JPH0220126B2 - - Google Patents

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容槽の肉厚、重量等が
大きくなる。一方圧力が低すぎると容槽の肉厚、
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。したがつ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、本体容槽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容槽内を一定圧力以下に調整
する方式などがあつた。この発明は後者の圧力を
調整する方式に属する。

第１図は従来の圧力制御式ガス絶縁変圧器を示
す（実公昭50−46173号参照）。図において変圧器
本体２を収納して密封した容槽１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４が収納されている。容槽１内
には高圧力検出器５と低圧力検出器６が設けてあ
る。容槽１の側方には液面検出器８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９とガス弁１０を介して容槽１の上部に
連通させてあり、また下部を液弁１１を介して容
槽１の上方に連通させてある。また、高圧力検出
器５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９、ガス弁１０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８が所定値
に達したことを検出し、また低圧力検出器６が容
槽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１１を開くよう制御するようにしてあ
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、容槽１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４によつて保たれている。変圧器を運転して
容槽１内の温度が上昇すると、容槽下部にある沸
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２を冷却すると
同時に絶縁作用も行うようになる。このとき容槽
１内の圧力も上昇するので高圧力検出器５が動作
してガス弁１０を開くと同時に圧縮機９を駆動
し、所定の内圧に低下するまで容槽１内の絶縁ガ
ス４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、容槽１内が所定の圧力に戻つ
たとき高圧力検出器５の動作により、ガス弁１０
を閉じ、圧縮機９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９によるガス貯槽７内
の圧力上昇とガス貯槽７からの放熱により強制液
化され、ガス貯槽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８が動作し、液
弁１１を制御して開き、液状の絶縁性冷媒３はガ
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容槽１内へ吹き出され、所
定値以下に達したとき再び液弁１１を閉じる。こ
のようにして高圧力検出器５と液面検出器８とに
より前記動作を繰り返して弗素化合物が容槽１と
ガス貯槽７との間に環流し、容槽１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４は
ガス状のまゝガス貯槽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、容槽１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
動作して液量の如何にかかわらず液弁１１を開
き、ガス貯槽７内の沸点の低い絶縁ガス４を容槽
１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、容槽１内が高温時
に沸点の低い絶縁ガスをガス状のまゝガス貯槽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７
が大容積のものになるとか、またこれを防ぐため
圧縮機９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つた。

〔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
大容量の電磁誘導機に適用できるガス圧調整装置
を備えたガス絶縁電磁誘導機器を提供することを
目的とするもので容槽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容槽に接続したガ
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容
槽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１〜４，７〜１１等は第１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１２、容槽に
は圧力検出器１３が設けられている。１４は第２
のガス弁である。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１６、冷却フアン１７、冷
媒循環配管１８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１９により巻線および鉄心を主体とする変圧器
本体２に散布され、これらを冷却して容槽１の下
部に落ちる。そして再び冷媒液循環ポンプ１５で
循環される途中で冷却器１６を通過し、冷却フア
ン１７で冷却されて変圧器本体２の熱を外部に放
出する。また２０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
置と同じく容槽１内の温度は低く、絶縁性冷媒３
の蒸気圧も低いので容槽１内の絶縁は主として絶
縁ガス４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２の発熱により、絶縁性
冷媒３の温度、蒸気圧が高くなり、容槽１内の混
合ガスの全圧が上昇する。これを圧力検出器１３
で検出して、圧縮機９を駆動し第１のガス弁１０
を開いて余分のガスをガス貯槽７へ圧送し、容槽
１内を一定の圧力に保つ。容槽１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３
Ａの中へ拡散器１２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７内の冷媒３Ａとの混合により液化し、
また絶縁ガス４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９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４
が冷媒３Ａ内に溶解する。

ところで、上記の動作中、混合ガスに含まれて
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８により検出
し、これが上限値（第２図中ａレベル）に達した
ときは、制御装置２０の制御により、液弁１１を
開いて絶縁性冷媒３Ａの一部を容槽１内に返送
し、液面が下限値（第２図中ｂレベル）まで下つ
たとき液弁１１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
２の発熱が減少し、容槽１内の絶縁性冷媒３の温
度および、容槽１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、容槽１内のガス
圧が規定値以下になつたことを圧力検出器１３で
検出し、制御装置２０によりガス弁１４を開いて
ガス貯槽７から絶縁ガス４を容槽１へ返送し、容
槽１内のガス圧が一定の値に達したところでガス
弁１４を閉止する。このとき、ガス貯槽７の圧力
は容槽１よりも高くなつているから、ガス弁１４
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４の溶解度
も低下し、いままで冷媒３Ａ中に溶解していた絶
縁ガスが遊離してガス貯槽７上部に貯まり、順
次、容槽１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３
Ａへの絶縁ガス４の溶解度が大きい場合は、絶縁
ガス４をガス状のまゝガス貯槽７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
がつてガス貯槽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C₈F₁₆O、絶縁ガス４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。したがつ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。こゝでは貯槽内ユニツト２１Ａ、外部ユ
ニツト２１ｂでなる熱交換器２１を配設してあ
る。この熱交換器２１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れらを
合わせもつものである。絶縁性冷媒３Ａへの絶縁
ガス４の溶解度は第４図に示すように低温時に高
く、高温時に低い特性を示す。したがつて熱交換
器２１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から容
槽１へのガスの返送の場合には、冷媒３Ａの温度
を上げて、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２１に冷却、加熱の両機能
を持たせるか、片方の機能を持たせるかは変圧器
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リアクトルなど他の
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４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、１は容槽、２は変圧器本体、３，
３Ａは絶縁性冷媒、４は絶縁ガス、７はガス貯
槽、８は液面検出器、９は圧縮機、１０，１４は
第１、第２のガス弁、１１は液弁、１２はガス拡
散器、１３はガス圧力検出器、１５は冷媒液循環
ポンプ、１６は冷却器、１８は冷媒循環配管、１
９は冷媒散布器、２０は制御装置、２１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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   鉄心を主体とする機器本体を収納して絶縁および
   冷却を行うガス絶縁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
   弁からなるガス供給経路と、配管および液弁から
   なる液供給路経路と、を介して前記容槽に接続さ
   れたガス貯槽と、 前記ガス貯槽に封入され、液相に前記絶縁ガス
   が溶解可能の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、 前記第１、第２のガス弁、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 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。 ３ SF₆でなる絶縁ガスとフルオロカーボン
   C₈F₁₆O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。