JP7141256B2 - 油入静止誘導機器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、油入静止誘導機器に関する。

油入静止誘導機器、例えば高電圧受配電設備用の油入変圧器においては、変圧器本体を絶縁油と共に本体タンク内に収容すると共に、本体タンクの上部に、絶縁油の劣化を防止するためのコンサベータを設け、さらに、本体タンクの側方に絶縁油を冷却するための放熱器を設けて構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。図１２は、従来のこの種の変圧器１の外観構成を、片側の放熱器を取外した状態で示している。

即ち、矩形箱状をなす本体タンク２内には、図１３～図１６に示すように、変圧器本体３が絶遠油Ｍと共に収容され、本体タンク２の上部には、コンサベータ４が設けられる。図１３～図１６にも示すように、本体タンク２の上部とコンサベータ４の底部との間が、パイプ５により接続され、図１２に示すように、パイプ５の途中部には、異常時の分解ガスを検出して遮断器を動作させるブッフホルツ継電器６が設けられる。そして、本体タンク２の両側部（片側のみ図示）には、放熱器７が設けられる。

詳しい図示及び説明は省略するが、前記放熱器７としては、本体タンク２と連通する上部、下部のヘッダ間に、複数枚の薄板中空状の放熱パネルを並べて配置して構成されるいわゆるパネル式の放熱器７が採用される。このとき、設置面積を抑えつつ放熱効果を高めるために、放熱器７を高さ方向に大型化することが行われている。図１３～図１６に示すように、本体タンク２と上部ヘッダとの間は、上部導油管８により接続され、本体タンク２と下部ヘッダとの間は下部導油管９により接続される。

ところで、上記変圧器１の設置時においては、本体タンク２内及び放熱器７（並びにコンサベータ４の油貯留部）を満たすように絶縁油Ｍの注油作業が行われる。図１３～図１６を参照しながら、変圧器１に対する絶縁油Ｍの注油の手順について述べる。まず、図１３に示すように、注油作業の開始前においては、本体タンク２の注油口２ａの閉塞状態で、放熱器７の上端の気抜き口７ａ、及び、コンサベータ４に接続された呼吸管１０の先端が夫々真空ポンプに接続されて真空引きされる．これにて、本体タンク２内、コンサベータ４内、放熱器７内は、真空引きにより、全て減圧状態とされる。

次いで、図１４に示すように、気抜き口７ａ及び呼吸管１０からの真空引きが継続された状態で注油口２ａに注油装置（注油ポンプ）が接続され、本体タンク２内への注油が開始される。これにて、本体タンク２内に次第に注油がなされていき、この際、本体タンク２内と放熱器７内とが同等の油面高さになるように、注油が進められる。注油が進んで、本体タンク２内が一杯になった後は、コンサベータ４内へも放熱器７内と同等の油面高さになるように注油がなされていく。

そして、図１５に示すように、コンサベータ４内の必要な油面高さまで注油がなされると、注油が停止し、注油口２ａが閉塞されると共に、気抜き口７ａ及び呼吸管１０の先端が閉塞される。この状態では、放熱器７内やコンサベータ４内の上部空間Ｓは真空状態となっている。この後、図１６に示すように、呼吸管１０の先端が開放されることにより、コンサベータ４内に大気が導入され、コンサベータ４内の油面が低下し、その分だけ絶縁油Ｍが押し戻されるようにして、放熱器７内の上端まで絶縁油Ｍが満たされるようになる。このように、内部を真空引きした状態で、注油作業が行われることにより、放熱器７の上端の高さがコンサベータ４より高くなっても、注油を可能とすることができる。

特開昭６２－４４４２０号公報

しかしながら、上記従来構成の変圧器１では、注油作業に手間が掛かる不具合があった。具体的には、内部を真空引きする際に、放熱器７の気抜き口７ａと、コンサベータ４の呼吸管１０との２か所において真空引きする必要があり、その分、作業工程が複雑となり、注油作業が面倒なものとなっていた。また、コンサベータ４内において所定の油面高さまで注油を行った後、絶縁油Ｍを押し戻すようにして放熱器７内の上部空間Ｓを満たすようにしていたため、手間が掛かると共に、確実性に劣っていた。

