JPH01166515A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静止誘導電器に係り、特に、鉄心と巻線を冷媒
液で満たし、これを絶縁ガスで密封したガス絶縁静止誘
導電器に関する。

〔従来の技術〕

密集化した都市部の防災という観点から、高電圧大容量
変圧器は高信頼化と不燃化がますます要望されている。

従来の高電圧大容量容性器は鉱油を絶縁媒体、あるいは
、冷却媒体として用いているため、事故時に鉱油が外部
に流出し、火災など大災害を引き起す可能性のあること
が心配されている。

不燃化を目的とした静止誘導電器として、例えば、特開
昭５８−１２２７１０号および特開昭５９−１５０４１
０号公報に示されているように、タンク内に絶縁ガスを
封入し、熱発生源となる巻線、あるいは、巻線と鉄心と
を不燃性の冷媒液で浸し、冷媒液の気化時に潜熱として
奪う蒸発冷却式のセミプール式ガス絶縁変圧器が提案さ
れている。

昭和５９年電気学会全国大会ＮＯ，６７０、および石油
学会編電気絶縁油ハンドブック（Ｐ。

７４）に示されているように、例えば、絶縁ガスとして
ＳＦｅガスを、冷媒液としてパーフルオロカーボンを用
い、混在形の静止誘導電器を構成する場合、ＳＦｅガス
がパーフルオロカーボン液内に非常に溶解し易く、パー
フルオロカーボンの温度によってＳＦｅガス溶解量が大
幅に変化し、密封タンク内のガス圧、すなわち、ＳＦｅ
ガス密度が変化する現象が生じる。密封タンク内の圧力
低下はガス空間部を導出するリードなどの絶縁耐力低下
を招くことになるが、このような場合の対策として、例
えば、特開昭５９−４７７１８号公報に示されているよ
うに、加熱装置によって冷媒液の温度を上げ、タンク内
の圧力を高くしてから運転する発明もなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようにパーフルオロカーボンが低い温度のとき、
ＳＦｅガスを封入しておくと、ＳＦｅガスはパーフルオ
ロカーボンの液面より浸透しガス溶解が促進する。一方
、変圧器を運転し始めると巻線に電流が流れ、パーフル
オロカーボン液の温度が上昇する。この場合、パーフル
オロカーボンのガス溶解量が飽和状態に達していると、
パーフルオロカーボン液の温度上昇に伴って、液中より
ＳＦｅガスが気泡となって発生する。従って、ガス溶解
量が多いとわずかの温度上昇によって気泡が発生し、溶
解量が少なければ気泡発生の温度は高くなるという関係
がある。また、気泡は液面の圧力が高いときに小さく、
圧力が低いときに大きな気泡となって発生する。変圧器
巻線内のターン間、あるいは、コイル間等では高電界部
が存在するため、その部分に低圧力のガス気泡が存在す
れば絶縁強度の低下を招くおそれがある。従って、液面
の圧力を高くし、気泡内の圧力を高くしておく必要があ
る。

一方、ＳＦｅガスが封入されたタンク内の圧力はパーフ
ルオロ−ボン液へのガス溶解によって大幅に低下するこ
とになり、巻線と接地電位となるタンク間、あるいは、
巻線からＳＦｅガス空間を通して導出されるリード線と
タンク間の絶縁強度が低下することになる。

本発明の目的はパーフルオロカーボン液へのＳＦ６ガス
溶解量を適度に抑え、高温時のパーフルオロカ−ボン液
中での気泡の発生をなくし、低温時の密封タンク内のガ
ス圧力低下をなくして、絶縁強度の高い、小形軽量な不
燃性の静止誘導電器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、絶縁ガスに曝される冷媒液の面にフロータ
を配設し、そのフロータによって低温時に液面を絶縁ガ
ス遮断することによって達成される。

〔作用〕

すなわち、絶縁容器内の冷媒液は液温によって液量が変
化し、液面高さが変化する。液面に配設したフロータは
同様に高さ位置が変化する。容器の内側の所定高さ位置
にストッパを設けておき。

液温か低下してフロータがストッパ位置になったとき、
フロータとス１−ツバの面が密着するように構成する。

冷媒液の液面はフロータによってガス空間部と遮断され
るので、所定の温度以下ではガス溶解をなくすことがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図により説
明する。

上部を開放しこした絶縁容器４に鉄心２とこれに巻回し
た巻線３を収納し、パーフルオロカーボン液１４を満た
し、鉄心２と巻線３が浸漬するようにし、密封タンク１
にＳＦｅガス１５を封入して構成する。また、パーフル
オロカーボン液１４は液・ガス分離器１０．冷却器１１
．ポンプ１２の循環系で循環し、冷却を行なう、また、
巻線３の高圧端子は絶縁密器４の側面を貫通して密封タ
ンク１内にリード線６で導出し、ストップスペーサ５の
端子へ接続されている。さらに、絶縁容器４の上部には
ストッパ８を設け、パーフルオロカーボン１４の上面に
浮かばせたフロータ７を構成し、ストッパ８の高さ位置
と同等の位置に絶縁容器４のパーフルオロカーボン液１
４と連通する液量調整器１３を設ける。また、液・ガス
分離器１ｏと密封タンク１は圧力調整器９で連結する。

