JPH058990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は送電線路に用いられる大型のブツシン
グの熱安定性を、実使用状態に近い条件下でしか
も比較的簡便な装置を用いて試験することができ
るブツシングの熱安定性試験法に関するものであ
る。

（従来の技術） 電力用変圧器等に多用されているブツシングに
は絶縁性能について長期間にわたり高度の信頼性
が要求され、このためには運転中の発熱による絶
縁材料の劣化について十分な注意を払う必要があ
る。一般にブツシングの発熱は通電電流による発
熱と絶縁材料の誘電損による発熱とに大別される
が、ブツシングのコンデンサコア等には油浸紙や
レジン含浸紙のような誘電正接が小さい材料が使
用されているためこれまでは誘電発熱はほとんど
問題とされていなかつた。ところが近年の送電電
圧の上昇に伴いブツシングも大型化してきたため
誘電損による温度上昇が無視できぬようになつて
きた。即ち、ブツシングのコンデンサコアの誘電
損は概略次式によつて計算される。

Ｐ＝2πfε_p ε_r E²Vtanδ Ｐ：コンデンサコアの誘電損(W) ｆ：周波数（Hz） ε_p：真空の比誘電率＝8.875×10^-12（Ｆ／ｍ） ε_r：コンデンサコア材料の比誘電率 Ｅ：コンデンサコア内の電界（Ｖ／ｍ） Ｖ：コンデンサコアの体積（m³） tanδ：コンデンサコア材料の誘電正接 上式から明らかなように誘電損はコンデンサコ
アの体積に比例するからブツシングの大型化に伴
ない誘電発熱量に大きくなるうえ、tanδの値も材
料が高温となるほど大となり、更にブツシングが
大型化するほどコンデンサコアが厚くなつて内部
で発生した熱が内部にこもり易くなる。従つて大
型のブツシングについては誘電損による発熱が原
因で加熱してコンデンサコアの絶縁が損なわれる
ことがないかを使用前に十分に検証する必要があ
る。

そこでブツシング規格JEC−183では「熱安定
性試験」を型式試験として規定している。これは
ブツシングが変圧器に設置された状態を模擬して
ブツシングの下半部を90℃の熱油中に浸漬して規
定電圧を長時間印加し、温度上昇により誘電正接
の値が暴走的に増加することなく一定値に落着く
ことを確認してブツシングの熱安定性を検証する
方法である。更にまた国際規格IEC−137（1984年
版）では通電発熱量の大きいブツシングについて
は通電発熱と誘電発熱の両方を模擬した熱安定性
試験を行くべきことを規定しており、これは実使
用に最も近い状態で熱安定性の検証ができる点で
最も厳密で好ましい試験法と言うことができる。

そこで本出願人はこの国際規格に対応するブツ
シングの熱安定性試験法として、油タンクに供試
ブツシングともう一本のブツシングとを並列配置
し、両者の上端どうしと下端どうしをそれぞれ電
線により連結して回路を形成し、ブツシングのフ
ランジ付近の外周から変流器を用いて励磁してブ
ツシングに電流を流しつつブツシングに電圧を印
加する方法を発明し、先に特願昭60−285207号と
して提案した。ところがこの方法によつて100万
Ｖ級の大型のブツシングの試験を行うには、10ｍ
に近い大型のブツシングを２本据え付けることが
できる極めて大型の油タンクを必要とし、その内
部に多量の油を注入しなければならず、しかも油
の脱気のために油タンク内を真空にしなければな
らないため大型のタンクが大気圧による変形を受
けることのないよう非常に大きい強度を持たせね
ばならない等の理由により、ブツシングの製作コ
ストの数十倍にも達するような非現実的に大がか
りな試験設備が必要となり、実際に誘電発熱が問
題となるような大型のブツシングについては実施
が困難であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこのような従来の問題点を解決して、
上記のような大型の設備を用いることなく実使用
状態に近い条件下でブツシングの熱安定性を試験
することができる方法を提供するために完成され
たものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は上記の目的を達成するために研究
を重ねた結果、従来法がブツシングの中心導体に
電流を通電することによつて通電発熱を行わせて
いた点を改良し、加熱された絶縁流体をブツシン
グの内部に送り込むことによつて通電発熱量と等
価な熱量をブツシングに与えれば、極めて簡単な
設備で国際規格を満足できるブツシングの熱安定
性試験が行えることを見出した。本発明はこのよ
うな着想に基づいて完成されたものであつて、供
試ブツシングの中心パイプの内部に加熱絶縁流体
を導入してブツシングに通電したときと等価な熱
を供試ブツシングに与えつつ供試ブツシングに試
験用の高電圧を印加することを特徴とするもので
ある。

