JP2021015893A - 静止誘導電器及び静止誘導電器の気泡除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器上部のブッシング近傍において、容器内の絶縁液体の液面と蓋体との間の気泡の残存を回避できるようにすること。【解決手段】本発明の変圧器（１）は、巻線（３）、磁心（２）及び絶縁油（Ｌ）を収容する容器（１０）と、巻線に接続される電極（２７）と、電極が内部に通過するブッシング（２８）とを備えている。容器は、上部の開口部（１４ａ）周りに着脱可能に設けられ、装着状態で該開口部を閉塞する蓋体（１６）を備えている。蓋体にはブッシングが貫通して設けられ、また、気泡除去部（４０）が設けられている。気泡除去部は、減圧した空間を内部に形成するシールドリング（３０）と、シールドリングの内部と蓋体の内面側とを連通する通路（４２）と、通路を開閉する弁（４３）とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、静止誘導電器及び静止誘導電器の気泡除去方法に関し、特に、容器内に絶縁性の液体を収容する静止誘導電器及び静止誘導電器の気泡除去方法に関する。

変圧器（静止誘導電器）は、電磁誘導を利用して交流電力の電圧を変換する機器であり、磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成する巻線とがタンク内に収容されて構成される。このような変圧器としては、特許文献１に開示されるように、鉄心及び巻線をタンクに収容し、タンクに絶縁油を充填したものが知られている。

また、特許文献１の変圧器は、タンクの上板に固定される絶縁ブッシング碍管を備えている。絶縁ブッシング碍管には、巻線に接続されるケーブル（電極）が貫通して配設されている。

特開２００３−２７２９２８号公報

特許文献１の変圧器においては、タンク内の絶縁油の液面と上板との間に気泡が残存すると、変圧器の稼働後に気泡内で部分放電が発生し、絶縁油が劣化したり電気特性（絶縁性能）が低下したりする、という問題がある。

ここで、変圧器にコンサベータを設けることで上述した気泡の残存の回避を図った構成が知られている。ところが、かかる構成では、タンクにおけるコンサベータとの連通位置に対し、絶縁ブッシング碍管の固定箇所となる上板が離れていたり上方に位置していたりする場合、コンサベータで気泡の残存を回避できなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容器上部のブッシング近傍において、容器内の絶縁液体の液面と蓋体との間の気泡の残存を回避することができる静止誘導電器及び静止誘導電器の気泡除去方法を提供することを目的の一つとする。

本発明における一態様の静止誘導電器は、巻線、磁心及び絶縁液体を収容する容器と、前記巻線に接続される電極と、該電極が内部に通過するブッシングとを備えた静止誘導電器であって、前記容器は、上部の開口部周りに着脱可能に設けられ、装着状態で該開口部を閉塞する蓋体を備え、該蓋体に前記ブッシングが貫通して設けられ、前記蓋体には、気泡除去部が設けられ、該気泡除去部は、減圧した空間を内部に形成する減圧空間形成部と、該減圧空間形成部の内部と前記蓋体の内面側とを連通する通路と、該通路を開閉する弁とを備えていることを特徴とする。

また、本発明における一態様の静止誘導電器の気泡除去方法では、前記静止誘導電器を用い、前記容器上部の開口部付近まで絶縁液体を充填する充填ステップと、前記充填ステップと前後して、前記減圧空間形成部の内部を減圧してから前記弁を介して前記通路を閉塞した状態とする減圧空間形成ステップと、前記充填ステップ及び前記減圧空間形成ステップの実施後、前記開口部を前記蓋体で閉塞してから前記弁を介して前記通路の閉塞を解除し、前記容器に残存した気泡を前記減圧空間形成部の内部に吸い上げる気泡除去ステップとを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ブッシングが貫通される蓋体に気泡除去部を設けたので、蓋体と絶縁液体の液面との間に気泡が発生しても、弁を開くことで減圧空間形成部の内部に気泡を吸い上げることができる。これにより、容器におけるコンサベータとの連通位置や容器の形態の制約を受けることなく、容器内にて蓋体及びブッシングの隣接位置に気泡が残存することを回避することができる。特に、ブッシング周りは高電圧となって部分放電が発生し易くなるが、気泡に起因する部分放電を抑制して絶縁液体の劣化、電気特性の低下を防止することができる。

実施の形態に係る変圧器の部分概略縦断面図である。 図１のブッシング周りの部分拡大図である。 気泡除去部の作用を説明するための図２と同様の拡大図である。 変形例に係る気泡除去部を示す図２と同様の拡大図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る静止誘導電器について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る静止誘導電器を油入変圧器とした場合について説明する。しかしながら、本発明に係る静止誘導電器は、油入変圧器に限定されるものではなく、絶縁液体を冷媒として利用する他の変圧器やリアクトル等にも適宜変更が可能である。

