JP2002280243A - 電気機器の乾燥方法および乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気機器を加熱しなくても済む乾燥方法を提供
する。 【解決手段】水分を含有し得る絶縁物を備えた電気機器
１を密封容器２内に収納し、密封容器２内を真空排気す
ることによって絶縁物を乾燥させる方法において、初期
工程で密封容器２内からのガスを排気し、次工程で密封
容器２内からのガスを冷却しながら排気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水分を含有し得
る絶縁物を備えた電気機器、例えば、油入変圧器などの
乾燥方法に関し、特に、加熱する必要のない電気機器の
乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、油入変圧器などの電気機器は、
絶縁や機械的支持のために内部に絶縁物が使用されてい
るが、水分を含有し得る絶縁物は、その含有水分が多い
状態のまま使用すると絶縁耐力が低くなるとともに機械
的強度も弱くなる。そのために、水分を含有し得る絶縁
物が使用されている電気機器は予め乾燥され、絶縁物に
含まれている水分の除去が行われる。一般に、水分を含
有した絶縁物の周囲の平衡水蒸気圧は、その絶縁物の温
度が高い程、或いは、その絶縁物の含有水分量が多い
程、高くなる。

【０００３】図４は、クラフト紙の場合の平衡水蒸気圧
線図であり、出所は、Ｊ．Ｄ．Ｐｉｐｅｒ著，Ｔｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎ Ｐａｐｅｒ，Ａ．Ｊ．Ｅ．Ｅ．Ｄｅｃ
ｅｍｂｅｒ １９４６，６５．ｐｐ．７９１−７９７で
ある。図４の横軸はクラフト紙の温度、縦軸は平衡水蒸
気圧である。平衡水蒸気圧の単位はｍｍＨｇで示されて
いるが、１ｍｍＨｇは０．１３３ｋＰａ・ａｂｓであ
る。実線が、各含有水分量Ｗ（重量％）の場合のクラフ
ト紙の平衡水蒸気圧特性曲線である。一点鎖線は、水の
場合の平衡水蒸気圧特性曲線であり、比較のために添え
られている。縦軸の平衡水蒸気圧をＬｏｇ目盛り、横軸
の温度を平等目盛とすることによって、クラフト紙の平
衡水蒸気圧特性が直線となり、クラフト紙の平衡水蒸気
圧は、温度が高い程、或いは、含有水分量Ｗが多い程、
高くなる。この平衡水蒸気圧特性に基づくようにすれ
ば、クラフト紙を乾燥させることができる。図４によれ
ば、例えば、クラフト紙を含有水分量Ｗが０．５１％に
なるまで乾燥させる場合、クラフト紙の温度が２０℃で
あれば、クラフト紙周囲の圧力が０．０５ｍｍＨｇにな
るまで真空引きする必要がある。ところが、電気機器を
０．０５ｍｍＨｇと言う高真空にすることは困難であ
る。すなわち、電気機器を０．０５ｍｍＨｇの真空度に
するには、電気機器から真空ポンプまでの配管抵抗があ
るために、真空ポンプ側を少なくとも０．００５ｍｍＨ
ｇまで真空引きする必要があるが、例えば、油回転ポン
プのような真空ポンプ単体で限られた時間内にこのよう
な高真空を実現させることは不可能である。しかし、図
４によれば、クラフト紙を６０℃に加熱しておけば、真
空度が１ｍｍＨｇ程度でもクラフト紙を含有水分量Ｗ
０．５１％まで乾燥させることができる。したがって、
従来、例えば油入変圧器などの電気機器を乾燥させる場
合は、初めに電気機器を加熱し、その後真空引きするよ
うにしていた。

【０００４】図３は、従来の電気機器の乾燥装置の構成
を示す側面図である。密閉容器２の内部に電気機器１お
よびヒータ８が収納されている。密閉容器２には開閉弁
９Ａを介して配管９が接続され、その配管９の右端部が
真空ポンプ４に接続されている。従来の電気機器１の乾
燥方法は、図３において、初めヒータ８でもって電気機
器１が加熱される。その後、真空ポンプ４を動作させ、
密閉容器２内のガスが排気される。そのガスは、元々密
閉容器２内にあった空気と電気機器１の絶縁物から発生
する水蒸気である。前述されたように、加熱温度は、高
い方が低真空度でもって乾燥することができるので、電
気機器１をその絶縁物の耐熱温度まで上昇させる。例え
ば、絶縁物がクラフト紙の場合、１００℃程度まで加熱
される。