そこで、本体タンクの側部に高さ方向に大型の放熱器を有すると共に本体タンクの上方にコンサベータを備えるものにあって、注油作業を容易に行うことができる油入静止誘導機器を提供する。

実施形態に係る油入静止誘導機器は、誘導機器本体が収容されると共に絶縁油が充填される本体タンクと、前記本体タンクの側部に配置され、該本体タンクの上部と上部導油管により接続された上部ヘッダと、該本体タンクの下部と下部導油管により接続された下部ヘッダとの間に複数枚の放熱パネルを有して構成され、前記絶縁油を冷却するための複数個の放熱器と、前記本体タンクの上方に配置され、前記絶縁油の熱膨張収縮を吸収するためのコンサベータとを備え、前記本体タンクの下部には、注油口が設けられ、前記コンサベータの上部には、呼吸管が接続されており、前記複数個の放熱器の上部ヘッダは、前記本体タンクの最上部よりも上方に位置し、前記コンサベータは、前記上部ヘッダよりも下方に位置すると共に、前記コンサベータの底部と、前記複数個の放熱器の最上部とが接続管により接続されている。

第１実施形態を示すもので、注油前の変圧器の全体構成を示す斜視図 片側の放熱器を取り外した状態の変圧器の斜視図 片側の放熱器を取り外した状態の変圧器の側面図 放熱器の１ユニットの正面図 放熱器の１ユニットの斜視図 注油前の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 注油途中の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図（その１） 注油途中の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図（その２） 注油完了状態の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 第２実施形態を示すもので、注油前の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 注油完了状態の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 従来例を示すもので、変圧器の全体構成を概略的に示す斜視図 注油前の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図 注油途中の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図（その１） 注油途中の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図（その２） 注油完了状態の変圧器の全体構成を概略的に示す正面図

＜第１の実施形態＞
以下、高電圧受配電設備用の油入絶縁変圧器に適用した第１の実施形態について、図１から図９を参照しながら説明する。図１～図３は、本実施形態に係る油入静止誘導機器としての油入絶縁変圧器１１（以下単に「変圧器１１」という）の全体構成を示している。また、図４及び図５は、放熱器の一つのユニットの構成を示している。尚、本実施形態の説明で方向をいう場合には、本体タンクの長手方向を前後方向、放熱器に端子箱が取付けられている側を前面側とする。

図１～図３に示すように、変圧器１１は、誘導機器本体としての変圧器本体１２（図６～図９参照）を収容する本体タンク１３と、この本体タンク１３の図で左右の側部に接続される複数個のユニット状の放熱器１４と、本体タンク１３の上部に設けられたコンサベータ１５とを備えている。詳しく図示はしないが、前記変圧器本体１２は、鉄心及びその鉄心に装着されたコイル等からなる周知構成を備える。前記本体タンク１３は、図で前後方向に長い矩形箱状をなし、内部には、前記変圧器本体１２全体が浸されるように、例えば鉱油からなる絶縁油Ｍ（図７～図９参照）が充填されている。また、本体タンク１３の前面部には、変圧器本体１２（コイル）と外部との接続用の複数個のブッシング１６が設けられている。

前記本体タンク１３の前面の下部には、注油口１７が設けられている。この注油口１７は、開閉可能に構成されていると共に、注油装置（注油ポンプ）との接続が可能に構成されている。詳しく図示はしないが、前記コンサベータ１５は、内部に縁油Ｍの貯留部を有する上下にやや平べったいタンク状をなし、絶縁油Ｍの温度変化に伴う膨張、収縮を吸収するように構成されている。後述するように、本実施形態では、コンサベータ１５は、放熱器１４に接続（連通）されるようになっている。また、図６～図９に示すように、コンサベータ１５の上部には、呼吸管１８が接続されている。

