JP2012115096A - 絶縁ガスの封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分解せずにフランジ結合部のガス漏れを止める。
【解決手段】絶縁ガス封入電気機器の取付部２７に対して間にガスケット３５を介挿させつつ相手配管のフランジ７０をボルトＢ１で締結させたフランジ結合部Ｕにおける絶縁ガスの封止方法であって、前記フランジ７０の外周面７１を前記絶縁ガス封入電気機器の取付部２７に対して全周溶接することにより、前記フランジ７０と前記取付部２７の合わせ面Ｆを通って前記フランジ７０の外周面７１側から外部に絶縁ガスが漏れる経路を封止すると共に、前記フランジ７０のボルト締結箇所に対して前記ボルトＢ１を外側から囲い込む金属蓋８０を被せ付け、かつそれら金属蓋８０をフランジ７０に対して各々全周溶接することにより、前記フランジ７０に形成されたボルト挿通孔７３ａを通って外部に絶縁ガスが漏れる経路を封止する。
【選択図】図６

Description

本発明は、絶縁ガスの封止方法に関する。

変電所などでは、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁開閉装置、ガス絶縁補償リアクトル装置など絶縁ガス封入電気機器を複数備えている。これら絶縁ガス封入電気機器は一般に、接続配管をフランジ結合することで連結されている。そして、フランジ結合部の気密はガスケットにより保持しているから、ガスケットが経年劣化したときには、ガス漏れを起こさないように、これを交換する必要がある。

特開平１０−１１６７３５号公報

特表２００５−５１１４１４号公報

しかし、ガスケットを交換するにはフランジ結合部を分解する必要がある。そのため、送電停止（停電）を余儀なくされ、また多大な費用がかかる。本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、分解せずにフランジ結合部のガス漏れを止めることを目的とする。

本発明は、絶縁ガス封入電気機器の取付部に対して、間にガスケットを介挿させつつ相手配管のフランジをボルトで締結させたフランジ結合部における絶縁ガスの封止方法であって、前記フランジの外周面を前記絶縁ガス封入電気機器の取付部に対して全周溶接することにより、前記フランジと前記取付部の合わせ面を通って絶縁ガスが前記フランジの外周面側から外部に漏れる経路を封止すると共に、前記フランジのボルト締結箇所に対して前記ボルトを外側から囲い込む金属蓋を被せ付け、かつそれら金属蓋をフランジに対して各々全周溶接することにより、前記フランジに形成されたボルト挿通孔を通って外部に絶縁ガスが漏れる経路を封止するところに特徴を有する。

尚、ここで言う「取付部」は相手配管のフランジが取り付け可能なものであればよく、例えば、絶縁ガス封入電気機器の側面壁を取付部として使用する形態や、絶縁ガス封入電気機器にフランジ付きの接続管が形成されている場合にはそれが取付部となる。また、ここで言う「相手配管」には、単体の接続配管が含まれる他、相手機器（金属容器）に対して接続管が一体的に形成してあれば、それも「相手配管」に含まれる。

本発明では、ガス漏れ経路を溶接で塞ぐから、現場での作業が可能であり、ガス漏れを封止するのに、絶縁ガス封入電気機器を設置場所から移動させる必要がなく、また従来の補修方法に比べて費用を抑えることが可能となる。

本発明の実施形態１において適用したガス絶縁開閉装置とガス絶縁補償リアクトル装置の外観図 ガス絶縁補償リアクトル装置の接続例を示す回路図 送電線回路の単線図 図１中のＡ部を拡大した断面図 フランジ結合部の構造を示す断面図 ガス漏れの封止構造を示す断面図 金属蓋の平面図 金属蓋の断面図 実施形態２においてフランジ結合部の構造を示す断面図 ガス漏れの封止構造を示す断面図 金属蓋と収容部の嵌合構造を示す図 実施形態３においてフランジ結合部の構造を示す断面図 ガス漏れの封止構造を示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８を参照して説明する。
１．全体構造の説明
図１はガス絶縁開閉装置１０とガス絶縁補償リアクトル装置（本発明の「絶縁ガス封入電気機器」の一例）２０との接続例であり、符号４０は両装置１０、２０を接続する接続装置である。

