JPH10335153A

JPH10335153A - ガス絶縁静止誘導機器

Info

Publication number: JPH10335153A
Application number: JP14654497A
Authority: JP
Inventors: Iwao Umene; ▲巌▼ 梅根; Yoshihiro Nagao; 吉広長尾; Shuzo Sakaguchi; 秀三坂口; Yasuhiro Mizuno; 康宏水野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】吸着装置の吸着能力を維持し、高温時にも絶縁
性が低下せず、高い信頼性の得られるガス絶縁静止誘導
機器を提供する。【解決手段】鉄心と巻線を有する本体と、該本体を収容
するとともに絶縁ガスが封入されたタンクとを有するガ
ス絶縁静止誘導機器において、前記タンクに接続され、
該タンク内の水分吸着用の吸着剤を有する吸着剤ケース
と、該吸着剤ケースを冷却する冷却手段とを備えたこと
にある。前記冷却手段は、例えば、前記ガス絶縁静止誘
導機器の絶縁ガスを冷却する冷媒によって前記吸着剤ケ
ースを冷却するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着装置に係わ
り、特に、ガス絶縁変圧器の吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】防災上の理由から油入変圧器に代わる変
圧器として．ガスを絶縁体としたガス絶縁変圧器が注目
されている。

【０００３】このようなガス絶縁変圧器として、実開昭
５９−１８５８１３号公報には、巻線の高さ方向の上下
で絶縁の許容最高温度を区分し、上側には高温用の絶縁
材料を、下側にはより低い許容最高温度の絶縁材料を選
択して構成した、自冷式ガス絶縁変圧器が開示されてい
る。

【０００４】ところで、電気機器の絶縁を低下させる不
純物として、水分はその影響が最も大きい。絶縁用のガ
ス中の水分が多いと、内部で水分の凝縮がおこり、絶縁
耐力が低下して事故に至る可能性があるので、絶縁ガス
中の水分は極力少なくする必要がある。その一つの手段
として、吸着剤により、絶縁ガス中の水分を吸着除去す
る方法が知られている。例えば、特開昭５５−５３１１
０号公報には、吸着容器内の吸着剤を加熱、冷却して水
分を除去する装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】吸着剤により絶縁ガス
中の水分を吸着除去する方法において、吸着剤の吸着特
性は、温度に依存する。たとえば、ガス絶縁変圧器の吸
着剤として一般的に用いられているゼオラムは、高温に
なると吸着特性が大幅に低下する特性を有する。このよ
うな特性の吸着剤を使用したガス絶縁変圧器は、高温時
における絶縁特性が不安定になる可能性がある。

【０００６】上記特開昭５５−５３１１０号公報の装置
によれば、吸着装置を動作させる際には、弁５ａを閉、
弁５ｂを開とし、加熱媒体を供給して吸着剤を加熱する
ことにより、吸着剤中のＳＦ6ガスが放出されるが、水
分は強く吸着されているので、放出されない、と記載さ
れている。

【０００７】しかし、通常の吸着剤の特性を考慮する
と、一般的には、加熱により吸着剤中の水分も放出され
ると考えられる。すなわち、吸着装置の吸着能力は、ガ
ス絶縁変圧器の温度上昇に伴って、低下する。

【０００８】他方、ガス絶縁変圧器中のガス中水分は、
ガス絶縁変圧器の温度上昇に伴って、増加するので、大
きな吸着能力が必要である。

【０００９】このように、ガス絶縁変圧器の温度上昇に
伴い、ガス絶縁変圧器中のガス中水分は増加するにもか
かわらず、吸着装置の吸着能力が低下するという、問題
がある。

【００１０】本発明の目的は、吸着装置の吸着能力を維
持し、高温時にも絶縁性が低下せず、高い信頼性の得ら
れるガス絶縁静止誘導機器を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、簡単な構成の吸着装
置を備え、高温時にも絶縁性が低下せず、高い信頼性の
得られるガス絶縁静止誘導機器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、鉄心と
巻線を有する本体と、該本体を収容するとともに絶縁ガ
スが封入されたタンクとを有するガス絶縁静止誘導機器
において、前記タンクに接続され、該タンク内の水分吸
着用の吸着剤を有する吸着剤ケースと、該吸着剤ケース
を冷却する冷却手段とを備えたことにある。前記冷却手
段は、例えば、前記ガス絶縁静止誘導機器の絶縁ガスを
冷却する冷媒によって前記吸着剤ケースを冷却するよう
に構成されている。

