(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心とこの鉄心に巻回される巻線とからなる電器中身を絶縁冷却媒体とともにタンクに収納し、該タンク外側に配置された冷却器とタンクとの間を配管を介して絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ を循環させ、加熱手段によりＣＦ3Ｉ の温度を上昇させて運転する際に、
前記ＣＦ3Ｉ の封入量によって定まる比重量（密度）γとガス定数Ｒを使って表されるＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａの関係
Ｐ＝γＲ（ｔ＋２７３.１５）
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度、あるいは圧力、あるいは温度と圧力の両方の値と温度検知器から得られるＣＦ3Ｉ の温度、あるいは圧力検知器から得られるＣＦ3Ｉ の圧力、あるいは温度検知器と圧力検知器から得られるＣＦ3Ｉ の温度と圧力の両方を比較し、前記交点の温度以上、あるいは前記交点の圧力以上、あるいは温度，圧力とも前記交点の値以上となるように前記加熱手段を制御することを特徴とするガス絶縁静止誘導電器の運転方法。
【請求項２】
鉄心とこの鉄心に巻回される巻線とからなる電器中身を絶縁冷却媒体とともにタンクに収納し、該タンク外側に配置された冷却器とタンクとの間を配管を介して絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ を含む混合物を循環させ、加熱手段によりＣＦ3Ｉ を含む混合物の温度を上昇させて運転する際に、
ＣＦ3Ｉの封入量によって定まる比重量(密度)γとガス定数Ｒを使って表されるＣＦ3Ｉのガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａとの関係
ＰCF3I＝γＲ（ｔ＋２７３.１５）
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度、あるいは圧力、あるいは温度と圧力の両方の値と温度検知器から得られるＣＦ3Ｉ を含む混合物の温度、あるいは圧力検知器で得られる
ＣＦ3Ｉ を含む混合物の圧力から求められるＣＦ3Ｉ の分圧、あるいは温度検知器と圧力検知器から得られるＣＦ3Ｉ を含む混合物の温度とＣＦ3Ｉ の分圧の両方を比較し、前記交点の温度以上、あるいは前記交点の圧力以上、あるいは温度，分圧とも前記交点の値以上となるように前記加熱手段を制御することを特徴とするガス絶縁静止誘導電器の運転方法。
【請求項３】
鉄心とこの鉄心に巻回される巻線とからなる電器中身を絶縁冷却媒体とともにタンクに収納し、該タンク外側に配置された冷却器とタンクとの間を配管を介して途中に設けられている送風機により絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ を循環させて運転する際に、
前記タンク内のガス温度が前記ＣＦ3Ｉ の飽和温度と等しい時には、前記電器を運転する前に前記送風機のみを運転し、タンク内の前記ＣＦ3Ｉ を循環させて該ＣＦ3Ｉ の飽和温度より高い温度になるまで前記ＣＦ3Ｉ を暖め、飽和温度より高い温度になった時点で前記電器を運転することを特徴とするガス絶縁静止誘導電器の運転方法。
【請求項４】
鉄心とこの鉄心に巻回される巻線とからなる電器中身を絶縁冷却媒体とともにタンクに収納し、該タンク外側に配置された冷却器とタンクとの間を配管を介して途中に設けられている送風機により絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ を含む混合物を循環させて運転する際に、
前記タンク内のガス温度が前記ＣＦ3Ｉ の飽和温度と等しい時には、前記電器を運転する前に前記送風機のみを運転し、タンク内の前記ＣＦ3Ｉ を含む混合物を循環させて該ＣＦ3Ｉ の飽和温度より高い温度になるまで前記ＣＦ3Ｉ を含む混合物を暖め、飽和温度より高い温度になった時点で前記電器を運転することを特徴とするガス絶縁静止誘導電器の運転方法。
【請求項５】
鉄心、この鉄心に巻回される巻線からなる電器中身と、該電器中身を絶縁冷却媒体とともに収納するタンクと、該タンク外側に配置された冷却器と、該冷却器とタンクとの間を連通する配管とを備え、前記冷却器とタンクとの間に絶縁冷却媒体を循環させるガス絶縁静止誘導電器において、
前記絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いると共に、前記ガス絶縁静止誘導電器の少なくとも一部に該ＣＦ3Ｉ の温度を上昇させる加熱手段を備えていることを特徴とするガス絶縁静止誘導電器。
【請求項６】
鉄心、この鉄心に巻回される巻線からなる電器中身と、該電器中身を絶縁冷却媒体とともに収納するタンクと、該タンク外側に配置された冷却器と、該冷却器とタンクとの間を連通する配管とを備え、前記冷却器とタンクとの間に絶縁冷却媒体を循環させるガス絶縁静止誘導電器において、
前記絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いると共に、前記ガス絶縁静止誘導電器の少なくとも一部に該ＣＦ3Ｉ の温度を上昇させる加熱手段とＣＦ3Ｉ の温度を検知する温度検知器、あるいはＣＦ3Ｉ の圧力を検知する圧力検知器、あるいは前記温度検知器と圧力検知器の両方を備えていることを特徴とするガス絶縁静止誘導電器。
