JP2713293B2 - ガス絶縁静止誘導電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、自然循環自然冷却方式
のガス絶縁静止誘導電器に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の自然循環自然冷却方式のガス絶縁
静止誘導電器における外部引出し用ブッシングの配置は
図１１または図１２に示す通りであり、中身本体２を収
納し、内部空間に絶縁および冷却媒体としてＳＦ６ガス
のような高耐圧のガス５を封入したタンク１の上部端面
または上部側面にブッシング６を取付けていた。これ
は、一般の油入変圧器等と同様に内部配線の容易さや外
部ケーブル引き回しの容易さ等の理由によるが、タンク
１と放熱器９内を循環するガスの対流によって中身本体
２の放熱冷却を行なう自然循環自然冷却方式のガス絶縁
静止誘導電器においては、運転時にタンク内の上の方ほ
どガス温度が高くなるので、図１１、図１２のようにタ
ンク１の上部にブッシング６を取付けた場合、ブッシン
グ６は静止誘導電器の最高温部に置かれていることにな
る。 【０００３】他のブッシング配置例として、沸騰冷却式
変圧器では、実開昭５９−１６６４２６号に記載のよう
に、絶縁および冷却媒体の蒸気中よりも絶縁性能の優れ
た凝縮液中にブッシングを配置した方がブッシング相互
間およびブッシングと接地部分との間の絶縁距離を短縮
できることから、タンク内のスペースも考慮して、タン
ク下部側面にブッシングを取付けたものがあり、また油
入変圧器では、実開昭６０−５７１１０号に記載のよう
に、コイルからのリード線引出し位置と高さを合わせる
ため、タンク側面中央部にブッシング収納ポケットを設
け、該ポケットの先端部にブッシングを取付けているも
のもある。 【０００４】しかし、上記沸騰冷却式変圧器の例では、
熱伝導率の高い凝縮液の対流によりタンク上、下部の温
度差は１０℃程度と比較的小さいため、タンク下部にブ
ッシングを配置しても、その部分の温度は変圧器の最高
温部の温度と大差がなく、また上記油入変圧器の例で
も、ブッシング取付位置が油面に近いため、ブッシング
は変圧器のほぼ最高温部に置かれていることになる。 【０００５】したがって、これら従来技術では、いずれ
もブッシングの材料として、許容温度が中身本体と同程
度の材料を使用する必要がある。特に、自然環境自然冷
却方式のガス絶縁静止誘導電器では、経済上および寸法
や電気的性能等の理由から、中身本体の耐熱区分として
通常Ｅ種以上が採用されており、また絶縁性向上のため
封入ガス圧力をゲージ圧で１kg／cm２程度と高くしてい
る関係上、シール性能も考慮してブッシングには使用許
容温度が高く、かつ寸法精度の良い耐熱性エポキシ樹脂
ブッシングが使用されていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の自
然循環自然冷却方式のガス絶縁静止誘導電器では、最高
温部であるタンク上部にブッシングを取付けていたた
め、中身本体の耐熱区分をＥ種以上とした場合、ブッシ
ングにもこれと同程度の高温使用に耐えうる耐熱性エポ
キシ樹脂ブッシングを使用する必要があり、この耐熱エ
ポキシ樹脂ブッシングは、高温下での耐クラック性、熱
安定性の向上をはかる必要上、許容温度の高い高価な耐
熱性エポキシ樹脂を材料として用いているため、ＪＥＣ
−２１１（エポキシ樹脂ブッシング）による一般形エポ
キシ樹脂ブッシングに比べ倍近い高価格になるばかりで
なく、耐熱性や機械的強度向上のため樹脂に混入する添
加剤の影響で破壊電圧が低下し、これを補償するために
ブッシングの寸法が大きくなるという欠点を有してい
た。 【０００７】また、ブッシング取付部が高温になるた
め、ブッシング取付部に介装するＯリング等のシール材
７にふっ素系ゴム等の耐熱性材料を用いたり、ブッシン
グに接続する外部ケーブルにも耐熱架橋ポリエチレンケ
ーブル等の耐熱性ケーブルを使用することが必要とな
り、さらにシール材の熱劣化を考慮して、信頼性向上の
ためブッシング取付部のシール材７を２重に配置する
等、シール構造も複雑となっていた。 【０００８】本発明の目的は、ブッシング等の外部引出
し用付属品に中身本体よりも許容温度の低い材料を用い
て、熱的、電気的に安定で、かつコンパクトなものとす
