JP4684721B2

JP4684721B2 - コンサベータ

Info

Publication number: JP4684721B2
Application number: JP2005116456A
Authority: JP
Inventors: 泰行井上
Original assignee: 泰行井上
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: JP2006295017A

Description

本発明は、変圧器やリアクトルなどが収納されて絶縁油が封入された油入電気機器（以下、油入機器という。）の呼吸作用による絶縁油の劣化を防止するために該油入機器に連設されるコンサベータに関する。

電気機器の１つとしての変圧器に、絶縁油中に変圧器本体を浸した油入変圧器がある。図３は、油入変圧器の一例を示す図である。この油入変圧器１６０には、本体タンク１００内に変圧器１０１本体が収容されるとともに、絶縁油１０２が充填され、本体タンク１００の上方には、当該本体タンク１００から連結管１０７を介して連通するコンサベータ１５０が設けられている。コンサベータ１５０内には、通常、上記本体タンク１００内から流れ込んだ絶縁油１０２が空気１０８とともに収容されている。

変圧器１０１を運転すると、無負荷損(鉄損)により当該変圧器１０１が発熱し、その温度が上昇する。この温度上昇に伴い絶縁油１０２が加温され、絶縁油１０２の体積が膨張する。また、変圧器１０１の負荷が増減すると、それに伴い負荷損（銅損）が変化し、発生熱量が変わるため、絶縁油１０２の温度が昇降し、その結果として絶縁油１０２の体積が変化する。この油１０２の体積の変動に伴って変圧器内の空気が外部との間で出入りする呼吸作用が生じる。この呼吸作用は、外部から吸入された新しい空気が油１０２表面に接触し、油１０２を酸化したり、また空気中の水分が油１０２中に吸収され、絶縁耐力が低下するといった弊害を引き起こす。このような呼吸作用による弊害を抑制するために、コンサベータ１５０は、外気と油との接触面積を小さくするように機能する。

そして、コンサベータ１５０の上部より延びる連通管１０５を介して吸湿呼吸器１０４が油入機器脇に設けられている。この吸湿呼吸器１０４は、その内部に乾燥剤（シリカゲル）が封入され、外気の除湿を行う装置である。この吸湿呼吸器１０４の下面には、オイルポット１３４が取り付けられている。絶縁油１０２が収縮することにより、外気はオイルポット１３４から吸湿呼吸器１０４に吸入され、ここで除湿されて乾燥空気１０８となり、連通管１０５を通してコンサベータ１５０内に流入する。一方、絶縁油１０２が膨張する場合には、乾燥空気１０８は、連通管１０５を通して吸湿呼吸器１０４に押し出され、オイルポット１３４から外気に放出される。このように除湿した乾燥空気１０８を吸入放出させることで、特に冬場において、コンサベータ内部の壁面の結露の防止も図っている。

しかしながら、長時間油入機器１６０を運転し、外気の流出入を繰り返す場合、上記吸湿呼吸器１０４内に充填された乾燥剤の吸湿能は徐々に低下していく。これを放置すると、油温の低下とともに除湿されていない外気がコンサベータ内に流入し、内部で結露し、その結果鋼材の腐食を引き起こすおそれがあるため、これを早期に交換する必要がある。この吸湿剤の交換は、油入機器の能力やその運転状態にもよるが、通常、年に１〜２回行われていた。かかる交換作業では、交換する吸湿剤の量が非常に多く、大変な労力を要し、費用もかさむといった問題があった。

一方、絶縁油の劣化を防止することを目的として、コンサベータ内の絶縁油と空気との間に、両者を隔離する耐熱性および耐油性を有するゴム質の隔膜を設ける提案が種々なされている（例えば、特許文献１、２および３参照）。
しかしながら、これらの提案で使用される隔膜は、比較的短期の絶縁油の劣化を防止する点では効果的であるが、絶縁油と絶えず接触し、高温にさらされつつ伸縮を繰り返すため、長期的に見ると、隔膜自体の劣化の問題があった。また、この隔膜上部では、外気が流出入を繰り返すため、外気の除湿を行わない場合、結露が生じ、周壁の隔膜を固定している鋼材が腐食するおそれがある。そのため、予備的に吸湿呼吸器を設置して外気を除湿することが行われてきたが、上記と同様、吸湿剤の交換作業に大変な量力と費用がかかるという問題が依然存在していた。

