JP2019068009A - Management and maintenance method of on-load tap changer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷時タップ切換装置に充填する絶縁油の絶縁性能を維持する管理保守方法に関する。 The present invention relates to a management and maintenance method for maintaining the insulation performance of insulating oil with which the on-load tap changer is filled.
油膨張室(コンサベータ)内の袋体(ゴム袋)によって、油膨張室に接続される負荷時タップ切換装置の容器内に充填した絶縁油が空気と接触することを防止する構造の変圧器は従来から知られている(下記特許文献1参照)。
A transformer having a structure in which insulating oil filled in the container of the on-load tap switching device connected to the oil expansion chamber is prevented from coming into contact with air by a bag body (rubber bag) in the oil expansion chamber (conservator) Are conventionally known (see
特許文献1記載の変圧器のように、負荷時タップ切換装置の容器内に菜種油等の植物油を絶縁油として充填することで、環境負荷の低減に貢献することが近年増加しつつある傾向である。
As in the transformer described in
また、特許文献1記載の変圧器は、負荷時タップ切換装置の切換開閉器に真空バルブ式の接点を採用しており、当該装置の接点開閉時のアークによってスラッジが生成し、植物油が汚れることを防止できる特徴も有している。
Further, the transformer described in
然るに、負荷時タップ切換装置は、切換開閉器によるタップ切換動作によって絶縁油中に分解ガスが発生するので、当該分解ガスをコンサベータから吸湿呼吸器を介して外部へ放出する必要がある。そのため、コンサベータは、ゴム膜やゴム袋を設けない、所謂、開放型に構成されるのが通常である(上記特許文献2参照)。
However, since the on-load tap changer generates a cracked gas in the insulating oil by the tap switching operation of the switch, the cracked gas needs to be released from the consor to the outside through the hygroscopic ventilator. Therefore, it is usual that the consorbeta is configured in a so-called open type without providing a rubber film or a rubber bag (see
これは、絶縁油に植物油を使用した場合同様である。また、切換開閉器に真空バルブ式の接点を採用した場合は、接点開閉時のアークによる分解ガスは発生しないが、タップ切換動作による分解ガスは発生する。上記特許文献1の如く、絶縁油をゴム袋(或いはゴム膜)で密封した場合は、絶縁油内のガスが増加し気泡化することによって、絶縁油の絶縁性能に支障をきたしたり、コンサベータのゴム膜やゴム袋の密封性能に支障をきたす可能性がある。
This is the same as when using vegetable oil as the insulating oil. Further, when a vacuum valve type contact is adopted as the switching switch, decomposition gas by the arc at the time of contact switching does not occur, but decomposition gas by the tap switching operation occurs. When the insulating oil is sealed with a rubber bag (or a rubber film) as in
そこで、本発明では、前述の問題点を解決すべく、密封型の負荷時タップ切換装置においても、切換開閉器のタップ切換動作によって発生するガスが絶縁油の絶縁性能やゴム袋(ゴム膜)の密封性能に支障をきたすことのない管理保守方法を提示する。 Therefore, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the gas generated by the tap switching operation of the switching switch is also the insulating performance of the insulating oil and the rubber bag (rubber film) even in the load type tap switching device of sealed type. We present management and maintenance methods that do not affect the sealing performance of the
請求項1記載の発明は、酸素及び窒素のガス濃度合計を2万[ppm]以下に脱気処理した絶縁油を、切換開閉器の容器内に密封しておき、真空バルブ式切換開閉器のタップの切換えに伴って、水素、エタン等の可燃性ガスや二酸化炭素が発生した場合において、該絶縁油に対して溶解度の低い水素、酸素、窒素等のガスが気泡化する前のタイミングで、前記絶縁油を再び脱気処理することで、絶縁油の絶縁性能やゴム袋(ゴム膜)の密封性能に支障をきたすことを防止することに特徴を有する。 