【請求項７】
前記絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ は、該ＣＦ3Ｉ を含む混合物であることを特徴とする請求項５又は６記載のガス絶縁静止誘導電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス絶縁静止誘導電器およびその運転方法に係り、特に、飽和温度が比較的低く、かつ、運転温度範囲で液化する可能性のある絶縁性ガスである    ＣＦ3Ｉ を変圧器、或いはリアクトル等の絶縁および冷却媒体として用いるものに好適なガス絶縁静止誘導電器、およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変圧器のような静止誘導電器は、主として絶縁油を用いて絶縁および冷却を行う油絶縁式のものが主流を占めている。しかし、油入電気機器の場合、万一の事故発生に際し、油による災害等に至る可能性がある。特に、近年は、都市部において設置場所の制約からビル等の地下や市街地に変圧器等の変電設備を設置することが多くなり、防災上の対策が重要課題となっている。
【０００３】
そこで、絶縁油の替わりに災害発生の可能性が少なく、かつ、安全性の高い不燃性ガスを絶縁および冷却媒体として用いるガス絶縁変圧器が採用される傾向にあり、さらに、これらは大容量化や小型化が要求されている。ガス絶縁冷却媒体の代表的なものとしては、電気絶縁性に優れ、不燃性で、かつ、毒性がなく、化学的にも安定なＳＦ6 等が挙げられる。
【０００４】
ところが、近年、ＣＦＣ(クロロ  フルオロ  カーボン）やＨＣＦＣ(ハイドロクロロ  フルオロ  カーボン）といった化合物が大気中に放出されると、成層圏におけるオゾン層破壊や温室効果による地表の温度上昇が生じるとされ、世界的な環境汚染が問題となっている。このため、段階的にこれらのＣＦＣ，ＨＣＦＣの生産量および消費量が規制され、代替品の選択が世界的に進められてきた。化学的に安定で、難分解性のＳＦ6 も地球温暖化係数がＣＯ2 に比べて非常に大きいことから規制の対象となり、今後、ＳＦ6 の排出量の規制が進められていくものと予想される。ＳＦ6 以外に電気機器に用いられる電気絶縁性に優れ、不燃性で、かつ、毒性がなく、化学的にも安定な絶縁冷却媒体としては、Ｃ2Ｆ6，    Ｃ4Ｆ8等が挙げられるが、いずれも地球温暖化係数がＣＯ2 と比べて非常に大きい。
【０００５】
地球温暖化係数がＣＯ2 と比べて小さく、オゾン破壊が０であり、不燃性で、かつ、毒性が極めて弱い物資にＣＦ3Ｉ がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にガス絶縁変圧器では、絶縁耐力を高めるために、圧力を大気圧より上げてある。また、ＪＥＣ(The Japanese Electrotechnical Committee）−２２００に規定されているように、屋外設置では最低気温−２０℃まで、また、屋内設置では−５℃まで変圧器の運転を保証しなければならない。そのほか、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）やＡＮＳＩ（American National Standards Institute）でも保証しなければならない最低気温が規定されている。
【０００７】
上記したＣＦ3Ｉ は、沸点(大気圧における飽和温度）が−２２.５℃であり、常温常圧では気体であるが、飽和温度がＳＦ6に比べて高いために、このＣＦ3Ｉを変圧器の絶縁冷却媒体として使用すると、変圧器の運転を保証する低温の領域で液化が生じる可能性がある。変圧器の運転を保証する低温の領域で液化が生じると、絶縁耐力が急激に低下し、絶縁破壊に至る恐れがある。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いたものであっても、ガス絶縁静止誘導電器の運転を保証する気温の範囲においてＣＦ3Ｉ の液化が生じることはなく、絶縁耐力の低下を防止して絶縁破壊に至ることのない優れた電気絶縁性を確保し、かつ、不燃性で、毒性がほとんどなく、しかも、地球温暖化係数がＣＯ2 より小さく、オゾン破壊係数０のガス絶縁静止誘導電器およびその運転方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ＣＦ3Ｉ の絶縁耐力の一例としてＡＣ破壊電圧を図２に示す。該図は横軸にガス圧力（ＭＰａ）を示し、その時のＡＣ破壊電圧(ＳＦ6 ０.１ＭＰａ基準）を縦軸に示している。該図から明らかなごとく、ＣＦ3Ｉ の電気絶縁性は、気体状態ではＳＦ6 と同等以上である。また、化学的安定性については、光で分解しやすいが、変圧器ではタンク内に封入して用いられるため、実用上は問題にならない。
【００１０】
図３に超高圧大容量ガス絶縁変圧器を例にとって定格負荷条件の温度が８５℃、圧力が０.６ＭＰａ の運転線を横軸にガス温度ｔ（℃），縦軸にガス圧力Ｐ  （ＭＰａ）をとって示す。
【００１１】
