JP2013131511A

JP2013131511A - 変圧器

Info

Publication number: JP2013131511A
Application number: JP2011277861A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Miyajima; 極宮島
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】タップ切換装置を有する変圧器にエステル油を用いる場合に、加熱やタップ切換装置の切換え動作によりエステル油が分解して発生した分解ガスによる内部圧力の上昇を防ぐことができる変圧器を提供する。
【解決手段】変圧器１は、エステル油４を充填したタップ切換装置５が収容される容器５ａと容器５ａで発生するガスを貯留する空気溜１７、空気溜１７上部に設置された安全弁１８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、タップ切換装置を有する変圧器に関する。

近年、環境負荷の少ない植物油を絶縁油として使用する変圧器が提案されており、例えば、下記特許文献１に示す変圧器がその一例として挙げられる。当該変圧器の特徴は、タップ切換装置を収納する容器内に絶縁油として注入した植物油と空気との接触を遮蔽体（ゴム袋）によって遮断することにある。

つまり、環境負荷低減の観点から、変圧器本体のみならずタップ切換装置についても鉱油に代わり植物油を使用するに当たり、植物油に空気中の水分が吸収されてスラッジ（沈殿物）が生成されると、スラッジがタップ切換装置内部の電極や摺動機構の凹凸部分に付着することによる摺動抵抗の増大や摩擦粉の増加等のような植物油の性状の変化に伴ってタップ切換装置自体の性能が損なわれる問題が生じる。

そこで、遮蔽体によって植物油が空気と接触することを防ぐことによって、植物油が空気中の水分と反応して植物油の性状が変化することを抑制し、結果、植物油の交換寿命を延長することを目的としている。

特開２０１１−４９３５８

しかし、この変圧器では、絶縁用液体として変圧器本体に植物油を使用する場合、植物油中に酸化防止剤を添加することによって、植物油に空気中の酸素を含んだ水分が吸収されたとしても、植物油の酸化が酸化防止剤によって抑制されるものの、タップ切換装置の如く、遮蔽体によって植物油が空気と接触することを防ぐような対策は何ら講じていない。

然るに、酸化防止剤は空気との接触によって消費されるので、消費された後は、酸化による植物油の劣化とともにスラッジが発生する問題がある。

このような問題を解消するため、タップ切換装置の如く変圧器本体の絶縁油を遮蔽体によって植物油が空気と接触することを防止することが従来から行なわれている。

一方、タップ切換装置にあっては、遮蔽体によって植物油が空気と接触することを防止しているが、タップ切換時の部分放電等によって植物油が分解されて発生する分解ガスが、遮蔽体と植物油の間に侵入することで、内部圧力の上昇とともに遮蔽体に浮力をかけ、遮蔽体を破損させる恐れがある。

そこで、本発明は、以上の問題点を解消するために、タップ切換装置に絶縁用液体として植物油を使用した場合であっても、植物油の性状の変化やスラッジの発生を抑制し、かつ、遮蔽体の破損を確実に防止することのできる変圧器を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、タップ切換装置を有する変圧器であって、絶縁液体としてのエステル油を充填した前記タップ切換装置が収納される容器に、前記エステル油と空気との接触を遮断する遮蔽体（例えば耐油性があり、透気性の低いゴムで作られた袋又は膜）を収容するコンサベータを備え、かつ、前記容器に当該容器で発生する分解ガスを貯留する空気溜と、該空気溜上部に設置され、前記分解ガスを前記容器外に放出する安全弁を備えて構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コンサベータは、コンサベータ本体と前記容器を連結し、当該容器内で発生した前記分解ガスが前記コンサベータ本体へ流入することを阻止可能な長さ寸法の連結管を備えて構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載の発明において、前記コンサベータは、コンサベータ本体と前記容器を連結し、当該容器内で発生した前記分解ガスが前記コンサベータ本体へ流入することを阻止可能な形状に加工した連結管を備えて構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載の発明において、前記コンサベータは、コンサベータ本体と前記容器間を連結した連結管の先端に、当該容器内で発生した前記分解ガスが該連結管内へ流入することを阻止するフィルターを備えて構成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載の発明において、前記容器は、前記コンサベータ本体と前記容器を連結した連結管の前記容器内へ延出する先端部分と一定距離隔てて、前記分解ガスが当該連結管内に流入することを阻止する遮蔽板を備えて構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の発明において、前記安全弁は、前記空気溜に分解ガスを一定圧力まで貯留し、一定圧力を超えた場合に前記容器外へ前記分解ガスを放出するように構成したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記安全弁は、前記空気溜に貯留した一定圧力以上の前記分解ガスによって開放し、前記分解ガスの放出に伴う圧力低下によって閉塞する機構を備えて構成したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項６記載の発明において、前記エステル油は、脱気処理後、前記容器内に充填することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、タップ切換装置の容器に分解ガスを集める空気溜と空気溜上部に設置され分解ガスを変圧器の外に逃がす安全弁を取り付けたことで、タップ切換時の部分放電等で発生する分解ガスをタップ切換装置の容器外に排出することができ、分解ガスによりタップ切換装置の容器内の圧力上昇を抑制し、圧力上昇に伴うコンサベータ内の遮蔽体の破損を防ぐのに有効である。

