JPH05258967A - ガス絶縁変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷媒のリーク初期、冷媒が蒸気の状態で絶縁ガ
ス中に存在しているような軽微なリークを、検出できる
リーク検出装置を備えたガス絶縁変圧器を提供する。 【構成】タンク１に、一対のユニット11，12で構成され
るリーク検出装置10を取付ける。ユニット11は、密封容
器13に検出器14及びこの検出器14を加熱するヒータ15を
収納し、かつ標準ガス16を封入する。ユニット12は、開
放容器17に検出器14及びこの検出器14を加熱するヒータ
15を収納し、検出器14にはタンク１内に封入した絶縁ガ
ス２が直接接触するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁変圧器に係
り、特に冷却に用いられその存在域が限定されている冷
媒のリーク検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁変圧器は、大容量化すると絶縁
媒体であるＳＦ₆ ガス等の絶縁ガスによる冷却のみでは
冷却が不十分となる。そこで、絶縁とは別に凝縮性の冷
媒を循還して冷却を行うガス絶縁変圧器の開発が進めら
れている。

【０００３】この冷媒による冷却方式には、大別して次
の２種類がある。 (1) 絶縁ガスと冷媒を共存させる方式（スプレー方式） (2) 絶縁ガスと冷媒を分離させる方式（セパレート方式
またはセミプール方式） この２種類の方式のうち後者を採用したガス絶縁変圧器
は、冷媒系と絶縁ガス系を分離させることにより、絶
縁，冷却共に安定性に優れ、比較的高価な冷媒の量を少
なくすることができるというメリットがある。

【０００４】ところが、タンク内で冷媒がリークする
と、冷却性能が低下するのでこれを検出して所要の処置
をする必要があり、このためのリーク検出装置をガス絶
縁変圧器に設けていた。

【０００５】図８は、このようなリーク検出装置を設け
たガス絶縁変圧器の一例を示し、タンク１には鉄心やコ
イルを収納すると共に絶縁ガス２を封入し、底面にリー
クした冷媒が溜まっているか否かを検出する液漏検出器
３を設け、また、ポンプ４によって循還され鉄心やコイ
ルを冷却する冷媒５に対しては、冷媒５の總量が減少し
ていないか否かを検出する液面レベル計６を設け、これ
ら液漏検出器３や液面レベル計６により冷媒５のリーク
を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タンク
１内で冷媒５がリークした場合、最初は蒸気として絶縁
ガス２に混入する。次にこの蒸気が飽和点に達した後液
化し、タンク１の底部に溜まり始め、ここでやっと液漏
検出器３が動作する。さらにリーク量が多くなり、冷媒
５の總量に対してリーク量が無視できなくなった場合、
液面レベル計６が動作する。

【０００７】したがって、冷媒５が蒸気として絶縁ガス
２に混入するリークの初期の段階における検出ができ
ず、ガス絶縁変圧器の運転上からこの改善が望まれてい
た。

【０００８】そこで、本発明の目的は、冷媒のリーク初
期、すなわち冷媒が蒸気の状態で絶縁ガス中に存在して
いるような軽微なリークを、検出できるリーク検出装置
を備えたガス絶縁変圧器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却に凝縮性
の冷媒を用い、かつこの冷媒の存在域が限定されている
ガス絶縁変圧器において、絶縁ガスとは仕切られている
標準ガス中に封入された第１の温度検出体と、絶縁ガス
中に配置される第２の温度検出体と、第１の温度検出体
及び第２の温度検出体のそれぞれの温度を測定する測定
装置とから成る冷媒のリーク検出装置を備えたものであ
る。

【００１０】

【作用】冷媒と絶縁ガスは熱伝導率が相違するので、冷
媒が絶縁ガス中にリークすると絶縁ガスの熱伝導率が変
化する。そこで、この熱伝導率の変化の影響を受ける第
２の温度検出体の温度と、影響を受けない第１の温度検
出体の温度を測定し、これらの温度差を観測することに
より、ガス絶縁変圧器の内部で発生する微小な冷媒のリ
ークを、外部より連続的に観視・診断することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図において、１はタンクで、この内部には上記し
たように図示しない鉄心やコイルが収納されると共に絶
縁ガス（白丸で示す）２が封入され、この鉄心やコイル
は凝縮性の冷媒の循還により冷却されている。