ガス絶縁開閉装置１０は、絶縁ガスであるＳＦ_６ガスを充填密閉した金属容器１１を備えている。金属容器１１は絶縁スペーサにより複数のガス区分１１Ａ〜１１Ｃに区分してあり、ガス区分１１Ａには母線ＢＵＳが収容され、ガス区分１１Ｂには遮断器ＣＢ、変流器ＣＴ、接地開閉器ＥＳなどが収容され、ガス区分１１Ｃには断路器ＤＳ、接地開閉器ＥＳ、ケーブル接続部ＣＨＤ、アレスターＬＡや計器用変圧器ＬＰＴが収容されている。これら金属容器１１に収容された各機器は導体Ｚにより接続されており、またケーブル接続部ＣＨＤからは例えば、地中ケーブルＫが引き出されている。

ガス絶縁補償リアクトル装置２０は、絶縁ガスであるＳＦ_６ガスを充填密閉した金属容器２１内に、接地変圧器ＧＴｒと中性点リアクトルＣＲを収容したものである。このガス絶縁補償リアクトル装置２０は、地中ケーブルＫの対地静電容量Ｃに相当する零相リアクタンスを持たせることにより、各回線の零相インピーダンスを補償する働きをする（図２参照）。

接続装置４０は、絶縁ガスであるＳＦ_６ガスを充填密閉した金属容器４１を備えている。金属容器４１は絶縁スペーサにより複数のガス区分４１Ａ〜４１Ｄに区分してあり、ガス区分４１Ａにケーブル接続部ＣＨＤを収容し、ガス区分４１Ｂに断路器ＤＳを収容し、ガス区分４１Ｃに変流器ＣＴを収容している。これら金属容器４１に収容された各機器は導体Ｚにより接続されている。

そして、接続装置４０のガス区分４１Ｄとガス絶縁補償リアクトル装置２０の金属容器２１が、接続配管６０により結合されており、更に、ガス絶縁開閉装置１０のガス区分１１Ｃと接続装置４０のガス区分４１Ａが、接続配管５０により結合されている。

そして、これら接続配管５０、６０には各々導体Ｚが通されていて、ガス絶縁開閉装置１０のケーブル接続部ＣＨＤに対してガス絶縁補償リアクトル装置２０が接続装置４０を介して電気的に接続される構成となっている。尚、図３には、これら各機器１０、２０、４０の送電線回路図（単線接続図）が示されている。

２．フランジ結合部Ｕの構造説明（ガス絶縁補償リアクトル装置２０と接続配管６０の結合構造の説明）
ガス絶縁補償リアクトル装置２０の金属容器２１には取付部２７が形成されている。取付部２７は、金属容器２１の側面壁２３の上部側に形成されている。取付部２７は、図４、図５に示すように、側面壁２３を貫通する開口２５と、取り付け溝２９を備えた構成となっている。開口２５は導体Ｚの挿通路となるものである。また、取り付け溝２９は、開口２５の外周を囲むような環状をしており、溝内にガスケット（断面Ｏ型をした環状のゴムリング）３５を嵌着させている。

そして、取付部２７には、フランジ７０を介して接続配管６０が取り付けられるようになっている。接続配管６０はいわゆる伸縮継手であり、図４に示すように胴部が伸縮可能なベローズ６１（金属筒体）となっている。そして、ベローズ６１の両軸端には円盤状の配管フランジ６３、６４が設けられている。

図４に示すように、一方側の配管フランジ６３は接続装置４０の取付部４３にフランジ結合されている。もう一方側の配管フランジ６４には、配管フランジ６４より大径のフランジ７０がボルトＢ２で固定してある。フランジ７０は金属製であって、開口２５よりも一回り大きな円盤型をしている。また、フランジ７０の裏面側には、絶縁スペーサ７５がボルトＢ３により固定されている。絶縁スペーサ７５は導体Ｚを挿通させつつ、接続配管６０の内部空間とガス絶縁補償リアクトル装置２０の内部空間を仕切っている。