ここで、前記放熱器１４について、図４、図５も参照して述べる。前記放熱器１４は、前記本体タンク１３内の絶縁油を冷却するためのもので、図１に示すように、前記本体タンク１３の図で左右の側部に、ユニット状の放熱器１４が、前後方向に並んで複数個（図では８個）ずつ設けられる。本実施形態では、放熱器１４として、いわゆるパネル式の放熱器が採用されている。具体的には、図４、図５に示すように、各放熱器１４は、熱伝導性の良い金属から構成され、上部ヘッダ１９、下部ヘッダ２０、それらの間を接続する複数枚の放熱パネル２１を備え、全体として、縦長の矩形ブロック状に構成されている。

そのうち上部ヘッダ１９は、図で左右方向に延びる円筒パイプ状をなし、先端側が閉塞されていると共に、基端側が後述する上部導油管２２に連通するように接続される。詳しく図示はしないが、上部ヘッダ１９の外周面のうち下半部には、各放熱パネル２１の上端部が差込まれる切込み部が、左右方向に所定間隔で並んで設けられている。前記下部ヘッダ１０は、やはり図で左右方向に延びる円筒パイプ状をなし、先端側が閉塞され、基端側が後述する下部導油管２３に連通するように接続される。詳しく図示はしないが、下部ヘッダ１０の外周面のうち上半部には、各放熱パネル１１の下端部が差込まれる切込み部が、左右方向に所定間隔で並んで設けられている。

前記放熱パネル２１は、図で上下方向に長く、前後方向に幅狭で、左右方向に薄型の薄板状をなすと共に、その内部には、長手方向つまり図で上下方向に延びて、上下両端部で開口する絶縁油流通穴（図示せず）が設けられている。複数の放熱パネル２１は、板面（扁平な面）が左右方向を向くようにして、一定の間隔を置いて平行に配置される。このとき、各放熱パネル２１の上端部は、上部ヘッダ１９の切込み部に差込まれた状態で、溶接等により、絶縁油が漏れないような密閉状に接続される。これと共に、各放熱パネル２１の下端部は、下部ヘッダ２０の切込み部に差込まれた状態で、溶接等により、絶縁油が漏れないような密閉状に接続される。

本体タンク１３と、各放熱器１４との間は、上部導油管２２及び下部導油管２３により夫々接続される。図４、図５に示すように、前記各上部導油管２２は、本体タンク１３の側面上端部の上部接続口１３ａ（図２、図３参照）から側方に延びた後、上方に折曲がって延び、上端が各上部ヘッダ１９の基端部につながっている。前記各下部導油管２３は、本体タンク１３の側面下端部の下部接続口１３ｂ（図２、図３参照）から側方に延び、各下部ヘッダ２０の基端部につながっている。

これにて、本体タンク１３内で、変圧器本体１２の熱により暖められた絶縁油Ｍは、対流により、各上部導油管２２から上部ヘッダ１９を通して、各放熱器１４内に流入する。そして、放熱器１４内で、上部ヘッダ１９から各放熱パネル２１内に流入し、放熱パネル２１内を下降しながら外部との間で熱交換されて冷却される。この後、放熱パネル２１から下部ヘッダ２０に流入し、下部導油管２３を通って本体タンク１３内に戻されるといった循環が行われる。このように絶縁油Ｍが循環することによって、本体タンク１３内の絶縁油を冷却するようになっている。

このとき、本実施形態では、図１～図３に示すように、前記放熱器１４の上部ヘッダ１９は、前記本体タンク１３の最上部よりも上方に位置し、前記コンサベータ１５は、前記上部ヘッダ１９よりも下方に位置している。尚、図１等に示すように、前記放熱器１４のうち、本体タンクの右側最前部に位置するものの前面下部には、端子箱２４が設けられている。また、図示はしないが、前記コンサベータ１５には、内部の油面の高さを視認するための確認窓が設けられている。或いは油面高さを検出する油面計等を設けても良い。

