JP2014027150A

JP2014027150A - 油入変圧器

Info

Publication number: JP2014027150A
Application number: JP2012167161A
Authority: JP
Inventors: Takehide Mizutani; 剛英水谷
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-06
Also published as: WO2014017213A1

Abstract

【課題】タンク容器外部より目視にて内部の水分の有無を確認でき、巻線がレアショートを起こさない油入変圧器を提供する。
【解決手段】油入変圧器は、監視装置、温度計、一次ブッシング、二次ブッシングのそれぞれの下側で、かつ巻線の上側に板状の誘導体を設置したり、漏斗状受けを設置したりして巻線に水滴が滴下しないような構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、油入変圧器に係り、特に油入変圧器の保全に関する。

従来の油入変圧器の構成について、図１３乃至図１５を用いて説明する。
図１３は従来の油入り変圧器の正面断面図を示し、図１４はその側面図、図１５は上面図を示す。図１３乃至図１５において、１００は油入変圧器、１は油入変圧器のカバー、２はタンク容器、３はタンク容器２の外部から水分などが侵入するのを防止するガスケット、４は巻線、５は珪素やアモルファスなど板材を巻いて形成された鉄心、６はタンク容器内を監視している監視装置、７は温度計、８は一次ブッシング、９は二次ブッシング、１０は絶縁油、１１はタンク内の空気層で、１９はタンク容器内で発生した水滴を示す。この図１３乃至図１５において、監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９がカバー１の上面に設置されており、カバー１を介し内部に連絡している。また、カバー１とタンク２の間には外部と内部を遮断し、雨水および水分を含む空気が侵入するのを防ぐためにガスケット３が設置されている。

変圧器運転時に、巻線４および鉄心５から損失が発生する。発生した損失は熱エネルギーになり、巻線４および鉄心５の温度が上昇する。巻線４および鉄心５から発生した熱エネルギーは冷媒である絶縁油１０を介し、外部へ放出される。

油入変圧器の温度は、運転時負荷変動により発生する損失の増減に左右され、また、油入変圧器が設置されている周りの環境、特に外気温に影響を受ける。この時、油入変圧器の温度が上下に変動することにより油入変圧器内部に存在している絶縁油１０および空気層１１が膨張もしくは収縮される。一般的に言われている油入変圧器の寿命である２５年を超過して使用した油入変圧器は膨張と収縮を繰返したこと、および経年劣化によりガスケット３が外部と内部を遮断する役割を果たせなくなる可能性がある。外部と内部を遮断する役割を果たせなくなった場合、内部に雨水および水分を含む空気が侵入する。侵入した雨水は、タンク底辺に溜まり、早急に油入変圧器の絶縁性能に対して悪影響を与えることはないが、しかし、水分を含む空気が侵入した場合、熱せられることにより、油入変圧器上部へ上昇する。上昇した結果、外部と連絡している監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９付近にて温度が下がり、水分が結露し、水滴１９となる。水滴１９となった水分は監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９のほぼ直下に位置する巻線４に滴下し、巻線でレアショートを起こす可能性がある。

さらに、大地震等の通常では発生し得ない揺れが巻線４のほぼ直上に設置されている監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９を破損させる可能性がある。破損した監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９によりタンク容器内部の気密性が破れ、内部と外部の空気の流路が形成された場合、内部に雨水や水分を含む空気が侵入する。監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９から侵入した雨水および水分を含む空気が結露し水滴１９となり、監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の直下に位置する巻線４に滴下するとレアショートを起こす恐れがある。また、監視装置６にてタンク容器内の水分の有無を目視にて確認する構成は従来はなかった。また、図において、分かり易くするために水滴を多く記載しているが実際は図のように存在はしない。以降の図においても同じである。

上記の対策として特許文献１（特開２００４−３１１４７９号公報）では、油入変圧器カバー内面に吸湿材を用いて、絶縁油内部に水が滴下しない構造としている。

特開２００４−３１１４７９号公報

特許文献１の方法では、タンク容器外部より目視等にて内部の水分の有無を確認することはできず、また、吸湿剤の許容量を超える水分が侵入した場合はレアショートを生じる可能性がある。

