(57)【要約】【課題】  エステル油の酸化劣化を低減することにより、絶縁油としてエステル油を用いた油入変圧器の長期的な信頼性を向上する。【解決手段】  鉄心−巻線組立体と、前記鉄心−巻線組立体を収容し、空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に設けられた蓋部を備える油入変圧器であって、前記絶縁冷却媒体はエステル油であり、前記エステル油に、酸化防止剤を担持したシートが浸漬されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心−巻線組立体と、前記鉄心−巻線組立体を収容し、空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に設けられた蓋部を備える油入変圧器であって、
前記絶縁冷却媒体はエステル油であり、
前記エステル油に、酸化防止剤を担持したシートが浸漬されていることを特徴とする油入変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記エステル油は、植物油、植物由来の原料から製造したエステル油または合成エステル油であることを特徴とする油入変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートは、酸化防止剤を溶解した溶液にシートを浸漬して引き上げたものであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートは、酸化防止剤の溶液をスプレー塗布したものであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートは、繊維状の材料をシート化したものであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項６】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートは、酸化防止剤を担持した無機、あるいは有機の粉体やファイバを、プラスチックフィルム表面に配置したものであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートを、タンク上部の蓋部を開けた開口部から、交換可能な場所に配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項８】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートを、タンクの四隅に配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項９】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートを、二次ブッシング側の隅に配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１０】
請求項１に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートを、巻線の上部に配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の油入変圧器において、
前記酸化防止剤を担持したシートを、二次ブッシング側のタンクの壁面に配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１２】
鉄心−巻線組立体と、前記鉄心−巻線組立体を収容し、空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に設けられた蓋部を備える変圧器であって、
前記絶縁冷却媒体はエステル油であり、
酸化防止剤を含む塗料を、前記タンクの内壁に塗布したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の油入変圧器において、
前記タンクの外壁に、冷却フィンを備えることを特徴とする油入変圧器。
【請求項１４】
空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に蓋部が設けられた変圧器において、
前記冷却媒体は植物油、植物由来の原料から製造したエステル油または合成エステル油であって、
前記植物油、植物由来の原料から製造したエステル油または合成エステル油に、酸化防止剤が担持されたシートが浸漬されたことを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁油を使用する変圧器の絶縁油には、鉱油が広く用いられてきた。近年、環境問題への関心の高まりから、この鉱油に代えて、変圧器の絶縁油として生分解性の高い、脂肪酸と三価のアルコールであるグリセリンとから生成するエステル化合物である菜種油、大豆油等の植物油、あるいは脂肪酸と一価、あるいは多価のアルコールとから合成した合成エステル油等のエステル油が適用されてきている。
【０００３】
また、鉱油と比べて引火点、燃焼点が高い植物油や植物由来の原料から製造したエステル油、あるいは合成エステル油を用いて、変圧器を高温で運転することも検討されている。
【０００４】
絶縁油を使用する大容量の変圧器では、一般に、密閉式のタンクを用い、脱気した絶縁油、あるいは不活性ガスで飽和した絶縁油が使用される。一方、中・小容量の変圧器では、絶縁油は空気に触れた状態で使用されるものが多い。
【０００５】
このため、絶縁油は経年使用で酸化劣化しやすいことから、通常、絶縁油に酸化防止剤を添加して用いられる。
【０００６】
特表２０００−５０２４９３号公報（特許文献１）には、植物油に酸化防止剤を添加することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０００−５０２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
密閉式のタンクを用い、脱気したエステル油、あるいは不活性ガスで飽和したエステル油を使用する場合と比べて、エステル油を空気に触れた状態で使用する方がエステル油は酸化劣化しやすい。
【０００９】
