JPH02190741A - 油入電気機器の油中溶存ガス抽出方法 - 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、油入変圧器等の油入電気機器内の絶縁油に溶
存しているガスを抽出する方法に関するものである。

［従来の技術］ 油入電気機器内で異常が生じると、絶縁油中に種々のガ
スが溶は込む。そこで油入電気機器の内部異常を早期に
発見して事故を未然に防ぐために、絶縁油中の溶存ガス
を抽出して分析することが行われている。絶縁油中に溶
存するガスの種類は異常の内容によって異なるが、全て
の内部異常発生時に早期に生じるガスとして水素がある
ため、特に絶縁油中に溶存している水素ガスを早期に検
出する方法が望まれている。

絶縁油中の溶存ガスを抽出する方法として、プラスチッ
クフィルムの半透膜からなるガス透過膜を使用する方法
が種々提案されている。

例えば実公昭４９−３２０９０号には、ガス透過孔を有
するパイプをガス透過膜により被覆したたものを油入タ
ンクの側壁に設けた孔を通して該タンク内に挿入するこ
とにより、絶縁油中の溶存ガスを抽出する方法が示され
ている。

また特公昭６３−３４４１号に示された方法では、第４
図に示すように、油入タンク１の側壁の一部を突出させ
てガス抽出部２を形成し、該ガス抽出部の内側にガス透
過１！３を取付けることによりガス室４を形成して、タ
ンク内の絶縁油５中の溶存ガスをガス透過膜３を通して
ガス室４に抽出するようにしている。

更に１９８８年に発行された雑誌ｒＯＨＭ１０月号」の
第７０頁ないし第７５頁に掲載された論文［現地用高性
能形油入変圧器診断ｖ装置の開発］を参照すると、第５
図に示したように、ガス透過ｇＩ３により区画された油
室６及びガス室７を有するガス抽出装置８を油入タンク
１の下部に設けられたドレインバルブ９に接続して、ド
レインバルブ９を通して油室６内に導いた絶縁油をガス
透過ｌ１ｌｉ１３に接触させることにより、絶縁油中の
溶存ガスを抽出する方法が示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 実公昭４９−３２０９０号及び特公昭６３−３４４１号
（第４図）に示された方法は、油入タンクの側壁に孔を
設けたり、油入タンクの側壁の一部を突出させたりする
必要があるため、既設の油入電気機器には適用できない
という問題がある。

またこれらの方法では、ガス透過膜等の交換を行う際に
電気機器の運転を停止させて油入タンク内の絶縁油を抜
く必要があるため、ガス透過膜等の交換に停電を伴うと
いう問題がある。

第５図に示された方法は、油入タンクの下部に設けられ
ているドレインバルブを利用してガス抽出装置８を取付
けるため、既設の油入電気機器にも容易に適用すること
ができる。しかしながら、ドレインバルブ付近（油入タ
ンク内の下部）は絶縁油の停滞域では絶縁油がほとんど
静止しており、巻線等に生じた異常により発生した水素
等のガスは濃度拡散によりドレインバルブ近傍に達する
だけである。そのため第５図に示した方法では、ガス室
７内にガスが抽出されるまでにきわめて長時間を要する
ことになり、事故の発見が遅れるという問題がある。

本発明の目的は、既設の油入電気機器に対しても容易に
適用することができる上に、短時間で絶縁油中の溶存ガ
スを抽出し得るようにした油入電気ＩＮ器の油中溶存ガ
ス抽出方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、下部にドレインバルブを有する油入タンクと
前記油入タンク内に収納された電気機器本体と上部ヘッ
ダ及び下部ヘッダを有して両ヘッダを前記油入タンクに
接続した放熱器とを備えた油入電気機器内の絶縁油中の
溶存ガスを、ガス透過膜により区画された油室とガス室
とを有するガス抽出装置を用いて抽出する方法に係わる
。

本発明においては、ガス抽出装置の油室に上部通油口及
び下部通油口を設けて、該上部通油口を放熱器の下部ヘ
ッダに設けられている排油孔に導油コックを通して接続
するとともに、下部通油口をドレインバルブを通して油
入タンクの下部に接続する。そしてドレインバルブ付近
の油入タンク内の絶縁油の温度とガス抽出装置内の下部
の絶縁油の温度との差により下部ヘッダから油室内を通
して油入タンク内の下部に至る油流を積極的に生じさせ
、油室内の絶縁油中の溶存ガスをガス透過膜を通してガ
ス室に抽出する。