さて、本実施形態の油入変圧器１１にあっては、図２、図３等に示すように、前記コンサベータ１５と本体タンク１３とは直接的につながっておらず、前記コンサベータ１５の底部と、前記各放熱器１４の最上部とが接続管２５により接続されている。このとき、図４及び図５に示すように、各放熱器１４の上部ヘッダ１９の基端部分（上部導油管２２との接続部分）の上部には、接続口１９ａが設けられている。

そして、図２、図３に右側のみ示すように、前記接続管２５は、前記コンサベータ１５の底部から後方に延び、本体タンク１３の後端部で折曲がって上方に延び、本体タンク１３の側部に沿って前方に延びている。このとき、接続管２５の最上部で前後方向に延びる部分が、各放熱器１４の接続口１９ａに夫々接続されている。図示はしないが、本体タンク１３の左側においても、同様に接続管２５が各放熱器１４の接続口１９ａに夫々接続されている。

更に、本実施形態では、図２、図３に示すように、接続管２５の途中部、この場合最上部の後端側部分には、放熱器１４よりも上方に位置して、保護用継電器としてのブッフホルツ継電器２６が設けられている。周知のように、ブッフホルツ継電器２６は、本体タンク１３内の異常発生時に絶縁油Ｍから発生する分解ガスを検出することに基づき、遮断器を動作させて変圧器本体２への通電等を停止させるものである。

以上のように構成された変圧器１１においては、絶縁油Ｍが、本体タンク１３内及び各放熱器１４並びにコンサベータ１５の貯留部を満たすように充填される。この絶縁油Ｍの注油作業は、変圧器１１の組立て時（設置時）において注油口１７から行われる。この場合、本体タンク１３よりも各放熱器１４の高さ寸法が高いため、放熱器１４の上部まで絶縁油Ｍを満たすために、内部を真空引きした状態で、注油が行われる。ここで、変圧器１１に対する絶縁油Ｍの注油の手順について、図６～図９を順に参照しながら述べる。

即ち、まず、図６に示すように、変圧器１１に対する注油作業の開始前においては、注油口１７が閉塞された状態で、呼吸管１８が真空ポンプに接続されて真空引きされる。これにて、本体タンク１３内、各放熱器１４内、コンサベータ１５内は、真空引きにより、全て減圧状態とされる。次いで、図７に示すように、注油作業が開始されて、注油口１７に注油装置（注油ポンプ）が接続され、本体タンク１３内への注油が実行される。このときには、呼吸管１８からの真空引きが継続され、内部の減圧状態が維持される。

これにて、本体タンク１３内、及び該本体タンク１３と下部導油管２３により接続された放熱器１４内に、同等の油面高さとなるように、次第に注油がなされていく。絶縁油Ｍが本体タンク１３内全体を満たすと、図８に示すように、更に本体タンク１３内から下部導油管２３及び上部導油管２２を通って放熱器１４内に注油がなされていく。このとき、放熱器１４の内部が減圧状態とされていることにより、放熱器１４内には、本体タンク１３の高さを超えて注油がなされていく。

更に注油が進んでいくと、図８に示すように、放熱器１４内も絶縁油Ｍで満たされるようになり、絶縁油Ｍは、接続管２５を通ってコンサベータ１５内に注入されていく。作業者は、コンサベータ１５内の油面を確認窓から確認し、油面が所定の高さとなったら、注油口１７からの注油を停止する。図９に示すように、注油口１７を閉塞状態とすると共に、呼吸管１８を開放状態とすることにより、注油作業が完了する。

このような本実施形態によれば、次のような作用・効果を得ることができる。即ち、本実施形態の変圧器１１にあっては、放熱器１４の上部ヘッダ１９は、本体タンク１３の最上部よりも上方に位置し、コンサベータ１５は、上部ヘッダ１９よりも下方に位置するので、放熱器１４を上下方向に大型化して、設置面積を抑えつつ放熱効果を高めることができる。コンサベータ１５は放熱器１４より低い位置にあるので、変圧器１１全体として、上下方向に必要以上に大型化することもない。