また、鉱油と比べて引火点、燃焼点が高い植物油や植物由来の原料から製造したエステル油、あるいは合成エステル油を用いて、変圧器を高温で運転する場合、運転温度が高いほど酸化劣化が加速する。また、変圧器油へ酸化防止剤を大量に添加すると油の特性に影響すると考えられ、その添加量は規格で規定されており、規程量以上に添加するのは実質的に難しいという課題について特許文献１は考慮していない。
【００１０】
本発明の目的は、エステル油の酸化劣化を低減することにより、絶縁油としてエステル油を用いた油入変圧器の信頼性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための、本発明の「油入変圧器」の一例を挙げるならば、
鉄心−巻線組立体と、前記鉄心−巻線組立体を収容し、空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に設けられた蓋部を備える油入変圧器であって、前記絶縁冷却媒体はエステル油であり、前記エステル油に、酸化防止剤を担持したシートが浸漬されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の油入変圧器の他の一例を挙げるならば、
鉄心−巻線組立体と、前記鉄心−巻線組立体を収容し、空気層と接触する絶縁冷却媒体を有するタンクと、前記タンク上部に設けられた蓋部を備える変圧器であって、前記絶縁冷却媒体はエステル油であり、酸化防止剤を含む塗料を、前記タンクの内壁に塗布したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変圧器タンク内のエステル油に酸化防止剤を担持したシートを浸漬することにより、変圧器のエステル油の酸化劣化を低減することができる。そして、エステル油に直接添加するよりも、多量の酸化防止剤を設置可能となり、酸化劣化低減の効果が大きく、変圧器の運転温度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の油入変圧器の概念を示す断面模式図である。
【図２】実施例３の油入変圧器の構成を示す模式図である。
【図３】実施例４の油入変圧器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の実施例１の油入変圧器の概念を示す断面模式図を示す。この油入変圧器の構成は、タンク１と、タンク１の内部に配置された鉄心２と、鉄心２に装着された一次巻線３と二次巻線４と、タンク上部に設けた蓋部５を備えている。鉄心２と一次巻線３および二次巻線４とで、鉄心−巻線組立体を構成している。
【００１７】
タンク１の内部には、これらの鉄心２と一次巻線３及び二次巻線４とを絶縁し冷却するための絶縁冷却媒体であるエステル油６と、このエステル油６の上方に存在する空気７とが収容されている。
【００１８】
タンク１の内部に収容されている絶縁冷却媒体であるエステル油６は、下記の化学式１、化学式２、或いは化学式３等の化学構造式で示される、エステル結合を有する化合物である。これらは単独で用いてもよいし、混合してもよい。また、酸化防止剤、加水分解抑制剤等の添加剤を加えることも可能である。
【００１９】
【化１】
2019062143.tif 000003
【００２０】
化学式１は植物油の一般的な化学構造式であり、グリセリンと脂肪酸とがエステル結合した化合物である。
【００２１】
【化２】
2019062143.tif 000004
【００２２】
【化３】
2019062143.tif 000005
【００２３】
【化４】
2019062143.tif 000006
【００２４】
【化５】
2019062143.tif 000007
【００２５】
化学式２〜化学式５は合成エステル油の代表的な化学構造式であり、多価のアルコールと脂肪酸とがエステル結合した化合物である。各々、多価のアルコールがペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、ジペンタエリスリトールの場合を記載したが、多価のアルコールとしてはポリアルキレングリコール等も用いられる。
【００２６】
【化６】
2019062143.tif 000008
【００２７】
また、化学式６は一価のアルコールと脂肪酸とがエステル結合した化合物である。
【００２８】
実施例１の油入変圧器では、絶縁冷却媒体であるエステル油６の酸化劣化を低減するため、エステル油に酸化防止剤を担持したシート８を浸漬している。タンク上部の蓋部５で密閉されているが、エステル油６は上方に存在する空気７と触れている。このため、空気がエステル油に溶解し、エステル油は酸化劣化すると考えられる。酸化劣化を低減するうえで、酸化防止剤をエステル油に直接、添加しても良いが、酸化防止剤を担持したシート８をエステル油に浸漬することで、エステル油の酸化劣化反応を低減する効果をさらに高くすることが可能となる。
【００２９】
鉱油と比べて引火点、燃焼点が高い植物油や植物由来の原料から製造したエステル油、あるいは合成エステル油を用いて、変圧器を高温で運転する場合、運転温度が高いほど酸化劣化が加速する。また、変圧器油へ酸化防止剤を大量に添加すると油の特性に影響すると考えられ、その添加量は規格で規定されており、規程量以上に添加するのは実質的に難しい。酸化防止剤を担持したシート８をエステル油に浸漬することで、エステル油に酸化防止剤を直接、添加する場合と比べて、酸化劣化反応の低減効果を高くすることができる。
【００３０】
酸化防止剤を担持するシートの材質としては、紙、布、プラスチックフィルム等の有機系の絶縁物の他、ガラスクロスやセラミックシートのような無機系の絶縁物を好ましく用いることができる。紙や布、不織布、ガラスクロスのような繊維状の材料を用いることで、表面積、すなわちエステル油との接触面積を大きくすることができ、酸化防止効果をより高くすることができる。また、薄いシートを重ねる、折り畳む、丸めるなどして用いることで単位体積あたりの表面積を大きくすることができる。酸化防止剤を担持した無機、あるいは有機の粉体やファイバを、プラスチックフィルム表面に配置するといった複合材料とすることも可能である。
【００３１】