請求項２記載の発明によれば、エステル油と空気との接触を遮断する遮蔽体を収容するコンサベータとタップ切換装置の容器を連結する連結管を、分解ガスが流入しない長さ寸法にすることで、連結管を通ってコンサベータ内に分解ガスが流入し遮蔽体下に溜まることで、分解ガスの浮力により遮蔽体が破損することを防ぐのに有効である。

請求項３記載の発明によれば、エステル油と空気との接触を遮断する遮蔽体を収容するコンサベータとタップ切換装置の容器を連結する連結管を、分解ガスが流入しない形状に加工することで、連結管を通ってコンサベータ内に分解ガスが流入し遮蔽体下に溜まることで、分解ガスの浮力により遮蔽体が破損することを防ぐのに有効である。

請求項４記載の発明によれば、エステル油と空気との接触を遮断する遮蔽体を収容するコンサベータとタップ切換装置の容器を連結する連結管の先端に気体を通さないフィルターを設置することで、コンサベータ内に分解ガスが流入し遮蔽体下に溜まることで、分解ガスの浮力により遮蔽体が破損することを防ぐのに有効である。

請求項５記載の発明によれば、タップ切換装置の容器内の前記連結管の先端部分との間に流路を確保し、かつ、分解ガスが連結管内に流入することを防止する遮蔽板を設置することで、連通管を通してコンサベータ内に分解ガスが流入し遮蔽体下に溜まることで、分解ガスの浮力により遮蔽体が破損することを防ぐのに有効である。

請求項６記載の発明によれば、安全弁が一定圧力になると自動で分解ガスをタップ切換装置の容器の外に放出することができるので、タップ切換装置の容器内の圧力上昇を抑制し、圧力上昇に伴うコンサベータ内の遮蔽体の破損を防ぐのに有効である。

請求項７記載の発明によれば、安全弁が一定圧力になると開放し、自動で分解ガスを容器の外に放出するともに、ガス放出後は安全弁を自動で閉じる構造であるので、安全弁の開放に伴い空気がエステル油と接触する時間を極力短くすることができ、スラッジの生成を抑制するのに有効である。

請求項８記載の発明によれば、脱気処理したエステル油を使用することで、エステル油に分解ガスを吸収させて、容器内の圧力上昇を抑制するのに有効である。

タップ切換装置を有する変圧器の全体的な構造を示す図である。安全弁の構造図である（開弁状態）。コンサベータの連通管の構造図である。コンサベータに取り付けるフィルターの構造図である。タップ切換装置室内に設置する遮蔽板の構造図である。

以下、第１の実施例を図１に基づいて説明する。なお、本発明は、前述の植物油を用いた変圧器が内包する問題点を解消するものであるが、植物油のみならず、これを含むエステル油を用いた変圧器に適用可能であるので、エステル油を用いた変圧器について説明する。

本発明に係る変圧器１は、図１に示すように、変圧器タンク２内に変圧器本体３を収納し、変圧器タンク２内部は絶縁液体である植物油（大豆油や菜種油等）に代表されるエステル油４が充填されている。