ることを可能にし、ガス絶縁静止誘導電器の小形化と信
頼性および経済性の向上を図ることにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は自然循環自然冷却方式のガス絶縁静止誘導
電器において、運転時のタンク上部とタンク下部のガス
温度の差を比較的大きく設定し、ガス温度のより低いタ
ンク下部またはタンク下部に連通するブッシング収納ポ
ケットに外部引出用ブッシングを配置した構成としたこ
とを特徴とするものである。 【００１０】 【作用】自然循環自然冷却方式のガス絶縁静止誘導電器
では、タンク内のガスの対流により、運転時にタンクの
上部と下部とでガス温度の差が生じる。この温度差はガ
スの熱特性、巻線の形状、冷却装置の性能その他多くの
要素により左右されるが、ガスの熱伝導率が比較的小さ
いことから、油入変圧器や沸騰冷却式変圧器等に比べて
タンク上、下の温度差は大きくなる傾向がある。 【００１１】通常は、タンク上、下のガス温度の差を１
０〜１５℃程度に抑えるように冷却設計がなされている
が、本発明では、逆にタンク上、下のガス温度の差を比
較的大きく設定して、タンク下部のガス温度を通常より
も低下させ、この低温部にブッシングを配置する（中身
本体の巻線冷却ダクトやタンク側面に接続する放熱器等
のガス流路を絞ったり、封入ガス圧を下げることで、タ
ンク上、下のガス温度の差は大きくなる）。こうするこ
とにより、ブッシングには中身本体よりも耐熱区分の少
なくとも１クラス下に相当する低許容温度の材料を使用
することが可能となる。たとえば、図２の温度分布例に
示すように、中身本体の耐熱区分をＥ種とし、タンク上
部ｈ１近辺のガス温度をＥ種絶縁の許容温度である１２
０℃に設定した場合、タンク上下のガス温度の差を４０
℃とする冷却設計を行なうと、タンク下部ｈ２近辺のガ
ス温度は８０℃となり、ブッシングとしてはＡ種絶縁相
当の低許容温度（９０℃程度）の一般形エポキシ樹脂ブ
ッシング（ＪＥＣ−２１１）を使用できる。 【００１２】また、ブッシング取付部の温度低下に伴
い、ブッシング取付部のシール材やブッシングに接続す
る外部ケーブルにも、中身本体より許容温度の低いもの
（Ａ種絶縁相当）を使用できることになる。 【００１３】 【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１０により
説明する。 【００１４】本発明の第１実施例の構成を図１により説
明する。巻線３、鉄心４、巻線支持絶縁物１４、鉄心締
金具１６、締金具・鉄心間絶縁物１７からなる静止誘導
電器の中身本体２をタンク１に収納し、タンク１の内部
空間には絶縁および冷却媒体としてＳＦ６ガスのような
高耐圧のガス５を封入してある。タンク１の側面には放
熱器９を取付け、これを通してタンク１内のガスを対流
により循環させる。外部引出し用ブッシング６はシール
材７を介してタンク１の下部側面に取付け、巻線３の下
部から引出したリード線８をブッシング６の一端に接続
してあり、ブッシング６の他端には図示しない外部ケー
ブルが接続される。１５は巻線３に接続されたタップ切
換器、１８はタンク１の下部に配置された給・排気弁で
ある。 【００１５】図２は、本実施例において、タンク上部ｈ
１付近のガス温度を１２０℃、タンク下部ｈ２付近のガ
ス温度を８０℃とするように冷却設計を行なった場合の
タンク高さ方向の温度分布例を示す図で、この場合、タ
ンク下部に配置されたブッシング６には、許容温度が９
０℃程度の一般形エポキシ樹脂ブッシングを使用するこ
とができる。一般形エポキシ樹脂ブッシングは、従来の
ガス絶縁静止誘導電器に使用されていた耐熱性エポキシ
樹脂ブッシングに比べはるかに安価で経済的である。本
実施例によれば、ブッシング６は９０℃以下の比較的低
温領域で使用されるため、許容温度が比較的低い一般形
エポキシ樹脂ブッシングでも熱的、電気的に安定した性
能が得られ、寸法精度が良いので、シール性能の面でも
問題はない。また、耐熱性エポキシ樹脂ブッシングに比
べると、耐熱性や機械的強度向上のため樹脂に混入する
添加剤の量が少なくてよいので、添加剤による破壊電圧
の低下が避けられ、ブッシングの小形化、ひいてはガス
絶縁静止誘導電器全体の小形化が図れる。 【００１６】タップ切換器１５等の他の導電部品につい
