手順３：バルブ５１〜５５および３８〜４２を開き、真
空排気ポンプ２５を運転して攪拌槽２３他装置内の空気
を排気する。 図４参照 手順４：バルブ５１、５４、５５、４１を閉止し、バル
ブ４３を開き、変圧器の劣化した絶縁油８を攪拌槽２３
内のＢＴＡの入ったフィルタ容器２７に配管により吐出
口５０から導き入れる。

【００２０】図５参照 手順５：攪拌槽２３内に変圧器から絶縁油が充填された
時点で、バルブ３８、４０、４３を閉止する。本閉止に
より、変圧器との絶縁油の行き来が無い条件となり、且
つ、攪拌槽２３の上下を還流する油流回路が形成され
る。 手順６：送油ポンプ３５を運転し、図中矢印の経路で油
流循環をさせるとともに、回転翼形の攪拌装置３２を運
転して絶縁油内のＢＴＡ濃度が一様となるようにする。 手順７：攪拌槽２３内に油流が確保されるので、ヒータ
電源３１を投入し、ヒータ２９により絶縁油を加熱して
ＢＴＡが溶解しやすい条件とし、ＢＴＡを完全に溶解さ
せる。この時、ヒータ２９表面に設けられた温度センサ
３０により、ヒータ温度が過度に高くなって絶縁油の特
性を損なうことのないように、ヒータ電源３１の出力が
制御され、本手順中、適切な油温が保持される。また、
攪拌槽２３の表面は、断熱材３７で覆われており、放熱
量の低減を図ることによりヒータ容量の低減と省エネル
ギーが図られている。

【００２１】図６参照 手順８：ＢＴＡが完全に溶解した時点で、ヒータ２９の
加熱を止め、続いて、送油ポンプ３５の運転を中止し、
バルブ３９を閉じ、バルブ４１、４４、４７を開く。本
バルブ操作により、ＢＴＡを溶解させた絶縁油を変圧器
へ返送する回路が形成される。 手順９：以上油流回路が形成された後、窒素ボンベ４８
のバルブを開き、補充タンク内のゴム袋４６内の圧力を
上げ、膨張させる。ゴム袋４６の膨張により、補充タン
ク４５内の絶縁油４９を攪拌槽２３内に充填し、攪拌槽
２３内にあったＢＴＡ添加絶縁油を押し出して変圧器ヘ
返送する。この時、変圧器の送油ポンプ７を運転し、Ｂ
ＴＡが変圧器絶縁油内に均一に混合されるようにする。
変圧器内に注入された絶縁油中のＢＴＡは、時間の経過
とともに一部絶縁紙に吸着され、また一部は絶縁油の劣
化成分と結合して安定な化合物となる。

【００２２】図７参照 手順１０：手順９に述べた時間の経過後、バルブ４２、
４７を閉じ、バルフ゛３０、４３を開く。本バルブ操作
により、変圧器の絶縁油は白土除去槽３４を経由する循
環油流路を形成する。 手順１１：送油ポンプ３５を運転し、添加ＢＴＡと反応
して安定な物質となった本体絶縁油内の劣化成分を白土
除去槽３４で除去する。 図８参照 手順１２：上記劣化成分の除去作業が完了した時点で、
送油ポンプ３５の運転を中止し、バルブ３８、４１、４
３、４４を封止し、本装置を変圧器から取り外す。

【００２３】実施の形態２．図９は、この発明の実施の
形態２における電気機器の絶縁油特性改善装置を示す機
器構成図である。実施の形態１では、劣化成分とＢＴＡ
が反応した化合物を除去するため、白土除去槽３４を設
けていたが、絶縁油の劣化成分が少なく、予防保全とし
てＢＴＡを添加する場合は、白土除去槽を除いた構成と
し、手順１０、１１を省略してもよい。白土除去槽を省
いた以外は、実施の形態１の場合と同様であるので説明
を省略する。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に係る電気機器の絶縁油特性改
善装置によれば、絶縁油を加熱するヒータの表面温度を
制御する制御装置を備えているので、絶縁油を劣化させ
ることなく、かつ絶縁油へ絶縁油特性改善剤が溶解し易
い温度に保つことができ、しかもヒータが攪拌槽内に設
けられているので、絶縁油特性改善剤の溶解作業中を通
じて絶縁油を適切な温度に保持し続けることができる。

【００２５】請求項２に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置によれば、絶縁油特性改善剤を保持しつつ絶縁油を
通すフィルタ容器を攪拌槽内に備え、フィルタ容器に絶
縁油が送り込まれる吐出口が設けられているので、絶縁
油特性改善剤が攪拌槽の油流淀みに沈殿することなく、
効率良く溶解させることができる。