【００１２】タンク１には、冷媒のリーク検出装置10が
取付けられ、このリーク検出装置10は、一対のユニット
11，12で構成される。ユニット11は、密封容器13に検出
器14及びこの検出器14を加熱するヒータ15を収納し、か
つ標準ガス16を封入した構成とし、ユニット12は、開放
容器17に検出器14及びこの検出器14を加熱するヒータ15
を収納した構成とし、密封容器13及び開放容器17を図示
しない支持部材でタンク１に支持する。各ユニット11，
12の周囲には、常時絶縁ガス２が存在し、ユニット12の
検出器14は直接絶縁ガス２に接触している。また、各ユ
ニット11，12のリード線は、それぞれタンク１に設けた
貫通端子18，18を介して外部と接続する。この貫通端子
18は、タンク１内に封入した絶縁ガス２がリークしない
構造となっている。

【００１３】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。通常の状態においては、ユニット11の検
出器14は、ヒータ15で加熱されているが、周囲の標準ガ
ス16との間の熱伝導により冷却され、加熱と冷却がバラ
ンスした温度を保っており、また、ユニット12の検出器
14は、ヒータ15で加熱されているが、絶縁ガス２との間
の熱伝導や微小な対流による熱伝導により冷却され、こ
の加熱と冷却がバランスした温度を保っている。

【００１４】各検出器14の温度は、検出器表面に取付け
た温度センサまたは検出器自身の抵抗変化を利用して、
外部に設けた測定装置（図示しない）により測定するこ
とができるようになっている。

【００１５】ところで、冷媒５がタンク１内にリークし
た場合、最初は蒸気として絶縁ガス２中に混入する（同
図に黒丸で示す）。この冷媒５の蒸気がタンク１内に広
がると、絶縁ガス２のみで満たされていた開放容器17内
にも冷媒５の蒸気が侵入し、ユニット12の検出器14は、
絶縁ガス２と冷媒５の混合ガスで冷却される。

【００１６】ところが、絶縁ガス２と冷媒５は、熱伝導
率が相違するから、絶縁ガス２に冷媒５が混入すると、
熱伝導率が変化する。いま、絶縁ガス２をＳＦ₆ ガス、
冷媒５をフロン113 とすると、50℃における熱伝導率
は、ＳＦ₆ ガスが0.0149Ｗ／ｍ・℃、フロン113 が 0.0
0883Ｗ／ｍ・℃であるから、フロン113 はＳＦ₆ ガスに
比べ熱伝導率が小さい。したがって、絶縁ガス２より熱
伝導率の小さい冷媒５を用いた場合、ユニット12の開放
容器17内に冷媒５の蒸気が侵入してくると、検出器14の
周囲の混合ガスの熱伝導率が小さくなるから、検出器14
の温度は通常の状態より上昇する。

【００１７】しかしながら、ユニット11では、検出器14
の周囲のガスは標準ガス16のままであるから、冷媒５の
蒸気が絶縁ガス２に混入しても殆ど影響を受けず、検出
器14の温度の変化はきわめて小さい。このため、ユニッ
ト11の検出器14とユニット12の検出器14との間には、通
常の状態と異なる温度差が発生する。そこで、この両検
出器14，14の温度を測定し、両者の温度差を観測するこ
とにより、絶縁ガス２中に冷媒５の蒸気が混入してい
る、つまり、冷媒５が絶縁ガス２の中へリークしている
ことを検出することができる。

【００１８】一方、タンク１内にコロナ放電やアーク，
ローカルヒート等で正常状態とは異なるガス成分が発生
した場合にも、ユニット12の検出器14は熱伝導率の異な
る混合ガスで冷却されるから、ユニット11の検出器14と
の間に通常の状態と異なる温度差が生じ、これにより異
常の発生を検出することができる。