【０００５】なお、絶縁物としてクラフト紙などが使用
された油入変圧器の乾燥処理では、その油タンク内の中
身本体，すなわち，鉄心および巻線などからなる変圧器
本体だけが図３における電気機器１として密閉容器２内
に収納され乾燥される。乾燥後、密閉容器２内に油が注
入され、油入変圧器の中身本体が油含浸される。油入変
圧器の中身本体を油タンク内に収めるのは、密閉容器２
の外部で行われる。また、図３における電気機器１の構
成として油タンクに中身本体が収納された状態の場合も
ある。その場合は、配管９が電気機器１の油タンクに接
続され、その油タンク内部が真空引きされる。乾燥後、
電気機器１の油タンク内に油が注入され中身本体が油含
浸される。

【０００６】また、油入変圧器やガス絶縁変圧器などの
電気機器の乾燥方法には、油タンクやガスタンクなどの
電気機器タンク内に電気機器の中身本体が収納されたま
まの状態で電気機器タンク自体を密閉容器として乾燥処
理を行う方法があり、このような乾燥方法は、特に、乾
燥設備が用意されていない据付現地で乾燥を行う場合に
は好適な乾燥方法である。このような，電気機器タンク
自体を密閉容器として乾燥処理を行う方法の場合には、
図３のようなヒータ８による加熱の代わりに、図５に示
されるような，熱油（ガス）循環，すなわち，絶縁油や
絶縁ガスを加熱して循環させて中身本体を加熱する方法
がよく用いられる。

【０００７】図５は、図３の電気機器の乾燥装置におけ
る加熱方法とは異なる加熱方法を示す側面図であり、油
入変圧器やガス絶縁変圧器などの電気機器２１の乾燥処
理において、油タンクやガスタンクなどの電気機器タン
ク２３内に電気機器の中身本体２２が収納されたままの
状態で電気機器タンク２３自体を密閉容器として乾燥処
理を行うための加熱方法を示している。図５において、
電気機器タンク２３に、例えば脱気装置などの，ヒータ
を備えた循環装置２５をバルブ２６，２７および配管を
介して接続して、絶縁油や絶縁ガスなどの絶縁媒体２４
を加熱して循環させることにより、電気機器の中身本体
２２を加熱する。電気機器の中身本体２２が充分に加熱
されたら、絶縁油や絶縁ガスなどの絶縁媒体２４を電気
機器タンク２３から抜いて、図３と同様に真空ポンプに
より真空引きすることによって乾燥を行う。なお、油入
変圧器やガス絶縁変圧器などの電気機器２１では、その
絶縁媒体２４を電気機器タンク２３内に封入するための
バルブが付属しているが、この付属のバルブを図５のバ
ルブ２６として用いることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の電気機器の乾燥方法は、加熱するのに多
大なエネルギーを必要とするという問題があった。すな
わち、電気機器を予めヒータでもって加熱するので多大
なエネルギーを消費する。そのエネルギーは、電気機器
が大きくなるにつれて増加するとともに、コスト高とな
る。

【０００９】また、電気機器タンク内に電気機器の中身
本体が収納されたままの状態で電気機器タンク自体を密
閉容器として乾燥処理を行う場合に、真空引き前の加熱
方法として、上述のような，熱油（ガス）循環，すなわ
ち，絶縁油や絶縁ガスを加熱して循環させることにより
電気機器の中身本体を加熱する方法が従来用いられてい
た。しかしながら、このような熱油（ガス）循環による
加熱を行う方法においては、真空ポンプなどの真空引き
のための装置に加えて、ヒータを備えた循環装置を用意
する必要があるとともに、特に加熱媒体として絶縁油を
用いる場合には、その絶縁油が不燃性のものでなければ
その取り扱いにおいて防災上の管理が必要であり、ま
た、真空引き前に電気機器タンクから絶縁油を引き抜く
作業もそのための設備が用意されていない据付現地の場
合、煩雑なものになるなどの問題もあった。