酸化防止剤をシートに担持する方法としては、ディップ法を好ましく用いることができる。所定の量の酸化防止剤を溶剤に溶解させて作製した溶液に紙や布、不織布、ガラスクロスのような繊維状の材料を浸漬後に溶液から引き上げることで、これらシートに一定量の酸化防止剤を吸着させ、担持させることができる。また、酸化防止剤の溶液をスプレー塗布することも可能である。シート材料を、一定時間、酸化防止剤の溶液中に連続的に浸漬させた後に引き上げる、あるいは一定時間、酸化防止剤の溶液をスプレー塗布することで大量生産することも可能である。不織布、プラスチックフィルム等のシートに担持させる場合、原料のペレットに酸化防止剤を配合したものを用いることも可能である。
【００３２】
タンク上部の蓋部５を開けた際、開口部から確認でき、取り出し可能な位置にシート８を配置することで、シートの交換が容易となる。シートを交換することで、変圧器の長期的信頼性を向上することが可能となる。
【００３３】
本発明において信頼性とは、絶縁信頼性、安全性または安定性等を含む概念である。また、絶縁信頼性とは、例えば、絶縁性が高いことや絶縁性が低下しにくいこと等がある。
【００３４】
酸化防止剤としては、一般的なフェノール系や芳香族アミン系の化合物を用いることができる。例えば、フェノール系では２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールや２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールなどが挙げられる。また、ビタミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸）、ビタミンＥ（トコフェロール）、カテキンといった、食品にも添加される天然由来の酸化防止剤を用いても良い。酸化防止剤は二種類以上組み合わせて用いても良い。酸化防止剤は、前述のシート、あるいはシート中の無機、あるいは有機の粉体やファイバに強く吸着し、エステル油に溶出しにくい酸化防止剤／シートの組合せで用いることが好ましい。前述のシート、あるいはシート中の無機、あるいは有機の粉体やファイバに酸化防止剤を化学的に結合させて用いても良い。
【００３５】
変圧器のタンク内部では、エステル油が対流、循環することで変圧器を冷却している。通常、中・小容量の変圧器では、放熱のため、タンク外壁に冷却フィンが設けられている。変圧器の鉄心、巻線の発熱で温度の高くなった上部のエステル油は、タンク外壁に設けられた放熱フィンによって冷却され、下部に流れると考えられる。このため、エステル油の流れがある、タンク内壁近傍に酸化防止剤を担持したシートを配置することで、酸化防止効果をより高くすることができる。
【００３６】
本実施例によれば、変圧器タンク内のエステル油に酸化防止剤を担持したシートを浸漬することにより、変圧器のエステル油の酸化劣化を低減することができる。そして、エステル油に直接酸化防止剤を添加するよりも、多量の酸化防止剤を設置可能となり、酸化劣化低減の効果が大きく、変圧器の運転温度を高くすることができる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１の薄いシートは表面積を大きくするうえで好ましく用いることができるが、酸化防止効果を得るうえではシートに限らず、様々な形状の構造物として設置することが可能である。実施例２の油入変圧器は、変圧器を構成する部材に酸化防止剤を担持するものである。酸化防止剤を分散、あるいは溶解させた塗料、酸化防止剤を担持した無機、あるいは有機の粉体やファイバを分散させた塗料をタンクの内壁面や構成物表面に塗布することが可能である。変圧器を構成する部材に酸化防止剤を担持することで、酸化防止剤と絶縁油との接触面積を大きくすることができる。また、変圧器タンク内の空間を有効に使うことができ、絶縁油のタンク内の循環による冷却を妨げることがなく、絶縁の観点でも好ましい。変圧器のタンク内部では、エステル油が対流、循環することで変圧器を冷却している。通常、中・小容量の変圧器では、放熱のため、タンク外壁に冷却フィンが設けられている。変圧器の鉄心、巻線の発熱で温度の高くなった上部のエステル油は、タンク外壁に設けられた放熱フィンによって冷却され、下部に流れると考えられる。このため、エステル油の流れがある、タンク内壁面等に酸化防止剤を塗布することで、酸化防止効果をより高くすることができる。
【実施例３】
【００３８】
図２に、本発明の実施例３の油入変圧器の構成を示す。図２（ａ）は、タンク１内部の平面断面図である。また、図２（ｂ）は、変形例の上部から見た平面図である。図２（ａ）に示した油入変圧器では、酸化防止剤を担持したシート８をタンクの四隅に配置したものである。タンクの四隅に配置することで、冷却フィンの放熱効果を妨げることがなく、好ましい。
【００３９】
図２（ｂ）の変形例では、安全性、絶縁信頼性の観点から、二次ブッシング側の隅にシート８を配置したものである。一次巻線に比べて二次巻線の電圧が低いので、二次巻線が接続された二次ブッシング側にシートを配置することにより、絶縁信頼性、安全性を高めることができる。
【実施例４】
【００４０】
図３に、本発明の実施例４の油入変圧器の構成を示す。図３（ａ）は、タンク１内部の平面断面図であり、図３（ｂ）は、上部から見た平面図である。図３に示した油入変圧器では、酸化防止剤を担持したシート８を巻線の上部に配置したものである。上部の方が、エステル油の温度が高く、また、上方に存在する空気７と直接触れていることから、酸化劣化しやすいと考えられる。このため、酸化防止効果を高めるうえで、巻線上部に好ましく配置することができる。さらに、図３（ｂ）に示すように、安全性、絶縁信頼性の観点から、二次ブッシング側のタンクの壁面にシート８を好ましく配置することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：タンク
２：鉄心
３：一次巻線
４：二次巻線
５：蓋部
６：エステル油
７：空気
８：酸化防止剤を担持したシート
９：冷却フィン
１０：一次ブッシング
１１：二次ブッシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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