【００１３】本発明によれば、吸着装置の吸着能力を維
持し、高温時にも絶縁性が低下せず、高い信頼性の得ら
れるガス絶縁静止誘導機器を提供することができる。

【００１４】本発明の他の特徴は、鉄心と巻線を有する
本体と、該本体を収容するとともに絶縁ガスが封入され
たタンクとを有するガス絶縁静止誘導機器において、前
記タンクに接続され、該タンク内の水分吸着用の吸着剤
を有する吸着剤ケースと、該吸着剤ケースと前記タンク
間の通路を開閉するバルブとを備えたことにある。

【００１５】本発明の他の特徴によれば、吸着剤の吸着
特性に応じて、吸着特性の良いときは吸着作用を発揮さ
せ、高温時には、逆に吸着剤中の水分が放出されないよ
うに制御する。これにより、簡単な構成の吸着装置を備
え、絶縁性が低下せず、高い信頼性の得られるガス絶縁
静止誘導機器が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の一実
施例を説明する。図１において、ガス絶縁変圧器は、鉄
心１に対して同心状に配置された複数の巻線２とを備え
た変圧器本体１０と、この変圧器本体を収容するととも
に冷却ガスの循環容器となるタンク１１とを有してい
る。タンク１１内には、冷却用の絶縁ガスＳＦ6が封入
されている。タンク１１は、ダクト１２及びガスブロワ
ー１３を介して熱交換器１４に接続され、絶縁ガスＳＦ
6を冷却する。

【００１７】熱交換器１４は、屋外などに設置された冷
却塔１５から供給される水とタンク内の絶縁ガスＳＦ6
との熱交換を行う。

【００１８】タンク１１には、メンテナンス用バルブ１
７を介して、吸着剤ケース１８が接続されている。吸着
剤ケース１８にはゼオラムのような吸着剤１９が充填さ
れている。

【００１９】吸着剤ケース１８の外周には、冷却水の通
路２０が形成されており、この冷却水通路２０には、冷
却塔１５から直接あるいは熱交換器１４を経由して冷却
水が循環供給される。冷却塔１５もくしは熱交換器１４
から供給される冷却水の温度は、２０℃ないし４５℃程
度である。

【００２０】吸着剤としてゼオラムを用いた場合の、吸
水率と温度の関係は図２のようになる。図２は、ガス中
の水分量が１５０ppmの時のデータを示している。図か
ら明らかなように、ゼオラムは低温では高い吸水率を示
すが、高温になるにしたがって、吸水率が低下する。

【００２１】本発明によれば、冷却塔１５から直接ある
いは熱交換器１４を経由して供給される２０℃ないし４
５℃程度の冷却水によって、吸着剤ケース１８が常に冷
却されている。従って、吸着剤は、常に高い吸水率を維
持する。そのため、変圧器本体が比較的高負荷状態にあ
り巻線からの発熱量が多くタンク１１内のガスの温度が
高い時でも、タンク１１の水分を吸着剤に十分に吸着さ
せることができる。

【００２２】図２のデータによれば、ゼオラムの場合、
２０℃ないし４５℃の範囲で、２０％程度の高い吸水率
が維持される。また、冷却塔１５や熱交換器１４は、絶
縁ガスＳＦ6を冷却するための冷却手段として、一般に
ガス絶縁変圧器か゛備えているものであり、特別の熱源
を追加する必要が無いので、構成も簡単である。

【００２３】ここで、図３を参照して、ガス温度とタン
ク１１内の水分の関係を説明する。

【００２４】まず、タンク内に中身を入れガスを封入し
た状態で、 (a)初期のガス温度及びガス中，絶縁物中，吸着剤中の
水分量をｔ_０，ｗ_ｇ０，ｗ_ｉ０，ｗ_ｊｏ (b)運転時のタンク内のガス温度及びガス中，絶縁物中
の水分量をｔ，ｗ_ｇ(ｔ)，ｗ_ｉ(ｔ) (c)運転時の吸着剤部のガス温度及び吸着剤中の水分量
をｔ_１，ｗ_ｊ(ｔ_１) (d)タンクシール面から浸入する水分をｗsとすると、運
転中の全水分＝初期の水分＋シール面から浸入する水分
であるから、ｗ_ｇ(ｔ)＋ｗ_ｉ(ｔ)＋ｗ_ｊ(ｔ_１)＝ｗ_ｇ０＋ｗ_ｉ０＋ｗ_ｊ０＋ｗs…(1）が成り立つ。ここにｗ_ｇ(ｔ)＝{ｐ_ｇ(ｔ)／Ｐ(ｔ)}・Ｖ_ｇ・{Ｐ_０／(２７３＋ｔ_０)}・（Ｍ／Ｒ） …(2）ただし、ｐ_ｇ(ｔ)：運転時のタンク内ガス中平衡水蒸気
圧Ｐ(ｔ)：運転時のタンク内ガス圧＝Ｐ_０・(２７３＋ｔ)
／(２７３＋ｔ_０) Ｐ_０：初期ガス封入圧力Ｖ_ｇ：ガス容積Ｍ：水の分子量Ｒ：気体定数ｗ_ｉ(ｔ)＝Ｗ_ｉ・ｋ_ｉ(ｔ) …(3）ただし、Ｗ_ｉ：絶縁物量ｋ_ｉ(ｔ)：運転時の絶縁物中飽和水分率ｋ_ｉ(ｔ)は、絶縁物の特性より、ｔ及びｐ_ｇ(ｔ)により
定まる。