According to the first aspect of the present invention, the insulating oil degassed to have a total gas concentration of oxygen and nitrogen equal to or less than 20,000 [ppm] is sealed in a container of the switching switch, When flammable gas such as hydrogen or ethane or carbon dioxide is generated along with the switching of the tap, timing before gas such as hydrogen, oxygen or nitrogen having low solubility in the insulating oil is bubbled, By deaerating the insulating oil again, the insulating oil is characterized in that the insulating performance of the insulating oil and the sealing performance of the rubber bag (rubber film) are prevented from being disturbed.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のタイミングを、絶縁油中の水素濃度が2万[ppm]、または、酸素濃度が3万[ppm]、または、窒素濃度が6万[ppm]の何れか1つに達する前の時点としたことに特徴を有する。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1記載のタイミングを、負荷時タップ切換開閉器の動作回数が10万回およびその倍数回に達した時点としたことに特徴を有する。
The invention according to
請求項4記載の発明は、請求項1記載のタイミングを、負荷時タップ切換開閉器の運転開始後10年及びその倍数年に達した時点としたことに特徴を有する。
The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4記載の絶縁油を植物系油としたことに特徴を有する。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、絶縁油の脱気処理を、絶縁油中の酸素及び窒素のガス濃度合計が2万[ppm]以下に脱気処理して切換開閉器の容器内に密封しておくことで、負荷時タップ切換開閉器のタップ切換えに伴って発生する可燃性ガスや二酸化炭素を、余裕をもって溶解できる。 According to the first aspect of the present invention, the degassing treatment of the insulating oil is carried out by degassing so that the total gas concentration of oxygen and nitrogen in the insulating oil is 20,000 ppm or less, and the container is sealed in the switchgear container. By doing this, flammable gas and carbon dioxide generated with the tap switching of the on-load tap change switch can be dissolved with a margin.
また、絶縁油中のガス濃度が上昇した場合でも、溶解度の低いガスが気泡化する前のタイミングで、絶縁油を再び脱気処理するので、絶縁油の絶縁性能やゴム袋やゴム膜の密封性能に支障をきたすことを防止することができる。 In addition, even if the gas concentration in the insulating oil rises, the insulating oil is deaerated again at the timing before the low solubility gas bubbles, so the insulating performance of the insulating oil and the sealing of the rubber bag or rubber film It is possible to prevent the performance from being impaired.
請求項2記載の発明によれば、絶縁油に対して溶解度の低いガスが気泡化する前のタイミングを明確化することができ、保守管理の精度を高めることができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to clarify the timing before the gas having a low solubility in the insulating oil is bubbled, and to improve the accuracy of maintenance management.
請求項3記載の発明によれば、絶縁油に対して溶解度の低いガスが気泡化する前のタイミングを、保守管理の担当者が把握しやすい切換開閉器の動作回数として明確化することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to clarify the timing before the gas having low solubility in the insulating oil is bubbled, as the number of operations of the switchgear which can be easily grasped by the person in charge of maintenance management. .
請求項4記載の発明によれば、絶縁油に対して溶解度の低いガスが気泡化する前のタイミングを、保守管理の担当者が把握しやすい切換開閉器の運転年数として明確化することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to clarify the timing before the gas having low solubility in the insulating oil is bubbled as the operating years of the switchgear which can be easily grasped by the person in charge of maintenance management. .
請求項5記載の発明によれば、絶縁油に植物系油を使用することで、環境負荷の低減に貢献できる。 According to the fifth aspect of the invention, the use of the vegetable oil as the insulating oil can contribute to the reduction of the environmental load.
