JP2007242904A

JP2007242904A - 船舶用油入電気機器

Info

Publication number: JP2007242904A
Application number: JP2006063573A
Authority: JP
Inventors: Kenji Baba; 謙二馬場; Mitsuo Ohaku; 光雄大伯
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd; Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】単純な構造で船の動揺による油面低下の抑制を可能とし、コンパクトかつ安価な船舶用油入電気機器を提供する。
【解決手段】絶縁油を充填したタンク４内に電気機器本体（例えば、変圧器本体）を収容し、タンク内上方の絶縁油液面３の上部空間に、絶縁油の膨張収縮に伴う圧力変動を吸収するためのガス５を封入してなる船舶用油入電気機器において、前記液面３の下方に、船舶の動揺に伴って絶縁油液面が変動し低下するのを抑制する油面変動低下抑制手段を有し、この油面変動低下抑制手段はタンク４側壁の座板７に取り付けたバリア板６を設けたものとし、該バリア板６はその一部に絶縁油流通用の穴８を備えたものとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、船舶用油入電気機器に関わり、特に、船舶搭載用のようにある周期で動揺を繰り返す機器に搭載される変圧器であって、絶縁油を充填したタンク内に変圧器本体を収容し、タンク内上方の絶縁油液面の上部空間に、絶縁油の膨張収縮に伴う圧力変動を吸収するためのガスを封入してなる変圧器の油面変動および油面低下抑制構造に関する。

船舶に搭載する変圧器は、船の動揺を考慮し、乾式変圧器やモールド変圧器が一般に使用される。しかしながら、乾式変圧器やモールド変圧器は適用電圧３３kV以下、１０MVA以下程度の製作制限がある。また、巻線部の絶禄が露出していることから、万一海水を浴びたり、結露すると絶縁性能上問題となる。

一方油入変圧器は、適用電圧３３kV以上、１０MVA以上でも製作可能であり、また、巻線部がタンク内に収納されていることから、万一海水を浴びたり、結露しても絶縁性能上問題となることはない。

また、狭い船内に設置されることから、コンパクトに変圧器を構成することが要求されており、特に高さ方向は、２ｍ程度との制約があり、上部空間を油膨張室とする構成が一番コンパクトとなる。

図２は、この種の油入変圧器の概略構成を示す（特許文献１の図１０参照）。図２において、１は鉄心、２は巻線、３は油面、４はタンク、５は絶縁油の膨張収縮に伴う圧力変動を吸収するための窒素ガスを封入したガス空間、９はタンクカバーである。

図２に示すような構成の油入変圧器の場合、船の動揺により油面低下が起こり、タンク内に収容された鉄心１や巻線２が油面３から露出し、これにより、絶縁性能や冷却性能に影響が出るため、油面低下に対する対策が問題となっていた。船の動揺のレベルは、４５度程度の傾斜にさらされることがあり、その時でもタンク内の鉄心や巻線が油に浸かっている必要がある。

油面低下に対する対策の観点から、特許文献１は発明の目的は異なるものの、下記を開示する。即ち、「充填されたガスの絶縁油への溶け込みを最小限にするとともに小形の油入電気機器を提供すること。」を目的とし、その解決手段として、「電気機器本体を収容する機器収容室と、この機器収容室と連通部材を介して接続されたガス膨張室と、前記機器収納室と前記ガス膨脹室を前記連通部材を介して満たす絶縁油と、前記ガス膨脹室の上部に封入されたガスとを有する油入電気機器」を開示する。

上記特許文献１の構成によれば、ガス膨張室と電気機器本体を収容する機器収容室とが連通部材を介して分離されているので、船の動揺により油面が低下して電気機器本体の一部が露出することは防止できるものの、機器構成がコンパクトではない問題がある。

また、特許文献２は、「広範囲な温度変化や衝撃，振動，姿勢変化に対しても絶縁耐力を保持できる高電圧絶縁装置を得ること。」を目的とし、その解決手段として、「絶縁油で満たされた枠体内を強固な仕切り板で高圧回路側とエアバック側とに仕切るとともに、仕切り板の少なくとも一部にオリフィスを形成して、仕切り板によって仕切られた一方の側から他方の側へ絶縁油が緩やかに移動するようにした構成」を開示する。

上記特許文献２の構成によっても、船の動揺により油面が低下して電気機器本体の一部が露出することは防止できるものの、エアバックや特殊な仕切り板を設ける等、機器構成が複雑であり、コストが高くなる等の問題がある。
特開平１０−１４９９２２号公報特開平６−１８１１２８号公報

この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、この発明の課題は、単純な構造で船の動揺による油面低下の抑制を可能とし、コンパクトかつ安価な船舶用油入電気機器を提供することにある。

前述の課題を解決するため、この発明は、絶縁油を充填したタンク内に電気機器本体を収容し、タンク内上方の絶縁油液面の上部空間に、絶縁油の膨張収縮に伴う圧力変動を吸収するためのガスを封入してなる船舶用油入電気機器において、前記液面の下方に、船舶の動揺に伴って絶縁油液面が変動し低下するのを抑制する油面変動低下抑制手段を有し、この油面変動低下抑制手段はタンク側壁の座板に取り付けたバリア板を設けたものとし、該バリア板はその一部に絶縁油流通用の穴を備えたことを特徴とする（請求項１）。