このとき、従来例で述べたような、コンサベータ４の底部と本体タンク２の上部とがパイプ５で接続される場合と異なり、コンサベータ１５の底部と、放熱器１４の最上部とが接続管２５により接続されている。従って、稼動時における絶縁油Ｍの流れは、本体タンク１３内から放熱器１４を介してコンサベータ１５に至るものとなるが、絶縁油Ｍの熱膨張時には、膨張した分だけ、放熱器１４から接続管２５を通してコンサベータ１５内に絶縁油Ｍが流入し、絶縁油Ｍの熱収縮時には、収縮した分だけ、コンサベータ１５から接続管２５を通して放熱器１４に流出するようになる。このように、接続形態を変更しても、コンサベータ１５としての必要な機能を確保することができる。

そして、変圧器１１に対する注油作業においては、上記したように、コンサベータ１５の呼吸管１８から真空引きすれば良いだけとなり、真空引きする場所は１か所となる。また、コンサベータ１５内の所定の油面高さまで注油されると注油作業は終了するので、注油後の絶縁油Ｍの押し戻しを必要とせずに済み、確実に必要量の注油が可能となる。この結果、本実施形態によれば、本体タンク１３の側部に高さ方向に大型の放熱器１４を有すると共に本体タンク１３の上方にコンサベータ１５を備えるものにあって、２か所において真空引きする必要があって注油作業に手間が掛かり、確実性に劣っていた従来と異なり、注油作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、接続管２５の途中部に、放熱器１４よりも上方に位置して保護用のブッフホルツ継電器２６を設けるようにした。この構成によれば、本体タンク１３内の異常発生時に絶縁油Ｍから発生した分解ガスは、本体タンク１３内を上昇し、上部導油管２２を通って放熱器１４内に進入し、更に放熱器１４内から接続管２５に至り、そのガスがブッフホルツ継電器２６により検出されるようになる。そのため、発生したガスは必ず接続管２５に集められるので、検出漏れなくブッフホルツ継電器２６によりガスの発生を確実に検出することが可能となる。

＜第２の実施形態、その他の実施形態＞
図１０及び図１１は、第２の実施形態に係る変圧器３１を示すものである。この第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なるところは、以下の点にある。即ち、変圧器３１は、やはり、変圧器本体１２を収容した本体タンク１３、放熱器１４、コンサベータ１５を備え、放熱器１４の上部ヘッダ１９は、本体タンク１３の最上部よりも上方に位置し、コンサベータ１５は、上部ヘッダ１９よりも下方に位置している。

この第２の実施形態では、放熱器１４の最上部（接続口１９ａ）とコンサベータ１５の底部との間が、接続管としての第１接続管３２により接続されていると共に、本体タンク１３の上部とコンサベータ１５の底部との間を接続する第２接続管３３が設けられている。このとき、第１接続管３２の下端側は、第２接続管３３の途中部に接続されている。そして、第１接続管３２の途中部には、第１開閉弁３４が設けられており、第２接続管３３の途中部、この場合第１接続管３２の接続部よりも下方（本体タンク１３側）に位置して第２開閉弁３５が設けられている。更に、第２接続管３３の途中部この場合第１接続管３２の接続部よりも上方（コンサベータ１５側）に位置して保護用継電器としてのブッフホルツ継電器３６が設けられている。

この構成において、変圧器３１に対する注油作業を行うにあたっては、図１０に示すように、第１接続管３２の第１開閉弁３４を開放し、第２接続管３３の第２開閉弁３５を閉塞した状態とし、その状態で、呼吸管１８が真空ポンプに接続されて真空引きされる。この状態で、本体タンク１３の注油口１７から絶縁油Ｍが注油される。すると、上記第１の実施形態と同様に、本体タンク１３内と放熱器１４内で同等の油面を保ちながら油面上昇し、本体タンク１３を満たした後、更に放熱器１４内に注油されて放熱器１４の上端まで至り、その後、第１接続管３２を通してコンサベータ１５に注油がなされる。コンサベータ１５内の所定の油面高さまで注油されると、注油作業は終了する。