上記の構成では、ガス抽出装置の上部通油口を放熱器の
下部ヘッダに設けられている排油孔に導油コックを通し
て接続したが、上部通油口を放熱器の上部ヘッダに設け
られているガス抜き孔に導油コックを通して接続して、
ドレインバルブ付近の油入タンク内の絶縁油の温度とガ
ス抽出装置２０の下部の絶縁油の温度との差により上部
ヘッダから油室内を通して油入タンク内の下部に至る油
流を生じさせるようにしてもよい。

［作　用］ 上記のように、油温に差があるドレインバルブの油入タ
ンク側とガス抽出装置の下部とを接続すると、自然対流
により下部ヘッダから油室内を通してドレインバルブか
ら油入タンク内に入る油流れを生じさせることができ、
対流域にある絶縁油を流動させながら油室内に導くこと
ができる。そのため溶存ガスを含む絶縁油を速やかに油
室内に導いてガス透過膜に接触させることができ、ガス
室内のガスの濃度と油室内の絶縁油の濃度とが平衡状態
に達するまでの時間を短くすることができる。従って溶
存ガスの抽出時間を従来法より短くすることができ、電
気機器の異常の診断を適確に行うことができる。

また上記のように、放熱器の下部ヘッダに必ず設けられ
ている排油孔と油入タンクの下部に必ず設けられている
ドレインバルブとを利用してガス抽出装置を取付けるよ
うにすると、既設の油入電気機器にも容易に適用するこ
とができる。

［実７７ｉ＠］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の方法で用いるガス抽出装置を
油入電気機器に取付けた状態を示している。また第２図
は同実施例で用いるガス抽出装置を放熱器の下部ヘッダ
に接続するために用いる導油プラグの構成を示し、第３
図は同実施例で用いるガス抽出装置の構成を示している
。

第１図において、１は電気機器本体（この例では変圧器
本体）を収納した油入タンクで、このタンクの上面には
変圧器の１次及び２次につながる所定個数のブッシング
端子２が取付けられている。

タンク１の側面には上部放熱器バルブ３及び下部放熱器
バルブ４を介して放熱器５の上部ヘッダ６及び下部ヘッ
ダ７が接続されている。タンク１の側面の下部には、下
部ヘッダ７よりも更に下方に位置させてドレインバルブ
ク８が取付けられ、このドレインバルブ８を開くことに
より、タンク１内の油を排出し得るようになっている。

放熱器５の上部ヘッダ６の上部にはガス抜き孔が設けら
れていて、該ガス抜き孔を閉じるように上部プラグ９が
ネジ結合により取付けられ、下部ヘッダ７の下部に設け
られた排油孔には細管付きの導油プラグ１０が取付けら
れている。

第２図は導油プラグ１０付近の構造を拡大して示したも
のである。下部ヘッダ７の下部には孔７ａ７／１設けら
れていて、この孔７ａの内周部に台座１１が溶接により
液密に接続されている。台座１１の中心部には該台座を
上下方向に貫通する雌ネジ付きの排油孔１１ａが設けら
れ、この排油孔１１ａの上端は下部へツダ７内に連通し
、下端は外部に開口している。この台座１１は従来の変
圧器において下部プラグを取付けるために下部ヘッダに
設けられているものと同様である。

導油プラグ１０はネジ部１０ａと該ネジ部１０ａの下端
に設けられた鍔部１０ｂと該鍔部１０ｂより更に下方に
突出するように設けられた角柱状のスパナ係合部１０ｃ
とを有し、ネジ部１０ａが排油孔１１ａの内周のネジに
螺合されている。台、座１１の下端面に設けられた環状
の溝内に導油プラグの鍔部１０ｂに当接するパツキン１
３が嵌合され、導油プラグ１０のスパナ係合部１０Ｃに
係合させたスパナによりプラグ１０を回してネジ部１０
ａを締付けることにより、排油孔１１ａを液密に閉塞す
るようになっている。

導油プラグ１０の軸芯部には、該導油プラグを上下方向
に貫通する孔１０ｄが設けられ、この孔１０ｄを貫通さ
せて、内径が２〜３ｍｓのステンレス製の細管１５が設
けられている。細管１５は孔１０ｄの上下の開口部に溶
接され、これらの溶接部１６．１７により、細管１５の
貫通部の液密が図られている。細管１５はその上部が下
部ヘッダ７内の油道内に所定の長さだけ突出し、下部が
導油プラグ１０の下端より下方に相当長さ突出するよう
に設けられている。細管１５の導油プラグ１０から下方
に導出された部分の途中に該細管を開開するコック１８
が取付けられ、この導油コック１８のつまみ１８ａを回
すことにより、細管１５を開閉し得るようになっている
。