図１は、実施の形態に係る変圧器の部分概略縦断面図である。図１に示すように、変圧器１は、磁気回路を構成する磁心２と、磁心２に巻回されて電気回路を構成する巻線３とを備え、商用交流電源等から所定周波数の交流電力が供給される。磁心２は、上部フレーム４及び下部フレーム５を介して支持されている。また、変圧器１は、各フレーム４、５に支持された状態の磁心２及び巻線３を収容する容器１０を備えている。

容器１０は、上下方向に所定間隔を隔てて配置された頂壁１１及び底壁１２と、これらの外周を囲う側壁１３とを備えた内部を密閉する箱状に形成されている。容器１０内には、磁心２及び巻線３の冷却効果や絶縁強度を高めるため、絶縁液体として絶縁油Ｌが収容（充填）されている。

容器１０は、頂壁１１から上方に突出して設けられるブッシング筒１４を更に備えている。本実施の形態では、ブッシング筒１４の延出方向（中心軸方向）は鉛直方向に向けられている。ブッシング筒１４の上部は開口部１４ａとして形成され、また、開口部１４ａ周りとなるブッシング筒１４の上端には外方に突出するフランジ部１４ｂが形成されている。フランジ部１４ｂには、ボルト及びナット等からなる締結具１５を介して蓋体１６が着脱可能に設けられている。蓋体１６がフランジ部１４ｂに装着された状態で、ブッシング筒１４の開口部１４ａが蓋体１６によって閉塞される。

また、容器１０における頂壁１１には、連通管２１を介してコンサベータ２２が接続されている。コンサベータ２２は、頂壁１１よりも上方に離れた位置にフレーム等からなる支持部材２３を介して配設されている。コンサベータ２２は、温度変化による容器１０内の絶縁油Ｌの体積変化を吸収するためのものであり、コンサベータ２２内に絶縁油Ｌの液面（油面）が形成される。

変圧器１は、巻線３にリード線２６を介して接続される電極２７と、電極２７が内部に通過するブッシング２８とを更に備えている。ブッシング２８は、セラミックスや樹脂等の絶縁体によって構成される。ブッシング２８は、蓋体１６に貫通して設けられて鉛直方向に延出し、概ね上半部が容器１０の外部となる蓋体１６の上方に突出し、概ね下半部がブッシング筒１４の内部に収容される。電極２７は、容器１０の外部においてケーブル等（不図示）を介して開閉器等の外部機器（不図示）に接続される。

図２は、図１のブッシング周りの部分拡大図である。図２に示すように、蓋体１６の上方から所定距離離れた位置であって、ブッシング２８を囲う位置にシールドリング３０が設けられている。シールドリング３０は、蓋体１６の上面から突出する連結部３１（図２参照）を介して蓋体１６に固定される。シールドリング３０及び連結部３１は、金属等の導体によって構成されて容器１０と同電位、すなわち、接地電位に設定される。従って、シールドリング３０は、ブッシング２８における電界を緩和し、気中コロナの発生を緩和する。シールドリング３０は、ブッシング２８を囲う形状として、円形等の閉じたループ状に形成する他、Ｃ形等に形成してもよい。

ここで、容器１０内に絶縁油Ｌを充填するにあたり、頂壁１１、底壁１２及び側壁１３で囲われる空間だけでなく、ブッシング筒１４にも絶縁油Ｌが充填される。このようにブッシング筒１４に絶縁油Ｌを充填することで、電極２７に高電圧が印加されても、容器１０内におけるブッシング２８付近での部分放電が抑制されて絶縁性が保たれる。

ところが、絶縁油Ｌの充填において、ブッシング筒１４の開口部１４ａと絶縁油Ｌの液面とを完全に一致させることは困難であり、図２に示すように、絶縁油Ｌの液面と蓋体１６の下面との間に空気溜まりとして気泡Ａが残存し易くなる。特に、変圧器１が設置される現場において、絶縁油Ｌの充填や蓋体１６の着脱を伴うメンテナンスを行う場合には、気泡Ａの残存を解消する大掛かりな専用装置を用意できず、また、気泡Ａの有無を試験することも困難となる。

また、本実施の形態の変圧器１では、ブッシング筒１４が鉛直方向に向けられることで、該鉛直方向に対して傾いて設置する他の構成に比べて変圧器１全体としての設置スペースを小さくできる。しかしながら、蓋体１６及びブッシング筒１４の開口部１４ａが水平方向に沿って位置するので、それらの間で気泡Ａも水平方向に沿って残存し、電極２７及びブッシング２８に近い位置に気泡Ａが残存して部分放電が発生し易くなる。

