JP2017183394A - 油入電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機器は、絶縁油で満たされたタンクに収納され、絶縁油の膨張・収縮によるタンクの内圧の変化を緩和するために、コンサベータが設けられている。コンサベータに収められた弾性袋体に充填された気体に含まれる酸素が、当該弾性袋体を透過し、絶縁油を劣化させていた。
【解決手段】コンサベータ１２０に収められた弾性袋体１２４の内部に、コンサベータ１２０の周囲の気体である外気１５０の酸素分圧よりも低い酸素分圧である封入ガス１２８を密封する。
【選択図】図１

Description

この発明は、絶縁油の体積変化によるタンクの内圧の変化を緩和するコンサベータを備えた油入電気機器に関する。

変圧器等の電気機器は、その冷却と絶縁を目的として、絶縁油と呼ばれる油で満たされたタンクに収納されている。この絶縁油は、温度等の要因により膨張または収縮するため、タンクの内圧が変化する。そこで、タンクの内圧の変化を緩和するために、当該タンクにはコンサベータと呼ばれる装置が接続されている。コンサベータには、電気機器を収納したタンクから絶縁油が流入し、タンクと同様に、コンサベータも絶縁油で満たされている。ここで、コンサベータは、ゴム等から成る袋（以下、弾性袋体と称す）を有している。この弾性袋体の内部には、一般的には、コンサベータの周囲の気体、つまり、空気が充填されている。そして、絶縁油が膨張すると、コンサベータに収められた弾性袋体が収縮し、タンクの内圧の上昇を緩和している（例えば、特許文献１参照）。

実開平３−１６３１０号公報

弾性袋体に充填された気体に含まれる酸素が、当該弾性袋体を透過し、絶縁油を劣化させるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弾性袋体を透過する酸素量を低減し、絶縁油の劣化を抑制する油入電気機器を得るものである。

この発明に係る油入電気機器においては、電気機器が収納され、絶縁油が充填されたタンクと、タンクに連結されたコンサベータと、を備え、コンサベータは、その内部に弾性を有する袋状の弾性袋体を有し、弾性袋体の内部には、コンサベータの周囲の気体である第１の気体における酸素分圧である第１の酸素分圧よりも低い、第２の酸素分圧を有する第２の気体が密封されているものである。

上記のように構成された油入電気機器は、弾性袋体を透過する酸素量を低減し、絶縁油の劣化を抑制することができる。

実施の形態１および実施の形態２を示す油入電気機器の構成図である。 実施の形態３を示す油入電気機器の構成図である。 実施の形態３の第１変形例を示す油入電気機器の構成図である。 実施の形態３の第２変形例を示す油入電気機器の立体的な構成図である。

（実施の形態１）
以下では、一実施形態である油入電気機器１００Ａについて、図１を用いて説明する。

（油入電気機器１００Ａの構成）
油入電気機器１００Ａは、タンク１１０とコンサベータ１２０とを備える。

タンク１１０は、鉄板等から成る直方体状の容器である。その内部には、変圧器等の電気機器１１２が収納されている。また、タンク１１０の残余の空間は、絶縁油１１４で満たされている。さらに、タンク１１０の上部は、円筒状の接続管１４０の一端と接続されている。

絶縁油１１４は、電気機器１１２の冷却と絶縁を目的として、タンク１１０に充填されている。なお、絶縁油１１４は、鉱物油等を材料としている。

コンサベータ１２０は、タンク１１０の上部に位置する。また、コンサベータ１２０は、筐体１２２及び弾性袋体１２４を有する。

筐体１２２は、鉄板等を円筒状または直方体状等に加工したものである。したがって、筐体１２２の内部は、空洞である。また、筐体１２２の下部は、接続管１４０の他端と接続されている。したがって、筐体１２２には、接続管１４０を介して、タンク１１０から絶縁油１１４が流入している。そして、筐体１２２の内部は、通常、タンク１１０から流入した絶縁油１１４によって満たされている。

弾性袋体１２４は、筐体１２２内部の空洞の上部に固定されている。弾性袋体１２４は、ニトリル系ゴム等の耐油性ゴムを袋状に加工したものである。弾性袋体１２４の開口部は筐体１２２の上部に設けられた封入弁１２６で密閉されている。つまり、弾性袋体１２４に外気１５０が流入することはない。さらに、弾性袋体１２４には、封入ガス１２８が収められている。

