JPH0549127A - ガス絶縁電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱制御やその運転・保守管理の必要なヒー
タを設けることなく、地熱で液化ガスを気化することが
できるガス絶縁電気機器を得ることを目的とする。 【構成】 絶縁性ガス３を充填するタンク２の底部５に
設けた開口部15に連通する接続パイプ16を延長して地下
に埋設し、この埋設した接続パイプ16の一端を閉じて液
溜部17を形成するとともに液溜部17において接続パイプ
16の管壁を熱伝導度の良好な部材で構成し、タンク２の
内壁に結露して生成され液溜部17に溜まった液化ガス４
が地熱で加熱されて気化し、再び絶縁性ガス３としてタ
ンク２の内部に戻される。 【効果】 寒冷地の厳冬期においてタンクに結露が生じ
ても、液化ガスが地熱で効果的に気化されるので、タン
ク内の絶縁性ガスの圧力低下を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、寒冷地で使用される
ガス絶縁電気機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＦ₆ ガスは絶縁性、耐熱性、耐アーク
性の優れた不活性なガスであり、これを絶縁、消弧ある
いは冷却媒体とするガス遮断器や変圧器、管路気中送電
線路、ガス絶縁開閉装置などのガス絶縁電気機器が広く
用いられている。しかし、ＳＦ₆ ガスは低温で液化する
性質があるため、たとえば−40℃の低温では機器内部の
ガス圧が低下して、所要の絶縁性能や消弧性能を満足し
なくなる場合がある。低温時の液化によるガス圧低下現
象は機器内部の充填圧力が高い程顕著に現われる。従っ
て、寒冷地で使用されるガス絶縁電気機器は、機器タン
ク部の温度低下を防止するため、機器全体を建屋内に設
置したり、タンク部を断熱材で覆ったり、機器全体ある
いはタンク部に加熱用ヒータを設けたり、ＳＦ₆ ガスに
他の絶縁性ガスを混合するなどの対策が行われている。
図６および図７は、実公昭62−9630号公報に示された従
来のガス遮断器の側面図および正面図である。図におい
て、１は各相毎に設けられた遮断部、２はこの遮断部１
をそれぞれ収納するタンク、３はこのタンク２の内部に
大気圧以上の圧力で充填された絶縁性ガス、４は絶縁性
ガス３が低温時タンク２の内壁に結露して生成される液
化ガスである。５はタンク底部で、液化ガス４がタンク
底部５に形成された凹部６に容易に集まるような傾斜を
もった構造となっている。７は３個の各タンク間を連通
する均圧配管、８は各凹部６を加熱するヒータで、電源
９によって付勢される。10は内部に操作装置11を備えた
制御用ハウジングである。

【０００３】次に動作について説明する。寒冷地の冬期
において大気温度が低下するとともに大気圧以上の圧力
で充填された絶縁性ガス３の内部圧力は低下するが、充
填圧力に応じた特定の温度迄低下すると絶縁性ガス３は
タンク２の内壁に結露を始める。この結露により生成さ
れた液化ガス４は、液滴となってタンク内壁に沿って降
下し、タンク底部５の傾斜面を経て凹部６に液体として
溜まる。大気温度が更に低下して、結露開始温度以下に
なるとタンク内部の絶縁性ガス３の圧力が急激に低下す
るので、これを防止するため、タンク底部５の凹部６に
溜った液化ガス４はヒータ８によって局部的に加熱され
温められて、再び気化して絶縁性ガス３に戻される。寒
風による局部冷却で、ある相のタンク２で結露が多めに
生じて液化ガス４の一部が気化せずに残っていても、各
タンク２は均圧配管７で連通されているので各タンク内
部の絶縁性ガス３の圧力はほぼ均一に保たれる。尚、一
般にガス遮断器は、正常時の10％位迄ガス圧が低下して
も支障なく運転できるように設計されているので、上記
のように僅かな量の液化ガス４が気化せずに残っていて
も、ガス遮断器は正常に運転が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス遮断器は以
上のように構成されているので、絶縁性ガス３が結露し
て生成される液化ガス４を気化するためには、加熱用の
ヒータ８や、ヒータを制御する制御装置が必要で、それ
らを運転し保守管理する費用も必要となるため、コスト
高になる問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、加熱制御やその運転・保守管理
が必要なヒータを設けることなく、地熱で液化ガスを気
化することができるガス絶縁電気機器を得ることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るガス絶縁
電気機器は、タンク底部に設けた開口部に連通する接続
パイプを延長して地下に埋設し、接続パイプの地下部に
液化ガスの液溜部を配備したものである。