【００１０】この発明の目的は、電気機器を加熱しなく
ても済む乾燥方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の方法によれば、水分を含有し得る絶縁物
を備えた電気機器を密封容器内に収納し、前記密封容器
内を真空排気することによって前記絶縁物を乾燥させる
方法において、初期工程で前記密封容器内からのガスを
排気し、次工程で前記密封容器内からのガスを冷却しな
がら排気するようにするとよい。それによって、初期工
程では、主として密封容器内の空気が排気され、次工程
で水蒸気が除去される。すなわち、次工程では、排気さ
れるガスが冷却されるので、そのガスに含まれる水蒸気
が凝縮される。そのために、排気側に高い真空状態が形
成され、密封容器内のガスが排気側に引っ張られる。そ
れによって、水分が引き出され、電気機器が乾燥され
る。したがって、電気機器を予め加熱しなくても済み、
常温で電気機器を乾燥することができる。

【００１２】また、かかる電気機器の乾燥方法を実施す
る装置を、前記密封容器の排気口に冷凍トラップを介し
て真空ポンプが接続され、初期工程で前記真空ポンプを
動作させることによって前記密封容器内からのガスを排
気し、次工程で前記真空ポンプと前記冷凍トラップとを
ともに動作させることによって前記密封容器内からのガ
スを冷却しながら排気するように構成するとよい。それ
によって、初期工程では真空ポンプでもって主として密
封容器内の空気が排気され、次工程では冷凍トラップで
もって排気の途中で水蒸気が除去される。そのために、
加熱装置が無くても電気機器を乾燥させることができ
る。

【００１３】また、かかる構成において、前記真空ポン
プ内の潤滑油に含まれる水分を除去する油水分離フイル
タが設けられてなるようにしてもよい。それによって、
真空ポンプまで到達した水蒸気が例え潤滑油に混ざって
も、油水分離フイルタでもってその水分が除去される。
したがって、密封容器から真空ポンプへの排気系の水蒸
気圧が高まるのを防ぐことができる。

【００１４】また、かかる構成において、前記冷凍トラ
ップが、蓋を有する真空容器からなり、前記蓋に前記真
空容器の内側に突出するポケット部が設けられるととも
に前記真空容器の両側にそれぞれ前記密封容器内からの
ガス流入口と、前記真空ポンプ側へのガス流出口が設け
られ、前記真空容器の外側から前記ポケット部に冷却剤
を挿入することによって前記冷凍トラップを動作させて
なるようにしてもよい。それによって、冷凍トラップに
入った水蒸気がポケット部の外周に霜となって凝縮付着
する。乾燥中にときどき蓋を明けてその霜を削り取り、
霜の量を計測すれば、その時点での電気機器の乾燥状態
を知ることができる。

【００１５】また、かかる構成において、前記密封容器
側から前記ガス流入口へ繋ぐ配管の口径が、前記ガス流
出口から前記真空ポンプ側へ繋ぐ配管の口径より大きい
ようにしてもよい。密封容器から真空ポンプへの排気系
において、密封容器から冷凍トラップへの排気系は、冷
凍トラップから真空ポンプへの排気系と比べて水蒸気が
多く流れるが、上記のように、密封容器側からガス流入
口へ繋ぐ配管の口径を大きくすることによって、水蒸気
の流れる部分の配管抵抗が減るので、密封容器からの水
蒸気が排出されやすくなる。

【００１６】また、かかる構成において、前記真空容器
の内部空間における前記ガス流入口と前記ポケット部と
の間隙が、前記ガス流出口と前記ポケット部との間隙よ
り大きいようにしてもよい。ガス流入口と前記ポケット
部との間隙には水蒸気が存在するので、この隙間を大き
くすることによって、冷凍トラップ内部における水蒸気
の流れの抵抗が減り、密封容器からの水蒸気がさらに排
出されやすくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる電気機
器の乾燥装置の構成を示す側面図である。電気機器１が
収納された密閉容器２には配管７が接続され、その配管
７が開閉弁７Ａ，７Ｂを介して冷凍トラップ３に接続さ
れている。さらに、冷凍トラップ３には配管６が接続さ
れ、その配管６が開閉弁６Ａを介して真空ポンプ４に接
続されている。また、真空ポンプ４内部の潤滑油と連通
する配管５Ａ，５Ｂが設けられ、配管５Ａ，５Ｂの左端
部は油水分離フイルタ５が接続されている。