そして、取付部２７には、取り付け溝２９の外側に位置してネジ穴２７ａが形成される一方、フランジ７０にはボルト挿通孔７３ａが形成されており、ばね座金Ｄを嵌めた６角ボルト（以下、単にボルトとも呼ぶ）Ｂ１を、フランジ７０側からボルト挿通孔７３ａに差し込みつつネジ穴２７ａに螺合させることで、取付部２７に対してフランジ７０が結合されている。

尚、ボルトＢ１の締結点数は１２点となっており、フランジ７０の周方向の各点が各ボルトＢ１により均等に締め込まれる構成となっている。そして、ボルトＢ１の締め込みによって、取付部２７とフランジ７０の両面にガスケット３５が全周に渡って密着する結果、フランジ結合部Ｕが気密される構造となっている。

３．絶縁ガスの封止方法の説明
ガスケット３５が経年劣化すると気密が破れて、フランジ結合部Ｕにてガス漏れが起きる。具体的には、図５中の（ａ）にて示すようにフランジ７０の合わせ面Ｆを通ってフランジ７０の外周面７１側から外に漏れる経路と、図５中の（ｂ）にて示すようにボルト挿通孔７３ａを通ってフランジ７０の表面側から外に漏れる経路とで、ガス漏れを起こす。尚、ガス漏れの発生は、ガス絶縁補償リアクトル装置２０に設置されたガス圧力計の数値からこれを知ることができる。

さて、ガス漏れが発生したら、まず、ガス漏れを生じた機器すなわち、接続配管６０とガス絶縁補償リアクトル装置２０の絶縁ガスを抜いてガス圧を大気圧まで下げてやる。これには、接続配管６０とガス絶縁補償リアクトル装置２０に設けられたガス給排口のバルブを空けて絶縁ガスを抜いてやればよい。そして、ガス圧が大気圧まで下がったら、次に（１）と（２）の溶接封止作業を行う。

（１）第一溶接封止作業
第一溶接封止作業では、まず、剥離剤などを使用して、フランジ７０の外周面７１の塗装及び取付部２７の外面２８の塗装を剥離する。そして、塗装が剥離できたら、次に、接続配管６０と接続されたフランジ７０の外周面７１の縁部をガス絶縁補償リアクトル装置２０の取付部２７の外面２８に被覆アーク溶接して、溶接ビードＧａをフランジ外周面７１の全周に渡って形成する。これにて、図５の（ａ）のガス漏れ経路が溶接ビードＧａにより封止される。

（２）第二溶接封止作業
第二溶接封止作業では、まず、ボルトＢ１を緩めてフランジ７０から抜きとり、その後、剥離剤などを使用してボルト挿通孔７３ａの周りの塗装を剥離させる。そして、塗装が剥離できたら、次に、新品のばね座金Ｄを嵌めた新品の６角ボルトＢ１を、ボルト挿通孔７３ａに差し込んでネジ穴２７ａにボルト締めし、次に、金属蓋８０をボルトＢ１の頭部に被せる。

金属蓋８０は、例えばフランジ７０と同じ材質であって、図７、図８に示すように、ボルトＢ１を内部に収容可能な有底の筒型とされる。そのため、金属蓋８０を被せると、金属蓋８０の口縁８１がフランジ７０の表面に突き当たり、金属蓋８０の内部にボルトＢ１の頭部が収まる。その後、被せた金属蓋８０の口縁８１の全周をフランジ７０に対して被覆アーク溶接して、口縁８１の全周に溶接ビードＧｂを形成する。これを行うことで、ボルトＢ１を挿通させるボルト挿通孔７３ａが金属蓋８０により完全に閉じられ、図５の（ｂ）のガス漏れ経路が封止される。この例では、フランジ７０を取付部２７に対してボルト１２点で固定しているから、各ボルトＢ１についてそれぞれ金属蓋８０を被せて、それを全周溶接する作業が行われる。