図1は変圧器に付属した負荷時タップ切換装置1を拡大して示している。図1において、2は変圧器タンク3に取り付けられた負荷時タップ切換装置1を構成する切換開閉器部であり、4はタップ選択器である。
FIG. 1 is an enlarged view of the on-
2aは切換開閉器部2の容器2b内に収納される切換開閉器本体であり、切換開閉器本体2aには、タップ切換用の接点として図示しない真空バルブ式の接点が採用されている。
5は負荷時タップ切換装置1に連通管6を介して接続されるコンサベータであり、7は切換開閉器部2の容器2b内から連通管6を介してコンサベータ5内に充填される絶縁油である。絶縁油7としては、パームヤシ脂肪酸エステル油等、鉱油と同等かより粘度の低い植物系油を使用してもよい。
5aは絶縁油7がコンサベータ5内の空気と接触することを防止する隔膜(ゴム膜)であり、8はコンサベータ5に呼吸管9を介して接続される吸湿呼吸器(ブリーザー)である。
5a is a diaphragm (rubber film) for preventing the insulating
絶縁油に植物系油を使用する場合、植物系油としてはパームヤシ脂肪酸エステルが好適ではあるが、これに限定するということではなく、鉱油系絶縁油と動粘度が同等または低い植物油系絶縁油を使用することもできる。また、このような条件を満たせば、鉱油と植物系油を混合しても使用することも可能である。 When vegetable oil is used as the insulating oil, palm oil fatty acid ester is suitable as the vegetable oil, but it is not limited to this, and vegetable oil based insulating oil having the same or lower kinematic viscosity as mineral oil based insulating oil It can also be used. Moreover, if such conditions are satisfied, it is also possible to use a mixture of mineral oil and vegetable oil.
なお、負荷時タップ切換装置1は変圧器タンク3内に収納する図示しない変圧器本体と電気的に接続されている。
The on-load
上記構成の負荷時タップ切換装置1は、切換開閉器部2の絶縁油として植物系油を使用した場合は、仮に漏油事故が発生した場合でも環境に与える影響が少ない。また、植物系油として、菜種油等と比較して粘度の低いパームヤシ脂肪酸エステル油を使用すれば、切換開閉器部2の性能を損なうことはない。
When a vegetable oil is used as the insulating oil for the
絶縁油はコンサベータ5内の隔膜5aによって空気と隔絶され、酸化防止剤を添加しなくても酸化劣化することはなく、仮に漏油した場合にも生分解されやすい植物系油であれば、環境負荷が小さい利点を有する。
The insulating oil is isolated from the air by the
切換開閉器本体2aの切換動作に伴って、容器2b内の絶縁油の温度が上昇/下降すると、絶縁油はその温度変化にしたがって体積を変化させるが、この絶縁油の体積変化は、コンサベータ5内の隔膜5bによって適宜吸収される。この隔膜の吸収動作によって、コンサベータ5内の空気は呼吸管9と吸湿呼吸器8を介して外部へ放出/吸引される。
When the temperature of the insulating oil in the
切換開閉器部2は、負荷時タップ切換用の接点に真空バルブ式を採用しており、接点部分が絶縁油と接触しない構造となっているので、接点切換時のアークによって発生するスラッジが絶縁油の油汚れを生じさせることはない。
The
ただし、真空バルブ式の負荷時タップ切換器であっても、そのタップ切換動作によってガス(水素やエタン等の可燃性ガスや二酸化炭素)は発生する。真空バルブ式のタップ切換動作1回当たりのガス発生量は仕様や運転条件により異なるが、例えば0.01〜0.1[ppm]である。 However, even in the vacuum valve type on-load tap changer, gas (combustible gas such as hydrogen or ethane or carbon dioxide) is generated by the tap switching operation. The gas generation amount per one vacuum valve type tap switching operation varies depending on specifications and operating conditions, and is, for example, 0.01 to 0.1 [ppm].
図2に可燃性ガスの増加(最も多く発生する場合と最も少なく発生する場合)をグラフ化して示す。 FIG. 2 is a graph showing the increase in combustible gas (the most frequently generated case and the least frequently generated case).