また、前記請求項１の発明の実施態様としては下記請求項２ないし４の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載の船舶用油入電気機器において、前記油面変動低下抑制手段は、前記絶縁油液面を最も変動させる船舶動揺の最大傾斜角および変動サイクルを模擬して予め絶縁油液面変動実験を行った際に、前記電気機器本体の所定部位が絶縁油液面から露出しない機能を備えるものとしたことを特徴とする（請求項２）。

船舶の動揺傾斜にはある周期があり数秒サイクル程度となる。そのため、油面変動に時定数を設けることにより油面低下を抑制することができる。本発明では、油面部にバリア板を設け、その一部に油が通過ずる穴を設けることにより、油面低下に時定数をもたせ、数秒サイクル程度では油面が低下しないようにすることができる。上記時定数は、電気回路の抵抗とキャパシタンスの積のように、論理的に明確にすることは困難であるので、予め実験により求める。

さらに、前記請求項１または２に記載の船舶用油入電気機器において、前記油面変動低下抑制手段におけるバリア板は、その材料を電気絶縁材料としたことを特徴とする（請求項３）。これにより、タンクカバーとの絶縁距離を短縮することが可能となる。また、前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の船舶用油入電気機器において、前記電気機器は変圧器としたことを特徴とする（請求項４）。

本発明によれば、従来構造の油入変圧器にバリヤ板を挿入するだけの単純な構造で、動揺を繰り返す船舶のような機器に、大容量で耐候性の良い変圧器を提供することができる。また、変圧器の保守点険スペースを含む据え付け寸法は、乾式変圧器やモールド変圧器に比べて小さく、スペースの有効活用が図れる。さらに、変圧器自体のコストも油入変圧器が一番安価なため、トータルコストダウンにも貢献することができる。

即ち、本発明によれば、単純な構造で船の動揺による油面低下の抑制を可能とし、コンパクトかつ安価な船舶用油入電気機器を提供することができる。

図１に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。図１（ａ）は本発明の実施例に係る油入変圧器の概略構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す油入変圧器を４５°傾斜させた場合の油面変動の説明図である。

図１において、図２における部材と同一部材には同一番号を付し、その詳細説明を省略する。図１と図２の構成上の相違点は、図１の場合、タンク４の側壁に設けた座板７にバリア板６を取り付けた点である。

即ち、図１に示す実施例においては、最低油面位置３より若干低い位置に、バリヤ板６を取り付ける。このバリヤ板６の両端部には、船舶の動揺に伴って絶縁油液面が変動し低下するのを抑制する上で適切な時定数をもたせることが可能な穴８を明けておき、タンク４が傾いた際には、この穴８から流れ出ようとする油流が抵抗となり、動揺周期（数秒サイクル）程度では、油面低下により巻線２や鉄心１が露出しないようにすることが可能な油面変動低下抑制手段を備える。

図１（ｂ）に示すように、船舶の動揺に伴って油は穴８から符号Ｆで示すように流出するが、穴８の流体抵抗により急激な流出が抑制される。図１（ｂ）には、説明の便宜上、巻線２の本来防止すべき露出部を符号Ｒで示すが、前記油面変動低下抑制手段を、絶縁油液面を最も変動させる船舶動揺の最大傾斜角および変動サイクルを模擬して予め絶縁油液面変動実験を行った際に、例えば巻線２の露出部Ｒが絶縁油液面３から露出しない機能を備えるものとすることにより、油入変圧器における絶縁性能や冷却性能が確保できる。

なお、前記穴８は油の膨張による圧力を逃がす目的があるが、この目的のためには穴８は微小で良いので、例えば四隅に直径５〜６ｃｍの穴を明ければ良い。また、前記バリヤ板として絶縁材料を使用することにより、タンクカバー９との絶縁距離を短縮することが可能となる。

本発明の実施例に係る油入変圧器の概略構成図および同油入変圧器を４５°傾斜させた場合の油面変動の説明図。従来の油入変圧器の概略構成図。

符号の説明

１：鉄心、２：巻線、３：油面、４：タンク、５：ガス空間、６：バリヤ板、７：座板、８：穴、９：タンクカバー。

Claims

絶縁油を充填したタンク内に電気機器本体を収容し、タンク内上方の絶縁油液面の上部空間に、絶縁油の膨張収縮に伴う圧力変動を吸収するためのガスを封入してなる船舶用油入電気機器において、
前記液面の下方に、船舶の動揺に伴って絶縁油液面が変動し低下するのを抑制する油面変動低下抑制手段を有し、この油面変動低下抑制手段はタンク側壁の座板に取り付けたバリア板を設けたものとし、該バリア板はその一部に絶縁油流通用の穴を備えたことを特徴とする船舶用油入電気機器。
請求項１に記載の船舶用油入電気機器において、前記油面変動低下抑制手段は、前記絶縁油液面を最も変動させる船舶動揺の最大傾斜角および変動サイクルを模擬して予め絶縁油液面変動実験を行った際に、前記電気機器本体の所定部位が絶縁油液面から露出しない機能を備えるものとしたことを特徴とする船舶用油入電気機器。
請求項１または２に記載の船舶用油入電気機器において、前記油面変動低下抑制手段におけるバリア板は、その材料を電気絶縁材料としたことを特徴とする船舶用油入電気機器。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の船舶用油入電気機器において、前記電気機器は変圧器としたことを特徴とする船舶用油入電気機器。