これら（１）、（２）の溶接封止作業を行うことで、図５に示す２つのガス漏れ経路（ａ）、（ｂ）を塞ぐことができ、フランジ結合部Ｕにおけるガス漏れを止めることができる。

４．効果説明
従来は、ガスケット３５が劣化してガス漏れが発生すると、ガスケット３５を交換していた。ガスケット３５を交換するには、フランジ結合部Ｕを分解する必要があり、それには、ガス絶縁補償リアクトル装置２０を移動させなければならない。そのため、多大な費用がかかっていた。

これに対し本封止方法は、図５に示す２つのガス漏れ経路（ａ）、（ｂ）を、溶接ビードＧａ、Ｇｂで塞ぐものであるから、現場での作業が可能であり、封止作業を行うにあたり、ガス絶縁補償リアクトル装置２０を設置場所から移動させる必要がなく、従来の補修方法に比べて費用を抑えることが可能となる。

また、ガス漏れ経路を溶接ビードで封止するといっても、例えば、フランジ７０を締結する各ボルトＢ１をフランジ７０に直接溶接してしまうと、ボルトＢ１が緩められなくなるので、装置の解体が出来なくなってしまう。また、ボルト締めから溶接構造に変わるため、構造強度が変わってしまう。この点、本封止方法では、図５の（ｂ）のガス漏れ経路は金属蓋８０を使って封止しており、ボルトＢ１については直接溶接を行っていない。そのため、構造強度は変化なく周縁を溶断するなどして、金属蓋８０を外してしまえば、ボルトＢ１を緩めることが可能であり、装置の解体を問題なく行うことが可能である。尚、この場合、溶接ビードＧａはグラインダーなどの工具で削って除去してやればよい。

また、このものでは、溶接作業に先立って作業箇所の塗装を剥離するようにしている。特に剥離が困難なボルト部については、ボルト交換で対応している。そのため、被覆アーク溶接したときにブローホール（溶着金属中に生じる球状空洞）が出来にくく、ガス漏れ経路をしっかりと封止できる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９、図１０によって説明する。実施形態１は、ガス絶縁補償リアクトル装置２０の取付部２７に対してフランジ７０を介して接続配管６０を結合する構造を例示した。実施形態２は、ガス絶縁補償リアクトル装置２０の取付部２７に対して、接続配管６０を直接結合する構造、すなわち、ガス絶縁補償リアクトル装置２０の取付部２７に対して、接続配管６０の配管フランジ６４をフランジ結合する構造となっている。

そして、実施形態２の場合も、実施形態１と同様に、取付部２７にネジ穴２７ａが形成されており、ボルトＢ５をこのネジ穴２７ａに螺合させることで、取付部２７に配管フランジ６４を結合させる構成となっている。尚、ボルトＢ５は、六角穴付きのボルトであり、配管フランジ６４に形成された収容部６６にボルト頭部の全体が収まる構成となっている。

さて、実施形態２の場合も、実施形態１と同様にフランジ結合部Ｕはガスケット３５にて気密を保持する構造となっているから、ガスケット３５が経年劣化すると、図９にて示すように（ａ）の経路（配管フランジ６４の合わせ面Ｆを通って配管フランジ６４の外周面６５側から外に漏れる経路）と、（ｂ）の経路（配管フランジ６４のボルト挿通孔６７ａを通って配管フランジ６４の表面側から外に漏れる経路）とで、ガス漏れを起こす。

そのため、実施形態２の場合も、実施形態１の場合と同様に、配管フランジ６４の外周面６５の縁部をガス絶縁補償リアクトル装置２０の取付部２７の外面２８に対して全周溶接することで、図９の（ａ）のガス漏れ経路を溶接ビードＧａにて封止させている（図１０参照）。

また、図９の（ｂ）のガス漏れ経路については、金属蓋９０により封止させている。実施形態１は、フランジ７０の表面からボルトＢ１の頭部が出ていたことから、金属蓋７０として有底筒状のものを用いた。実施形態２では、ボルトＢ５の頭部が収容部６６に収まる構成となっているので、金属蓋９０として、収容部６６の開口を閉止する大きさの円盤型のものを用いている。そして、この金属蓋９０を収容部６６を閉じるように配管フランジ６４の表面に重ねて全周溶接することで、図９の（ｂ）のガス漏れ経路を、溶接ビードＧｂにて封止させている。