【０００７】また、タンク底部の附近に液溜部を設ける
とともに、この液溜部に地熱を伝達する伝熱手段を備え
たものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、タンク内壁の液化ガスは
重力により自然降下してタンク底部を経て、地下に埋設
された液溜部に溜まり、この液溜部の液化ガスが地熱に
よって温められて再び気化し、絶縁性ガスとなってタン
ク内に戻される。

【０００９】また、タンク底部の附近に設けた液溜部に
地熱を伝達する伝熱手段を備えることにより、タンク内
壁で生成された液化ガスは速やかに液溜部に溜まり、こ
の液溜部で気化された絶縁性ガスは速やかにタンク内に
戻される。

【００１０】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図１
について説明する。図１において、１〜５は従来例の図
６と同様で、14はこの実施例のガス絶縁電気機器を設置
する地表面、15は遮断部１、絶縁性ガス３および液化ガ
ス４を内蔵するタンク２の底部５に設けられた開口部、
16は開口部15に連通する接続パイプで、その一部が地下
に埋設されている。17は地下に埋設された接続パイプ16
の一端を閉じて形成された液溜部で、液溜部17において
接続パイプ16の管壁は熱伝導度の良好な部材で構成され
る。19は、接続パイプ16の地表面14より上方の部分を大
気温度から遮蔽する断熱部材である。

【００１１】次に実施例１の動作について説明する。寒
冷地の冬期において、大気温度が０℃以下の特定の温度
まで低下すると、絶縁性ガス３はタンク２の内壁２に結
露する。この結露により生成された液化ガス４は、タン
ク２の底部５、開口部15を経て、底部５よりも下方に配
備された接続パイプ16へと重力作用で降下していき、地
下に埋設された接続パイプ16の液溜部17に到達する。液
溜部17は地下の地熱により温められており、大気温度つ
まりタンク２の温度よりも摂氏10度以上数10度も高温で
あるため、液溜部17に溜った液化ガス４は気化し、再び
絶縁性ガス３となって接続パイプ16を経路してタンク２
の内部へ戻される。この際、タンク２に戻される単位時
間当たりのガス流量Ｑは、液溜部17とタンク２との間の
ガス圧力差Ｐと接続パイプ16のコンダクタンスＣの積で
与えられる。大気温度が低下するほど、タンク２の内部
圧力は低下するものの、大気と地下との温度差、従って
タンク２と液溜部17とのガス圧力差Ｐが増大するため、
液溜部17で気化してタンク２に戻される絶縁性ガス３の
ガス流量Ｑは増大するので、タンク２の内部圧力の低下
が改善できる。尚、接続パイプ16の温度は断熱部材19に
より大気温度よりも高温に維持されているので、液溜部
17で気化した絶縁性ガス３が接続パイプ16の内壁で再び
結露することは少なく、絶縁性ガス３の大部分はタンク
２に戻される。

【００１２】従来のガス遮断器（図６、図７）ではタン
ク底部５に凹部６を設けねばならず、厚板で成形された
タンク２に凹部６を形成するのは製作が難しく、通常で
も高価なタンク２がますます高価になる問題点があった
が、実施例１によれば上記のようにタンク底部５に開口
部15を設ければよくタンク２を経済的に製作できる効果
を生じる。

【００１３】実施例２．図２はこの発明の実施例２を示
すもので、同一のタンク２の底部５に開口部15を２個所
に設け、接続パイプ16は地下部において閉じることなく
液溜部17ａを形成し、２個所の開口部15を相互に接続し
たものである。この実施例２によれば地熱の伝達面積が
増えるとともに、接続パイプ16のガス流路のコンダクタ
ンスＣが実施例１の２倍となるので、より優れた効果を
発揮する。

【００１４】実施例３．図３はこの発明の実施例３を示
すもので、３相のタンク２の底部５に開口部15を設け
て、接続パイプ16は実施例２と同様に地下部に液溜部17
ｂを形成し、３個所の開口部15を相互に接続したもので
ある。この実施例３によれば、従来例（図６、図７）に
おける均圧配管７を省略できるとともに、上記実施例２
と同様に実施例１よりも優れた効果を奏する。

【００１５】実施例４．図４はこの発明の実施例４を示
すもので、地下部にある液溜部17ｃを金属ベローズで構
成したので地熱の伝達面積が増えるとともに、接続パイ
プ16の地表面14から上方の部分を断熱効果の優れた真空
断熱間19ａで遮蔽したので接続パイプ16の内壁での再結
露が改善され、上記実施例２〜３と同様に実施例１より
も優れた効果を発揮する。