変圧器のように密閉された空間にＣＦ3Ｉ が閉じこめられると、ＣＦ3Ｉ は図３に示すように、飽和温度以上の気体状態では温度が変化しても密度（比重量）一定の状態を保ち、ＣＦ3Ｉ が液化することはない。しかし、ＣＦ3Ｉ は沸点  （大気圧における飽和温度）が−２２.５℃ であり、飽和温度がＳＦ6 に比べて高いため、気温の低い寒冷地域や冬季に変圧器を起動する場合、定期点検による運転停止後に変圧器を再起動する場合等、変圧器のタンク内のガス温度が飽和温度と等しくなることが考えられる。この場合、タンク内のガス温度が低下すると蒸気圧曲線と交差して液化が始まり、密度一定の状態から外れて蒸気圧曲線に沿った温度と圧力になり、圧力が急激に低下する。気体の密度（比重量）は温度が同じであれば圧力に比例するので、気体の密度（比重量）も急激に低下する。絶縁耐力の一例であるＡＣ破壊電圧ＶB.D.と気体の密度（比重量）γとの間には、おおよそ
ＶB.D. ∝ γ0.9
の関係があるため、ＡＣ破壊電圧ＶB.D も急激に低下する。従って、ガス絶縁変圧器の運転を保証する気温の範囲でタンク内の絶縁冷却媒体であるＣＦ3Ｉ に液化が生じれば、絶縁耐力が急激に低下し、絶縁破壊に至る恐れがあり、この点を考慮する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明では上記目的を達成するために、ＣＦ3Ｉ、あるいは、ＣＦ3Ｉを含む混合物を絶縁冷却媒体として用いて運転する際に、装置が運転状態にあるときは該ＣＦ3Ｉ は常に気体状態に保たれていることを特徴とする。
【００１３】
具体的には、ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする装置の運転を保証する最低気温ｔmin ℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰmin ＭＰａのときに、装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの関係が
Ｐ＜（Ｐmin ／（ｔmin ＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
を満足することを特徴とする。
【００１４】
また、ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする装置の運転を保証する最低気温ｔmin ℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰmin ＭＰａのときに、装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａとの関係が
ＰCF3I ＜（Ｐmin ／（ｔmin ＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
を満足することを特徴とする。
【００１５】
また、ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする装置の運転を保証する最低気温ｔmin ℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰmin ＭＰａであり、装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの関係が
Ｐ≧（Ｐmin ／（ｔmin ＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
の場合に、ガス温度を装置タンク内のＣＦ3Ｉ の比重量（密度）γとガス定数Ｒを使って表される
Ｐ＝γＲ（ｔ＋２７３.１５）
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度以上にすることを特徴とする。
【００１６】
さらに、ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする装置の運転を保証する最低気温ｔmin ℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰmin ＭＰａであり、装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａの関係が
ＰCF3I ≧（Ｐmin ／（ｔmin ＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
の場合に、ガス温度を、装置タンク内のＣＦ3Ｉ の比重量（密度）γとガス定数Ｒを使って表される
ＰCF3I ＝γＲ（ｔ＋２７３.１５）
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度以上にすることを特徴とする。
【００１７】
ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体として用いる場合、ＣＦ3Ｉ 以外の物質としては、電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がなく、地球温暖化係数，オゾン破壊係数とも０であり、かつ、安価なＮ2 が好ましく用いることができるが、ヘリウム，ネオン，アルゴン，キセノンのような希ガス、あるいは、ＣＯ2 、その他の汎用物質を用いることができる。また、ＳＦ6 ，Ｃ2Ｆ6，Ｃ4Ｆ8等と混合して用いて、電気絶縁性に優れるが、地球温暖化係数が大きいこれらの物質の使用量を低減することができる。
【００１８】