上記において、変圧器が大形で、放熱器を外した状態で
現地まで輸送する場合には、細管１５が折損するのを防
止するため、出荷時には台座１１に従来用いられていた
普通の下部プラグを取付けておき、現地にて放熱器を取
付けた後に、上記細管ｌきの導油プラグ１０に取替える
。

本発明は、既設の運転中の変圧器にも容易に適用するこ
とができる。運転中の変圧器に本発明を適用して絶縁油
中の溶存ガスの抽出を行う場合には、先ず導油プラグ１
０を取付ける放熱器５とタンク１との間に設けられてい
る上部放熱器バルブ３及び下部放熱器バルブ４を閑じる
。次いで下部プラグ（Ｗ１設の変圧器の下部ヘッダに取
付けられた台座１１に螺合されているプラグ）を取外し
、速やかに細管付き導油プラグ１０を取付ける。このと
き多少油が流出して失われ、放熱器５内に若干の空気が
流入する。導油プラグ１０を取付けた後、下部放熱器バ
ルブ４のみを開く。次いで流入した空気を抜くため、上
部プラグ９を緩める。タンク１内の油面レベルは上部放
熱器バルブ３よりも高い位置にあるため、下部放熱器パ
ルプ４を開くと、該下部放熱器バルブ４を通してタンク
内の絶縁油が放熱器５内に流入し、上部プラグ９の周囲
から°空気が流出する。放熱蟲内の空気が全て流出する
と、続いて該上部プラグ９の周囲から油が飛出す。上部
プラグ９の周囲から油が飛出した時点で該上部プラグ９
を締めてガス抜き孔を閉じ、その後上部放熱器バルブ３
を開く。

第３図は本発明の方法で用いるガス抽出装置２０の詳細
を示したものである。このガス抽出装置２０は、側板２
１ａと該側板を外側から油密及び気密にシールするシー
ル層２１ｂとを有する箱体２１を備え、箱体２１内には
多孔質金属板等からなる多孔質板２２が配置されている
。多孔質板２２の片面に接触させてガス透過１１１２３
が設けられ、箱体内には、ガス透過膜２３が臨む油室２
４及び多孔質板２２が臨むガス室２５が形成されている
。

ガス透過膜２３は水素等は透過させるが絶縁油は透過さ
せない性質を有するもので、このガス透過ＷＡ２３とし
ては例えば、４弗化エチレン（商品名テフロン）、ポリ
カーボネート、弗化エチレン共・重合物等のフィルムを
用いることができる。本実施例では、ガス透過膜２３を
多孔質板２２の一方の表面に貼りつけて、油室２４内の
絶縁油中の水素等の可燃性ガスを多孔質板２２を介して
ガス室２５に透過させるようにしている。

油室２４には上部通油孔２４ａ及び下部通油孔２４ｂの
２つの通油孔が設けられ、ガス室２５には上部通気孔２
５ａ及び下部通気孔２５ｂが設けられている。油室２４
の上部通油孔２４ａは導油管２６を介して導油コック１
８に接続され、導油管２６の途中に設けられた分岐部２
７に真空引管２８の一端が接続されている。真空引管２
８の途中には真空引コック２９が挿入され、該真空引管
の他端は図示しない真空ポンプに接続されている。

油室２４の下部通油孔２４ｂは送油管３０を介してドレ
インバルブ８に接続され、送油管３０の途中に設けられ
た分岐部３１にドレインコック３２が取付けられている
。ガス抽出装置２０の下部はドレインバルブ８と同程度
の高さに位置している。

ガス室２５の下部通気孔２５ｂは送気管３３を介して図
示しない窒素ガス供給源（窒素ガスボンベ等）に接続さ
れ、上部通気孔２５ａは抽気管３４を介して図示しない
ガス分析装置またはガス検出装置に接続されでいる。送
気管３３の途中には送気管コック３５が取付けられ、抽
気管３４の途中には抽気管コック３６が取付けられてい
る。

次に本発明の溶存ガス抽出方法の手順を、順を追って説
明する。

（ａ）先ず送気管コック３５及び抽気管コック３６を開
き、送気管３３より窒素ガスを送り込んでガス室２５及
びその配管系の窒素ガスによるパージングを行う。この
パージングが終った後、送気管コック３５及び抽気管コ
ック３６を閉じる。

（ｂ）次いでドレインバルブ８、導油コック１８及びド
レインコック３２を閉じ、真空引コック２９を開いて、
油室２４及びその配管系のガスを図示しない真空ポンプ
により排出する。