【００１９】したがって、以上のように構成することに
より、蒸気状態の冷媒を感度よく検出することができ、
冷媒のリークを微量とすることができる。また、放電や
ローカルヒート等の内部故障が原因でガスが発生した場
合にも、この事故を検出することができる。

【００２０】なお、本発明は、上記した実施例（以下、
第１の実施例という）に限定されるものではなく、種々
変形実施できる。図２は、本発明の他の実施例（以下、
第２の実施例という）の要部（リーク検出装置）を示
す。このリーク検出装置20は、同図に（ａ），（ｂ）で
示すように一対のユニット21，22で構成され、ユニット
21は、密封容器13に検出器23を収納すると共に標準ガス
16を封入した構成とし、ユニット22は、開放容器17に検
出器23を収納した構成としている。ここで、検出器23
は、第１の実施例の検出器14と異なり、検出器23の内部
にヒータ15ａを埋設している。したがって、この第２の
実施例によれば、第１の実施例と同様の効果と共に、埋
設したヒータ15ａにより直接検出器14を加熱するので、
検出器14が効率的に加熱され、加熱電力を少なくするこ
とができる。

【００２１】図３は、本発明のさらに異なる地の実施例
（以下、第３の実施例という）の要部（リーク検出装
置）を示す。このリーク検出装置25は、同図に（ａ），
（ｂ）で示すように一対のユニット26，27で構成され、
ユニット26は、密封容器13に検出器28を収納すると共に
標準ガス16を封入した構成とし、ユニット27は、開放容
器17に検出器28を収納した構成としている。ここで、検
出器28は、サーミスタとし、このサーミスタには抵抗の
温度係数が大きいＮＴＣサーミスタを用いる。ＮＴＣサ
ーミスタは、温度が上昇すると抵抗値が小さくなる特性
を有する。すなわち、微量の冷媒５が開放容器17内に侵
入し、混合ガスの熱伝導率が小さくなると、ＮＴＣサー
ミスタは、通常の状態より温度が上昇し抵抗値が小さく
なる。

【００２２】そこで、検出器28に通電すると、抵抗値が
小さくなった分電流が多く流れ、更に温度が上昇し、抵
抗値も小さくなる。すなわち、ＮＴＣサーミスタを検出
器に用いると、大きな抵抗変化が得られる。したがっ
て、この第３の実施例によれば、第１の実施例と同様の
効果と共に、少ないリークで大きな抵抗変化が得られ、
測定精度が向上し、冷媒５のリークを早期に検出するこ
とができる。

【００２３】図４は、本発明のさらに異なる他の実施例
（以下、第４の実施例という）の要部（リーク検出装
置）を示す。このリーク検出装置30は、検出器31と、こ
の検出器31から発生する赤外線32を検出する赤外線検出
器33で構成され、検出器31はヒータ31ａを埋設した構成
としている。冷媒５がリークし、この蒸気が絶縁ガス２
の中へ混入すると、熱伝導率が小さくなって検出器31の
温度が通常の状態より温度が上昇する。そこで、赤外線
検出器33で、検出器31の表面温度を赤外線32を介して測
定することにより、冷媒５のリークを検出することがで
きる。したがって、この第４の実施例によれば、第１の
実施例の同様の効果と共に、密封容器や開放容器が不要
となって構成が簡単となり、検出器31と赤外線検出器32
を離れた位置に取り付けることができ、タンク内におけ
る機器配置が容易になる。

【００２４】図５は、本発明のさらに異なる他の実施例
（以下、第５の実施例という）の要部（リーク検出装
置）を示す。このリーク検出装置35は、同図に示すよう
にユニット36，ユニット38及び抵抗器38，38でホイート
ストンブリッジを構成し、ユニット36は、密封容器39に
抵抗器40を収納すると共に標準ガス16を封入した構成と
し、ユニット37は、開放容器41に抵抗器40を収納した構
成としている。冷媒５がリークしてこの蒸気が絶縁ガス
２中へ混入すると、この混合ガスの熱伝導率が小さくな
り、ユニット37の検出器40が通常の状態より温度が上昇
し抵抗値が増大するので、この抵抗変化をホイートスト
ンブリッジにより比較し、変化量を取り出して電圧測定
回路42により測定した電圧から冷媒５のリークを検出す
る。したがって、この実施例によれば、第１の実施例と
同様の効果と共に、冷媒の微小なリークも精度よく検出
できる。