【００１８】図１において、初期工程では、開閉弁６
Ａ，７Ａ，７Ｂはいずれも開成状態にしたままで、か
つ、冷凍トラップ３は動作させずに真空ポンプでもって
密封容器２内からのガスを排気し、密封容器２内の真空
度が数１００ｍｍＨｇ程度になるまで続ける。それによ
って、密封容器２内の空気を除去する。次工程では、冷
凍トラップ３を動作させ、密封容器２から来る水蒸気を
冷凍トラップ３でもって凝縮させながら、真空ポンプ４
でもって排気させる。水蒸気が凝縮されることにより、
排気側に高い真空状態が形成されるので、密封容器２内
のガスが排気側に引っ張られ、電気機器の水分が引き出
される。したがって、電気機器１を従来のように予め加
熱しなくてもよく、常温で電気機器１を乾燥することが
できる。ヒータが不要なのでエネルギーの消費が減るよ
うになり、エネルギー代が節約されるので低コストでも
ある。

【００１９】また、図１において、真空ポンプ４の動作
中に油水分離フイルタ５を働かせておけば、真空ポンプ
４の排気能力を維持することができる。すなわち、真空
ポンプ４中の潤滑油を配管５Ａ，５Ｂ、油水分離フイル
タ５でもって循環させる。それによって、油水分離フイ
ルタ５でもって潤滑油に含まれる水分が除去される。そ
のために、配管６を介して真空ポンプ４まで到達した水
蒸気が例え潤滑油に混ざっても、油水分離フイルタ５で
もってその水分が除去されるので、密封容器２から真空
ポンプ４への排気系の水蒸気圧が高まるのを防ぐことが
でき、水蒸気による真空ポンプ４の排気能力の低下を抑
えることができる。

【００２０】なお、図１において、油入変圧器を乾燥す
る場合は、密封容器２として油タンクをそのまま用いる
ことができる。その場合の電気機器１としては変圧器の
中身本体となる。したがって、乾燥後はその状態で油を
密封容器２内に満たすことができ、工程の簡素化にもな
る。この点は、ガス絶縁変圧器を乾燥する場合も同様で
あり、密封容器２としてガスタンクをそのまま用いて、
電気機器１としての変圧器の中身本体が密封容器２とし
てのガスタンク内に収納されたままで乾燥処理を行い、
乾燥後はそのままの状態で絶縁ガスを密封容器２として
のガスタンク内に満たすようにすることができる。