（Ｃ）その後真空引コック２９を閉じて導油コック１８
を開き、続いてドレインバルブ８を開く。

この操作により油室２４内に絶縁油が満される。

ドレインバルブ８付近のタンク内側の油温とガス抽出装
置２０の下部の油温とを比較すると、ドレインバルブ８
付近のタンク内側の油温の方がガス抽出装置２０の下部
の油温よりも高いため、この温度差によって、下部ヘッ
ダ７→導油管２６→油室２４→送油管３０→ドレインバ
ルブ８の経路で絶縁油の自然対流が生じ、放熱器とタン
ク間を循環している対流域の絶縁油が絶えず油室２４に
供給される。従って油室２４内には、常時その上部から
下部に向う油流が生じている。油室２４内の絶縁油中の
溶存ガスの内、窒素以外のガスはガス透過機２３を通過
してガス室２５に移行し、ガス室のガスの濃度がある所
定値に達すると平衡状態となって移行が停止する。

平衡状態に達するガス室のガス濃度は油中ガス濃度、ガ
スの種類、温度等によって異なる。平衡状態に達する速
さ、平衡状態における濃度比Ｒ＝［ガス室側のガスＩＩ
　Ｂ　（ｐｐｍ）］／　［油室側のガス濃度（１）ｌ）
ｌ）］の大きさは、通常絶縁油中に溶存している可燃ガ
スの内水素が最大であり、炭化水素系は小さく、それも
高分子になるほど小さくなる傾向がある。上記濃度比Ｒ
は予め求めておくことができるため、平衡状態における
ガス室２５側の濃度測定を行うことにより、油中溶存ガ
ス量を逆算することができる。

（ｄ）ガス室内のガス濃度が平衡状態に達した後、抽気
管コック３６を開き、真空吸引により抽出ガスを取り出
すか、または送気管コック３５及び抽気管コック３６を
開き、窒素ガスを送気管３３がらガス室２５に送り込ん
で抽出ガスを押し出し式により取り出すことにより、抽
出ガスをガス分析装置またはガス検出装置に供給し、抽
出ガスの濃度等の測定を行う。

（ｅ）測定が終了した後上記（ａ）の操作を行う。

２回目以降の測定の際には、（ｂ）の操作は必要としな
い。また真空引コック２９、導油コック１８及びドレイ
ンバルブ８は最初の測定の際に行われた（Ｃ）の操作の
終了時点の状態に保持されているため、２回目以降の測
定の際には（Ｃ）の操作も必要ない。

（ｆ）前回の測定後、所定の期間（例えば１ケバ）が経
過した後前記（ｄ）の操作を行って新たな測定を行う。

上記のように本発明の方法によれば、対流域の絶縁油を
絶えず油室内に流入させるので、電気機器本体内で生じ
たトラブルにより絶縁油中に可燃性ガスが溶は込んだ場
合、該可燃性ガスは対流に乗って速やかに油室内に導か
れる。またガス透過膜面にはたえず油流が接しているた
め、ガス室２５内のガス濃度を速やかに平衡状態に到達
させることができる。

尚窒素についてはガス室側の濃度が油室側の濃度よりは
るかに大きいので、ガス室側の窒素が油室側に移行する
。しかしこれによる油中溶存ガス中における窒素ガス量
の増加は微々たるものである。

定期的な測定において、油入電気機器の異常を示唆する
データが得られた場合には、測定のインタバルを例えば
１日程度に短縮する必要が生じる。

この場合には、例えば送油管３０の途中に送油ポンプを
挿入して自然対流時よりも油室２４内の油流をはるかに
大きくすることにより、ガスの移行速度を＾めて上記の
要請に応えることが可能である。

上記の実施例のように、油室２４とドレインバルブ８と
の間を接続する管路の途中にドレインコック３２を設け
ておくと、ガス分析とは別に絶縁油の採取を行いたい場
合（例えば絶縁油の絶縁耐力試験を行う場合）に、該ド
レインコック３２を開くことにより容易に絶縁油の採取
を行うことができる。この場合、導油コック１８を閉じ
、ドレインバルブ８を開けば、タンク底部の停滞域の絶
縁油を採取することができ、導油コック１８を開きドレ
インバルブ８を閉じれば、対流域の絶縁油を採取するこ
とができる。

本発明の方法で用いるガス抽出装置は既設の電気機器に
も容易に取付けることができるため、本体絶縁油の抜き
取りや、タンク壁の改造等は全く不要である。またガス
抽出装置の取換え点検等も本体を運転したままで実施で
きる。また油室内を洗浄液等で清掃することもきわめて
容易に実施できる。この清掃は導油コック１８及びドレ
インバルブ８を閑じて真空引コック２９を開き、真空用
管２９側から洗浄液を注入し、該洗浄液をドレインコッ
ク３２から排出することによって行う。