封入ガス１２８は、弾性袋体１２４に収められた空気である。したがって、封入ガス１２８の組成は、コンサベータ１２０の周囲の気体である外気１５０の組成と等しい。ただし、封入ガス１２８の全圧は、大気圧である外気１５０の全圧よりも低い。これにより、封入ガス１２８の酸素分圧は、外気１５０の酸素分圧よりも低くなる。なお、封入ガス１２８を弾性袋体１２４に密封する方法として、例えば、弾性袋体１２４内に空気を充填した後、真空ポンプ等を用いて弾性袋体１２４内の空気の一部を取り除く方法が考えられる。なお、封入ガス１２８の圧力は、弾性袋体１２４に封入ガス１２８を密封したときの圧力を意味している。

（コンサベータ１２０の機能）
このように構成された油入電気機器１００Ａでは、電気機器１１２の出力変化や外気１５０の温度変化により、絶縁油１１４が膨張する。その結果、タンク１１０の内圧及び筐体１２２の内圧が上昇する。このとき、筐体１２２内の弾性袋体１２４は収縮し、タンク１１０の内圧の上昇が緩和される。また、絶縁油１１４と外気１５０との直接接触を避け、絶縁油１１４の劣化防止を図っている。

（効果）
本実施例の油入電気機器１００Ａでは、従来の油入電気機器と比較して、絶縁油１１４の劣化を抑制することができる。従来の油入電気機器では、その弾性袋体に収められた気体の酸素分圧が、外気の酸素分圧と等しい。一方、本実施例である油入電気機器１００Ａでは、弾性袋体１２４に収められた封入ガス１２８の酸素分圧が、外気１５０の酸素分圧よりも低い。酸素の透過量は弾性袋体１２４内の酸素分圧に比例するため、油入電気機器１００Ａの弾性袋体１２４を透過する酸素は、従来の油入電気機器の弾性袋体を透過する酸素よりも少ない。よって、油入電気機器１００Ａは、従来の油入電気機器と比較して、絶縁油１１４の劣化を抑制することができる。

また、油入電気機器１００Ａでは、従来の油入電気機器と比較して、絶縁油１１４の劣化をさらに抑制することができる。具体的には、従来の油入電気機器では、弾性袋体が密閉されておらず、外気が流入可能な構造である。したがって、従来の油入電気機器では、弾性袋体内の酸素が絶縁油へ透過した後、新たな酸素が弾性袋体に補充される。一方、油入電気機器１００Ａにおける弾性袋体１２４は密閉されているので、弾性袋体１２４内に存在する酸素量は有限である。したがって、油入電気機器１００Ａでは、弾性袋体１２４内の酸素が絶縁油１１４へ透過した後に、弾性袋体１２４に新たな酸素が外気から補充されない。結果として、酸素分圧は低下していき、油入電気機器１００Ａの弾性袋体１２４を透過する酸素は、従来の油入電気機器の弾性袋体を透過する酸素よりも少なくなる。よって、油入電気機器１００Ａでは、従来の油入電気機器と比較して、絶縁油１１４の劣化をさらに抑制することができる。

ところで、従来の油入電気機器には、弾性袋体内に窒素を密封した窒素密封型と呼ばれるコンサベータを備えたがものある。窒素密封型のコンサベータを備えた油入電気機器は、弾性袋体内に窒素を密封する前に、真空ポンプ等を用いて弾性袋体内の空気を全て取り除く必要がある。そのため、弾性袋体には大きな機械的ストレスがかかり、弾性袋体の破損や品質が低下する問題がある。一方、本実施例の油入電気機器１００Ａでは、弾性袋体１２４内の空気の一部を取り除けばよい。つまり、弾性袋体１２４内の気体を全て取り除く必要がない。したがって、弾性袋体１２４の破損や品質低下を抑制する効果も奏する。