従来技術で説明した開放型であれば、コンサベータ内の絶縁油面からブリーザ(吸湿呼吸器)を介して外部へガスを放出できるが、密封型の負荷時タップ切換装置ではコンサベータ5内の隔膜5aによってガスを外部へ放出することはできない。
In the open type described in the prior art, gas can be released from the insulating oil surface in the conservator through the breather (hygroscopic ventilator), but in the sealed type on-load tap changer, it is in the
発生したガスは絶縁油中に溶解し、絶縁油中のガス濃度が増加すると、溶解度の低い水素や酸素、窒素が絶縁油中で気泡化する。ガスが気泡化することによって絶縁油の絶縁性能に支障をきたしたり、隔膜5aの密封性能に支障をきたす可能性がある。
The generated gas is dissolved in the insulating oil, and when the gas concentration in the insulating oil is increased, hydrogen, oxygen and nitrogen having low solubility are bubbled in the insulating oil. There is a possibility that the insulating performance of the insulating oil may be impaired or the sealing performance of the
そこで、本発明は、負荷時タップ切換装置1に充填する絶縁油を予め脱気しておく。脱気のレベルとしては、絶縁油中のガス濃度を酸素と窒素の濃度合計で20,000[ppm]以下、より好ましくは10,000[ppm]以下とする。
Therefore, in the present invention, the insulating oil to be filled in the on-load
つまり、切換開閉器本体2aの動作に伴って絶縁油中のガスが増加することを想定して、負荷時タップ切換装置1の製造時において、予め絶縁油に対して溶解度の低い水素や酸素、窒素が気泡化するに至らないよう余裕を持たせておく。
That is, assuming that the gas in the insulating oil increases with the operation of the
また、装置1の経年の使用によって絶縁油7中にガスが貯留してきた場合は再度、脱気処理を行う。脱気処理をするタイミングとしては、絶縁油中の水素濃度が2万[ppm]、または、酸素濃度が3万[ppm]、または、窒素濃度が6万[ppm]の何れか1つに達する前の時点とする。
Further, when gas is stored in the insulating
本発明が想定するパームヤシ脂肪酸エステル油の二酸化炭素の飽和溶解度は100万[ppm]であるが、絶縁油には個々のガスが個々の飽和溶解度まで溶解できるわけではなく、溶解できる量には限界がある。このため、個々のガスの飽和溶解度に余裕をもたせるべく、上記判定基準となるガス濃度を設定した。 The saturated solubility of carbon dioxide in palm fatty acid ester oil assumed by the present invention is 1,000,000 [ppm], but individual gases can not be dissolved to individual saturated solubility in insulating oil, and the amount that can be dissolved is limited There is. For this reason, the gas concentration serving as the above-mentioned judgment standard was set in order to allow room for the saturation solubility of each gas.
上記判定基準に従って脱気処理を行った後は、再度、上記判定基準に達した時点で脱気処理を行い、以後、同様の保守管理を繰り返し実行する。 After the degassing process is performed according to the determination criteria, the degassing process is performed again when the determination criteria are reached, and thereafter, the same maintenance management is repeatedly performed.
また、上記タイミングは、切換開閉器本体2aの切換動作回数が規定回数に到達した時点、例えば10万回に達した時点でもよい。10万回に達した時点で脱気処理し、その後も同様の保守管理を繰り返し実行する。
The timing may be when the number of switching operations of the
前記規定回数としての10万回は至適なタイミングであるが、機器の特性や負荷などにより、これより短い回数や長い回数を設定してもよい。 Although 100,000 times as the prescribed number of times is the optimum timing, the number of times shorter or longer than this may be set depending on the characteristics of the device, the load, and the like.