そこで、本実施の形態では、図２に示すような気泡Ａの残存を回避するため、蓋体１６に気泡除去部４０を接続している。以下、気泡除去部４０の構成について説明する。

気泡除去部４０は、減圧空間形成部となる上述したシールドリング３０と、連結部３１に形成された通路４２と、通路４２を開閉する弁４３とを備えて構成されている。気泡除去部４０は、蓋体１６と一体に形成されている。

シールドリング３０は、筒状となる中空形状に形成され、内部に密閉した空間を形成可能に設けられる。通路４２は、連結部３１を筒状として連結部３１の内部に形成され、シールドリング３０の内部と蓋体１６の内面側となる容器１０（ブッシング筒１４）の内部空間と連通している。弁４３は、図では点線にて簡略化して表したが、連結部３１に設けられて通路４２を開閉するものであり、通路４２を閉じた状態でシールドリング３０内が密閉される。また、弁４３は、開閉状態を図示するため、閉じた状態では図面の通路４２に「×」を記載し、開いた状態では図面の通路４２に「×」を記載しないこととしている。かかる開閉状態の図示は、後述する補助弁５１においても同様としている。

続いて、本実施の形態における変圧器１の気泡Ａを除去する気泡除去方法について、以下に説明する。かかる気泡除去方法では、充填ステップ、減圧空間形成ステップ、気泡除去ステップを実施する。

先ず、ブッシング筒１４から蓋体１６を取り外した状態において、ブッシング筒１４の開口部１４ａや所定の注油口（不図示）から容器１０内に絶縁油Ｌを充填する充填ステップを実施する。このとき、コンサベータ２２内に絶縁油Ｌの液面（油面）が形成され、ブッシング筒１４の開口部１４ａ付近に絶縁油Ｌの液面が位置するようにする。

上記充填ステップと前後して、減圧空間形成ステップを実施する。減圧空間形成ステップでは、取り外された蓋体１６にて、気泡除去部４０における弁４３を操作して通路４２を開通した状態とする。この状態で、不図示の吸引装置を通路４２に接続し、通路４２を通じてシールドリング３０内の空気を吸引し、シールドリング３０の内部に大気圧に比べて減圧した空間を形成する。その後、弁４３を介して通路４２を閉塞した状態とし、シールドリング３０の内部を減圧した空間として維持する。

上記充填ステップ及び減圧空間形成ステップの実施後、ブッシング筒１４の開口部１４ａを蓋体１６で閉塞する。ここでは、ブッシング筒１４に充填された絶縁油Ｌの液面と蓋体１６の下面との間に気泡Ａが水平方向に沿って残存するものとする。

蓋体１６の閉塞後、弁４３を操作して通路４２の閉塞を解除する。これにより、通路４２を通じてシールドリング３０の内部と容器１０（ブッシング筒１４）の内部空間とが連通される。そして、シールドリング３０を減圧した状態としたので、図３に示すように、残存した気泡Ａと少量の絶縁油Ｌとが通路４２を通じてシールドリング３０の内部に吸い上げられる。かかる吸い上げによって、絶縁油Ｌの液面と蓋体１６の下面との間で気泡Ａが残存しない状態にすることができる。

以上のように、上記実施の形態によれば、容器１０における蓋体１６に気泡除去部４０を設けたので、絶縁油Ｌの液面と蓋体１６の下面との間に発生した気泡Ａをシールドリング３０の内部に吸い上げてブッシング筒１４内からなくすことができる。これにより、容器１０の上部に形成された開口部１４ａを開閉する蓋体１６を有する場合でも、かかる蓋体１６の下方隣接位置での気泡Ａの残存を回避でき、気泡Ａの発生に起因する部分放電を防止することができる。この結果、部分放電による絶縁油Ｌの劣化や、該劣化による電気特性の低下を防止することができる。

また、上記実施の形態では、シールドリング３０に対し、ブッシング２８の電界緩和機能だけでなく、減圧した空間の形成及び気泡Ａの吸い上げ機能を発揮させることが可能となる。よって、気泡Ａの残存を回避できる上、大掛かりな装置や構造を用意したり容器１０周りに追加で設置したりする必要性をなくし、構造が複雑化することも回避することができる。

更に、気泡Ａの除去にあたり、気泡Ａと共に吸い上げる絶縁油Ｌをシールドリング３０に収容した状態として変圧器１の外部に排出しなくてもよくなる。これにより、排出した絶縁油Ｌの保管や処分等の作業負担をなくすことができ、メンテナンス等の作業性を良好にすることができる。

また、気泡Ａを内部に収容するシールドリング３０は接地電位に設定されるので、かかる気泡Ａでの部分放電に対するシールド効果も得ることができる。

更に、絶縁油Ｌの液面と蓋体１６の下面との間の気泡Ａが水平方向に沿って残存しても、気泡Ａに通路４２が連通してシールドリング３０内に吸い上げることができる。これにより、ブッシング筒１４及びブッシング２８を鉛直方向に向けた構造としても気泡Ａの残存を回避でき、それらを鉛直方向に対して傾けた構造に比べて水平方向における変圧器１全体としての設置スペースを小さくできる。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