この後、変圧器３１としての稼動時においては、図１１に示すように、第１接続管３２の第１開閉弁３４が閉塞され、第２接続管３３の第２開閉弁３５が開放される。このような使い分けにより、本体タンク１３の絶縁油Ｍの熱膨張、熱収縮が、第２接続管３３を通してコンサベータ１５との間で流通することにより吸収される。また、放熱器１４としての機能が果たされる。そして、異常発生時に発生した分解ガスは、本体タンク１３の上部から第２接続管２３を通って、ブッフホルツ継電器３６により検出されるようになる。

このような第２の実施形態によれば、本体タンク１３の側部に高さ方向に大型の放熱器１４を有すると共に本体タンク１３の上方にコンサベータ１５を備えるものにあって、第１開閉弁３４、第２開閉弁３５の開閉の切替えにより、注油作業時は、上記した第１の実施形態と同様の使い方ができるので、注油作業を容易に行うことができる。そして、変圧器３１の稼動時には、第１開閉弁３４、第２開閉弁３５の開閉の切替えにより、本体タンク１３とコンサベータ１５とを直接的に接続できるので、コンサベータ１５により、放熱器１４を介さずに絶縁油Ｍの熱膨張、収縮を吸収することができる。更に、本体タンク１３の上部から第２接続管３３を通ったガスをブッフホルツ継電器３６により検出することができ、より迅速な対応が可能となる。

尚、上記実施形態では、保護用継電器としてブッフホルツ継電器を採用するようにしたが、例えば他の油圧継電器やガス検出継電器等であっても良い。保護用継電器を設ける位置としても、様々な変更が可能である。また、上記実施形態では、絶縁油Ｍとして、鉱油を例にあげたが、鉱油以外の絶縁油全般や液体シリコーンなどであっても良い。変圧器の全体的な構成としても、例えば絶縁油Ｍを放熱器に対し強制循環させるための循環用ポンプや、強制冷却用のファン装置等を有するものであっても良い等、様々な変更が可能である。コンサベータとしても、隔膜密封方式のものであっても良い。放熱器の構成としても、様々な変更が可能である。その他、静止誘導機器としては、変圧器に限らず、例えばリアクトルに適用することもできる。

以上のように、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１１、３１は油入変圧器（油入静止誘導機器）、１２は変圧器本体（誘導機器本体）、１３は本体タンク、１４は放熱器、１５はコンサベータ、１７は注油口、１８は呼吸管、１９は上部ヘッダ、２０は下部ヘッダ、２１は放熱パネル、２２は上部導油管、２３は下部導油管、２５は接続管、２６、３６はブッフホルツ継電器（保護用継電器）、３２は第１接続管（接続管）、３３は第２接続管、３４は第１開閉弁、３５は第２開閉弁、Ｍは絶縁油を示す。

Claims (4)

1. 誘導機器本体が収容されると共に絶縁油が充填される本体タンクと、
   前記本体タンクの側部に配置され、該本体タンクの上部と上部導油管により接続された上部ヘッダと、該本体タンクの下部と下部導油管により接続された下部ヘッダとの間に複数枚の放熱パネルを有して構成され、前記絶縁油を冷却するための複数個の放熱器と、
   前記本体タンクの上方に配置され、前記絶縁油の熱膨張収縮を吸収するためのコンサベータとを備え、
   前記本体タンクの下部には、注油口が設けられ、
   前記コンサベータの上部には、呼吸管が接続されており、
   前記複数個の放熱器の上部ヘッダは、前記本体タンクの最上部よりも上方に位置し、前記コンサベータは、前記上部ヘッダよりも下方に位置すると共に、
   前記コンサベータの底部と、前記複数個の放熱器の最上部とが接続管により接続されている油入静止誘導機器。
2. 前記接続管の途中部には、前記放熱器よりも上方に位置して保護用継電器が設けられている請求項１に記載の油入静止誘導機器。
3. 前記本体タンクの上部と前記コンサベータとを接続する第２接続管を備え、
   前記接続管及び第２接続管には夫々開閉弁が設けられている請求項１に記載の油入静止誘導機器。
4. 前記第２接続管の途中部に、保護用継電器が設けられている請求項３に記載の油入静止誘導機器。

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