JPS60167311A - ガス絶縁電磁誘導機器 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ガス絶縁電磁誘導機器に関するものであり
、もう少し詳しくいうと、ガス圧調整手段を備え、使用
温度範囲において非凝縮性の絶縁ガスと凝縮性の絶縁性
冷媒とを封入した容槽内に電磁誘導機器本体を収納して
、絶縁および冷却の機能をするガス絶縁電磁誘導機器に
関するものである。

以下、簡単のためにガス絶縁変圧器を例にとつて□説明
する。

〔従来技術〕

ガス絶縁変圧器には、絶縁、冷却の両方を単一の非凝縮
性ガスで行う方式、これにさらに凝縮性を有する常温常
圧では液体の冷媒を加え、これを巻線および鉄心に散布
または流下させて冷却を行う方式などがある。

このようなガス絶縁変圧器の絶縁耐力は、内部に封入す
る絶縁ガスあるいは気化した冷媒ガスの圧力と密接な関
係を有している。機器使用時のガス圧を高くとれば絶縁
耐力が高くなり、絶縁寸法が縮小できて機器本体を小形
にできるが、この高い圧力に耐えるための機器客種の肉
厚、重量等が大きくなる。一方圧力が低すぎると客種の
肉厚、重量等は小さくなるが、絶縁耐力が低くなり、絶
縁寸法が増大することにより機器本体が大形化する。し
たがって適当な圧力範囲で使用する必要がある。

、従来は、機器の最高使用温度における絶縁ガスの圧力
あるいはこれと蒸発した冷媒ガスとの混合ガスの圧力が
規定の上限値以下になるようにあらかじめ絶縁ガスを封
入し、使用中は圧力調整を行。

わない方式や、本体客種のほかにガス貯槽を備え、高温
高圧時、絶縁ガスあるいは混合ガスの一部を貯槽に排出
して客種内を一定圧力以下に調整する方式などがあった
。この発明は後者の圧力を調整する方式に属する。

第７図は従来の圧力制御式ガス絶縁変圧器を示す（実公
昭５０−弘６／７３号参照）。図において変圧器本体λ
を収納して密封した客種／に沸点の高い常温では液状で
ある絶縁性冷媒３が封入されており、また、絶縁性冷媒
３よりも沸点の低い常温で気化する絶縁ガス弘が収納さ
れている。客種／内には高圧力検出器Ｓと低圧力検出器
６が設けである。客種／の側方には液面検出器ざを設け
たガス貯槽７が配置されており、このガス貯槽７は上部
を圧縮機夕とガス弁ＩＯを介して客種ｌの上部に連通さ
せてあり、また下部を液弁／／を介して客種／の上方に
連通させである。また、高圧力検出器Ｓは圧力が所定値
以上に達したことを検出したとき、圧縮機？、ガス弁ｌ
θを同時に駆動制御するようにしてあり、さらに液面検
出器ｇが所定値に達したことを検出し、また低圧力検出
器６が客種内の圧力が所定値以下に低下したことを検出
したとき液弁／ｌを開くよう制御するようにしである。