【００１６】実施例５．以上の実施例１〜実施例４では
それぞれ液溜部17〜17ｃを地下に埋設した場合を示した
が、この発明の実施例５は図５に示すように、液溜部17
ｄをタンク２の底部５の附近に配備するとともに、この
液溜部17ｄに地熱を伝達する伝熱手段18を備えたもので
ある。すなわち、図５の伝熱手段18は、真空引きされた
金属管18の内部にフロンなど少量の作動液を密封したヒ
ートパイプであって、下端を地下に埋設し上端を液溜部
17ｄから接続パイプ16の内部に設けたものである。19ａ
は液溜部17ｄを大気温度から遮蔽するための真空断熱
管、19ｂは伝熱手段18であるヒートパイプの地表面14か
ら上方の部分を大気温度から遮蔽するための断熱部材、
20はヒートパイプの地下部に地熱を有効に伝達するフィ
ンである。

【００１７】実施例５は上記のように構成されているの
で、寒冷地の冬期において絶縁性ガス３が結露すると、
液化ガス４はタンクの底部５の附近に配備された液溜部
17ｄに溜まる。一方、伝熱手段18であるヒートパイプの
地下部は地熱で加熱されているので、ヒートパイプ内部
の作動液は沸騰し、その蒸気圧は圧力波となり音速で液
溜部17ｄの方へ移動し、液溜部17ｄに溜った液化ガス４
により冷却されるとヒートパイプ内部の作動液は凝縮し
て潜熱を放出し、液化して重力作用でヒートパイプの地
下部へ還流する。このためヒートパイプで構成された伝
熱手段18は同じ寸法の金属棒よりも大量の地熱を非常に
小さな温度差で液化ガス４に伝達することができる。実
施例５では、液溜部17ｄをタンク底部５の附近に配備し
たので、実施例１〜実施例４に較べて接続パイプ16の長
さを大幅に短くできる。このことは、タンク２の内壁で
生じた液化ガス４が液溜部17ｄに溜まるまでの時間を大
幅に短縮するとともに、接続パイプ16のコンダクタンス
Ｃが大幅に増加する結果、液溜部17ｄで気化してタンク
２に戻される絶縁性ガス３の単位時間当たりの流量Ｑを
大幅に増加するという２つの新しい作用を生じる。この
２つの新しい作用のため、実施例５によれば、結露によ
るタンク２内部の絶縁性ガス３の圧力低下をより一層効
果的に改善することができる。

【００１８】実施例６．実施例５を示す図５ではタンク
２の底部５には凹部６を設けない場合を示したが、従来
例図６、図７と同様のタンク底部の凹部６を液溜部とし
て用いるとともに、この凹部６にヒートパイプの一端を
設けて地熱の伝熱手段18として構成することができる。

【００１９】以上の実施例１〜実施例６は、ＳＦ₆ ガス
を充填したガス遮断器について述べたが、低温時に液化
する可能性のある絶縁性ガス、たとえば弗化カーボン系
のガスについても同様に適用できるとともに、ガス絶縁
変圧器などのガス絶縁電気機器に適用できるものであ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によればタンク
底部に設けた開口部に連通する接続パイプを延長して地
下に埋設し、この接続パイプの地下部に液化ガスの液溜
部を構成したので、加熱制御やその運転・保守管理が必
要なヒータを設けることなく、地熱により液化ガスを気
化させることができ、寒冷地の厳冬期におけるタンクの
内部圧力低下を改善したガス絶縁電気機器を得ることが
できる。

【００２１】また、タンク底部の附近に液溜部を配備す
るとともにこの液溜部に地熱を伝達する伝熱手段を設け
たので、タンク内壁で生成された液化ガスは速やかに液
溜部に溜まり、液溜部で気化された絶縁性ガスは速やか
にタンク内に戻される結果、タンクの内部圧力低下を一
層改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す側面図である。

【図２】この発明の実施例２を示す側面図である。

【図３】この発明の実施例３を示す正面図である。

【図４】この発明の実施例４の主要部を示す正面図であ
る。

【図５】この発明の実施例５の主要部を示す正面図であ
る。

【図６】従来のガス絶縁電気機器の側面図である。

【図７】従来のガス絶縁電気機器の正面図である。

【符号の説明】

２ タンク ３ 絶縁性ガス ４ 液化ガス ５ タンクの底部 14 地下部 15 開口部 16 接続パイプ 17、17ａ〜17ｄ 液溜部 18 伝熱手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性ガスを充填するタンクの底部に設
   けた開口部に連通する接続パイプを延長して地下に埋設
   し、前記接続パイプの地下部に前記タンクの内壁に結露
   して生成される液化ガスの液溜部を配備したことを特徴
   とするガス絶縁電気機器。
2. 【請求項２】 絶縁性ガスを充填するタンクの底部の附
   近に前記タンクの内壁に結露して生成される液化ガスの
   液溜部を配備するとともに、この液溜部に地熱を伝達す
   る伝熱手段を備えたことを特徴とするガス絶縁電気機
   器。