また、変圧器１は、変圧器タンク２に収容されたタップ切換装置５を備え、タップ切換装置５は変圧器本体３に接続されている。このタップ切換装置５は、変圧器タンク２に充填されたエステル油４と同様、エステル油４が充填された切換装置室５ａ（本発明のタップ切換装置が収容される容器に相当する）内に収納されている。

変圧器タンク２及び切換装置室５ａには、各々に充填したエステル油４の油温上昇によるエステル油４の膨張量を吸収するための遮蔽体６ａ，７ａを収容したコンサベータ６，７が、変圧器タンク２及び切換装置室５ａの上部に各々設けられている。

また、コンサベータ６，７は、連通管８，９で変圧器タンク２内又は切換装置室５ａ内と連通している。コンサベータ６，７の上部には、遮蔽体６ａ，７ａの上部と連通した接続管１０，１１と、接続管１０，１１の端部に吸湿呼吸器１２，１３が取り付けられている。

連通管８の中途には、変圧器タンク２内で発生する後述する分解ガスを貯留する空気溜１４と、空気溜１４に溜まった分解ガスを外部へ放出する安全弁１５及び外部へ放出された分解ガスを検知するガス検知器１６を備えて構成されている。

一方、切換装置室５ａ内に延出する連通管９は、その先端（下方端）がタップ切換装置５より低所に位置する長さ寸法を有して構成されている。

さらに、切換装置室５ａは、タップ切換装置５の切換動作によりエステル油が分解して発生するガス（水素やアセチレン等であり、以下、分解ガスという）を集めるための空気溜１７と、空気溜１７から分解ガスを放出する安全弁１８を、その上面に備えている

以上のように構成した変圧器においては、切換装置室５ａ内のエステル油４がタップ切換時にタップ切換装置５の接点間で発生するアーク放電によって分解して水素やアセチレン等の分解ガスが発生する。

分解ガスはエステル油４よりも軽いため発生源であるタップ切換装置５に沿って切換装置室５ａの上部に移動し、タップ切換装置５より低所に位置する連通管９の先端からは連通管内に流入しない。このため、コンサベータ７内の遮蔽体７ａ下に分解ガスが溜まって、分解ガスの浮力により遮蔽体７ａが破損することを確実に防止することができる。

分解ガスの連通管９への侵入を防止することにより、分解ガスは切換装置室５ａの上面に備えられた空気溜１７に集まる。空気溜１７に集まった分解ガスの体積が増えると、空気溜１７中にあった押し退けたエステル油４の重量に比例して分解ガスの圧力が高くなる。

ここで、安全弁１８は、図２に示すように、外部と連通する弁座１８ａ、弁座１８ａから流体が流れるのを防ぐ弁体１８ｂ、付勢力により弁体１８ｂを弁座１８ａに圧接するスプリング１８ｃから構成されている。

空気溜１７中の分解ガスの圧力がスプリング１８ｃの付勢力より大きくとなると、弁体１８ｂがスプリング１８ｃの付勢力に抗して上動し、弁座１８ａと弁体１８ｂの間に隙間が生じ、この隙間から分解ガスが外部に流出する。

分解ガスが外部へ流出することで、空気溜１７中の分解ガスの圧力が弱まり、スプリング１８ｃの付勢力より弁体１８ｂが下降して弁座１８ａを圧接し、空気溜１７を外部と遮断する。

上述の如く、切換装置室５ａに溜まった分解ガスを外部に放出することで切換装置室５ａ内の圧力上昇を防げるため、コンサベータ７の遮蔽体７ａが切換装置室５ａの圧力上昇により破損することを防ぐのに有効である。また、分解ガスを外部に放出する間のみ外部と連通する弁体１８ａが開くため、切換装置室５ａ内のエステル油４と外部の空気の接触を防ぐことができ、スラッジの生成を防ぐのに有効である。

なお、変圧器本体３で生じる放電や異常加熱によって、変圧器タンク２内にも分解ガスが発生するが、この分解ガスは、連通管８を通って空気溜１４内に貯留する。そして、空気溜１４内の圧力上昇に伴い安全弁１５が開放し外部へ放出されるので、分解ガスがコンサベータ６内の遮蔽体６ａ下に溜まることはなく、分解ガスの浮力によって遮蔽体６ａが損傷することはない。