このように構成した静止誘導電器は、冷却器１１を介し
た循環系で冷却されるが、巻線３へ流れる負荷電流によ
ってパーフルオロカーボン液１４の温度が変化する。パ
ーフルオロカーボン１４の温度が高くなると液量は増大
し、低温になると液量は減少するから、液面の高さ位置
も温度に対応して変化する。第２図は２０℃の液量を１
として温度変化に対する液量の変化を示すものである。

ところで、第１図におけるパーフルオロカーボン液１４
の液面に浮ばせたフロータ７は液温か高いとき、絶縁容
器４の上部に配設したストッパ８から離れ、フロータ７
の周囲のパーフルオロカーボン液の表面がＳＦｅガス１
５に曝される。パーフルオロカーボン液１４の温度が低
いときには、フロータフの底部がストッパ８と密着し、
パーフルオロカーボン１４の液面はＳＦｅガス１５と遮
断される。すなわち、ＳＦｅガス１５がパーフルオロカ
ーボン液中へ溶解するのを停止させるようにしている。

フロータ７がストッパ８に密着し、さらに液温か低下し
た場合には液量調整器１３からパーフルオロカーボン液
が供給され、ＳＦｅガス空間部とパーフルオロカーボン
液量とで圧力差ができないようにし、絶縁容器４を強固
にしなくて済むようにしている。また、液温が低い状態
から高温になったときの一連の動作は次のようである。

　すなわち、まず、液体の膨張に応じて液量調整器１３
へパーフルオロカーボンが入り、液量調整器１３の伸縮
部が伸びて液が満たされる。さらに膨張すると液はフロ
ータ７を押し上げ、液面がＳＦｅガス空間部に開放とな
り、絶縁容器上部に移動する。従って、パーフルオロカ
ーボン液１４とＳＦｅガス１５を遮断する温度は液量調
整器１３の調整容量で決まるから調整容量を可変にして
おけば任意の遮断温度の設定が可能である。

静止誘導電器の液温か運転停止状態から運転中まで、例
えば、−２０℃〜１００℃まで変化するとする。フロー
タフによる液面遮断温度を４０℃とすれば第２図の特性
から液量調整器１３の調整容量は絶縁容器４内のパーフ
ルオロカーボン液量に対して約９％となる。つまり、遮
断温度を高くしてガス溶解量を小さくすれば調整容量が
大きくなり、流量調整器１３を小形化すれば遮断温度が
低くなり、その分、ガス溶解量が大きくなる。従って、
絶縁容器４を完全密封構造にして全温度範囲の流量を調
整するには流量調整器が大形になってしまうが、本発明
では流量調整器１３の調整範囲は遮断温度以下の温度に
対する流量変化の調整を行えば良いから小形の流量調整
器を通用できる。

第３図はパーフルオロカーボン液中へのＳＦｅガス飽和
溶解を示す。ＳＦｅガスの圧力を１　ｂａｒ一定にした
場合、４０’Ｃにおいて約入信、低温では、さらに、飽
和溶解量が大きくなるという実験結果である。ＳＦｅガ
スがパーフルオロカーボン液へ溶解すれば第１図に示し
たガス空間部１５の圧力は低下する。しかし、上述のよ
うに、低温で液面を遮断し、溶解をなくせば、必要とす
るガス空間部の圧力を保持できる。すなわち、巻線３か
ら導出されるガス空間部のリード線６およびストップス
ペーサ５の絶縁耐力を保持できる。例えば。

液温４０℃において液面を遮断するように調整すれば、
第３図の特性から最大入信の溶解量に抑えることができ
、低温領域での大きな溶解をなくすことができる。

第４図はパーフルオロカーボン液へのＳＦｅガスの溶が
か液体の絶縁破壊強度にどのように影響するかを調べた
被覆絶縁系での実験例である。すなわち、ＳＦｅガスが
無溶解のときより少量の溶解ガスを含んでいる場合の方
が破壊強度は高くなる。一般に鉱油中へ微量のＳＦｅガ
スを溶解させた場合には、ＳＦｅガスが電気的負性であ
るための電子親和力などに起因して破壊電圧は高くなる
と云われている（文献「液作中の伝導と破壊」電気学会
技術報告（■部）第２４２号、Ｐ、３８）。

第４図の特性図ではガス溶解率が２０％を越えると破壊
強度は低下傾向を示す。これはガス溶解が大きいと高い
液温でガスバルブが発生し、これが破壊強度を低下させ
る要因になるためである。従って、パーフルオロカーボ
ン液への少量のガス溶解は破壊強度を向上させるのに好
適であり、第１図に示したフロータフの周囲の開放面か
ら溶解するガスは高温時のみの溶解であるために、溶解
量も小さく適度な溶解率を維持することができる。