特開平６−６１０６７号公報特開平９−８２５３３号公報特開２００１−１２６９３１号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、シリカゲルなどの吸湿剤を不要にし、かかる吸湿剤の交換に伴う費用と労力を削減できるとともに、内部における結露を防止でき、これに起因する鋼材の腐食を防止できるコンサベータを提供することを目的とする。

上記目的は、本発明によれば、絶縁油が封入された油入電気機器に連通して設置され、その周壁の上方にカバー及び通気口を備える容器の内部に、前記油入電気機器内から当該容器内に流れ込んだ前記絶縁油を収容する油収容部と、前記周壁に外周が固定された隔膜によって当該油収容部と隔離されるとともに、前記周壁において当該隔膜よりも高い位置で当該周壁に外周を固定されたシート状体からなる変形性部材によって外気と流通を絶った状態で気体を収容する気体収容部と、前記隔膜と前記変形性部材との間に介在し、両者を密着させないようにするスペーサとを有し、当該気体収容部は前記絶縁油の膨張収縮に伴って生じる前記隔膜の動きを前記気体収容部内の気体の流動を介して前記変形性部材に伝達しこれを変形させるように構成されていることを特徴とするコンサベータによって達成される。

上記のとおり、本発明のコンサベータは、油収容部を画する隔膜と、これに接しており、外気と流通を絶った状態で気体を収容する気体収容部とを有する。上記気体収容部は、上記コンサベータ内容積から油収容部を除いた残りの部分の一部とされる。これと油収容部との合計容積をコンサベータ容器の内容積から除いた部分については、外気が流出入するような構造とする。隔膜には、例えばゴム製シートなどの弾性材料を用いることができるが、更に耐熱性および耐油性をも兼備する材料を用いるのがより好ましい。

また、この気体収容部は、内部に気体を収容しており、油収容部との間の上記隔膜の動きを当該気体の流動を介してシート状体からなる変形性部材に伝達しこれを変形させる。ここで、「変形性部材」は、気体の通過を遮断する不通気性を有し、かつ軟質性、可とう性、弾性などのうちの少なくとも１つの性質を有する種々の材料を指すものとし、本明細書では、以下、上記「変形性部材」をこのような性質を有する部材の意で使用する。上記変形性部材は、これらの性質のうち、特に弾性を有していることが好ましい。なお、この変形性材料は、上記の性質以外にも耐油性、耐熱性などを兼備していてもよい。

このような変形性部材としては、表面に適当なコーティング処理を施した紙製シート布製シートなどの非弾性材料のほか、ゴム製シートなどの弾性材料が挙げられる。また、高分子樹脂製シートは、弾性を有するものと非弾性のものとがあり、いずれも使用できる。このようなシート状体は、コンサベータ内の油収容部における絶縁油の油面から所定の高さの周壁に、当該シート状体の外周部を固定することで、気体収容部を形成できる。シート状体として非弾性材料を用いる場合、気体の流動に応じてこのシート状体の中央部分が上方に持ち上げられるように、当該シート状体を余裕を持たせた状態で固定するのがよい。また、気体の流動によりシート状体が上方に持ち上げるように機能する蛇腹構造をシート状体の外周の周壁に沿って形成しておくなどの加工を施しておいてもよい。弾性材料をシート状体として用いる場合、上記のような余裕を持たせたり、蛇腹構造を設ける必要性を減じることができる。

この変形性部材を備えた気体収容部に収容される気体としては、除湿されていない通常の空気、乾燥空気、窒素ガスなどを使用できるが、万一上記不通気性材料が破損した場合を考慮して、乾燥空気または窒素ガスを使用するのが好ましい。また、容易に入手可能な場合、不活性ガス（アルゴン、キセノンなど）などを用いることもできる。これらのうち、乾燥空気については、例えば吸湿剤を通した空気をポンプなどを用いて封入でき、窒素ガスや不活性ガスについては、各々の気体が充填されたボンベからボンベ内の圧力を利用して気体収容部内に封入できる。