本発明の目的は、上記の問題点を解消するため、巻線に水滴が滴下しない構成とし、タンク容器外部より目視にて内部の水分の有無を確認でき、巻線がレアショートを起こさない油入変圧器を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置、温度計、一次ブッシング及び二次ブッシングを設置し、該監視装置及び該温度計の設置位置と前記巻線との間で、且つ、該巻線のほぼ真上の位置に誘導体を設置した構成としたことを特徴とする。
また、該一次ブッシング及び該二次ブッシングの設置位置と前記巻線との間で、且つ、該巻線のほぼ真上の位置に誘導体を設置した構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、油入変圧器のタンク容器内の気密性が破れ、タンク容器の内部と外部に空気の流路が形成された場合、巻線のレアショートの防止を図ることができ、また、油入変圧器中の水分の有無を目視にて容易に確認できる油入変圧器を提供できる。

本発明の実施例１の油入変圧器の正面断面図を示す。図１の油入変圧器の上面図を示す。本発明の実施例２の油入変圧器の正面断面図を示す。図３の油入変圧器の上面図を示す。本発明の実施例３の油入変圧器の側面断面図を示す。本発明の実施例４の油入変圧器の正面断面図を示す。図６の油入変圧器の上面図を示す。図６に示した油入変圧器に搭載した漏斗状受けの斜視図を示す。本発明の実施例５の油入変圧器の正面断面図を示す。図９の油入変圧器の上面図を示す。図９の油入変圧器に搭載した漏斗状受けの斜視図を示す。本発明の監視装置の構造を示す図である。従来の油入変圧器の正面断面図を示す。図１３の油入変圧器の側面断面図を示す。図１３の油入変圧器の上面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の油入変圧器の正面断面図を示し、図２はその上面図を示す。
図１及び図２において、１００は油入変圧器、１はカバー、２はタンク容器、３はガスケット、４は巻線、５は鉄心、６は監視装置、７は温度計、８は一次ブッシング、９は二次ブッシング、１０は絶縁油、１１はタンク容器内の空気層、１９は水滴を示す。

図１及び図２は、油入変圧器の上部のカバーとタンク容器２との間のガスケット３に損傷が生じた場合や、カバー１に設置された監視装置及び温度計の取付け場所でボルト及びナットで締め付けている箇所が緩んで僅かな間隙が形成され、気密性が破れ、タンク容器内と外部の空気の流路が形成され、タンク容器内に雨水または水分を含んだ空気が侵入しタンク容器２内で結露して水滴１９になり、その水滴１９が巻線４上にて滴下し、レアショートが起きないように防止するものである。図１及び図２において、実施例１は、油入変圧器の上部のカバー１に設置している監視装置６及び温度計７の配置を巻線４のほぼ真上からずらす方法である。監視装置６及び温度計７は、カバー１にボルトとナットで締め付けて密閉にして固定しているが、経年変化や地震などの大きな振動により固定している箇所に僅かな間隙が生じ、タンク容器内部と外部とに空気が流れる流路が形成される。空気の流路が形成されると、タンク容器外部の雨水や湿気を有した空気が侵入し、タンク内で水滴となって滴下する。本発明は、監視装置６及び温度計７の配置を巻線４の真上からずらしているため、滴化する水滴は絶縁油１０の中を落ちていくが巻線４の上には落ちないで巻線の横を沈んでいき、タンク容器２の下側の底部に溜まる。

（実施例２）
次に、実施例２は実施例１の構成において監視装置６及び温度計７の配置を巻線４のほぼ真上からずらすことができない場合に適用する方法について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は、実施例２の構成を示す図で、図３は油入変圧器の正面断面図を示し、図４はその上面図を示す。また、図３及び図４において、図１及び図２と異なる点はタンク容器のカバー１に設置した監視装置６及び温度計７の配置がタンク容器２内の巻線４のほぼ真上に配置され、監視装置６及び温度計７と巻線４の間に水滴１９を誘導する誘導体１２ａを絶縁油の中に設置した点である。この誘導体１２ａは、板状とし、監視装置６及び温度計７のほぼ真下に設置し、絶縁油内を落ちて沈んでいく水滴１９が巻線４を避けて壁面に沿ってタンク容器の下側にいくように中央部は上げて壁面側を下げ、傾斜を付けて設置する。また、誘導体１２ａはカバー１の内側に設けた支持１３ａで固定する。
監視装置６と温度計７は図４に示すように、離れた位置でほぼコーナに設置さており、誘導体１２ａは同じ構成である。そして誘導体１２ａは、金属板または耐油性のあるプラスチック板などの材質のものを用いる。
このような構成にすることにより、巻線４のほぼ真上に監視装置６や温度計７が配置されていても監視装置６や温度計７の固定場所からタンク容器内で水滴が滴下しても誘導体のため巻線４の上には落ちないので巻線４をレアショートから防止することができる。