なお、真空バルブ式のタップ切換動作1回当たりのガス発生量は仕様や運転条件により異なるが、例えば0.01〜0.1[ppm]であるとすると、切換動作が20万回に達した時点においてもガスの発生量は2,000〜20,000[ppm]となる。因みに、絶縁油に植物系油を使用した場合、本発明が想定するパームヤシ脂肪酸エステル油の代表的分解ガスの二酸化炭素の飽和溶解度は100万[ppm]である。 Although the amount of gas generation per vacuum valve type tap switching operation varies depending on the specifications and operating conditions, for example, assuming that it is 0.01 to 0.1 [ppm], the switching operation reached 200,000 times The amount of gas generated is also 2,000 to 20,000 ppm even at the time point. Incidentally, when a vegetable oil is used as the insulating oil, the saturated solubility of carbon dioxide of a typical cracked gas of palm fatty acid ester oil assumed by the present invention is 1,000,000 [ppm].
さらに別のタイミングとしては、切換開閉器の運転開始後10年としてもよい。密封性能を持つ隔膜5aを採用しても、隔膜5aを介して大気中の酸素や窒素が徐々に絶縁油中に溶解し濃度が増加する。設置環境や負荷にもよるが絶縁油中の酸素や窒素が気泡化する濃度に達するのは概ね20年から30年後である。酸素や窒素の濃度が高まる前の10年の時点で脱気処理することで、確実に負荷時タップ切換装置に支障をきたさないようにすることができる。
Still another timing may be ten years after the start of operation of the switching switch. Even if the
したがって、運転開始後10年で一旦脱気処理を行い、その後、さらに10年経過した時点で再度脱気処理を行うのである。その後も同様に10年の倍数年に達した時点で脱気処理をする。 Therefore, the degassing process is performed once 10 years after the start of the operation, and the degassing process is performed again after 10 years. The degassing process is similarly performed when the multiple year of 10 years is reached similarly.
前記規程年数としての10年およびその倍数年は至適なタイミングであるが、機器の特性や負荷などにより、これにより短い期間や長い期間を設定してもよい。 Although 10 years as the standard year and its multiple years are optimum timings, a short period or a long period may be set according to the characteristics and load of the device.
上記タイミングで保守管理(脱気処理)することにより、絶縁油(植物系油)を隔膜で密封した場合でも、絶縁油中の水素や酸素、窒素が気泡化して、種々の弊害を生じることを防止できる。 Even if the insulating oil (vegetable oil) is sealed with a diaphragm by maintenance (degassing treatment) at the above timing, hydrogen, oxygen and nitrogen in the insulating oil are bubbled to cause various adverse effects. It can prevent.
なお、上記実施例では、コンサベータ5に隔膜5aを備えた場合について説明したが、ゴム袋を備えた場合についても適用可能であることは当然である。また、本発明の技術は、負荷時タップ切換装置に限定されず、絶縁油を密封した電気機器全般に利用可能であることは勿論である。
In the above-mentioned embodiment, although the case where
以上説明したように、本発明の保守管理方法によれば、密封型に構成した負荷時タップ切換装置において、切換開閉器のタップ切換動作によって発生し絶縁油(植物系油)中に溶解したガスが気泡化することを防止できるので、絶縁油(植物系油)の絶縁性能に悪影響を与えたり、隔膜の密封性能に支障をきたすことを確実に防止することができる。 As described above, according to the maintenance management method of the present invention, in the load-time tap switching device configured in a sealed type, the gas generated by the tap switching operation of the switching switch and dissolved in the insulating oil (vegetable oil) Since it is possible to prevent the formation of bubbles, it is possible to reliably prevent the adverse effect on the insulation performance of the insulating oil (vegetable oil) or the hindrance to the sealing performance of the diaphragm.
絶縁油を密封した各種電気機器に利用可能である。 It can be used for various electrical devices sealed with insulating oil.
1,10 負荷時タップ切換装置
2 切換開閉器部
2a 切換開閉器本体
2b 切換開閉器の容器
3 変圧器タンク
4 タップ選択器
5 コンサベータ
5a 隔膜(ゴム膜)
6 連結管
7 絶縁油(植物系油)
8 吸湿呼吸器
9 呼吸管
1, 10 Load
6 connecting
8
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