カバーは、油入機器は、屋外に設置されることが多いことから、上記変形性部材の紫外線などによる劣化を考慮しなければならず、また仮に屋内に油入機器が設置されている場合でも、紫外線などによる影響は無視できないことから、前記シート状体などの変形性部材を覆い隠すためのものである。このカバーは、特に耐候性を有していることが好ましい。このようなカバーとしては、板状の種々の材質のものを使用でき、例えば鋼板、鉄板、セメント板、木板などの種々の光不透過性の板材のほか、プラスチック板、ガラス板などの無色または有色の透明な板材なども使用できる。また、このような板材以外にも、耐候性を有しある程度の機械的強度を有するシート材、例えばプラスチックシートなども使用可能である。透明板を用いる場合、紫外線を遮蔽可能な材質のものとするのがよい。この場合、上記各種板材は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。そして、これらの板材を上記変形性部材を覆い隠すことができる箱型などの形状に適宜加工すればよい。その際、このカバーの大きさは、上記変形性部材の最大変形量を考慮し、この最大変形時の変形性部材を包囲できるよう設計するのがよい。変形性部材を収納したカバーは、コンサベータや油入電気機器本体の外面などに固定できる。

本発明によれば、新たに外気を吸入しないようにすることができるので、シリカゲルなどの吸湿剤を充填した呼吸器の設置を不要にし、かかる吸湿剤の交換に伴う費用と労力を削減できるとともに、内部における結露やこれに起因する鋼材の腐食を防止できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。

[実施の形態１]
図１は、本発明の実施の形態１におけるコンサベータを搭載した油入機器の一例を示す図である。この図において、コンサベータ１５０は、その上部が大気開放とされ、略矩形の開口が上方に向けて設けられている容器である。この開口を囲むように立設された周壁には、所定の高さにゴム製シートからなるシート状体（変形性部材）１２３が配設されている。当該シート状体１２３の下側には、乾燥空気１２０が封入された気体収容部１５２が形成されており、このシート状体１２３によってその上側の外気と隔離されている。気体収容部１５２内部の乾燥空気１２０の圧力は適宜設定できるが、通常、絶対圧力にて０．０８〜０．１２ＭＰa程度、好適には０．０９〜０．１１ＭＰａ程度、より好適には略大気圧に設定される。過度に高い正圧または負圧に設定することは、上記変形性部材を常時膨張または収縮した状態に保持することになり、また変圧器運転中に油の膨張収縮に伴う気体の流動に対応して形態を変化させることができなくなるため好ましくない。なお、気体収容部内の気体圧力を調整することを目的として、上記のポンプや各種気体が充填されたボンベを油入電気機器周辺に常設し、必要な場合に気体収容部に気体を圧入したり、気体収容部を囲むコンサベータ壁面に気体放出弁を設けておいてもよい。このようにシート状体１２３が乾燥空気１２０と外気とを遮断することで、絶縁油１０２と外気との接触を絶つことができ、その結果、絶縁油１０２の劣化防止、ひいては絶縁性能低下の防止が可能となる。なお、図１では、絶縁油１０２の吸入口や排出口などの図示を省略している。また、これらの図において、図３と同一または共通する部分については、同一の符号を用い、重複した説明は省略する。

シート状体１２３は、図２の隔膜の取付例に示すように、コンサベータ１５０の容器周壁を上下に分割するフランジ面でその外周部を挟持して固定できる。このような固定方法によれば、シート状体１２３が劣化した場合の交換や定期的な交換が容易となる。

実施の形態１におけるコンサベータ１５０はまた、図１に示すように絶縁油１０２と乾燥空気１２０との界面に上記実施の形態に示す隔膜１１０を設け、油収容部と気体収容部とを隔離している。この隔膜１１０には、例えばゴム製シートなどの弾性材料を用いることができるが、更に耐熱性および耐油性をも兼備する材料を用いるのがより好ましい。この隔膜１１０もまた、図２のシート状体１２３の場合と同様にコンサベータ１５０を上下に分割する別のフランジ面でその外周部を挟持して固定できる。

隔膜１１０とシート状体１２３との間の密閉された空間には、図１に示すように、スペーサ１２７が配置される。スペーサ１２７は、上記空間において隔膜１１０またはシート状体１２３に接触させるように適当な方法を用いて固定してもよく、隔膜１１０の上に単に戴置するだけでもよい。このようにスペーサ１２７を配置することにより、隔膜１１０とシート状体１２３との密着を防止し、両者の間隔を確保できる。このスペーサ１２７には、前記カバーに使用される板材から適宜選択して適当な重量に裁断した板片などが使用できるが、前記カバーに使用可能なシート材を上方に開口を有する箱状に加工したものも使用できる。このように箱状に形成することにより、この箱内にシリカゲルなどの吸湿材を充填しておくことができ、その結果、気体収容部１５２に封入された気体の完全な除湿を担保できる。

