(57)【要約】【課題】絶縁物の熱劣化により水分が発生しても、巻線の特性低下を低減させることにより、信頼性を向上させることが可能なガス絶縁静止誘導電気機器である。【解決手段】ガス絶縁静止誘導電気機器は、鉄心と、この鉄心の周囲に設けられた巻線と、この巻線を保持する締付板１７とを備える。締付板１７には、巻線近傍に絶縁ガスＸの流れを形成させるためのガス流通口１９が設けられ、このガス流通口１９に合成素材により形成され、かつ吸着材２２を収納した網２１を設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、この鉄心の周囲に設けられた巻線と、この巻線を保持する締付板とを備え、前記締付板には、前記巻線近傍に絶縁ガスの流れを形成させるためのガス流通口が設けられ、このガス流通口に水分の吸着機能を有する吸着材を収納した合成素材の網を設けたことを特徴とするガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項２】
前記合成素材はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項３】
前記合成素材はポリフェニレンサルフアイド樹脂であること特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項４】
前記吸着材はゼオライトであることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項５】
前記吸着材の分子径を３Å以下としたことを特徴とする請求項１または４記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項６】
前記吸着材は高吸水樹脂であることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項７】
前記吸着材を筒状の集合体としたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項８】
前記吸着材を複数個設けたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項９】
前記締付板のガス流通口を強化構造材で形成したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【請求項１０】
前記強化構造材の比誘電率を前記絶縁ガスの比誘電率と前記締付板の比誘電率との間の値としたことを特徴とする請求項９記載のガス絶縁静止誘導電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁物の熱劣化に伴って生じる水分を吸収し、巻線の特性低下を低減させ、信頼性を向上させたガス絶縁静止誘導電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変圧器やリアクトル等の静止誘導電気機器として、冷却効率が良好で絶縁特性の優れた鉱物油系絶縁油を絶縁媒体として利用した油入静止誘導電気機器が使用される。しかし、鉱物油系絶縁油は、引火点が低く火災に繋がる危険性があり、消火設備や防災設備等の付帯設備の設置が義務付けられている。
【０００３】
このため、従来、電気絶縁特性が良好でかつ化学的安定性が極めて高く防爆性や防災性に優れるＳＦ６ガスが、人口が密集した都市部における誘導電気機器や遮断器、開閉器等の送変電機器の絶縁媒体あるいは冷却媒体として用いられる。
【０００４】
従来、ＳＦ６ガスを利用したガス絶縁静止誘導電気機器として図４に示すものがある。
【０００５】
従来のガス絶縁静止誘導電気機器１は、ＳＦ６ガスＹを封入したタンク２の内部に鉄心３および複数の巻線、例えば、内側巻線４と外側巻線５とを収納した構成である。巻線の数は、ガス絶縁静止誘導電気機器１の電圧等の仕様により設定される。
【０００６】
内側巻線４と外側巻線５とは、鉄心３の周囲に鉄心３と同心円上となるように間隔を有して設けられる。内側巻線４および外側巻線５は、それぞれコイル支え６、６、６、６を備えた２つの締付板７、７により両端側から締付けられて固定される。さらに、内側巻線４および外側巻線５の周囲には、複数のガス仕切８が設けられる。２つの締付板７、７には、ガス流通口９、９がそれぞれ設けられる。
【０００７】
さらに、ガス流通口９からＳＦ６ガスＹが絶縁媒体あるいは冷却媒体として導入される。このため、一方の締付板７のガス流通口９からガス仕切８で囲まれた領域を経由して他方の締付板７のガス流通口９に向かうＳＦ６ガスＹの流れが形成され、内側巻線４および外側巻線５が絶縁あるいは冷却される。
【０００８】