なお、安全弁１５から外部へ放出された分解ガスは、ガス検知器１６によって検知されて変圧器１の内部異常を検出することに利用される。

次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。図３は図１に示す切換装置室５ａに取り付けるコンサベータ７を示しており、連通管９の形状が第１実施例と異なる。つまり、切換装置室５ａに突出した部分を分解ガスが流入しない形状に加工している。

つまり、連通管９の切換装置室５ａに突出した部分の先端がＬ字型又はＵ字型等の形状に加工されている。そのため、連通管９の先端からタップ切換装置５の切換動作によりエステル油４が分解することにより発生する分解ガスが連通管９内に流入することを確実に防止できる。このため、連通管９を通してコンサベータ７に分解ガスが流入し遮蔽体７ａ下に溜まることによって、分解ガスの浮力により遮蔽体７ａが破損することを防ぐのに有効な手段となる。

なお、連通管９の先端をＬ字型に加工する場合は、折り曲げ方向がタップ切換装置５が配置される側と反対側に折曲加工することにより、連通管９内に分解ガスが侵入することをより防止することができる。また、連通管９の長さ寸法は、その先端がタップ切換装置５より低所に位置する必要は必ずしもないが、低所に位置させることにより、より確実に分解ガスが連通管９内に流入することを防止できる。

つづいて、本発明の第３実施例を図４に基づいて説明する。図４も第２実施例と同様、切換装置室５ａに取り付けるコンサベータ７を示している。図４に示すコンサベータ７は、その連通管９の切換装置室５ａに突出した部分に分解ガスを流入させないフィルター１９を備えて構成されている。

フィルター１９は、連通管９に接続する接続口１９ａ、分解ガスをエステル油４から分離するガス分離室１９ｂとガス分離室１９ｂ内の分解ガスをガス分離室内の斜め上部から連通管９の外側に導くテーパ状に形成した流路１９ｃ、切換装置室５ａと連通する導入口１９ｄを備えて構成されている。

導入口１９ｄに流入した分解ガスは、導入口１９ｄの壁面１９ｄ₁に沿ってガス分離室１９ｂ内に導かれる。ガス分離室１９ｂで分解ガスは、エステル油４よりも軽いためガス分離室１９ｂの上部に向かい、さらにガス分離室１９ｂの上部から連通管９の外側に続いているテーパ状の流路１９ｃに沿って図４の破線矢印に示すように、連通管９の外側に排出される。

分解ガスと分離されたエステル油４は、ガス分離室１９ｂと導入口１９ｄからガス分離室１９ｂを通って、図４の実線矢印に示すように接続口１９ａを通って連通管９からコンサベータ７に流通する。つまり、接続口１９ａとガス分離室１９ｂが流路１９ｃによって隔てられているので、分解ガスは実線矢印の経路を通過することはできない。このため、連通管９を通してコンサベータ７内に分解ガスが流入して遮蔽体７ａ下に溜まることにより、分解ガスの浮力により遮蔽体７ａが破損することを確実に防ぐことができる。

次に、本発明の第４の実施例を図５に基づいて説明する。図５は図１に示す切換装置室５ａとこれに突出する連通管９を示しており、連通管９の長さ寸法は、図１に示すものと比較して短くて良い。つまり、連通管９の先端はタップ切換装置５より高所位置に設定しても良い。

図５に示す連通管９は、その先端との間に流路２０，２１を確保する位置関係で、タップ切換装置５の切換動作によりエステル油４が分解して発生する分解ガスが連通管９内に流入することを防止する遮蔽板２２を備えている。

具体的には、遮蔽板２２はタップ切換装置５の切換動作によりエステル油が分解して発生する分解ガスを連通管９の先端部分から離れた場所に誘導するように傾斜させたＶ字型等の形状をしている。この遮蔽板２２は、エステル油４の移動を妨げないように連通管９の先端部分から一定距離隔てて、連通管９の先端部分がＶ字型の遮蔽板２２の内側に配置される位置で切換装置室５ａの内側面に固定されているため、連通管９の先端からタップ切換装置５の切換動作によってエステル油４が分解して発生する分解ガスが流入することはない。このため、連通管９を通してコンサベータ７内に分解ガスが流入し遮蔽体７ａ下に溜まることによって分解ガスの浮力により遮蔽体７ａが破損することを防ぐことができる。