シート状体１２３の上方には、カバー１２５が配置され、紫外線による前記隔膜１２３の劣化や外部からの埃や塵などの混入防止が図られている。カバー１２５には、シート状体１２３をスムーズに膨張収縮させるように、外気の流出入の可能な通気口が設けられている。

コンサベータ１５０には、乾燥空気１２０の圧力を監視することを目的として圧力検出器を設け、シート状体１２３の破損の検出に活用することができる。なお、コンサベータ１５０の側壁には、この絶縁油１０２の油面を監視するために油面計を設けて点検者が目視点検することができるようにしてもよい。

このコンサベータ１５０では、変圧器１０１の運転によって生じる絶縁油１０２の体積膨張は、隔膜１１０を上方に膨らませる。逆に油温度が低下するときには、油１０２が収縮し、その結果隔膜１１０が下方に萎む。このように変圧器１０１の負荷変動により隔膜１１０は上下動する。この隔膜１１０の上下動に伴い、これとシート状体１２３とで密閉された乾燥空気１２０が上下に流動し、その結果シート状体１２３は上方に膨らんだり下方に萎んだりする。

以上のように、本発明のコンサベータ１５０は、その内部における絶縁油１０２の膨張収縮に伴う油面の昇降に対して、気体収容部１５２内の乾燥空気１２０を密閉状態において流動させ、これによりシート状体１２３からなる変形性部材を変形させるものである。したがって、絶縁油１０２の膨張収縮に対してコンサベータ１５０の容器内部のみで対応可能であるので、吸湿呼吸器１０４の設置自体を不要にできる。その結果、コンサベータ内の結露の問題も解消することができる。仮に、必要に応じて吸湿呼吸器１０４を設けた場合であっても、吸湿剤の交換周期を長く設定することができ、労力と費用の削減が可能である。また、気体収容部を密閉することで、上記変形性部材の破損などの監視が容易であり、またその耐用年数を延ばすことも可能となる。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての油入機器或いはコンサベータは、本発明の範囲に包含される。

また、説明の簡便化のために、油入機器の構成などを省略しているが、それらの構成が含まれることは言うまでもない。

以上のように、本発明のコンサベータは、油入機器の呼吸作用を内部の密閉された空気の流動によって吸収するものであり、吸湿呼吸器の設置や吸湿剤の交換作業を不要にすることができるので、油入機器のメンテナンスフリーに大きく貢献する。また、既設油入機器のコンサベータに本発明を適用することも容易である。

本発明のコンサベータを搭載した油入機器の一例を示す図である。隔膜１２３の取り付け例を示す図である。従来のコンサベータを搭載した油入変圧器の一例を示す図である。

１００タンク
１０１変圧器
１０２絶縁油
１０７連結管
１０８空気
１１０隔膜
１２０乾燥空気
１２３シート状体
１２５カバー
１２７スペーサ
１３０圧力調整器
１５０コンサベータ
１５１油収容部
１５２気体収容部
１６０油入変圧器

Claims

絶縁油が封入された油入電気機器に連通して設置され、その周壁の上方にカバー及び通気口を備える容器の内部に、前記油入電気機器内から当該容器内に流れ込んだ前記絶縁油を収容する油収容部と、前記周壁に外周が固定された隔膜によって当該油収容部と隔離されるとともに、前記周壁において当該隔膜よりも高い位置で当該周壁に外周を固定されたシート状体からなる変形性部材によって外気と流通を絶った状態で気体を収容する気体収容部と、前記隔膜と前記変形性部材との間に介在し、両者を密着させないようにするスペーサとを有し、当該気体収容部は前記絶縁油の膨張収縮に伴って生じる前記隔膜の動きを前記気体収容部内の気体の流動を介して前記変形性部材に伝達し、これを変形させるように構成されていることを特徴とするコンサベータ。
前記変形性部材は、弾性材料からなる請求項１に記載のコンサベータ。
前記スペーサは箱状に加工されており、そのなかには吸湿材が充填されてなる請求項１または２に記載のコンサベータ。
前記気体収容部内の気体圧力を監視する圧力検出器を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンサベータ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンサベータを設置してなることを特徴とする油入電気機器。