【００２５】ｗ_ｊ(ｔ_１)＝Ｗ_ｊ・ｋ_ｊ(ｔ_１) …(4）ただし、Ｗ_ｊ：吸着剤量ｋ_ｊ(ｔ_１)：運転時の吸着剤中飽和水分率ｋ_ｊ(ｔ_１)は、吸着剤の特性より、ｔ_１及びｐ_ｇ(ｔ)に
より定まる。

【００２６】ｗ_ｇ０，ｗ_ｉ０，ｗ_ｊ０は、初期条件
ｔ_０，Ｐ_０，Ｖ_ｇ，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｊなどから決まる。

【００２７】上記(1)〜(4)式から運転時のガス中水分ｗ
_ｇ(ｔ)を算出し、これから運転時のガス中水分濃度がわ
かる。（ｗ_ｇ(ｔ)は、ｐ_ｇ(ｔ)を変えて(1）を満足する
まで繰り返し計算を実行して求める）以上の如く、タンク内ガス中水分は温度に依存する。一
方、絶縁物及び吸着剤の吸水特性は、両方共、温度が高
くなると吸蔵する水分の飽和量が減少するという特性を
もっている。従って、温度が高くなると、絶縁物及び吸
着剤から水分が放出されてタンク内ガス中水分が増加
し、温度が低くなると、絶縁物及び吸着剤の中へ水分が
吸収されてタンク内ガス中水分は減少する。

【００２８】この関係を図３に示す。吸着剤の量を、温
度ｔ_ｃで吸着剤中の水分が飽和する様に設定すると、
タンク内ガス中水分は、温度がｔ_ｃより低い領域で
は、吸着剤により吸収され、温度がｔ_ｃより高い領域
では、吸着剤から放出される。一方、絶縁物からも温度
に応じた水分が出て、これらを合成した水分がタンク内
ガス中の水分量となる。なお、シール面から浸入する水
分は、他に比べはるかに少ないので、これを省略して説
明する。

【００２９】今、吸着剤の冷却温度をｔaとすると、タ
ンク内ガス中水分は、図３の太線の如く変化する。即
ち、水分管理値に対し、吸着剤の冷却を行わない場合は
ガス温度ｔ_ｎが限界であるが、冷却を行う場合はガス
温度の高い範囲まで水分管理値以下の運転が可能とな
る。

【００３０】なお、長期間の使用によって吸着剤が多く
の水分を含むようになった場合、メンテナンスバルブを
閉じている間に、吸着剤ケース内の吸着剤を水分の少な
い新しいものに交換すればよい。

【００３１】なお、熱交換器１４から供給される冷却水
に代えて、より低い温度の冷却源を設ければ、吸着剤の
吸水率をより高くできることは言うまでもない。

【００３２】このように、本発明によれば、常に、吸着
装置の吸着能力が高く維持されるため、高温時にも絶縁
性が低下せず、信頼性の高いガス絶縁変圧器を提供する
ことができる。

【００３３】次に、本発明の他の実施例を、図４で説明
する。図４において、ガス絶縁変圧器は、鉄心１に対し
て同心状に配置された複数の巻線２とを備えた変圧器本
体１０と、この変圧器本体を収容するとともに絶縁ガス
の容器となるタンク１１とを有している。タンク１１内
には、絶縁ガスＳＦ6が封入されている。

【００３４】タンク１１には、電動バルブ２５を介し
て、吸着剤ケース１８が接続されている。電動バルブ２
５は、センサー２６で検知したタンク１１内のガスの温
度に応じて、コントローラ２７により開閉され、高温時
には閉じられ、所定温度以下の範囲で開かれる。すなわ
ち、吸着剤１９の吸水率の高い、所定温度以下の範囲で
電動バルブ２５を開き、絶縁ガス中の水分を吸収させ
る。

【００３５】たとえば、変圧器本体１０が無負荷もしく
は軽負荷状態にあるときは、巻線からの発熱量が少な
く、タンク１１内のガスの温度も低い。このようなとき
は、電動バルブ２５を開き、これによって、タンク１１
の水分を吸着剤に吸着させる。

【００３６】変圧器本体が高負荷状態にあるときは、巻
線からの発熱量が多くタンク１１内のガスの温度が高く
なる。このようなときは、吸着剤からタンク１１へ水分
が放出される可能性がある。そのため電動バルブ１５が
閉じられる。