（実施例） 次に本発明を３つの実施例によつて更に詳細に
説明する。

実施例 １ 第１図に示す第１の実施例においては、供試ブ
ツシング１は約90℃に加熱された油タンク２にそ
の下半部を浸漬させた状態で取付けられ、ブツシ
ング１の中心パイプ３の内部に加熱された絶縁油
がホース４によつて送り込まれる。ホース４とし
ては弗素ゴムのような耐熱性、耐油性、絶縁性に
優れたものが好ましい。絶縁性は油タンク２の外
部に設置されたヒータ５によつて加熱され、ポン
プ６によりブツシング１の下方から中心パイプ３
の中心部分へ送り込まれ、他のホース７によつて
下端から吸引されて循環されているが、循環を行
わせる方法としては加熱された絶縁油を上方から
送り込んで上方から排出しても、あるいは一端か
ら送り込んで他端から排出させてもよい。絶縁油
の温度及び流量はそれによつてブツシング内部に
伝えられる熱量がブツシングの定格電流通電時の
通電発熱量に等しくなるように予め調整しておく
ものとするが、その調整方法としては次の２つの
方法が考えられる。

第１の方法は次式の方法は次式が成立するよう
に絶縁油の温度及び流量を調節する方法である。

ｗ・ｃ（T₁−T₂）＝ブツシングの通電発熱量 ｗ：絶縁油の流入速度 ｃ：絶縁油の比熱 T₁：ブツシングに流入する絶縁油の出口温度 T₂：ブツシングから流出する絶縁油の出口温度 上式の左辺は絶縁油のよりブツシングに与えら
れる熱量である。この方法によるときには流量計
８により絶縁油の流量を測定するとともに、ホー
ス４の出口とホース７の入口付近に熱電対等の温
度計９を取付けて温度測定を行うとよい。

第２の方法はブツシングに定格電流を流した通
電試験を前もつて行い、そのときの温度上昇値と
等しくなるようにヒータによる加熱量を調節する
方法である。通電試験は高電圧印加を必要とせ
ず、数ボルトの低電圧でブツシングに電流を流せ
るから、容易に実施することができ、このときブ
ツシング内部の複数個所に熱電対を配置して温度
分布を測定しておき、これと同様の温度分布が得
られるように絶縁油の制御を行えばよい。

このようにしてブツシングに通電したときと等
価な熱を供試ブツシングに与えつつ、供試ブツシ
ング１の上端に課電線１０を介して試験用の高電
圧を印加し、熱安定性試験を行う。従つて試験中
は供試ブツシング１に高電圧がかかつているの
で、熱電対等のリード線の測定者の手許まで配線
することはできない。このため図示のように熱電
対等の温度計の表示部１１をブツシングの頭部に
シールド１２により囲んで設置し、望遠鏡等によ
つて観測する方法か、あるいは電気信号を光信号
に変換したうえで、電界の影響を受けない光フア
イバーケーブルによつて手許まで引出し温度を測
定する方法を取ることが好ましい。

本発明の方法に用いられる油タンク２は供試ブ
ツシング１の下部とアースとの間の絶縁に必要な
距離を確保できればよいので小型のものでよく、
外圧に強い断面円形とすることができるの補強用
のリブ等のない簡単な構造とすることができる。
従つて従来のように大がかりな設備や多量の絶縁
油や別のブツシングも必要とせずに容易にブツシ
ングの熱安定性試験が行えることとなる。

実施例 ２ 第２図に示す第２の実施例では、ガスボンベ２
１及び酸素ボンベ２２からホース２３，２４を介
して可燃性ガスと酸素とを供試ブツシング１の中
心パイプ３の内部に送り込んで燃焼させ、燃焼ガ
スを加熱絶縁流体として使用する。図示のように
ホース２３，２４は途中で一本化され中心パイプ
３の下端で可燃性ガスを燃焼させるほか、各ホー
ス２３，２４から供給された可燃性ガスと酸素
（又は空気）を中心パイプ３内の下部で混合させ
るようにしてもよい。