最後に、第５の実施例を説明する。第５の実施例では、図１に示す変圧器タンク２或いは切換装置室５ａ内に、真空ポンプにて真空引きして一定の真空度に達した状態で保持し、油中に含まれる気体を脱気する等の方法によって油中に含まれる気体を脱気したエステル油４を充填する。

変圧器タンク２や切換装置室５ａ内に脱気処理したエステル油４を充填することで、変圧器本体３の加熱やタップ切換装置５の切換動作によりエステル油４が分解して発生する分解ガスが飽和状態に達するまでエステル油４に溶解されるため、分解ガスが気体として変圧器タンク２又は切換装置室５ａ内に発生することを防ぐことができる。

以上説明したように、本発明に係る変圧器は、タップ切換装置の切換動作によりエステル油が分解して発生する分解ガスを切換装置室から放出する安全弁を備え、なおかつ、分解ガスがコンサベータ内に流入しないようにコンサベータと切換装置室を連通する連通管の加工、或いは、遮蔽板を取り付けて構成したので、分解ガスが発生し続けた場合でも、分解ガスの発生により上昇した切換装置室内部の圧力及びコンサベータ内に分解ガスが流入し遮蔽体下に溜まることによる分解ガスの浮力によりコンサベータ内の遮蔽体が破損することを確実に防止することが可能となる。

ガス発生による内部圧力の上昇を回避する各種装置及び設備に利用可能である。

１・・・変圧器、２・・・変圧器タンク、３・・・変圧器本体、４・・エステル油、５・・・タップ切換装置、５ａ・・・切換装置室、６，７・・・コンサベータ、６ａ，７ａ・・・遮蔽体、８，９・・・連通管、１０，１１・・・接続管、１２，１３・・・吸湿呼吸器、１４，１７・・・空気溜、１５，１８・・・安全弁、１８ａ・・・弁座、１８ｂ・・・弁体、１８ｃ・・・スプリング、１９・・・フィルター、１９ａ・・・接続口、１９ｂ・・・ガス分離室、１９ｃ・・・流路、１９ｄ・・・導入口、１９ｄ₁・・・導入口壁面、１９ｅ・・・フィルター本体、２０，２１・・・流路、２２・・・遮蔽板

Claims

タップ切換装置を有する変圧器であって、絶縁液体としてのエステル油を充填した前記タップ切換装置が収納される容器に、前記エステル油と空気との接触を遮断する遮蔽体を収容するコンサベータを備え、かつ、前記容器に当該容器で発生する分解ガスを貯留する空気溜と、該空気溜上部に設置され、前記分解ガスを前記容器外に放出する安全弁を備えて構成したことを特徴とする変圧器。
前記コンサベータは、コンサベータ本体と前記容器を連結し、当該容器内で発生した前記分解ガスが前記コンサベータ本体へ流入することを阻止可能な長さ寸法の連結管を備えて構成したことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
前記コンサベータは、コンサベータ本体と容器を連結し、当該容器内で発生した前記分解ガスが前記コンサベータ本体へ流入することを阻止可能な形状に加工した連結管を備えて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の変圧器。
前記コンサベータは、コンサベータ本体と前記容器間を連結した連結管の先端に、当該容器内で発生した前記分解ガスが該連結管内へ流入することを阻止するフィルターを備えて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の変圧器。
前記容器は、コンサベータ本体と前記容器を連結した連結管の該容器内へ延出する先端部分との間に流路を確保し、かつ、前記分解ガスが当該連結管内に流入することを阻止する遮蔽板を備えて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の変圧器。
前記安全弁は、前記空気溜に分解ガスを一定圧力まで貯留し、一定圧力を超えた場合に前記容器外へ分解ガスを放出するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の変圧器。
前記安全弁は、前記空気溜に貯留した一定圧力以上の分解ガスによって開放し、分解ガスの放出に伴う圧力低下によって閉塞する機構を備えて構成したことを特徴とする請求項６記載の変圧器。
前記エステル油は、脱気処理後、前記容器内に充填することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の変圧器。