【００２１】なお、特に据付現地などで従来よく行われ
ていた油入変圧器，ガス絶縁変圧器などの電気機器の乾
燥方法，すなわち，電気機器タンク内に電気機器の中身
本体が収納されたままの状態で電気機器タンク自体を密
閉容器として絶縁油や絶縁ガスなどを加熱して循環さ
せ，その後この絶縁油や絶縁ガスなどを抜いて，真空引
きする方法では、前述のように、真空ポンプなどの真空
引きのための装置に加えて、ヒータを備えた循環装置を
用意する必要があるとともに、特に加熱媒体として絶縁
油を用いる場合には、その絶縁油が不燃性のものでなけ
ればその取り扱いにおいて防災上の管理が必要であり、
また、真空引き前に電気機器タンクから絶縁油を引き抜
く作業もそのための設備が用意されていない据付現地の
場合煩雑なものになるなどの問題があったが、この発明
によれば、真空引きの前の加熱処理自体が不要となるの
で、従来のような問題は解消されるまた、初期工程で冷
凍トラップ３を動作させても一向に構わない。初期工程
での排気ガスの殆どは空気なので、初期工程で冷凍トラ
ップ３を動作させないのは、冷凍トラップ３に使用され
る後述の冷却剤を節約するためだけの理由からである。
さらに、図１において、密封容器２と冷凍トラップ３と
の間の配管７の口径を６Ｂとし、開閉弁７Ａ，７Ｂを口
径６Ｂ用のものとしている。一方、真空ポンプ４と冷凍
トラップ３との間の配管６の口径を４Ｂとし、開閉弁６
Ａを口径４Ｂ用のものとしている。口径の呼び名はＪＩ
Ｓ Ｇ ３４５２により、配管の外径をインチ単位の数
字でもってＢの前に付けて呼ばれる。すなわち、６Ｂと
は外径が６インチの口径を指し、４Ｂとは外径が４イン
チの口径を指している。したがって、密封容器２側から
冷凍トラップ３のガス流入口３Ａへ繋ぐ配管７の口径
が、冷凍トラップ３のガス流出口３Ｂから真空ポンプ４
側へ繋ぐ配管６の口径より大きくなっている。密封容器
２から真空ポンプ４への排気系において、密封容器２か
ら冷凍トラップ３への排気系は、冷凍トラップ３から真
空ポンプ４への排気系と比べて水蒸気が多く流れるが、
密封容器２側からガス流入口３Ａへ繋ぐ配管７の口径を
大きくすることによって、水蒸気の流れる部分の配管抵
抗が減るので、密封容器２からの水蒸気が排出されやす
くなる。それによって、電気機器１の乾燥時間が短縮さ
れる。

【００２２】図２は、図１の冷凍トラップ３の構成を示
す一部破砕斜視図である。冷凍トラップ３が、蓋３Ｄを
有する真空容器３Ｅからなる。蓋３Ｄには真空容器３Ｅ
の内側下方へ突出するポケット部３Ｃが設けられ，真空
容器３Ｅの左側には図示されていない密封容器側からの
ガス流入口３Ａが、真空容器３Ｅの右側には図示されて
いない真空ポンプ側へのガス流出口３Ｂが設けられてあ
る。

【００２３】図２の冷凍トラップ３を動作させるには、
真空容器３Ｅの外側上部からポケット部３Ｃに冷却剤が
挿入される。冷却剤は、例えば、ドライアイスとアルコ
ールなど低融点液体が用いられる。冷凍トラップ３を動
作させると、真空容器３Ｅのガス流入口３Ａから入った
水蒸気が霜３Ｆとなってポケット部３Ｃの外周に凝縮付
着する。一方、空気はガス流出口３Ｂから真空ポンプ側
へ流れて行く。それによって、密封容器側からのガスの
水分を捕獲することができる。乾燥中にときどき蓋３Ｄ
を明けてポケット部３Ｃに付いた霜３Ｆをへらなどで削
り取る。その霜３Ｆを水にしてメスシリンダーなどでそ
の量を計測すれば、その時点での電気機器の乾燥状態を
知ることができる。計測毎の霜３Ｆの量が一定値以下に
なれば、乾燥終了であることを知ることができる。それ
によって、正確に電気機器の乾燥終了時期を判定するこ
とができる。

【００２４】なお、図２の冷凍トラップ３は、ポケット
部３Ｃが真空容器３Ｅに対して偏心している。それによ
って、真空容器３Ｅの内部空間におけるガス流入口３Ａ
とポケット部３Ｃとの間隙Ｘが、ガス流出口３Ｂとポケ
ット部３Ｃとの間隙Ｙより大きくなっている。間隙Ｘ
は、水蒸気が存在する場所なので大きくすることによっ
て、水蒸気の流れの抵抗が減り、密封容器からの水蒸気
を引き出しやすくなり、電気機器の乾燥時間がさらに短
縮される。

【００２５】

【発明の効果】この発明の方法は、前述のように、初期
工程で密封容器内からのガスを排気し、次工程で密封容
器内からのガスを冷却しながら排気するようにすること
によって、常温で電気機器を乾燥することができるよう
になり、省エネルギー化と低コスト化を図ることができ
る。