（実施例３）
次に、タンク容器のカバーに設置され、巻線のほぼ真上からずらすことができない一次ブッシング及び二次ブッシングの固定金具の箇所において、タンク容器内に水滴が生じ滴下する場合、巻線を避ける構成について図５を用いて説明する。図５は実施例３の油入変圧器の側面断面図を示す。図５において、１はカバー、８は一次ブッシング、９は二次ブッシングで、カバー１の中央部で３相のためそれぞれ３個ずつ並んで配置されている。配置については図２及び図４の上面図に示している通りである。

また、一次ブッシング８及び二次ブッシング９は、巻線４とそれぞれ配線接続され、図５に示すようにブッシングの端子より線材をＵ字形状として余裕を持たせて巻線と接続する。このような一次ブッシング、二次ブッシングの構成において、一次ブッシング、二次ブッシングの固定金具の箇所で僅かな間隙が生じ、タンク容器内部と外部間で空気の流路が形成されると雨水や水分を含んだ空気がタンク容器内に侵入し、それぞれの端子の下側や線材のＵ字形状の部分に水滴ができ、絶縁油内を滴下する。また、一次ブッシング、二次ブッシングは、巻線４のほぼ真上に設置しているので、一次ブッシングまたは二次ブッシングで発生した水滴が巻線４に滴下するが、図５に示すように絶縁油内で誘導材１２ｂ，１２ｃをそれぞれブッシングのほぼ真下に配置しているため巻線４の上には滴下しない。

また、一次ブッシング、二次ブッシングのタンク内容器内で発生した水滴が壁面側を巻線４に触れずに底部に落ちるように、誘導体１２ｂ、１２ｃにおいて中央側を高くし壁面側を低くして傾斜させて設置している。また、それぞれの誘導体１２ｂ、１２ｃは、カバー１の中央に設置された支持体１３ｂ、１３ｃによって支持される。そして、一次ブッシングまたは二次ブッシングで発生した水滴は、誘導体１２ｂ、１２ｃによって巻線４の上には落ちずにタンク容器の壁面側に沿って落ちてタンク容器の底部に溜まる。従って、一次ブッシング又は二次ブッシングの箇所で気密性が破れ、タンク容器の内部と外部で空気の流路が形成された場合でもレアショートを起こさない。

（実施例４）
次に、カバー１に配置された監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の設置箇所のほぼ真下に漏斗状受けを設置した場合の実施例４について、図６、図７及び図８を用いて説明する。
図６は、監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の真下のタンク容器内の絶縁油の中に漏斗状受けを設置した油入変圧器の正面断面図を示し、図７は図６の油入変圧器の上面図を示し、図８は漏斗状受けの斜視図を示す。

図６及び図７において、２０は二次ブッシングのほぼ真下に設置した漏斗状受け、３０は監視装置６のほぼ真下に設置した漏斗状受け、４０は一次ブッシング８のほぼ真下に設置した漏斗状受け、５０は温度計７のほぼ真下に設置した漏斗状受けである。二次ブッシング９のほぼ真下に設置した漏斗状受け２０は、３個のブッシングの下側の線材のＵ字形状の下側に配置し、３個の漏斗状受けの出口を連結して１個にまとめた形状とし、その出口管を変圧器の底部まで届くように伸ばす。

また、一次ブッシング８のほぼ真下に設置した漏斗状受け４０は、二次ブッシングの場合と同様に３個線材のＵ字形状の下側に配置し、３個の漏斗状受けの出口を連結して１個にまとめた形状とし、その出口管を変圧器の底部まで届くように伸ばす。
また、監視装置６のほぼ真下に設置した漏斗状受け３０は、その出口管を長く伸ばし、巻線４及び鉄心５を避けて変圧器の底部まで持っていく。
また、温度計７の場合、そのほぼ真下に設置した漏斗状受け４０はその出口管を長く伸ばし、巻線４及び鉄心５を避けて変圧器の底部まで持っていく。
さらに、漏斗状受けは、カバー１に支持部材を設置し、支持するようにする。