従来のガス絶縁変圧器は以上のように構成され、変圧器
の運転停止状態では、客種／内の温度は低く、絶縁は主
として沸点の低い気化した絶縁ガス弘によって保たれて
いる。変圧器を運転して客種ｌ内の温度が上昇すると、
客種下部にある沸点の高い絶縁性冷媒３の液体は気化す
るようになり、その気化熱により変圧器本体コを冷却す
ると同時に絶縁作用も行うようになる。このとき客種ｌ
内の圧力も上昇するので高圧力検出器Ｓが動作してガス
弁／θを開くと同時に圧縮機デを駆動し、所定の内圧に
低下するまで容４１　／内の絶縁ガス弘と蒸発した絶縁
性冷媒３の混合ガスをガス貯槽７内に送り込み、客種市
内が所定の圧力に戻ったとき高圧力検出器５の動作によ
り、ガス弁ＩＯを閉じ、圧縮機デの駆動を停止する。一
方、ガス貯槽７に送り込まれたガスのうち沸点の高い絶
縁性冷媒３のガスは、圧縮機ワによるガス貯槽７内の圧
力上昇とガス肚槽りからの放熱により強制液化され、カ
ス貯槽７の下部に溜る。この量が所定のレベルに達した
とき液面検出器ｇが動作し、液弁ｌ／を制御して開き、
液状の絶縁性冷媒３はカス貯槽７内の圧力により、ガス
貯槽７内で所定のレベル以下になるまで客種／内へ吹き
出され、所定値以下に達したとき再び液弁／ｌを閉じる
。このようにして高圧力検出器ｊと液面検出器ざとによ
り削記動作を繰り返して弗素化合物が客種／とガス貯槽
７との間に環流し、客種／の内圧を常に一定値に保持す
る。また沸点の低い絶縁ガス弘はガス状のま又ガス貯槽
７の上部にたまるようになる。

一方運転中の変圧器の負荷状態が漸次減少する場合には
、客種／内の圧力が次第に低下し、その内圧が所定値以
下に達すると、低圧力検出器６が動作し又液量の如何に
かかわらず液プｆ／／を開き、ガス貯槽７内の沸点の低
い絶縁ガス弘を容槽／内に戻して内圧の低下を防止する
。

しかし、以上の従来装置は、客種／内が高温時に沸点の
低い絶縁ガスをガス状のま〜ガス貯槽７内に貯える方式
であるため、変圧器が大形化すると、排出、貯蔵すべき
ガス量が増え、ガス貯槽りが大容積のものになるとか、
またこれを防ぐため圧縮機ワの圧縮圧力やガス貯槽７の
耐圧力を高くする必要があるなどの欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、以上のような従来装置の欠点を解消し、小
容積のガス貯槽、低い圧縮力の圧縮機で客種内の圧力を
検出する圧力検出器と、配管、制御弁、圧縮機およびガ
ス拡散器からなるガス排出経路、配管および別の制御弁
からなるガス供給経路、配管およびさらに別の制御弁で
なる液供給経路等を介して客種に接続したガス貯槽と、
ガス貯槽に封入した一定量の絶縁性冷媒および液面検出
器と、圧縮機などを制御して客種内の圧力およびガス貯
槽内の液量を所定に調整する制御装置を備えてなるもの
である。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の一実施例を示し、図において、符号
／−Ｆ、７〜／／等は第７図のものと同一または相当部
分を示す。絶縁性冷媒３と同一の絶縁性冷媒３Ａが一定
量、ガス貯槽７に封入されている。ガス貯槽７にはガス
拡散器／コ、客種には圧力検出器／３が設けられている
。／９はガス弁である。１５〜１９は大容量変圧器の場
合の冷却系統を構成するもので、絶縁性冷媒液循環ポン
プ１５、冷却器／６、冷却ファン／り、冷媒循環配管７
ｇおよび冷媒散布器１９でなる。ポンプ１５で循環され
る絶縁性冷媒３は、冷媒散布器／りにより巻線および鉄
心を主体とする変圧器本体コに散布され、これらを冷却
して客種／の下部に落ちる。そして再び冷媒液循環ポン
プ／Ｓで循環される途中で冷却器／６を通過し、冷却フ
ァン／７で冷却されて変圧器本体コの熱を外部に放出す
る。