しかしながら、ＳＦ６ガスＹは比熱と密度との積すなわち相対熱容量が鉱物油系絶縁油の相対熱容量よりも小さい。このためＳＦ６ガスＹを絶縁媒体あるいは冷却媒体としたガス絶縁静止誘導電気機器１は、鉱物油系絶縁油を絶縁媒体あるいは冷却媒体とした油入静止誘導電気機器と比較して冷却性能がやや劣る。
【０００９】
このため、一般に油入静止誘導電気機器の巻線に使用される絶縁材料は主に耐熱性が１００℃程度のセルロース系絶縁物であるのに対し、ガス絶縁静止誘導電気機器１の巻線である内側巻線４および外側巻線５に使用される絶縁材料はセルロース系絶縁物のみならず、温度が比較的高くなる巻線の部位には耐熱性が１２０℃以上のポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエステル樹脂構造部材等の合成樹脂が材料として併用される。
【００１０】
さらに、ＳＦ６ガスＹを用いたガス絶縁静止誘導電気機器において、冷却効率を向上させて巻線の温度上昇を抑制するために、巻線の形状や配置位置を工夫することにより、ＳＦ６ガスＹの圧力や流速を調整するように構成したガス絶縁静止誘導電気機器が提案される（例えば特許文献１参照）。
【００１１】
同様に、冷却効率を向上させて巻線の温度上昇を抑制するために、ＳＦ６ガスＹのガス流路に構造物を設け、ＳＦ６ガスＹの流れを調節することにより、冷却効率を向上させたガス絶縁静止誘導電気機器が提案される（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３２１９号公報（第１頁−第４頁、図１参照）
【特許文献２】特開平１０−３０３０３１号公報（第１頁−第８頁、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のＳＦ６ガスＹの圧力や流速並びにガス流路を調節した構造を有するガス絶縁静止誘導電気機器であっても、その冷却性能は油入絶縁静止誘導電気機器の冷却性能よりも劣り、巻線の温度上昇を十分に回避することができない。
【００１３】
特に巻線には１２０℃以上の高温になる部位が存在し、このような部位に使用される絶縁材料には耐熱性１２０℃以上のポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエステル樹脂構造部材等の合成樹脂が用いられる一方、比較的温度の低い巻線の部位にはセルロース系絶縁物が絶縁材料として用いられるといったように巻線の温度に応じて絶縁材料が使い分けられる。
【００１４】
しかし、ガス絶縁静止誘導電気機器を長期間運転すると、絶縁物の熱劣化が徐々に進み耐熱性の低いセルロース系絶縁物は分解ガスと共に水分を発生する。巻線を被覆しているポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエステル樹脂構造部材等の合成樹脂は耐熱性が高く熱に対しては強いが、発生した水分による加水分解の影響により機械的あるいは電気的特性が低下する。このため、絶縁物の熱劣化に伴う水分の発生は、ガス絶縁静止誘導電気機器の寿命を減少に繋がる恐れがある。
【００１５】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、絶縁物の熱劣化により水分が発生しても、巻線の特性低下を低減させ、信頼性を向上させることが可能なガス絶縁静止誘導電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、鉄心と、この鉄心の周囲に設けられた巻線と、この巻線を保持する締付板とを備え、前記締付板には、前記巻線近傍に絶縁ガスの流れを形成させるためのガス流通口が設けられ、このガス流通口に合成素材により形成され、かつ吸着材を収納した網を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記合成素材はフッ素樹脂であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記合成素材はポリフェニレンサルフアイド樹脂であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記吸着材はゼオライトであることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、前記吸着材の分子径を３Å以下としたことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、前記吸着材は高吸水樹脂であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、前記吸着材を筒状の集合体としたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、前記吸着材を複数個設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