【００３７】吸着剤ケースとタンク間に電動バルブを設
置して制御する場合のタンク内の水分の状態について、
図５で説明する。

【００３８】図３でも述べたとおり、吸着剤の量を、温
度ｔ_ｃで吸着剤中の水分が飽和する様に設定すると、
タンク内のガス中水分は、温度がｔ_ｃより低い領域で
は、吸着剤により吸収され、温度がｔ_ｃより高い領域
では、吸着剤から放出される。一方、絶縁物からも温度
に応じた水分が出て、これらを合成した水分がタンク内
ガス中の水分量となる。

【００３９】今、ガス温度が上昇してｔ_ｃになったと
き電動バルブを閉じ、反対に、高い状態からガス温度が
下がってｔ_ｃになったとき電動バルブを開くようにす
ると、タンク内ガス中水分は、図５の太線の如く変化す
る。

【００４０】即ち、水分管理値に対し、上記開閉がない
場合はガス温度ｔ_ｎが限界であるが、バルブの開閉が
ある場合は、ガス温度をｔ_ｍまで上げることができ
る。

【００４１】バルブの開閉を制御する温度ｔ_ｃは、タ
ンク内のガス温度を採用する。運転時の吸着剤ケース内
ガス温度は、タンク内ガス温度より低いため、バルブ開
閉は、吸着剤中の水分が不飽和の領域で行われるから安
全側になる。

【００４２】また、バルブ開閉動作でチャタリングの恐
れがある場合は、バルブ開と閉の設定温度に適当な幅を
もたせても良い。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、吸着装置の吸着能力を
維持し、高温時にも絶縁性が低下せず、高い信頼性の得
られるガス絶縁静止誘導機器を提供することができると
いう効果がある。

【００４４】本発明によれば、また、吸着剤の吸着特性
に応じて、吸着特性の良いときは吸着作用を発揮させ、
高温時には、逆に吸着剤中の水分が放出されないように
制御するので、これにより、簡単な構成の吸着装置を備
え、絶縁性が低下せず、高い信頼性の得られるガス絶縁
静止誘導機器を提供することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になるガス絶縁変圧器の縦断
面図である。

【図２】吸着剤としてゼオラムを用いた場合の、吸水率
と温度の関係を示す図である。

【図３】図１の実施例における、ガス温度とタンク内の
水分の関係を説明する図である。

【図４】本発明の他の実施例になるガス絶縁変圧器の縦
断面図である。

【図５】図４の実施例における、ガス温度とタンク内の
水分の関係を説明する図である。

【符号の説明】

１…鉄心、２…巻線、１１…タンク、１４…熱交換器、
１８…吸着剤ケース、１９…吸着剤、２５…電動バルブ

フロントページの続き (72)発明者水野康宏茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心と巻線を有する本体と、該本体を収容
するとともに絶縁ガスが封入されたタンクとを有するガ
ス絶縁静止誘導機器において、前記タンクに接続され、該タンク内の水分吸着用の吸着
剤を有する吸着剤ケースと、該吸着剤ケースを冷却する
冷却手段とを備えたガス絶縁静止誘導機器。
【請求項２】前記冷却手段は、前記ガス絶縁静止誘導機
器の絶縁ガスを冷却する冷媒によって前記吸着剤ケース
を冷却するように構成されていることを特徴とする請求
項１記載のガス絶縁静止誘導機器。
【請求項３】鉄心と巻線を有する本体と、該本体を収容
するとともに絶縁ガスが封入されたタンクと、前記絶縁
ガスを冷却するための冷媒を供給する冷却塔および熱交
換器を含むガス冷却手段とを有するガス絶縁静止誘導機
器において、前記タンクに接続され、該タンク内の水分吸着用の吸着
剤を有する吸着剤ケースと、前記ガス冷却手段の冷媒を
熱源とする吸着剤冷却手段とを備えたガス絶縁静止誘導
機器。
【請求項４】鉄心と巻線を有する本体と、該本体を収容
するとともに絶縁ガスが封入されたタンクとを有するガ
ス絶縁静止誘導機器において、前記タンクに接続され、該タンク内の水分吸着用の吸着
剤を有する吸着剤ケースと、該吸着剤ケースと前記タン
ク間の通路を開閉するバルブとを備えたガス絶縁静止誘
導機器。
【請求項５】前記バルブは、前記タンク内のガスの温度
に応じて開閉されるように構成されていることを特徴と
する請求項４記載のガス絶縁静止誘導機器。
【請求項６】前記バルブは、タンク内のガスの温度が所
定値以下の時、開かれ、高温時に閉じられることを特徴
とする請求項４記載のガス絶縁変圧器。