またコＯは制御装置である。

次に動作を説明する。ガス絶縁変圧器の運転停止状態あ
るいは無負荷または軽負荷時は、従来装置と同じく客種
ｌ内の温度は低く、絶縁性冷媒３の蒸気圧も低いので客
種／内の絶縁は主として絶縁ガス弘により保たれている
。変圧器を起動したり負荷が重くなると本体コの発熱に
より、絶縁性冷媒３の温度、蒸気圧が高くなり、客種／
内の混合ガスの全圧が上昇する。これを圧力検出器１３
で検出しく、圧縮機りを駆動しガス弁１０を開いて余分
のガスをガス貯槽クヘ圧送し、客種／内を一定の圧力に
保つ。客種ｌ内は絶縁性の良好な絶縁性冷媒３が蒸発し
、その分圧が高くなるので、混合ガスを排出しても十分
な絶縁耐力が保たれる。

この際、混合ガスはガス貯槽７の下部からガス貯槽７内
にあらかじめ封入された、絶縁性冷媒３Ａの中へ拡散器
／コにより吹き込む形で封入する。

吹き込まれた混合ガスのうち絶縁性冷媒３はガス貯槽り
内の冷媒３Ａとの混合により液化し、また絶縁ガス弘は
まず絶縁性冷媒３Ａ中にその溶解度内で溶解し、一部は
ガス貯槽７の上部にガスの状態で貯まる。さらに圧縮機
りにより混合ガスを吹き込むと、ガス貯槽７内のガス圧
が上昇するのでそれに比例して溶解度も上昇し、ガス貯
槽７内のガス圧と平衡しながら一層多くの絶縁ガス弘が
冷媒ＪＡ内に溶解する。

ところで、上記の動作中、混合ガスに含まれ又いた絶縁
性冷媒３が液化するのでガス貯槽７内の液面が上昇する
。これを液面検出器ｇにより検出し、これが上限値（第
コ図中ａレベル）に達したときは、制御装置２ｏの制御
により、液弁／／を開いて絶縁性冷媒３Ａの一部を客種
ｌ内に返送し、液面が下限値（第２図中ｂレベル）まで
下ったとき液弁／／を閉止する。こうすることにより、
絶縁性冷媒３Ａの液面は常に一定レベルの範囲に保持さ
れる。

一方、変圧器の負荷が低下すると、変圧器本体−の発熱
が減少し、客種／内の絶縁性冷媒３の温度および、客種
／内のガス圧はともに低下する。

これによる絶縁低下を防ぐため、客種／内のガス圧が規
定値以下になったことを圧力検出器／３で検出し、制御
装置２０によりガス弁／％を開いてガス貯槽りから絶縁
ガス弘を客種／へ返送し、客種／内のガス圧が一定の値
に達したところでガス弁ｌダを閉止する。このとき、ガ
ス貯槽７の圧力は客種／よりも旨くなっているから、ガ
ス弁ｌ弘を開くと、まず、ガス貯槽７上部の絶縁ガスが
返送される。そしてガス貯槽７のガス圧が次第に低下し
てくると、冷媒３Ａへの絶縁ガス弘の溶解度も低下し、
いままで冷媒ＪＡ中に溶解していた絶縁ガスが遊離して
ガス貯！？上部に貯まり、順次、客種／へ返送すること
ができる。

以上がこの発明の一実施例の動作である。このように構
成動作させることにより、絶縁性冷媒３Ａへの絶縁ガス
≠の溶解度が大きい場合は、絶縁ガス弘をガス状のま〜
ガス貯槽り内に貯めるよりもはるかに多量のガスを貯め
ることができ、したがってガス貯槽７の容積を縮小する
ことができる。

たとえば絶縁性冷媒３ＡとしてフルオロカーボンＣ、Ｆ
　／、　Ｏ５絶縁ガス弘としてＳＦ６ガスを用いると、
常温での絶縁ガスの溶解度は、大気圧下のガス体積で表
して、冷媒３Ａの体積（液体）の数倍〜１０数倍もあり
、しかも液面上のガス圧に比例する。