尚、金属蓋９０は、図１１に示すように裏側の段差９１を設けており、これが収容部６６の内側に隙間なく嵌ようになっている。このようにすることで、金属蓋９０を収容部６６に対して簡単に位置合わせでき、また、溶接作業時に金属蓋９０がズレない。そのため、収容部６６を確実に封止することが可能であり、図９の（ｂ）の経路で起こるガス漏れを確実に止めることが出来る。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図１２、図１３によって説明する。実施形態３は、ガス絶縁補償リアクトル装置２０に対して取付部の一例である機器側フランジ３３を設け、これに接続配管１００の配管フランジ１０３をフランジ結合することにより、ガス絶縁補償リアクトル装置２０に接続配管１００を結合させる構造となっている。

そして、このものでは、両フランジ３３、１０３をボルトＢ７、ナットＮで締め込む構成となっていることから、図１２に示すように、ボルト側、ナット側の双方（図１２に示すｂ１の経路とｂ２の経路）でガス漏れが起きる恐れがある。

そのため、実施形態３では、ボルトＢ７の頭部側と先端側（ナット側）のそれぞれに有底筒型の金属蓋１２０、１３０を被せて、それを各フランジ３３、１０３に対して全周溶接することで、両経路で起きるガス漏れを溶接ビードＧｂにて封止するようにしている（図１２）。

尚、実施形態３の場合も、実施形態１、２の場合と同様に、フランジの合わせ面Ｆを通る経路（図１２の（ａ）の経路）でガス漏れが起きるので、両フランジ３３、１０３の外周面同士を溶接して溶接ビードＧａを全周に渡って形成することで、同経路のガス漏れ封止させている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１〜３では、本発明の「絶縁ガス封入電気機器」の一例としてガス補償リアクトル装置２０を例示した。絶縁ガス封入電気機器は電気設備として利用されるものであって、金属容器内に絶縁ガスを封入し他機器に対して配管結合される装置であればよく、本発明を、例えば、ガス絶縁開閉装置やガス絶縁変圧器などの絶縁ガス封入電気機器に適用することが可能である。

（２）実施形態１、２では、ガス補償リアクトル装置２０に対する相手機器の連結構造として接続配管６０を使用するものを例示したが、接続配管６０は必ずしも必要という訳ではなく、相手機器の金属容器にフランジ付きの接続管が設けられていれば、それをガス補償リアクトル装置２０の取付部２７に対して直接取り付ける構造にしてもよい。

（３）実施形態１、２では、ガス漏れを被覆アーク溶接により封止する例を説明した。溶接は被覆アーク溶接の他にＴｉｇ溶接も可能である。しかし、作業性や信頼性の観点から被覆アーク溶接が最善である。

１０…ガス絶縁開閉装置
２０…ガス絶縁補償リアクトル装置
２７…取付部
７０…フランジ
７１…外周面
７３ａ…ボルト挿通孔
８０…金属蓋
Ｂ１…ボルト
Ｇａ、Ｇｂ…溶接ビード
Ｕ…フランジ結合部

Claims (1)

1. 絶縁ガス封入電気機器の取付部に対して、間にガスケットを介挿させつつ相手配管のフランジをボルトで締結させたフランジ結合部における絶縁ガスの封止方法であって、
   前記フランジの外周面を前記絶縁ガス封入電気機器の取付部に対して全周溶接することにより、前記フランジと前記取付部の合わせ面を通って絶縁ガスが前記フランジの外周面側から外部に漏れる経路を封止すると共に、
   前記フランジのボルト締結箇所に対して前記ボルトを外側から囲い込む金属蓋を被せ付け、かつそれら金属蓋を前記フランジに対して各々全周溶接することにより、前記フランジに形成されたボルト挿通孔を通って外部に絶縁ガスが漏れる経路を封止することを特徴とする絶縁ガスの封止方法。

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