JPS6051248B2 - 保護装置付油入コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘電体にポリオレフィン系プラスチックのみ
を使用しかつ保護装置に開閉器を使用した保護装置付油
入コンデンサに関する。

一般に油入コンデンサは第１図及び第２図に示すよう
にアルミ製電極箔１及び２の層間にコンデンサ紙３ａと
ポリオレフィン系プラスチックフィルム３ｂを複合した
誘電体３を介在させて巻回したコンデンサ素子４を所望
の電気容量を得るよう に複数個直列または並列に接続
してコンデンサ素体５を構成し絶縁油とともにケース６
内に収納して構成される。

従来、この種の油入コンデンサにあつてはこれを構成
するコンデンサ素子４が何らかの原因で絶縁破壊を起す
と、誘電体３及び絶縁油が急激に分解してガスを発生し
、ケース６の内圧を上昇させてケース６が変形するのみ
ならず破壊して火災等の二次災害を起す危険がある。

このため油入コンデンサに保護装置を設けてこのような
危険を防止するようにしている。従来用いられている保
護方式としてはコンデンサ素体の回路にに直列に限流ヒ
ューズを接続して故障コンデンサを回路からしや断する
方法やケースの変位の検出、Ｙ形パックとしての中性点
電位の検出、容量の不平衡検出及び過電流の検出等によ
りしや断固を動作させる方法等がある。しカルながざ、
限流ヒューズを用いる場合は短絡大電流をしや断できる
ようにその容量を設定するので大型で高価なヒューズが
必要と”なる。またしや断固を用いる場合はしや断固の
動作時間内にケースが破壊する場合があり、保護協調上
の問題点や、コンデンサそのものより保護設備の方が経
済的に大となる欠点を有していた。 本発明の目的は上
記欠点を除去するためになされたもので、コンデンサ素
子が絶縁破壊した際に従来のように系統の短絡容量以上
のしや断能力を有するヒューズやしや断器を用いること
なく速やかに故障コンデンサを回路から分離することの
できる保護装置付油入コンデンサを得ることにある。こ
こで、油入コンデンサにおいて、誘電体にポリオレフィ
ン系プラスチック（例えばポリプロプレンフィルム）の
みを使用した場合には次のような事実があることが発見
された。

即ち、（イ）ｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続した
コンデンサ素子のうちｍ素子（ｍ＜ｎ）が絶縁破壊した
場合、健全コンデンサの分担電圧は−巧一倍になり、充
電電流も」し倍になる。

こｎ−Ｍｎ−ｍの電流が故障コンデンサ素子の絶縁破壊
部にも流れるが、この程度の電流ては絶縁破壊部の周辺
の電極箔が溶解して金属短絡となるので、誘電体や絶縁
油を分解してガスを発生することが全くない。

従つてケース変形もみられない。（ロ）直列に接続され
たｎ個のコンデンサ素子がすべて破壊した（ｍ＝ｎ）と
き油入コンデンサが接続されている電源容量（又は系統
の短絡容量）に相当する短絡電流が流れるが、この短絡
電流により絶縁破壊部がアルミ製電極箔、ポリオレフィ
ン系プラスチックの順で１０〜１２０Ｔｒ１．Ｓ程度で
蒸発し、その蒸発部にポリオレフィン系プラスチックの
溶解物及び絶縁油が流入し、絶縁を回復すると同時に電
気容量も正常値に戻るという自復現象を有する。