即ち、このようなガス絶縁静止誘導電器、あるいはその運転方法では、装置の運転で保証する最低気温においても、装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス温度は装置タンク内のＣＦ3Ｉ のガス圧力、あるいはガス分圧における飽和温度以上に保たれているので、ＣＦ3Ｉ が液化することはない。このため、運転範囲のガス温度におけるＣＦ3Ｉ の密度（比重量）は一定になり、ＡＣ破壊電圧で代表される絶縁耐力の低下が防止され、優れた電気絶縁性を確保できる。つまり、ＣＦ3Ｉ 、あるいはＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体として用いることにより電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がほとんどなく、なおかつ、地球温暖化係数がＣＯ2 より小さく、オゾン破壊係数０のガス絶縁静止誘導電器として使用することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。以下の説明は、ガス絶縁静止誘導電器の例として変圧器を取り上げて説明している。
【００２０】
まず、図１２を用いてガス絶縁変圧器の構造を説明する。該図において、１は変圧器タンクで、この変圧器タンク１内に鉄心２、及びこの鉄心２に巻回された巻線３からなる変圧器中身を収納し、更に、この変圧器タンク１内には絶縁冷却媒体４である気体が封入されている。また、変圧器タンク１内部には、できるだけ多量の絶縁冷却媒体４が鉄心２および巻線３内を流れるように変圧器タンク１内を仕切る仕切板５が設置されており、変圧器タンク１内部の上部空間６と下部空間７が連通しないように区切られている。１０は冷却器であり、上部配管１２を介して上部空間６とつながっている。また、下部空間７とは、送風機１１を経由して下部配管１３でつながっている。変圧器タンク１の上部には絶縁冷却媒体４の温度を測定する温度検知器２０と圧力を測定する圧力検知器２１が設けられている。
【００２１】
図４は屋外に設置された変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、ＪＥＣ−２２００に規定されている運転を保証する最低気温が−２０℃の場合である。
【００２２】
通常、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度は、最低気温の−２０℃と変圧器の耐熱クラスと冷却設計から決定される許容最高ガス温度の間を変化する。密閉された空間である変圧器内に封入されたＣＦ3Ｉ は、気体の状態では、温度が変化しても密度（比重量）は一定である。また、気体では、ガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａと比重量（密度）γkg／ｍ3 の間には、
Ｐ＝γＲ（ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＝γＲＴとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＝γＲ・（ｔF＋４５９.６７）となる）
という状態方程式が成り立ち、ガス定数Ｒは気体の種類によって一定の値をとるので、Ｐ／(ｔ＋２７３.１５）は一定の値になる。従って、変圧器の定格負荷条件のガス温度をｔf℃，ガス圧力をＰfＭＰａとすると、気体の状態のＣＦ3Ｉ は、図４に示すごとく、
0003707271.tif 000002
の関係を満足するガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａの運転線上の状態を維持することになる。他方、ＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の−２０℃における飽和圧力は0.1092ＭＰａであり、蒸気圧曲線の高温側(グラフの右側)は気体なので、もし、−２０℃で飽和蒸気の状態であるＣＦ3Ｉ の温度が高温側に変化すると、そのガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの関係は、図４に示すごとく、
Ｐ＝（０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＝(０.１０９２／２５３.１５)・Ｔとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＝（０.１０９２／４５５.６７)・(ｔF＋４５９.６７）となる）
になる。このため、−２０℃の最低気温から許容最高ガス温度に至る運転範囲でＣＦ3Ｉ が液化することなく、気体の状態を保ち、ガス温度が変化しても絶縁耐力が低下するのを防ぐためには、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの間に
Ｐ＜（０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＜(０.１０９２／２５３.１５)・Ｔとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＜（０.１０９２／４５５.６７)・(ｔF＋４５９.６７）となる）
の関係が成り立つようにＣＦ3Ｉ を封入すればよいことがわかる。
【００２３】