【００２５】図６は、本発明のさらに異なる他の実施例
（以下、第６の実施例という）の要部（リーク検出装置
取付部）を示す。このリーク検出装置取付部は、同図に
示すようにタンク１にバルブ45を介して検出器箱46を取
り付けた構成としている。この検出器箱46にはリーク検
出装置47を取り付ける。ここで、リーク検出装置47は、
上記した第１〜第４の各実施例のユニット11，21または
26の何れかと同じ構成のユニット48と、上記した実施例
のユニット12，22または27の何れかと同じ構成のユニッ
ト49で構成されている。冷媒５がリークした場合には、
バルブ45が常時開いているので、冷媒５の蒸気が検出器
箱46内の絶縁ガス中にも混入し、混合ガスの熱伝導率が
小さくなる。これにより、ユニット49の検出器の温度が
上昇するので、上記した第１〜第４の各実施例の場合と
同じ作用により、冷媒５のリークを検出することができ
る。したがって、この実施例によれば、第１の実施例と
同様の効果と共に、検出器が故障（ヒータの電線等）し
た場合、容易に検出器を交換することができる。

【００２６】図７は、本発明のさらに異なる他の実施例
（以下、第７の実施例という）の要部（リーク検出装置
取付部）を示す。このリーク検出取付部は、同図に示す
ようにタンク１に設けたバイパス50にバルブ45を介して
検出器箱46を取り付けた構成としている。この検出器箱
46には上記した第６の実施例と同様にリーク検出装置47
を取り付ける。冷媒５がリークした場合には、バルブ45
が常時開いているので冷媒５の蒸気がバイパス50，バル
ブ45を介して検出器箱46内の絶縁ガス中にも混入し、上
記した第６の実施例と同じ作用により、冷媒５のリーク
を検出する。したがって、この実施例によれば、第１の
実施例及び第６の実施例と同様の効果と共に、ガスの流
れを均一化することができ、ユニット49の誤差の誘発原
因となる検出器近傍に生じる渦の発生を調整することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
熱体の温度変化を利用した簡易の構成のリーク検出装置
を取り付けているので、絶縁ガス中にリークした微少な
冷媒を速に検出することができると共に、タンク内のガ
ス成分が変化するような異常（放電やローカルヒート）
が発生した場合にもこれを検出することができ、信頼性
が高く、安価で、かつ保守も容易としたガス絶縁変圧器
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す構成図。

【図２】本発明の他の実施例の要部を示す構成図。

【図３】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
構成図。

【図４】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
構成図。

【図５】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
構成図。

【図６】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
構成図。

【図７】本発明のさらに異なる他の実施例の要部を示す
構成図。

【図８】従来の冷却に冷媒を用いるガス絶縁変圧器の冷
却構成を示す断面図。

【符号の説明】

１…タンク、２…絶縁ガス、５…冷媒、10…リーク検出
装置、11，12…ユニット、13…密封容器、14…検出器、
15…ヒータ、14…検出器、15…ヒータ、16…標準ガス、
17…開放容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却に凝縮性の冷媒を用い、かつこの冷
   媒の存在域が限定されているガス絶縁変圧器において、
   絶縁ガスとは仕切られている標準ガス中に封入された第
   １の温度検出体と、前記絶縁ガス中に配置されている第
   ２の温度検出体と、前記第１の温度検出体及び前記第２
   の温度検出体のそれぞれの温度を測定する測定装置とか
   ら成る前記冷媒のリーク検出装置を備えたことを特徴と
   するガス絶縁変圧器。