【００２６】また、かかる電気機器の乾燥方法を実施す
る装置において、真空ポンプ内の潤滑油に含まれる水分
を除去する油水分離フイルタが設けられてなるようにす
ることによって、真空ポンプの能力低下を防ぐことがで
きる。また、かかる構成において、冷凍トラップが、蓋
を有する真空容器からなり、蓋に真空容器の内側に突出
するポケット部が設けられるとともに真空容器の両側に
それぞれ密封容器内からのガス流入口と、真空ポンプ側
へのガス流出口が設けられ、真空容器の外側からポケッ
ト部に冷却剤を挿入し冷凍トラップを動作させるように
することによって、その時点での電気機器の乾燥状態を
知ることができ、正確に電気機器の乾燥終了時期を判定
することができる。

【００２７】また、かかる構成において、密封容器側か
らガス流入口へ繋ぐ配管の口径が、ガス流出口から真空
ポンプ側へ繋ぐ配管の口径より大きいようにすることに
よって、水蒸気の流通する部分の配管抵抗が減り、乾燥
時間を短縮することができる。また、かかる構成におい
て、真空容器の内部空間におけるガス流入口とポケット
部との間隙が、ガス流出口とポケット部との間隙より大
きいようにすることによって、冷凍トラップ内部におけ
る水蒸気の流れの抵抗が減り、乾燥時間をさらに短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる電気機器の乾燥装置
の構成を示す側面図

【図２】図１の冷凍トラップの構成を示す一部破砕斜視
図

【図３】従来の電気機器の乾燥装置の構成を示す側面図

【図４】クラフト紙の場合の平衡水蒸気圧線図

【図５】図３の電気機器の乾燥装置における加熱方法と
は異なる加熱方法を示す側面図

【符号の説明】

１：電気機器、２：密封容器、３：冷凍トラップ、３
Ａ：ガス流入口、３Ｂ：ガス流出口、３Ｃ：ポケット
部、３Ｄ：蓋、３Ｅ：真空容器、４：真空ポンプ、５：
油水分離フイルタ、６，７：配管、６Ａ，７Ａ，７Ｂ：
開閉弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水分を含有し得る絶縁物を備えた電気機器
   を密封容器内に収納し、前記密封容器内を真空排気する
   ことによって前記絶縁物を乾燥させる方法において、初
   期工程で前記密封容器内からのガスを排気し、次工程で
   前記密封容器内からのガスを冷却しながら排気すること
   を特徴とする電気機器の乾燥方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電気機器の乾燥方法を実
   施する装置であって、前記密封容器の排気口に冷凍トラ
   ップを介して真空ポンプが接続され、初期工程で前記真
   空ポンプを動作させることによって前記密封容器内から
   のガスを排気し、次工程で前記真空ポンプと前記冷凍ト
   ラップとをともに動作させることによって前記密封容器
   内からのガスを冷却しながら排気することを特徴とする
   電気機器の乾燥装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の電気機器の乾燥装置にお
   いて、前記真空ポンプ内の潤滑油に含まれる水分を除去
   する油水分離フイルタが設けられてなることを特徴とす
   る電気機器の乾燥装置。
4. 【請求項４】請求項２または３に記載の電気機器の乾燥
   装置において、前記冷凍トラップが、蓋を有する真空容
   器からなり、前記蓋に前記真空容器の内側に突出するポ
   ケット部が設けられるとともに前記真空容器の両側にそ
   れぞれ前記密封容器内からのガス流入口と、前記真空ポ
   ンプ側へのガス流出口が設けられ、前記真空容器の外側
   から前記ポケット部に冷却剤を挿入することによって前
   記冷凍トラップを動作させてなることを特徴とする電気
   機器の乾燥装置。
5. 【請求項５】請求項２ないし４のいずれかに記載の電気
   機器の乾燥装置において、前記密封容器側から前記ガス
   流入口へ繋ぐ配管の口径が、前記ガス流出口から前記真
   空ポンプ側へ繋ぐ配管の口径より大きいことを特徴とす
   る電気機器の乾燥装置。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載の電気機器の乾燥
   装置において、前記真空容器の内部空間における前記ガ
   ス流入口と前記ポケット部との間隙が、前記ガス流出口
   と前記ポケット部との間隙より大きいことを特徴とする
   電気機器の乾燥装置。