図５は屋内に設置された変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、ＪＥＣ−２２００に規定されている運転を保証する最低気温が−５℃の場合である。
【００２４】
この場合は、最低気温が屋外の場合の−２０℃から−５℃に変わっただけであり、同様の考え方が成り立ち、ＣＦ3Ｉの−５℃における飽和圧力が０.１９１８ＭＰａであることから、−５℃の最低気温から許容最高ガス温度に至る運転範囲でＣＦ3Ｉ が液化することなく、気体の状態を保ち、ガス温度が変化しても絶縁耐力が低下するのを防ぐためには、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの間に
Ｐ＜（０.１９１８／２６８.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＜(０.１９１８／２６８.１５)・Ｔとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＜(０.１９１８／４８２.６７)・ (ｔF＋４５９.６７）となる）
の関係が成り立つようにＣＦ3Ｉ を封入すればよい。
【００２５】
そのほか、ＩＥＣやＡＮＳＩでも、変圧器の運転を保証する最低気温が規定されており、その最低気温ｔmin℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力をＰminＭＰａとすると、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの関係が
Ｐ＜（Ｐmin／（ｔmin２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔmin，Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＜（Ｐmin／Ｔmin)・Ｔとなり、華氏温度：ｔFmin，ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＜（Ｐmin／（ｔFmin＋４５９.６７))・(ｔF＋４５９.６７）となる）
を満足するようにＣＦ3Ｉ を封入すればよい。
【００２６】
図６は屋外に設置された変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を含む混合物を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、ＪＥＣ−２２００に規定されている運転を保証する最低気温が−２０℃の場合である。この場合は、運転範囲における変圧器内の混合物の最高ガス圧力、即ち、許容最高ガス温度における圧力が０.２９７５ＭＰａ（２kg／cm2Ｇ）に満たない例である。こうすることによって変圧器のタンクが第二種圧力容器の規制を免れることができる。
【００２７】
ＣＦ3Ｉ と他の物質の混合物の場合、ＣＦ3Ｉ の液化は、ＣＦ3Ｉ 単独の場合と異なり、変圧器内の圧力ではなく、ＣＦ3Ｉ の分圧で評価しなければならない。−２０℃で飽和蒸気になるＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａとの間には、前述の通り
Ｐ＝（０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
の関係がある。ＣＦ3Ｉと他の物質の混合物では、ガス温度ｔ℃におけるＣＦ3Ｉのガス分圧ＰCF3Iがこの圧力に達しなければ、−２０℃の最低気温から許容最高ガス温度に至る運転範囲で、ＣＦ3Ｉ の液化が生じることはない。そのため、
ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とするガス絶縁変圧器では、ＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａとの間に
ＰCF3I＜（０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、ＰCF3I＜(０.１０９２／２５３.１５)・Ｔとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、ＰCF3I＜(０.１０９２／455.67)・（ｔF＋４５９.６７）となる）
の関係が成り立つようにＣＦ3Ｉ を封入すればよい。
【００２８】
ＣＦ3Ｉ を含む混合物のＣＦ3Ｉ 以外の物質としては、電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がなく、地球温暖化係数，オゾン破壊係数とも０であり、かつ、安価なＮ2 が好ましく用いることができるが、ヘリウム，ネオン，アルゴン，キセノンのような希ガス、あるいは、ＣＯ2 その他の汎用物質を用いることができる。また、ＳＦ6 ，Ｃ2Ｆ6，Ｃ4Ｆ8等と混合して用いて、電気絶縁性に優れるが、地球温暖化係数が大きいこれらの物質の使用量を低減することができる。
【００２９】
ＣＦ3Ｉ に他の物質を加えると、その物質によってＣＦ3Ｉ 単独の時に比べて絶縁耐力や冷却能力が向上し、変圧器の大容量化や小型化が図れることになる。
絶縁耐力や冷却能力のより一層の向上を図るために、運転範囲における変圧器の最高ガス圧力が０.２９７５ＭＰａ（２kg／cm2Ｇ）以上になるようにＣＦ3Ｉ 以外の物質を封入することも可能である。ただし、その場合、変圧器のタンクは第二種圧力容器になる。
【００３０】