本発明はこれら（イ）、（口）の現象を利用したものて
ある。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第３図及ひ第４図において、全体符号１０で示すコンデ
ンサ素体は、アルミ製電極箔１の層間に誘電体としてポ
リオレフィン系プラスチックフィルムか又はポリオレフ
ィン系プラスチック製紙一状構造物を介在させ、これら
を所望の電気特性になるまで巻回してなるコンデンサ素
子Ｃ１〜Ｃ８に２個以上直列に接続して所望の電気容量
を有するように構成される。このコンデンサ素体１０は
予め吸着脱気処理を行つた絶縁油１１とともにケ・ース
１２内に収納され、リード線１３と、一対の接点１４及
び金属１５からなる開閉器とを介してケース１１内に取
付けられたブッシング１６の内部端子に接続される。開
閉器を構成する一対の接点１４は接離可能で、コンデン
サの定格運転時には接触状態に保持され、またコンデン
サ素体１０の直列に接続されたコンデンサ素子がすべて
短絡故障を生じた際にはこのときに流れる短絡電流より
変形する金属線１５により開離されるもので、実施例に
おいては一対の嵌込接点１４ａ，１４ｂて構成してある
。この開閉器は短絡電流よりも小さい電流をしや断する
能力を有するものてあり、従つて一対の嵌込接点１４ａ
，１４ｂが開離され″たときには短絡電流が流れている
間、接点１４ａ，１４ｂ１間がアークて接続された状態
に維持される。金属線１５は変態温度４０〜１３５℃の
記憶効果を有する例えばチタン、ニッケル合金（商品名
二チノール）が使用される。

この金属線１５は５５０℃以上で所定の形状に変形して
記憶させれば、変態温度４０′Ｃ〜１３５゜Ｃより低い
温度で任意の形状に塑性加工してもこの金属が再び変態
温度４０℃〜１３５℃に加熱されると元の形状に復帰す
る性質を有する特殊金属で、その復帰時には約６０ｋ９
１Ｔｆｕｎの応力を発生する。そこで本実施例において
金属線１５を５５０℃以上で第６図に示すように波形状
に成形し、変態温度４０６Ｃ〜１３５℃より低い温度で
直線状に加工して構成した。

これにより、開閉器は定格運転時、金属線１５が直線状
にあり、一対の嵌込接点１４ａ，１４ｂを接触させた状
態に保持しているが、コンデンサ素体１０に全短絡故障
が生じて短絡電流が流れた際には金属線１５が変態温度
４０℃〜１３５℃に加熱されることにより波形状に復帰
して一対の嵌込接点１４ａ，１４ｂを開離する。

しかしてこのように構成した油入コンデンサにおいて何
らかの原因でコンデンサ素体１０の一部の素子に故障が
発生した場合、その故障コンデンサ素子は前述の（イ）
項で詳述したように充電電流がＡ倍となつて流れるが、
金属短絡状態にあるために誘電体及び絶縁油を分解する
ようなことがない。

従つて金属線１５は直線状のままであり、一対の嵌込接
点１４ａ，１４ｂを接触状態に保持する。これに対し、
コンデンサ素体１０の全直列接続素子が完全に短絡した
場合、系統の短絡容量によつて決定する短絡電流によつ
て前記金属線１５がジュール熱により瞬時のうちに温度
上昇して波形状に復帰し、一対の嵌込接点１４ａ，１４
ｂを開離する。ここて開閉器は全短絡故障電流をしや断
する能力を有しないから短絡電流が流れている間は嵌込
接点１４ａ，１４ｂ間にアークが発生して継続しコンデ
ンサ素体１０には短絡電流が流れる。しかしながら、前
記（口）項で詳述した如く、１０〜１２０ｍｓの後コン
デンサが絶縁回復するので短絡電流か流れなくなり、従
つて開閉器の嵌込接点１４ａ，１４ｂ間に発生したアー
クが消滅し、、故障コンデンサを系統から分離すること
がてきる。次に本発明による保護装置付油入コンデンサ
の具体的な実施例を説明する。

第３図及び第４図において誘電体としてポリプロピレン
フィルム２枚とアルミ製電極箔とを重ねて巻回し、８。
２ＳｐＦのコンデンサ素子Ｃを作りその素子番号をＣｌ
，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８とし、
この中で予めＣ１をＡＣ電圧で絶縁破壊するように構成
しておく、そしてこれらを２個直列４個並列に接続し、
１６．２５ｐＦ相当のコンデンサ素体１０を形成する。