（実施の形態２）
実施の形態２の油入電気機器１００Ｂの構成について、図１を用いて説明する。本実施例の油入電気機器１００Ｂでは、実施の形態１と同様に、封入ガス１２８の酸素分圧は、外気１５０の酸素分圧よりも低い。ただし、油入電気機器１００Ｂにおける封入ガス１２８の全圧は、外気１５０の全圧と等しい。この点で、実施の形態２の油入電気機器１００Ｂと実施の形態１の油入電気器１００Ａとは異なる。

このように封入ガス１２８の全圧と外気１５０の全圧とを等しくすることで、外気１５０が、弾性袋体１２４の内部へ流入することを抑制することができる。なお、封入ガス１２８の全圧と外気１５０の全圧を等しくする方法として、例えば、以下のような方法が考えられる。まず、弾性袋体１２４内に空気を充填し、真空ポンプ等を用いて弾性袋体１２４内に充填された空気の一部を取り除く。その後、取り除いた空気と同量の酸素以外の気体、例えば窒素等を、弾性袋体１２４の内部に加える方法が考えられる。

本実施例の油入電気機器１００Ｂにおける他の構成は、実施の形態１の油入電気機器１００Ａと同様である。したがって、油入電気機器１００Ｂにおいて、封入ガス１２８以外の説明は実施の形態１の油入電気機器１００Ａで説明のとおりである。

（実施の形態３）
実施の形態３の油入電気機器１００Ｃの構成について、図２を用いて説明する。本実施例の油入電気機器１００Ｃは、実施の形態１である油入電気機器１００Ａに対して、ガス貯留槽１６０を加えたものである。

ガス貯留槽１６０は、鉄板等を円筒状または直方体状等に加工した容器であり、タンク１１０の近傍に設けられている。ガス貯留槽１６０は、弾性袋体１２４と鉄管であるガス配管１７０により接続されている。これにより、封入ガス１２８は、弾性袋体１２４からガス貯留槽１６０へ移動することが可能になる。したがって、油入電気機器１００Ｃの弾性袋体１２４の開口部はガス配管１７０と接続されており、この点で、油入電気器１００Ａと異なる。ただし、弾性袋体１２４及びガス貯留槽１６０は、ガス配管１７０と接続された部分を除いて、密閉されている。

このようにガス貯留槽１６０をさらに設けたことで、封入ガス１２８の圧力上昇を抑制することができる。実施の形態１の油入電気機器１００Ａおよび実施の形態２の油入電気機器１００Ｂでは、封入ガス１２８が弾性袋体１２４内にのみ収められている。一方、本実施例の油入電気機器１００Ｃでは、封入ガス１２８が弾性袋体１２４、ガス配管１７０およびガス貯留槽１６０からなる空間内に収められている。したがって、封入ガス１２８を収める容積は、実施の形態１の油入電気機器１００Ａや実施の形態２の油入電気機器１００Ｂよりも大きい。よって、封入ガス１２８の圧力上昇を抑制することができる。

本実施例の油入電気機器１００Ｃにおける他の構成は、実施の形態１の油入電気機器１００Ａと同様である。したがって、油入電気機器１００Ｃにおいて、ガス貯留槽１６０を設けたことに関する事項以外の説明は実施の形態１の油入電気機器１００Ａで説明のとおりである。

（第１変形例）
本実施例の第１変形例の油入電気機器１００Ｄでは、図３に示すように、ガス貯留槽１６０がコンサベータ１２０に隣接して設けられている。これにより、油入電気機器１００Ｃと比べて、弾性袋体１２４とガス貯留槽１６０との距離が短くなり、ガス配管１７０が短くなる。

このようにガス貯留槽１６０をコンサベータ１２０に隣接して設けることで、外気１５０が弾性袋体１２４の内部へ流入することを抑制することができる。一般的に、ガス配管が長くなるほど、複数の配管を溶接する必要があるため、溶接による接合部の数が多くなる。油入電気機器１００Ｄでは、ガス配管１７０の長さが油入電気機器１００Ｃのガス配管１７０よりも短い。したがって、油入電気機器１００Ｄのガス配管１７０の接合部の数を、油入電気機器１００Ｃのガス配管１７０の接合部の数よりも少なくすることができる。そのため、外気１５０が、ガス配管１７０の接合部から弾性袋体１２４の内部へ流入することを抑制することができる。