図７は屋内に設置された変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を含む混合物を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、ＪＥＣ−２２００に規定されている運転を保証する最低気温が−５℃の場合である。この場合は最低気温が、屋外の場合の−２０℃から−５℃に変わっただけで、同様の考え方が成り立ち、−５℃の最低気温から許容最高ガス温度に至る運転範囲で、ＣＦ3Ｉ が液化しないようにするためには、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3Iとの間に
ＰCF3I＜（０.１９１８／２６８.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔ［Ｋ］で表すと、ＰCF3I＜(０.１９１８／２６８.１５)・Ｔとなり、華氏温度：ｔF［゜Ｒ］で表すと、ＰCF3I＜(０.１９１８／482.67)・(ｔF＋４５９.６７）となる）
の関係が成り立つようにＣＦ3Ｉ を封入すればよい。
【００３１】
そのほか、ＩＥＣやＡＮＳＩで変圧器の運転を保証する最低気温に対しても、最低気温ｔmin℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰminＭＰａのときに、ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａとの関係が
ＰCF3I＜（Ｐmin／（ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔmin，Ｔ［Ｋ］で表すと、ＰCF3I＜（Ｐmin／Ｔmin)・Ｔとなり、華氏温度：ｔFmin，ｔF［゜Ｒ］で表すと、ＰCF3I＜(Ｐmin／(ｔFmin＋４５９.６７))・（ｔF＋４５９.６７）となる）
を満足するようにＣＦ3Ｉ を封入すればよい。
【００３２】
ところで、上述した各式のうち、Ｐ＜（０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５），Ｐ＜（０.１９１８／２６８.１５)・(ｔ＋２７３.１５），Ｐ＜（Ｐmin／(ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５)では、ＣＦ3Ｉのガス圧力が０.１０１３ＭＰａ(大気圧）以上，０.２９７５ＭＰａ(２kg／cm2Ｇ)未満であればよく、また、ＰCF3I＜(０.１０９２／２５３.１５)・(ｔ＋２７３.１５）、ＰCF3I＜（０.１９１８／２６８.１５)・(ｔ＋２７３.１５)，ＰCF3I＜(Ｐmin／（ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）では、ＣＦ3Ｉ のガス分圧が０.１０１３ＭＰａ（大気圧）以上、０.２９７５ＭＰａ(２kg／cm2Ｇ）未満であればよい。
【００３３】
その根拠を図１１を用いて説明する。図１１に示すごとく、ＣＦ3Ｉ の      ０.１０１３ＭＰａ（大気圧）における飽和温度（沸点）は−２２.５℃であり、屋外設置の場合にＪＥＣ−２２００で規定されている運転を保証する最低気温−２０℃より低く、ＪＥＣ−２２００の最低気温である−２０℃を含むことになる。０.２９７５ＭＰａ（２kg／cm2Ｇ）未満は、実施例で説明している第二種圧力容器の規制を免れることができる圧力である。ＪＥＣ−２２００の屋内設置の場合の運転を保証する最低気温である−５℃におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力は    ０.１９１８ＭＰａ であり、この状態から温度が上昇したときのＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａの関係を表す
Ｐ＝（０.１９１８／２６８.１５)・(ｔ＋２７３.１５）
の式で、Ｐ＝０.２９７５ＭＰａになる温度を求めると、ｔ＝１４２.８℃となり、変圧器で使用するガス温度（最高１００℃程度）を十分カバーできることになる。
【００３４】
図８は変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、変圧器の運転を保証する最低気温ｔmin℃ におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰminＭＰａであり、変圧器内のＣＦ3Ｉのガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａの関係が
Ｐ≧（Ｐmin／（ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔmin，Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ≧（Ｐmin／Ｔmin）・Ｔ となり、華氏温度：ｔFmin，ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ≧（Ｐmin／（ｔFmin＋４５９.６７))・（ｔF＋４５９.６７）となる）
の場合である。この場合、気温が低くて起動時等のように変圧器タンク内のCF3Iのガス温度が低い時にはＣＦ3Ｉ が液化する。それを防ぐためのガス絶縁変圧器の構成を図１に示す。
【００３５】