したがって同一の圧力のもとでも理論的にはガス貯槽７
の容積を数分の一以下にすることも可能である。

つぎに第３図にこの発明の他の実施例を示す。

図において、第２図と同一の符号は、同一の部分を示す
。こ又では貯槽内ユニツ）、２／Ａ、外部ユニットλｌ
ｂでなる熱交換器２／を配設しである。

この熱交換器、２／は冷却器または冷凍機の機能および
加熱器の機能のいずれかまたはこり、らを合わせもつも
のである。絶縁性冷媒３Ａへの絶縁ガス弘の溶解度は第
Ｚ図に示すよ・うに低温時にＡ６　＜、高温時に低い特
性を示す。したがって熱交換器、２／を設けることによ
り、ガス貯蔵の場合には絶縁性冷媒３Ａの温度上昇を防
止して大量のガスを貯めることができる。また、ガス貯
槽７かも容Ｐａｌへのガスの返送の場合には、冷媒３へ
の温度を上けて、絶縁ガスの遊離を速めることができる
など、ガス絶縁変圧器の熱的な特性を改善することがで
きる。熱交換器コ／に冷却、加熱の両機能を持たせるか
、片方の機能を持たそるかは変圧器に対する要求、冷媒
、ガスの種類に応じ適宜選択すればよい。

ところで上記説明では、この発明を変圧器に適用した場
合について述べたがりアクドルなど他の電磁誘導機器に
も適用できることはいうまでもない。また、絶縁ガスや
絶縁冷媒の種類も上記のような弗素化合物に限る必要は
ないことも同様である。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したとおり、ガス貯槽に貯蔵する
絶縁ガスを液体の絶縁性冷媒へ溶解させる形で貯蔵した
ことにより、ガス貯槽の容積を小さくでき、しかもガス
貯槽のガス耐圧、圧縮機の圧縮圧力を低くでき、ガス絶
縁電磁誘導機器をコンパクト化できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス絶縁変圧器の概略正断面図、第２図
はこの発明の一実施例を示すガス絶縁変圧器の概略正断
面図、第３図はこの発明の他の実施例を示す要部概略正
断面図、第弘図は絶縁ガスの絶縁性冷媒への溶解度の温
度特性線図である。 図においてｌは客種、コは変圧器本体、３，３Ａは絶縁
性冷媒、弘は絶縁ガス、７はガス貯槽、ｇは液面検出器
、デは圧縮機、１０　、　／Ｆはガス弁、／／は液弁、
／コはガス拡散器、／３はガス圧力検出器、１５は冷媒
液循環ポンプ、／Ａは冷却器、１ｇは冷媒循環配管、／
デは冷媒散布器、２ｏは制御装置、２／は熱交換器であ
る。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示すも
のとする。 代理人　大　岩　増　雄 革１図 幣２図 焔３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）使用温度範囲において非凝縮性の絶縁ガスと凝縮
   性の絶縁性冷媒とを封入した容槽内に巻線と鉄心を主体
   とする本体を収納して絶縁および冷却を行う電磁誘導機
   器において、 前記容槽内の圧力を検出する圧力検出器と、配管、第１
   のガス弁、圧縮機およびガス拡散器からなるガス排出経
   路と、配管および第２のガスガス貯槽と、 前記ガス貯槽に封入した一定量の前記絶縁性冷媒と、 前記ガス貯槽内の前記絶縁性冷媒の量を検出する液面検
   出器と、 前記ガス弁、前記液弁および前記圧縮機を制御して前記
   容槽内の圧力および前記ガス貯槽内の液量を所定範囲に
   調整する制御装置と、 を備えてなることを特徴とするガス絶縁電磁誘導機器。
2. （２）ガス貯槽内の絶縁性冷媒の冷却および加熱の少な
   くとも一方の機能を有する熱交換器を備えた特許請求の
   範囲第１項記載のガス絶縁電磁誘導機器。 （Ｊ）”ＳＦ、でなる絶縁ガスとフルオロカーボンＣｒ
   Ｆ、、Ｏでなる絶縁性冷媒を備えた特許請求の範囲第１
   項記載のガス絶縁電磁誘導機器。