ても、上記ブッシングと同様、タンク下部に配置するこ
とにより、絶縁材料の許容温度を下げ、一般形フェノー
ル樹脂積層材等の安価な材料を使用できる。 【００１７】中身本体２については、タンク上部温度を
１２０℃とした場合、巻線３にはＥ種絶縁を採用する必
要があるが、巻線支持絶縁物１４、締金具・鉄心間絶縁
物１７や、巻線内部に配置するダクトピース等の内部絶
縁構造物の材料は上部と下部で耐熱区分を分け、たとえ
ば上部のみＥ種絶縁材料を使用し、下部にはＡ種相当の
絶縁材料を使用することで材料費の低減を図ることがで
きる。中身本体２の耐熱区分をＢ種またはＨ種等に格上
げし、封入ガス圧を下げるなどしてタンク上、下の温度
差をさらに大きくすると、中身本体の下部に配置する絶
縁構造物には上部に配置する絶縁構造物より耐熱区分の
２クラス下の材料を使用することも可能である。 【００１８】タンク取付ける部品のシール材（ガスケッ
ト）についても、前述の内部構造絶縁物と同様、放熱器
９の上側接続部等のタンク上部の高温域に配置するもの
は、ふっ素ゴム等のＥ種絶縁相当の耐熱材料を使用する
必要があるが、本来タンク下部の低温域に配置された放
熱器９の下側接続部や給・排気弁１８あるいは本発明に
よりタンク下部に配置されたブッシング６等のシール材
については、許容温度の比較的低いニトリルゴム等の安
価な一般用材料を使用することができる。また、ブッシ
ング６をタンク下部の低温域に配置したことにより、ブ
ッシング取付部におけるシール材７の熱劣化の進行が遅
くなり、信頼性の向上が図れるので、シール構造もＯリ
ングを一重に配置するだけで良くなり、構造を簡素化で
きる。 【００１９】図３〜図１０は本発明の他の実施例を示
す。図３に本発明の第２実施例を示す。本実施例は、タ
ンク１の下部側面に水平円筒状のブッシング収納ポケッ
ト１２を設け、該収納ポケット１２の先端部にブッシン
グ６を取付けたものである。このようなタンク下部と連
通するブッシング収納ポケット付構造とすることによ
り、ブッシング取付部のガス温度はポケット部の放射冷
却によってタンク内のガス温度よりも低くなり、その結
果、図１に示す第１実施例よりブッシング取付部の温度
を下げることができる。 【００２０】図４に本発明の第３実施例を示す。本実施
例は、図３に示す第２の実施例におけるブッシング収納
ポケット１２に放熱フィン１３を付加したもので、ブッ
シング取付部の温度をさらに低下させる効果がある。 【００２１】図５に本発明の第４実施例を示す。本実施
例は、ブッシング収納ポケット１２にブッシング６を上
向きに取付ける場合、タンク１の側面に沿ったブッシン
グ収納ポケット１２の内壁部に断熱材２０を貼付けるこ
とにより、タンク側面からの熱伝導の影響を抑え、ブッ
シング収納ポケット１２内のガス温度をタンク１の最下
部の温度に近付けることを狙ったものである。 【００２２】図６に本発明の第５実施例を示す。本実施
例は、ブッシング６をブッシング収納ポケット１２のタ
ンク１底部よりも低い位置に下向きに取付け、ブッシン
グ取付部を最低ガス温度部とするとともに、ブッシング
６を床下ピット２１に挿入し、ピット内ケーブルとの配
線作業を容易にしている。 【００２３】図７に本発明の第６実施例を示す。本実施
例は、図１に示す第１実施例における中身本体２を台１
９により持ち上げ、タンク１の下部側面に取付けたブッ
シング６の高さを相対的に低くしたもので、これによっ
てもブッシング取付部のガス温度を下げる効果がある。 【００２４】図８に本発明の第７実施例を示す。本実施
例は、図１に示す第１実施例におけるブッシング６に加
えて、中継ブッシング１０をタンク１の上部側面にステ
ー２２で取付け、ブッシング６との間を中継ケーブル１
１で接続したもので、この方式は、タンク１の上方から
外部ケーブルを引込む場合、ケーブル配線作業を容易に
する利点がある。ここで使用する中継ブッシング１０
は、耐熱性やシール性を必要としない安価な気中ブッシ
ングでよい。 【００２５】図９に本発明の第８実施例を示す。本実施
例は、Ｌ字形のブッシング収納ポケット１２をタンク１
の下部側面に取付け、ブッシング６をタンク１の上面と
同一高さに配置して、図８の実施例と同じく外部ケーブ
ルの配線作業を容易にしたもので、ブッシング取付部の
ガス温度はタンク下部のガス温度とほぼ同等に保たれ
る。 【００２６】図１０に本発明の第９実施例を示す。本実