該図において、１は変圧器タンクで、この変圧器タンク１内に鉄心２、及びこの鉄心２に巻回された巻線３からなる変圧器中身を収納し、さらに、この変圧器タンク１内には絶縁冷却媒体４であるＣＦ3Ｉ が
Ｐ≧（Ｐmin／（ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
になるような圧力で封入してある。また、変圧器タンク１内部には、できるだけ多量のＣＦ3Ｉ が鉄心２および巻線３内を流れるように変圧器タンク１内を仕切る仕切板５が設置されており、変圧器タンク１内部の上部空間６と下部空間７が連通しないように区切られている。１０は冷却器であり、上部配管１２を介して上部空間６とつながっている。また、下部空間７とは、送風機１１を経由して下部配管１３でつながっている。変圧器タンク１の下部にはＣＦ3Ｉ の温度を上昇させる加熱手段である電気ヒータ１４が設けられている。変圧器タンク１の上部にはＣＦ3Ｉ の温度を測定する温度検知器２０と圧力を測定する圧力検知器２１が設けられている。また、冷却器１０の冷却水１５の流量を測定する流量検知器２２と流量を制御する流量制御弁２３、さらに、電気ヒータ１４の入力を測定する電力計２４と入力を制御する入力制御器２５が設置されている。２６は演算器であり、後述詳細説明するが、電力計２４の値を参照しながら電気ヒータ１４の入力の制御信号を入力制御器２５に送信するものである。
【００３６】
このような構成にすれば、電気ヒータ１４でＣＦ3Ｉ を加熱して温度を上昇させることもできるし、ＣＦ3Ｉ の温度や圧力を温度検知器２０や圧力検知器２１で知ることができる。
【００３７】
図８に示すように、変圧器の定格負荷条件のＣＦ3Ｉ のガス温度をｔf℃ ，ガス圧力をＰfＭＰａ、また、比重量（密度）をγkg／ｍ3，ガス定数をＲとすると、気体の状態のＣＦ3Ｉ は
0003707271.tif 000003
（これは絶対温度：Ｔf，Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＝(Ｐf／Ｔf)・Ｔ＝γＲＴとなり、華氏温度：ｔF,f，ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＝(Ｐf／(ｔF,f＋４５９.６７)）・（ｔF＋４５９.６７）＝γＲ（ｔF＋４５９.６７）となる）
で表されるガス温度ｔ℃とガス圧力ＰＭＰａの運転線上の状態を保つことになる。この直線とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度以上になるように加熱手段によって加熱してＣＦ3Ｉ のガス温度を維持すれば、気温が低くて起動時等のように変圧器全体が十分に暖まっていないときでもＣＦ3Ｉ の液化が生じないので、絶縁耐力の低下を防止することができる。
【００３８】
先程述べた温度検知器２０と圧力検知器２１からＣＦ3Ｉ ４の温度と圧力を知ることができるので、
0003707271.tif 000004
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度、あるいは、圧力、あるいは温度と圧力の両方の値と温度検知器２０から得られる温度、あるいは圧力検知器２１から得られる圧力、あるいは温度検知器２０と圧力検知器２１から得られる温度と圧力の両方を演算器２６で比較し、交点の温度以上、あるいは交点の圧力以上、あるいは温度，圧力とも交点の値以上となるように、演算器２６から電力計２４の値を参照しながら電気ヒータ１４の入力の制御信号を入力制御器２５に送って加熱量を制御することによって図８に示した運転が可能になる。
【００３９】
加熱手段は必ずしも、電気ヒータ１４である必要はなく、変圧器タンク１の下部に設けられた配管に高温水や水蒸気のような高温の流体を流してもよいし、冷却器１０に供給する冷却水１５をＣＦ3Ｉ の加熱が必要なときだけ高温の流体に替えてもよい。また、加熱手段の設置場所は変圧器タンク１の下部に限らない。例えば、冷却器１０と変圧器タンク１とを連通させる配管に設けてもよい。
【００４０】
この運転方法は、ＣＦ3Ｉ のガス圧力を高くすることができるので、密度（比重量）が大きくなり、絶縁耐力を大きくすることができ、変圧器の高圧化や大容量化，小型化が可能になる。
【００４１】
本実施例では導ガス水冷方式について述べたが、冷却方式が他の方式でも同じ効果が得られる。
【００４２】
図９は変圧器の絶縁冷却媒体としてＣＦ3Ｉ を含む混合物を用いた場合の変圧器の運転方法の一実施例であり、変圧器の運転を保証する最低気温ｔmin℃ におけるＣＦ3Ｉ の飽和圧力がＰminＭＰａ であり、変圧器内のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔ℃とガス分圧ＰCF3IＭＰａの関係が
ＰCF3I≧（Ｐmin／（ｔmin＋２７３.１５))・(ｔ＋２７３.１５）
（これは、絶対温度：Ｔmin，Ｔ［Ｋ］で表すと、ＰCF3I≧(Ｐmin／Ｔmin）・Ｔとなり、華氏温度：ｔFmin，ｔF［゜Ｒ］で表すと、ＰCF3I≧（Ｐmin／(ｔFmin＋４５９.６７))・（ｔF＋４５９.６７）となる）
の場合である。ＣＦ3Ｉ と他の物質の混合物の場合、ＣＦ3Ｉの液化はＣＦ3Ｉの分圧で評価すればよく、変圧器の定格負荷条件のＣＦ3Ｉ のガス温度ｔf℃ 、ガス分圧をＰf,CF3I ＭＰａ、また、比重量（密度）をγkg／ｍ3，ガス定数をＲとすると、