この場合にも燃焼発熱量の調節方法としては２
つの方法が考えられる。第１の方法は次式が成立
するように発熱量を調節する方法である。

qw₁＋w₁c₁T₃＋w₂c₂T₂−w₃c₃T₃−（w₂−w₀）
c₂T₃ ＝ブツシングの通電発熱量 但しw₃＝w₁＋w₀、w₂＞w₀とする。

ｑ：可燃性ガス１Kgの燃焼発熱量 w₁：ブツシングに流入する可燃性ガスの重量速
度 w₂：ブツシングに流入する酸素の重量速度 w₃：燃焼ガスのブツシングからの流出重量速度 w₀：燃性ガス１Kgを燃焼させるに必要な酸素量 c₁：可燃性ガスの定圧比熱 c₂：酸素の定圧比熱 c₃：燃焼ガスの定圧比熱 T₁：可燃性ガスの流入温度 T₂：酸素の流入温度 T₃：燃焼ガスの流出温度 この方法ではw₁の可燃性ガスとw₂の酸素とを
燃焼させ、w₃の燃焼ガスとw₂−w₀の余剰酸素と
がブツシングから出て行くものとしてある。また
第２の方法は第１の実施例と同様に予め通電試験
を行い、そのときの温度分布と等しい温度分布を
生じさせる方法である。なお第２の実施例におい
ては、供試ブツシング１の下端は封止板２５によ
り封止しておくものとする。

実施例 ３ 第３図に示す第３の実施例では、油タンク２の
内部が絶縁性の隔壁３１によつて内外２重に区画
され、ヒータ３２によつて高温に加熱された油加
熱室３３の天井の透孔３４に供試ブツシング１の
中心パイプ３の下端を密着させ、加熱された絶縁
油を対流によつて供試ブツシング１の内部に導く
方法が採られる。この方法においてはヒータ３２
の発熱量の調整により、予め行われた通電試験と
同じ温度分布を供試ブツシング１内に生ぜしめ、
また他のヒータ３５によつて油タンク２内を約90
℃に加熱しつつ高電圧を印加する。

なお、本発明による試験方法の精度の検証のた
め、同一ブツシング試料について本発明の第１〜
第３の実施例による試験結果と実使用状態通りに
電流通電および電圧印加を同時に行う試験方法に
よる結果との比較を行つた。それらをそれぞれ第
４図、第５図、第６図に示す。いずれの方法でも
飽和までの過渡状態においては時定数の関係でい
くらか差がみられるものの、最終的には実使用状
態通りに電流通電および電圧印加を同図に行う試
験方法の場合と誘電正接が一致した状態で飽和
し、熱安定に達していることがわかる。これよ
り、各実施例共、熱的飽和時点では実際に通電し
た場合と全く等価な熱的模擬がされており、充分
な試験精度をもつていると言える。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、通
電発熱量を中心導体への直接通電により与える従
来法に代えて、中心パイプの内部の加熱絶縁流体
を導入する方法によつて通電時と等価な熱を供試
ブツシングに与えつつ試験用の高電圧を印加する
ようにしたので、従来のようなブツシングコスト
の数十倍もするような大がかりな油タンクを用い
る必要がなく、簡単な設備でしかも実使用状態と
等価な条件下でブツシングの熱安定試験を行うこ
とができる。よつて本発明は従来の問題点を解消
したブツシングの熱安定性試験法として、産業の
発展に寄与するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、
第２図は本発明の第２の実施例を示す断面図、第
３図は本発明の第３の実施例を示す断面図、第４
図〜第６図は本発明の第１〜第３の実施例による
試験結果と実使用状態通りに電流通電および電圧
印加を同時に行う試験方法による誘電正接と中心
パイプの過度上昇結果を比較した特性図である。 １：供試ブツシング、２：油タンク、３：中心
パイプ、９：温度計、１０：課電線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供試ブツシングの中心パイプの内部に加熱絶
   縁流体を導入してブツシングに通電したときと等
   価な熱を供試ブツシングに与えつつ供試ブツシン
   グに試験用の高電圧を印加することを特徴とする
   ブツシングの熱安定性試験法。 ２ 供試ブツシングの中心パイプの内部に加熱さ
   れた絶縁油をホースを介して導入する特許請求の
   範囲第１項記載のブツシングの熱安定性試験法。 ３ 供試ブツシングの中心パイプの内部に可燃性
   ガスと酸素とを送り込んで燃焼させ、燃焼ガスを
   加熱絶縁流体として用いる特許請求の範囲第１項
   記載のブツシングの熱安定性試験法。 ４ 供試ブツシングの下端を油タンク内の油加熱
   室に連通させ、加熱された絶縁油を対流により中
   心パイプの内部に導入する特許請求の範囲第１項
   記載のブツシングの熱安定性試験法。