また、本実施の形態では、本発明を油入変圧器に適用した構成について説明したが、上述した作用効果が得られるのであれば、他の静止誘導電器に適用することも可能である。

なお、上記実施の形態にて図示した内容は、説明用に模式的に表したものであり、上述した作用効果を発揮できれば、磁心２や巻線３、容器１０、コンサベータ２２の形状等について変更してもよい。

また、絶縁液体にあっては、十分な絶縁性を発揮して変圧器１に利用できるのであれば、絶縁油Ｌ以外の液体としてもよい。

また、気泡除去部４０にあっては、上述した実施の形態と同様の機能を発揮し得る限りにおいて種々の変更が可能であり、例えば、図４に示す構成としてもよい。図４は、変形例に係る気泡除去部を示す図２と同様の拡大図である。図４の気泡除去部４０は、シールドリング３０の内外を連通する配管５０と、この配管５０を開閉する補助弁５１とを更に備えている。

図４の構成では、補助弁５１を介して配管５０を開通し、且つ、弁４３によって通路４２を閉塞した状態で、不図示の吸引装置を配管５０に接続し、配管５０を通じてシールドリング３０内の空気を吸引する。この吸引によって、シールドリング３０の内部に大気圧に比べて減圧した空間を形成することができる。その後、補助弁５１を介して配管５０を閉塞し、弁４３を操作して通路４２の閉塞を解除することで、実施の形態と同様に残存した気泡Ａをシールドリング３０の内部に吸い上げることができる。図４の構成によれば、蓋体１６を開口部１４ａから取り外すことなく、シールドリング３０の内部に減圧空間を形成でき、かかる減圧空間を形成する作業性を向上することができる。

なお、図４の構成においては、配管５０を省略してシールドリング３０に内外を連通する通気口を形成し、該通気口を開閉するように補助弁５１を設けてもよい。このように補助弁５１は、シールドリング３０の内外に通じる箇所を開閉可能に設けられていればよい。

また、上記実施の形態では、シールドリング３０の内部に減圧した空間を形成して減圧空間形成部としたが、シールドリング３０とは別構成となる中空体を設けて減圧空間形成部を形成してもよい。その場合、減圧空間形成部は絶縁体により構成してもよい。

また、気泡除去部４０の設置位置は、ブッシング２８を貫通する蓋体１６の他、容器１０の上部であって気泡Ａが発生する別の位置に増設してもよい。

１ 変圧器（静止誘導電器）
２ 磁心
３ 巻線
１０ 容器
１４ａ 開口部
１６ 蓋体
２７ 電極
２８ ブッシング
３０ シールドリング（減圧空間形成部）
４０ 気泡除去部
４２ 通路
４３ 弁
５１ 補助弁
Ａ 気泡
Ｌ 絶縁油（絶縁液体）

Claims (6)

1. 巻線、磁心及び絶縁液体を収容する容器と、前記巻線に接続される電極とを備えた静止誘導電器であって、
   前記容器は、その上部の開口部周りに着脱可能に設けられ、装着状態で該開口部を閉塞する蓋体を備え、該蓋体に前記電極が内部を通過するブッシングが貫通して設けられ、
   前記蓋体には、減圧した空間を内部に形成する減圧空間形成部と、該減圧空間形成部の内部と前記蓋体の内面側とを連通する通路と、該通路を開閉する弁とを備えた気泡除去部が接続されていることを特徴とする静止誘導電器。
2. 前記減圧空間形成部は、接地電位に設定されることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
3. 前記減圧空間形成部は、前記ブッシングを囲う位置に設けられたシールドリングによって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静止誘導電器。
4. 前記気泡除去部は、前記減圧空間形成部の内外に通じる箇所に設けられた補助弁を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静止誘導電器。
5. 前記気泡除去部は、前記蓋体と一体に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の静止誘導電器。
6. 前記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の静止誘導電器の気泡除去方法であって、
   前記容器上部の開口部付近まで絶縁液体を充填する充填ステップと、
   前記充填ステップと前後して、前記減圧空間形成部の内部を減圧してから前記弁を介して前記通路を閉塞した状態とする減圧空間形成ステップと、
   前記充填ステップ及び前記減圧空間形成ステップの実施後、前記開口部を前記蓋体で閉塞してから前記弁を介して前記通路の閉塞を解除し、前記容器に残存した気泡を前記減圧空間形成部の内部に吸い上げる気泡除去ステップとを備えていることを特徴とする静止誘導電器の気泡除去方法。

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