0003707271.tif 000005
（ここで、絶対温度：Ｔf，Ｔ［Ｋ］で表すと、Ｐ＝（Ｐf,CF3I ／Ｔf）・Ｔ＝γＲＴとなり、華氏温度：ｔF,f，ｔF［゜Ｒ］で表すと、Ｐ＝（Ｐf,CF3I ／  （ｔF,f＋４５９.６７))・（ｔF＋４５９.６７）＝γＲ（ｔF＋４５９.６７）となる）
とＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線の交点の温度以上になるように上記加熱手段によって加熱して、ＣＦ3Ｉ を含む混合物のガス温度を飽和温度以上に保てば、起動時等のように変圧器全体の温度が低いときにもＣＦ3Ｉ を含む混合物は液化しないので、絶縁耐力の低下を防ぐことができる。
【００４３】
この運転方法も、ＣＦ3Ｉ 以外の物質によってＣＦ3Ｉ 単独のときに比べて絶縁耐力が向上し、変圧器の高圧化や大容量化，小型化が図れることになる。
【００４４】
図１０は図１に示した実施例の変形例であり、図１と異なるのは電気ヒータと電力計、及び入力制御器を備えていない点であり、その他の構成は図１と同様である。
【００４５】
このような本実施例の構成とすれば、気温の低い寒冷地域や冬季に変圧器を起動する場合、定期点検による運転停止後に変圧器を再起動する場合等、変圧器タンク１内のガス温度が飽和温度と等しいときには、変圧器自身を運転する前に送風機１１のみを運転し、変圧器タンク１の絶縁冷却媒体４であるＣＦ3Ｉ を循環させて、変圧器タンク１内のＣＦ3Ｉの飽和温度より高い温度になるまでＣＦ3Ｉを暖め、飽和温度より高い温度になった時点で変圧器本体を運転することが可能となる。変圧器タンク１内のＣＦ3Ｉ の温度や圧力は、図１と同様に温度検知器２０や圧力検知器２１で知ることができる。
【００４６】
尚、上述した実施例では、ＣＦ3Ｉ の液化を防止する加熱手段として電気ヒータを用いて説明したが、巻線に所定の電圧ではなく低電圧をかけて電界を小さくしておいてガスを暖め、液化が生じない温度以上になると所定の電圧をかけるという運転も可能であり、このようにしてガスを暖めるものも加熱手段に含まれる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＣＦ3Ｉ 、あるいはＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体として用いるガス絶縁静止誘導電器の運転を保証する気温の範囲において、ＣＦ3Ｉ の液化が生じなくなり、絶縁耐力の低下が防止できる結果、電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がほとんど無く、なおかつ、地球温暖化係数がＣＯ2 より小さく、オゾン破壊係数０のガス絶縁静止誘導電器の運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例として示したガス絶縁変圧器の構成図である。
【図２】ＣＦ3Ｉ とＳＦ6 のＡＣ破壊電圧の測定結果を示す特性図である。
【図３】ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする変圧器の運転範囲を示す特性図である。
【図４】ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする変圧器を屋外に設置し、最低気温が−２０℃の場合の運転範囲を示す特性図である。
【図５】ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする変圧器を屋内に設置し、最低気温が−５℃の場合の運転範囲を示す特性図である。
【図６】ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする変圧器を屋外に設置し、最低気温が−２０℃の場合の運転範囲を示す特性図である。
【図７】ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする変圧器を屋内に設置し、最低気温が−５℃の場合の運転範囲を示す特性図である。
【図８】ＣＦ3Ｉ を絶縁冷却媒体とする変圧器の他の実施例における運転範囲を示す特性図である。
【図９】ＣＦ3Ｉ を含む混合物を絶縁冷却媒体とする変圧器の他の実施例における運転範囲を示す特性図である。
【図１０】本発明の他の実施例として示した変圧器の構成図である。
【図１１】ＣＦ3Ｉ の蒸気圧曲線と低ガス圧変圧器の運転範囲を示す特性図である。
【図１２】従来のガス絶縁変圧器を示す構成図である。
【符号の説明】
１…変圧器タンク、２…鉄心、３…巻線、４…絶縁冷却媒体、５…仕切板、６…タンク上部空間、７…タンク下部空間、１０…冷却器、１１…送風機、１２…上部配管、１３…下部配管、１４…電気ヒータ、１５…冷却水、２０…温度検知器、２１…圧力検知器、２２…流量検知器、２３…流量制御弁、２４…電力計、２５…入力制御器、２６…演算器。
【図１】
0003707271.tif 000006
【図２】
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【図３】
0003707271.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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