このコンデンサ素体１０の直列接続素子数は２個てある
。このコンデンサ素体１０をそのリード線１３と直列に
一対の接点１４及び直線状の金属線１５を介してブッシ
ング１５の内部端子に接続したものを絶縁油１１ととも
にケース１２に収納して故障状態を有する油入コンデン
サを作成する。油入コンデンサの定常運転時の定格電圧
は３３００Ｖ１定格電流は２０Ａてある。この故障コン
デンサを第７図に示す電源Ｅ１電流調整用リアクトルＸ
ｅ、残留抵抗Ｒ１開閉器Ｓを直列接続した試験回路に挿
入し３３００Ｖを１時間印加したがケース１２の変形は
見られなかつた。このとき故障コンデンサに流れた充電
電流は４０Ａてあつた。この故障コンデンサを試験回路
から取外し、破壊個所を分解調査した結果、破壊個所は
完全な金属短絡状態を示し、また金属線１５は波形状に
復帰せす直線状であソー対の接点１４は閉路していた。
次に故障コンデンサ素子Ｃ１を再組立するとともに新た
にＣ２のコンデンサ素子を予めＡＣ電圧で絶縁破壊して
おきコンデンサ素体１０の直列接続素子をすべて絶縁破
壊しておく、これを第４図に示すように２個直列４個並
列接続して再組立てし第７図に示す試験回路に挿入する
。そしてこの試験回路に４０００Ａ流したところ１０７
７１．Ｓて回路がしや断された。試験回路より故障コン
デンサをとりはずし分解調査の結果、金属線１５は完全
に元の波形状に復帰し一対の接点１４は開離していた。
又コンデンサ素体１０の静電容量及び絶縁抵抗を測定し
たところ所定の数値を示し絶縁回復していることが立証
された。尚、上記実施例において一対の接点及び金属線
からなる開閉器をケースの内部に設けたものによつて説
明したがケースの外部に設けてもよいことは勿論である
。

このように本発明による保護装置付油入コンデンサにお
いては、コンデンサ素子の短絡故障によりケース変形あ
るいはケース破壊による二次災害を未然に防止すること
ができるばかりでなく、これに使用される保護装置は全
直列接続素子の完全短絡による短絡電流をしや断する能
力が必要てはないので、たとえば従来においては１３．
△■Ａ程度のしや断容量を必要としたのに対し本発明に
よれは６７ＫＶＡ程度のしや断能力のある開閉器てよく
小形軽量及び価格の低減を計ることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は一般的なコンデンサ素子及”び油入
コンデンサを示す斜視図及び一部破断断面図、第３図及
び第４図は本発明による保護装置付油入コンデンサを示
す一部破断断面図及び回路図、第５図及ひ第６図は本発
明による保護装置付油入コンデンサの要部を示す部分図
、第７図は試・験回路を示す回路図てある。 Ｃ１〜Ｃ８・・・・コンデンサ素子、１０・・・・コン
デンサ素体、１１・・・・・・絶縁油、１２・・・・・
・ケース、１４・・・・・・一対の接点、１５・・・・
・・金属線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘電体と電極箔とを重ねて巻回したコンデンサ素子
   を少なくともｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続して
   コンデンサ素体を構成し、このコンデンサ素体を絶縁油
   とともにケース内に収納し、前記コンデンサ素体に直列
   に開閉器を接続したものにおいて、前記誘導体はポリオ
   レフィン系プラスチックのみで構成し、前記開閉器は接
   離可能な一対の接点とこの一対の接点に直列に接続され
   た金属線で構成し、かつこの金属線は定格運転時には前
   記一対の接点を接触状態に保持し前記ｎ個のコンデンサ
   素子が全短絡故障を生じた際にはこのときに流れる短絡
   電流により変形して体記一対の接点を開離し前記短絡電
   流が流れている間は前記一対の接点間がアークで接続さ
   れた状態を維持しうる、形状記憶効果を有する金属線で
   構成したことを特徴とする保護装置付油入コンデンサ。