、前記締付板のガス流通口を強化構造材で形成したことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、前記強化構造材の比誘電率を前記絶縁ガスの比誘電率と前記締付板の比誘電率との間の値としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器においては、絶縁物の熱劣化により水分が発生しても、発生した水分を吸着することができるため、巻線の特性低下を低減させて信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器の第１の実施形態を示す断面構成図である。
【００２９】
ガス絶縁静止誘導電気機器１０は、絶縁ガスの一例であるＳＦ６ガスＸを封入したタンク１１の内部に静止誘導器本体１２を収納した構成である。静止誘導器本体１２は、鉄心１３および単一あるいは複数の巻線、例えば、内側巻線１４と外側巻線１５とを設けた構成である。巻線の数は、ガス絶縁静止誘導電気機器１０の電圧等の仕様により任意に設定される。
【００３０】
内側巻線１４と外側巻線１５とは、鉄心１３の周囲に鉄心１３と同心円上となるように間隔を有して設けられる。内側巻線１４および外側巻線１５は、それぞれコイル支え１６、１６、１６、１６を備えた例えば２つの締付板１７、１７により両端側から締付けられて保持される。さらに、内側巻線１４および外側巻線１５の周囲には、複数のガス仕切１８が設けられる。各締付板１７、１７には、内側巻線１４および外側巻線１５の近傍にＳＦ６ガスＸの流れを形成させるためのガス流通口１９、１９がそれぞれ設けられる。
【００３１】
そして、一方の締付板１７のガス流通口１９からガス仕切１８により囲まれた領域を経由して他方の締付板１７のガス流通口１９に向かうＳＦ６ガスＸのガス流路２０が形成される。この際、締付板１７、１７のガス流通口１９は、ＳＦ６ガスＸの流れがスムーズな流れとなって内側巻線１４および外側巻線１５の冷却効率が良好となるような位置に設けられる。
【００３２】
但し、締付板１７およびガス流通口１９の位置は任意であり単一であっても複数設けられてもよい。
【００３３】
図２は、図１に示す締付板１７の拡大断面図である。
【００３４】
締付板１７には、ガス流通口１９が設けられ、さらにガス流通口１９には合成繊維あるいは合成樹脂等の合成素材で構成された網２１が設けられる。この合成素材の網２１は例えば耐加水分解性あるいは耐熱性が良好で比誘電率の小さいフッ素樹脂やポリフェニレンサルフアイド樹脂で構成される。締付板１７のガス流通口１９に設けられた網２１は、ＳＦ６ガスＸが直接流通可能な形状とされる。
【００３５】
また、網２１には水分の吸着機能を備えた吸着材２２が備えられる。吸着材２２には例えば分子径が３Å以下のゼオライトが使用される。吸着材２２は、例えばドーナツ状あるいは筒状の集合体とされ、このドーナツ状あるいは筒状の集合体とされた複数の吸着材２２が網２１に収納される。すなわち、吸着材２２の表面積がより大きくなるように構成される。
【００３６】
次に、ガス絶縁静止誘導電気機器１０の作用について説明する。
【００３７】
締付板１７のガス流通口１９からＳＦ６ガスＸが絶縁媒体あるいは冷却媒体として導入される。このため、一方の締付板１７のガス流通口１９からガス仕切１８で囲まれた領域を経由して他方の締付板１７のガス取出口に向かうＳＦ６ガスＸの流れが形成され、内側巻線１４および外側巻線１５が絶縁あるいは冷却される。
【００３８】
ここで、ガス絶縁静止誘導電気機器１０を長期間運転すると、加熱された内側巻線１４および外側巻線１５に熱により、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆している耐熱性の低いセルロース系絶縁物等の絶縁物が熱劣化して分解ガスと共に水分が発生する。
【００３９】
しかし、セルロース系絶縁物等の絶縁物から発生した水分は吸着材２２により吸着されて捕集される。このため、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆しているポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエステル樹脂構造部材等の合成樹脂の加水分解が抑制され、内側巻線１４および外側巻線１５の電気的特性あるいは機械的特性等の特性の低下が軽減される。
【００４０】
この際、吸着材２２は、例えばドーナツ状あるいは筒状の集合体であり、ＳＦ６ガスＸとの接触面積が大きい形状とされているため、ＳＦ６ガスＸの流れが吸着材２２により妨げられることなくより効率的に水分を吸着させることができる。
【００４１】