上記の構成において、カバー１に設置された監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９をボルトと及びナットで締め付けて設置固定した箇所において、経年変化や地震などにより僅かな間隙が生じ、タンク容器内部と外部とを空気の流路ができ雨水や水分を含んだ空気がタンク容器内に侵入し、容器内で水滴が形成され、絶縁油内を滴下する。
しかし、それぞれの箇所に漏斗状受けを設置しているので水滴は漏斗状受けで受け集めるため、巻線上には落ちずレアショートを起こさない。

図８は、図６に示した漏斗状受け２０及び３０の斜視図である。図８（ａ）は３個の二次ブッシング９の下側に設置した漏斗状受け２０の出口の箇所を連結して接続し、１個にまとまった出口管を変圧器の底部まで受けた水滴を溜めるため伸ばす構成にしている。同様に、３個の一次ブッシング８の下側に設置した漏斗状受け４０も同じ形状である。
図８（ｂ）は、監視装置６の下側に設置した漏斗状受け３０で、その出口の管は変圧器の底部まで受けた水滴を溜めるように伸ばしている。同様に、温度計７の下側に設置した漏斗状受け５０も同じ形状である。
また、漏斗状受けの材質は、金属板または耐油性のあるプラスチック板などの材質のものを用いる。

（実施例５）
次に、カバー１に配置された監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の設置箇所のほぼ真下に漏斗状受けを設置した場合の実施例５の構成について、図９乃至図１１を用いて説明する。
図９は、監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の設置箇所のほぼ真下に漏斗状受けを設けた油入り変圧器の正面断面図を示し、図１０は図９の油入変圧器の上面図で、図１１は漏斗状受けの斜視図を示す。
図９、図１０において、６０は二次ブッシング９と監視装置６のほぼ真下に設置した漏斗状受けで、７０は一次ブッシングと温度計７のほぼ真下に設置した漏斗状受けである。

漏斗状受け６０は、３個のブッシングに対応した３個の漏斗状受けと監視装置６のほぼ真下に設置しその出口を連結して接続した形状として、さらに箱形に形成する。そして、箱形の中には吸湿剤８０を挿入し、漏斗状受け及び箱形６０は巻線４の上側に設置する。吸湿剤８０は、活性アルミナやシリカゲルなどがある。活性アルミナは、アルミニウムの酸化物であるアルミナの水和物を熱処理して製造される多孔質固体で、水分吸着性能に優れている。そして水の吸着性能はシリカゲルより大である。シリカゲルは、メタケイ酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓｉｏ_３）の水溶液を放置することにより生じる酸成分の加水分解で得られるケイ酸ゲルを脱水、乾燥したもので、多孔質構造を有し、表面積が広いため乾燥剤等に使用される。
また、活性アルミナ、シリカゲルは絶縁油中で水分を吸着する性質を有するため、監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９の設置箇所のタンク容器内で発生する水滴を漏斗状受け６０で受け、吸湿剤で吸着する。
このような構成により水滴１９は巻線４の上には落ちないでレアショートを防止できる。

図１０は、図９の油入変圧器の上面図を示す。図１０において、漏斗状受け６０は二次ブッシング９と監視装置６の下側に設置され、漏斗状受け７０は一次ブッシング８と温度計７の下側に設置している。また、図１０においては、漏斗状受けを２ヶ所も受けているが、全ての漏斗状受けを１個にまとめて設置することも可能である。

次に、図１１に漏斗状受けの斜視図を示す。図１１（ａ）は図９に示した漏斗状受け６０の斜視図であり、漏斗の下の箱形には吸湿剤を挿入している。また、図１１（ｂ）は漏斗状受け６１がかなりの量の水滴が滴下し、吸湿剤８０で吸水し切れなくなった場合、タンク容器の底部に送るように箱形より長い管を用いた構成を示している。また、タンク容器内の底部に溜まった水分は、絶縁油注入口から取り除いたりして除去する。