本実施例の油入電気機器１００Ｄにおける他の構成は、実施の形態１の油入電気機器１００Ａと同様である。したがって、油入電気機器１００Ｄにおいて、ガス貯留槽１６０をコンサベータ１２０に隣接して設けたことに関する事項以外の説明は実施の形態１の油入電気機器１００Ａで説明のとおりである。

（第２変形例）
本実施例の第２変形例の油入電気機器１００Ｅの構成について、図４を用いて説明する。本実施例の第２変形例の油入電気機器１００Ｅは、本実施例の油入電気機器１００Ｃのガス貯留槽１６０の代わりに、タンク１１０内に設けられた第１補強部１１６内の空間１１７を利用するものである。なお、本変形例に係る図４は、説明のために立体的な記載とした。

第１補強部１１６および第２補強部１１８は、電気機器１１２の固定とタンク１１０の補強を目的にタンク１１０の側面に設けられている。第１補強部１１６および第２補強部１１８は、鉄板等を折り曲げて形成された断面がコの字型の柱状の部材であり、タンク１１０の正面手前側から奥側に向かって伸びている。また、第１補強部１１６および第２補強部１１８は、それらの部材が成すコの字の開口部がタンク１１０の外側を向いて、タンク１１０の側面に沿うように設けられている。これにより、第１補強部１１６とタンク１１０の側面とで中空の空間１１７が形成されているとともに、第２補強部１１８とタンク１１０の側面とでも中空の空間１１９が形成されている。ここで、空間１１７と弾性袋体１２４とは、ガス配管１７０により接続されている。したがって、封入ガス１２８は、弾性袋体１２４から第１補強部１１６内の空間１１７へ移動することが可能である。なお、電気機器１１２の上面は、第１補強部１１６の下面及び第２補強部１１８の下面と接している。

このようにタンク１１０内に設けられた第１補強部１１６内の空間１１７を利用して封入ガス１２８を収めたことで、別途ガス貯留槽を設けることなく、封入ガス１２８の圧力上昇を抑制することができる。

なお、第１補強部１１６内の空間１１７に封入ガス１２８を収める場合について説明したが、第２補強部１１８内の空間１１９に封入ガス１２８を収める場合でも同様の効果が得られる。

本実施例の油入電気機器１００Ｅにおける他の構成は、実施の形態１の油入電気機器１００Ａと同様である。したがって、油入電気機器１００Ｅにおいて、第１補強部１１６内の空間１１７に封入ガスを収めたことに関する事項以外の説明は実施の形態１の油入電気機器１００Ａで説明のとおりである。

（その他の実施形態）
本発明に係る油入電気機器は、前記実施の形態に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、上記した実施の形態に示した油入電気機器は、コンサベータ内部に弾性袋体を有するいわゆるエアーシールセル方式で説明したが、この方式に限られるものではなく、弾性体を平面的に形成した弾性膜によって絶縁油と気体を隔離するいわゆるダイヤフラム方式であってもよい。また、上記実施の形態の構成を他の実施の形態の構成と組み合わせてもよい。

１１０ タンク、１１２ 電気機器、１１４ 絶縁油、１２０ コンサベータ、
１２４ 弾性袋体、１２８ 封入ガス、１５０ 外気、１６０ ガス貯留槽。

Claims (5)

1. 電気機器が収納され、絶縁油が充填されたタンクと、
   前記タンクに連結されたコンサベータと、
   を備え、
   前記コンサベータは、その内部に弾性を有する袋状の弾性袋体を有し、
   前記弾性袋体の内部には、前記コンサベータの周囲の気体である第１の気体における酸素分圧である第１の酸素分圧よりも低い、第２の酸素分圧を有する第２の気体が密封されていること、
   を特徴とする油入電気機器。
2. 前記第２の気体の圧力は、前記第１の気体の圧力と等しいこと、
   を特徴とする請求項１に記載の油入電気機器。
3. 前記第２の気体の圧力は、前記第１の気体の圧力よりも低いこと、
   を特徴とする請求項１に記載の油入電気機器。
4. 前記第２の気体は、空気であること、
   を特徴とする請求項３に記載の油入電気機器。
5. 前記弾性袋体の内部に連結され、前記第２の気体が移動可能な空間を形成する気体貯留部をさらに備えていること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の油入電気機器。

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