上記の実施例では、導油プラグ１０を放熱器の下部ヘッ
ダ７に設けられている排油孔１１ａに接続したが、放熱
器の上部ヘッダ６に設けられているガス抜き孔に取付け
られているプラグ９を外して、該ガス抜き孔に導油プラ
グ１０を接続するようにしてもよい。この場合導油管の
長さが長くなるので、油流抵抗を減少させるために、導
油管の径を大きくすることが好ましい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の方法によれば、油温に差がある
ドレインバルブの油入タンク側とガス抽出装置の下部と
を接続することにより、対流域にある絶縁油を流動させ
ながら油室内に導くようにしたため、溶存ガスを含む絶
縁油を速やかに油室内に導いてガス透過膜に接触させる
ことができ、ガス室内のガスの濃度と油室内の絶縁油の
濃度とが平衡状態に達するまでの時間を短くすることが
できる。従って溶存ガスの抽出時間を従来法より短くす
ることができ、電気機器に異常が生じたときに水素を初
めとする可燃性溶存ガスを速やかに検出して電気機器の
異常の診断を適確に行うことができる。

また本発明の方法では、放熱器の下部ヘッダに必ず設け
られている排油孔または上部ヘッダに設けられているガ
ス広き孔と油入タンクの下部に必ず設けられているドレ
インバルブとを利用してガス抽出装置を取付けるため、
既設の油入電気機器にも容易に適用することができ、ガ
ス抽出装置の交換も容易に行うことができる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いるガス抽出装置を電気機
器に取付けた状態を示す要部正面図、第２図は同実施例
において放熱器の下部ヘッダに導油プラグを接続した状
態を示す要部拡大断面図、第３図は同実施例で用いるガ
ス抽出装置の構成を概略的に示した断面図、第４図及び
第５図は従来の方法で用いられていたガス抽出装置の構
成を示した断面図である。 １・・・油入タンク、５・・・放熱器、６・・・上部ヘ
ッダ、７・・・下部ヘッダ、８・・・ドレインバルブ、
１０・・・導油プラグ、１１ａ・・・排油孔、１８・・
・導油コック、２０・・・ガス抽出装置、２２・・・多
孔質板、２３・・・ガス透過膜、２４・・・油室、２５
・・・ガス室。 １８　　乙 第 図 第 図 ］

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部にドレインバルブを有する油入タンクと前記
   油入タンク内に収納された電気機器本体と上部ヘッダ及
   び下部ヘッダを有して両ヘッダを前記油入タンクに接続
   した放熱器とを備えた油入電気機器内の絶縁油中の溶存
   ガスを、ガス透過膜により区画された油室とガス室とを
   有するガス抽出装置を用いて抽出する方法において、 前記ガス抽出装置の油室に上部通油口及び下部通油口を
   設けて、該上部通油口を前記放熱器の下部ヘッダに設け
   られている排油孔に導油コックを通して接続するととも
   に、前記下部通油口を前記ドレインバルブを通して前記
   油入タンクの下部に接続し、 前記ドレインバルブ付近の油入タンク内の絶縁油の温度
   と前記ガス抽出装置２０の下部の絶縁油の温度との差に
   より前記下部ヘッダから油室内を通して油入タンク内の
   下部に至る油流を生じさせ、前記油室内の絶縁油中の溶
   存ガスを前記ガス透過膜を通して前記ガス室に抽出する
   ことを特徴とする油入電気機器の油中溶存ガス抽出方法
   。
2. （２）下部にドレインバルブを有する油入タンクと前記
   油入タンク内に収納された電気機器本体と上部ヘッダ及
   び下部ヘッダを有して両ヘッダを前記油入タンクに接続
   した放熱器とを備えた油入電気機器内の絶縁油中の溶存
   ガスを、ガス透過膜により区画された油室とガス室とを
   有するガス抽出装置を用いて抽出する方法において、 前記ガス抽出装置の油室に上部通油口及び下部通油口を
   設けて、該上部通油口を前記放熱器の上部ヘッダに設け
   られているガス抜き孔に導油コックを通して接続すると
   ともに、前記下部通油口を前記ドレインバルブを通して
   前記油入タンクの下部に接続し、 前記ドレインバルブ付近の油入タンク内の絶縁油の温度
   と前記ガス抽出装置２０の下部の絶縁油の温度との差に
   より前記上部ヘッダから油室内を通して油入タンク内の
   下部に至る油流を生じさせ前記油室内の絶縁油中の溶存
   ガスを前記ガス透過膜を通して前記ガス室に抽出するこ
   とを特徴とする油入電気機器の油中溶存ガス抽出方法。