（実施例６）
次に、実施例６の監視装置６の構造について、図１２を用いて説明する。
図１２に示した監視装置６は、カバー１に設置固定されている監視装置６、温度計７、一次ブッシング８、二次ブッシング９などのいずれかに僅かな間隙が生じ、気密性が破れ、タンク容器内部と外部に空気の流路が形成され、雨水や水分を含んだ空気が侵入した場合、外部より目視により容易に水分の有無を確認することができるものである。
すなわち、図１２（ａ）は監視装置の正面図を示し、図１２（ｂ）はその側面図を示し、１５は棒状温度計、１６は油面指示標識、１７はガラス、１８は試片を表わす。図１２において、棒状温度計１５はタンク容器２内の絶縁油１０の温度を計測するもので、温度計７と同じ作用をする。油面表示標識１６は、絶縁油１０に設けたフロートと接続され、絶縁油１０の油面の高さを確認するものである。また、試片１８は水分の指示薬として塩化コバルトを添加したシリカゲルを挿入することにより、変圧器のタンク容器内の空気が湿気を帯びた場合、この試片のシリカゲルの色相が変化し、外部より目視にて油入変圧器内の水分を確認することができる。そして、棒状温度計１５、油面表示標識１６．試片１８を筒状の中に納め、目視で確認できるようにガラス１７で覆う構成としている。

１‥カバー２‥タンク容器３‥ガスケット
４‥巻線５‥鉄心６‥監視装置
７‥温度計８‥一次ブッシング９‥二次ブッシング
１０‥絶縁油１１‥空気層
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ‥誘導体１３ａ，１３ｂ‥指示体
１４ａ，１４ｂ‥接続線１５‥棒状温度計
１６‥油面指示標識１７‥ガラス
１８‥試片１９‥水滴
２０，３０，４０，５０，６０，６１，７０‥漏斗状受け
８０‥吸湿剤１００‥油入変圧器

Claims

巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、
該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置、温度計、一次ブッシング及び二次ブッシングを設置し、
該監視装置及び該温度計の設置位置を、前記タンク容器内に配置された前記巻線のほぼ真上の位置からずらすことを特徴とする油入変圧器。
巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、
該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置、温度計、一次ブッシング及び二次ブッシングを設置し、
該監視装置及び該温度計の設置位置と前記巻線との間で、且つ、該巻線のほぼ真上の位置に誘導体を設置した構成としたことを特徴とする油入変圧器。
巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、
該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置、温度計、一次ブッシング及び二次ブッシングを設置し、
該一次ブッシング及び該二次ブッシングの設置位置と前記巻線との間で、且つ、該巻線のほぼ真上の位置に誘導体を設置した構成としたことを特徴とする油入変圧器。
請求項２又は３記載の油入変圧器において、
前記誘導体は、金属又は耐油性のプラスチックの板材とし、前記タンク容器内で中央側を高く、壁面側を低くなるように傾斜することを特徴とする油入変圧器。
請求項４記載の油入変圧器において、
前記カバーに設置した監視装置、温度計、一次ブッシング又は二次ブッシングの設置箇所より前記タンク容器内に雨水または水分を含んだ空気が侵入し、水滴となって前記タンク容器内に滴下する場合、前記誘導体にて前記巻線を避け前記タンク容器内の底部に溜まる構成にしたことを特徴とする油入変圧器。
巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、
該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置、温度計、一次ブッシング及び二次ブッシングを設置し、
該監視装置、該温度計、該一次ブッシング及び該二次ブッシングと前記巻線との間で、且つ、該巻線のほぼ真上に漏斗状受けを設置したことを特徴とする油入変圧器。
請求項６記載の油入変圧器において、
前記漏斗状受けを連結して出口の管を前記タンク容器の底部まで伸ばす構成としたことを特徴とする油入変圧器。
請求項６記載の油入変圧器において、
前記漏斗状受けを連結し箱状部材に接続し、
該箱状部材に吸湿剤を挿入したことを特徴とする油入変圧器。
請求項８記載の油入変圧器において、
前記吸湿剤は、活性アルミナまたはシリカゲルであることを特徴とする油入変圧器。
巻線と鉄心をタンク容器内に配置して絶縁油を満たした油入変圧器であって、
該油入変圧器の上部に蓋をするカバーを設け、該カバーに監視装置を設置し、
該監視装置は、その内部にシリカゲルを挿入し、該シリカゲルの色相の変化によりタンク容器外部よりタンク容器内の水分の有無を確認することを特徴とする油入変圧器。