ＳＦｅガスがパーフルオロカーボン液に溶解する速度は
液自体の対流によって促進される効果が大きいが、液面
の接触面積によっても変る。すなわち、接触面積が小さ
いほど溶解速度は小さい。

従って、フロータ７は液面の接触面積を小さくし、溶解
速度を小さくする作用も兼ねている。なお、液・ガス分
離器１０はパーフルオロカーボン液１４へのガス溶解率
を適度に維持するため装置であり、溶解量が多すぎる場
合に、パーフルオロカーボン液から脱ガスし、小溶解率
の液にして冷却器１１へ送り、ポンプ１２で循環するよ
うにしている。液・ガス分離器１０によって分離された
ガスは圧力調整器９を介して密封タンク１へ戻される。

このように構成された循環系のパーフルオロカーボン液
１４は適度なガス溶解率を保ちながら高電界となる巻線
３を通るので絶縁強度を高くすることができる。

さらに、本発明のフロータ７は運転中、万一の絶縁破壊
事故などによる内圧上昇で絶縁容器４が破壊するにを防
止している。すなわち、絶縁破壊や短絡電流によって絶
縁容器４は内圧上昇を招く恐れがあるが、フロータ７は
ストッパ８と密着状態であっても、急激な内圧上昇時に
は容易に上部に持ち上がり、絶縁容器４の上面を開放面
し、絶縁容器を破壊することはない。従って、万一の事
故に対して、絶縁容器４の破壊、さらに、ストップスペ
ーサ５の破壊など、事故の波及を最小にすることができ
る。

本発明のように液面をフロータによってガス空間と遮断
する際、フロータとストッパが接触する部分に柔軟性の
あるパツキンを配設しておけば、さらに密着性が良くな
り、ガスの侵入を完全に防ぐことができる。

また、他の実施例を第５図に示す。フロータ７は温度セ
ンサ２４から液温を感知し、制御装置２３によってモー
タ２２を回転させ、駆動装置２１を動作させて密封タン
ク１の外部よりフロータ７を押圧し、フロータフの底部
とストッパ８とを密着するようにした。すなわち、液面
とガス空面との遮断を温度の設定によって自動運転がで
るだけでなく、制御装置から駆動信号を送ることにより
任意の温度で液面の遮断と開放を行えるという利点をも
つ。例えば、静止誘導電器が運転されていて、運転停止
したときには直ちに駆動信号を与え、フロータを押圧し
て液面を遮断できるので液温か下がるまでの不必要なガ
ス溶解をなくすことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パーフルオロカーボン液へのＳＦｅガ
スの多量の溶解をなくすことができ、ガス空間部のガス
圧力の低下を小さくすることができ、また、パーフルオ
ロカーボン液中では高温でのガス溶解が促進するだけで
あるため、少量のガス溶解液体となり、液面の圧力を高
圧力で保持することにより、無溶解の液体より高い絶縁
強度を有する液体にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は本発明
の詳細な説明するための実験データの特性図、第３図、
第４図は本発明を説明するための実験データの特性図、
第５図は本発明の他の実施例の構成を示す縦断面図であ
る。 １・・・密封タンク、２・・・鉄心、３・・・巻線、４
・・・絶縁容器、５・・・ストップスペーサ、６・・・
リード線、７・・・フロータ、８・・・ストッパ、９・
・・圧力調整器、１０・・・液・ガス分離器、１１・・
・冷却器、１２・・・ポンプ、１３・・・流量調整器、
１４・・・パーフルオロカーボン、１５・・・ＳＦｅガ
ス、２１・・・駆動装置、２２・・・モータ、２３・・
・制御装置、２４・・・温度センサ。 第１図 第２図 第３図 ゆき（・Ｃ）−？ 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁ガスを封入したタンクと、前記タンク内には上
   部を開放として冷媒液を満した絶縁容器と、前記絶縁容
   器内に鉄心と巻線とを浸漬し、前記巻線から前記絶縁容
   器外にリード線を導出したものと、ガス密封タンク外に
   冷却器とポンプを配設した冷媒液を循環するようにした
   ものにおいて、 前記絶縁容器に満した前記冷媒液の液面にフロータを配
   設し、液面高さ低下時に前記フロータが前記絶縁器内面
   に密着して前記絶縁ガスと前記冷媒液とを遮断するよう
   にしたことを特徴とする静止誘導電器。
2. ２．前記絶縁容器と連通する液量吸収装置を設けた特許
   請求の範囲第１項記載の静止誘導電器。
3. ３．前記冷媒液の循環系に絶縁ガス分離装置と、前記タ
   ンクに連通する圧力調整器とを設けて連結し、前記絶縁
   ガス分離装置の液は前記冷媒液の循環系に、前記絶縁ガ
   スを前記圧力調整器へ送り込む手段を設けた特許請求の
   範囲第１項記載の静止誘導電器。
4. ４．前記フロータが接触する面に柔軟性のあるパッキン
   を配設した特許請求の範囲第１項記載の静止誘導電器。
5. ５．前記フロータを舟底形とした特許請求の範囲第１項
   記載の静止誘導電器。