【００２６】請求項３に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置によれば、攪拌槽内を真空排気する真空排気ポンプ
と、気密性の袋を内蔵した補充タンクを備えているの
で、溶解作業に先立って攪拌槽内の真空排気を行い、ま
た溶解作業が終了した後、補充タンクの袋の一方側に気
体を送り込んで、袋の他方側の絶縁油を攪拌槽へ送り出
すことにより、絶縁油を気体に接触させることなく絶縁
油特性改善処理を行うことができ、したがって、脱気装
置、脱気作業が不要となる。さらに、真空排気された攪
拌槽へ電気機器から絶縁油を送り込むのにも、また補充
タンクの袋を膨張させて絶縁油を補充し、攪拌槽から電
気機器へ絶縁油を返送するのにも送油ポンプが不要であ
るので、送油ポンプの数を減らすことができる。

【００２７】請求項４に係る電気機器の絶縁油特性改善
装置によれば、絶縁油特性改善剤はＢＴＡであるので、
容易に入手して利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における電気機器の
絶縁油特性改善装置を示す機器構成図である。

【図２】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図３】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図４】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図５】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図６】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図７】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図８】 図１の電気機器の絶縁油特性改善装置の動作
を示すための機器構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態２における電気機器の
絶縁油特性改善装置を示す機器構成図である。

【図１０】 電力用内鉄形変圧器の内部構成を示す断面
図である。

【図１１】 変圧器の運転年数と絶縁油の帯電度の関係
を示す説明図である。

【図１２】 絶縁油へのＢＴＡ添加による帯電度改善効
果を示す説明図である。

【図１３】 絶縁油へのＢＴＡ溶解度と温度との関係を
示す説明図である。

【図１４】 従来の電気機器の絶縁油特性改善装置を示
す機器構成図である。

【符号の説明】

１ 変圧器のタンク、８ 絶縁油、２３ 攪拌槽、２５
真空排気ポンプ、２７ フィルタ容器、２８ ＢＴ
Ａ、２９ ヒータ、３０ 温度センサ、３１ ヒータ電
源、４５ 補充タンク、４６ ゴム袋、４８ 窒素ガス
ボンベ、４９ 絶縁油、５０ 吐出口。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器に配管接続し、上記電気機器の
   劣化した絶縁油に絶縁油特性改善剤を添加して上記絶縁
   油の特性を改善する電気機器の絶縁油特性改善装置にお
   いて、上記絶縁油特性改善剤は温度上昇とともに上記絶
   縁油への溶解度が大きくなる薬剤であり、上記絶縁油特
   性改善剤を収容し上記電気機器の絶縁油が送り込まれる
   攪拌槽と、この攪拌槽内に設けられ絶縁油を加熱するヒ
   ータと、このヒータの表面温度を制御する制御装置を備
   えたことを特徴とする電気機器の絶縁油特性改善装置。
2. 【請求項２】 電気機器に配管接続し、上記電気機器の
   劣化した絶縁油に絶縁油特性改善剤を添加して上記絶縁
   油の特性を改善する電気機器の絶縁油特性改善装置にお
   いて、上記絶縁油特性改善剤は粉末状であり、この絶縁
   油特性改善剤を保持しつつ上記絶縁油を通すフィルタ容
   器と、このフィルタ容器を収容する攪拌槽を備え、上記
   フィルタ容器に、上記絶縁油が送り込まれる吐出口を設
   けたことを特徴とする電気機器の絶縁油特性改善装置。
3. 【請求項３】 電気機器に配管接続し、上記電気機器の
   劣化した絶縁油に絶縁油特性改善剤を添加して上記絶縁
   油の特性を改善する電気機器の絶縁油特性改善装置にお
   いて、上記絶縁油特性改善剤を収容し上記電気機器の絶
   縁油が送り込まれる攪拌槽と、この攪拌槽内を真空排気
   する真空排気ポンプと、気密性の袋を内蔵して上記攪拌
   槽に配管接続された補充タンクを備え、この補充タンク
   の袋の内外の一方側に絶縁油を収容するとともに他方側
   に気体を収容し、この気体を外部から充填増加させるこ
   とにより上記補充タンク内の絶縁油を上記攪拌槽へ送り
   出すようにしたことを特徴とする電気機器の絶縁油特性
   改善装置。
4. 【請求項４】 絶縁油特性改善剤は、ベンゾトリアゾー
   ルであることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
   れかに記載の電気機器の絶縁油特性改善装置。