施例は、従来、タンク上部に配置していたブッシング６
を、本発明によりタンク下部に移した跡のスペースに放
熱フィン２３を設けたものである。放熱効果は高温部ほ
ど高くなることは通常知られている現象であり、特にガ
ス絶縁静止誘導電器においては、冷却効果全体に占める
放射冷却の割合が大きいので、タンク上部に放熱フィン
２３を設けることにより、タンク上下の温度差が大きく
なりすぎ、不経済設計とならないよう、上下の温度差を
圧縮できる効果がある。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、運転時、ガス温度の比
較的低いタンク下部またはタンク下部に連通するブッシ
ング収納ポケットに外部引出し用ブッシングを配置した
ため、中身本体の耐熱区分をＥ種とした場合でも、ブッ
シングには従来のように中身本体の耐熱区分に合わせた
高価な耐熱性エポキシ樹脂ブッシングを用いる必要がな
く、中身本体よりも許容温度の低いＡ種絶縁相当の一般
形エポキシ樹脂ブッシング等の安価なものを使用でき、
また耐熱性や機械的強度の向上のため樹脂に混入する添
加剤の量が少なくてよいので、添加剤による破壊電圧の
低下が避けられ、ブッシングの小形化が可能となり、ま
た使用温度の低下によりクラックが生じにくくなり、ブ
ッシングの熱的、電気的な安定性、耐久性が向上する。
さらに、ブッシング取付部の温度低下に伴いブッシング
取付部のシール材にも許容温度の低い安価な材料を使用
でき、材料の熱劣化を考慮して従来２重に配置していた
シール材を１重配置としてブッシング取付部を小形簡単
化したり、ブッシングに接続する外部ケーブルにも従来
使用されていた耐熱性架橋ポリエチレンケーブルの代わ
りに一般雰囲気用の架橋ポリエチレンケーブルを使用で
きる等、ガス絶縁静止誘導電器全体のコンパクト化、信
頼性および経済性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す側断面図である。 【図２】本発明の第１実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器のタンク高さ方向の温度分布の一例を示す図で
ある。 【図３】本発明の第２実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図４】本発明の第３実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図５】本発明の第４実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す送風手段の断面図である。 【図６】本発明の第５実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図７】本発明の第６実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図８】本発明の第７実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図９】本発明の第８実施の形態におけるガス絶縁静止
誘導電器の構成を示す断面図である。 【図１０】本発明の第９実施の形態におけるガス絶縁静
止誘導電器の構成を示す断面図である。 【図１１】従来例のガス絶縁静止誘導電器の構成を示す
側断面図である。 【図１２】従来例のガス絶縁静止誘導電器の構成を示す
側断面図である。 【符号の説明】 １：タンク、２：中身本体、５：ガス、６：外部引出し
用ブッシング、１２：ブッシング収納ポケット。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．鉄心と巻線を有する変圧器の中身本体と、この中身
   本体を収納するタンクと、このタンク内部空間に封入さ
   れた絶縁性冷却媒体と、上記タンクの側面に接続されて
   上記絶縁性冷却媒体が流入する放熱器を備えた自然循環
   自然冷却方式のガス絶縁静止誘導電器において、運転時
   のタンク上部とタンク下部のガス温度の差を比較的大き
   く設定し、ガス温度のより低いタンク下部またはタンク
   下部に連通するブッシング収納ポケットに外部引出し用
   ブッシングを配置したことを特徴とするガス絶縁静止誘
   導電器。