さらに、吸着材２２は、ガス絶縁静止誘導電気機器１０を長期間運転しても劣化量が少なく耐加水分解性あるいは耐熱性が良好な合成繊維あるいは合成樹脂等の合成素材で構成された網２１により収納されているため、網２１の破損による吸着材２２の移動が回避される。
【００４２】
一方、ガス絶縁静止誘導電気機器１０が長期間運転されると絶縁物の劣化により、水分のみならずにＣＯ、ＣＯ２、各種炭化水素、アルデヒド類あるいはケトン類等の絶縁物固有の特徴的な分解ガスが発生する。
【００４３】
ガス絶縁静止誘導電気機器１０の絶縁物から生じた分解ガスは、ガス分析により経年劣化に伴う絶縁物の劣化診断はもちろんのこと、ガス絶縁静止誘導電気機器１０内で放電や局部過熱等の異常が生じた際にその異常モードや異常部位を特定するための異常診断の際に重要な情報となる。
【００４４】
一般にガス絶縁静止誘導電気機器１０の絶縁物から生じる分解ガスの分子径は、３Åを超える分子径である。
【００４５】
ここで、吸着材２２には、分子径が３Å以下のゼオライトが使用されているため、ガス絶縁静止誘導電気機器１０の診断に必要な分解ガスの吸着材２２への吸着を回避させてほぼ水分のみを吸着させることができる。このため、吸着材２２に水分とともに分解ガスが吸着されることによるガス絶縁静止誘導電気機器１０の寿命診断や異常診断への影響を回避させることができる。
【００４６】
すなわち、ガス絶縁静止誘導電気機器１０は、締付板１７のガス流通口１９に吸着材２２を設け、さらにこの吸着材２２を合成繊維あるいは合成樹脂等の合成素材で構成された網２１に収納することにより、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆している絶縁物の熱劣化に伴って生じる水分を吸着させて、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆している合成樹脂の加水分解を抑制し、内側巻線１４および外側巻線１５の電気的特性あるいは機械的特性等の特性の低下を軽減させる構成である。
【００４７】
一方、吸着材２２を分子径が３Å以下のゼオライトで構成することにより、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆している絶縁物の熱劣化に伴って水分とともに生じ、ガス絶縁静止誘導電気機器１０の寿命診断や異常診断に重要な分解ガスを吸着させないようにしたものである。
【００４８】
ガス絶縁静止誘導電気機器１０では、内側巻線１４および外側巻線１５を被覆している合成樹脂の加水分解を抑制し、内側巻線１４および外側巻線１５の電気的特性あるいは機械的特性等の特性の低下を軽減させることができる。
【００４９】
また、吸着材２２として、シリカゲルや活性炭等の材料が従来幅広く利用されるが、シリカゲルや活性炭等の材料を吸着材２２として使用すると、絶縁物の熱劣化に伴って生じた水分のみならず分解ガスをも吸着する恐れがあった。
【００５０】
一方、ガス絶縁静止誘導電気機器１０では、吸着材２２として分解ガスの分子径よりも分子径が小さいゼオライトを使用することにより、絶縁物の熱劣化に伴って生じた水分および分解ガスのうち水分のみを選択的に吸着させて、ガス絶縁静止誘導電気機器１０の寿命診断や異常診断への影響を回避させることができる。
【００５１】
尚、吸着材２２として、例えば最近のおむつカバーに代表されるポリアクリル酸塩系合成樹脂等の高吸水樹脂を球形、不織布あるいはシート状に形成したものを使用してもゼオライトを使用した場合と同様な効果を得ることができる。この際、高吸水樹脂単体のみならず、高吸水樹脂とゼオライトとを併用することもできる。
【００５２】
図３は本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器の第２の実施形態における締付板の拡大断面図である。
【００５３】
図３に示された、ガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａでは、締付板１７Ａの構成が図１に示すガス絶縁静止誘導電気機器１０と相違する。他の構成および作用については図１に示すガス絶縁静止誘導電気機器１０と実質的に異ならないため締付板１７Ａのみを図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００５４】
ガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａの締付板１７Ａには、合成樹脂又は繊維強化合成樹脂等の強化合成素材で構成された強化構造材３０により形成されたガス流通口１９が設けられる。すなわち、締付板１７Ａのガス流通口１９近傍に強化合成素材で構成された強化構造材３０が設けられる。
【００５５】
強化構造材３０に用いられる材料の例としては、汎用性のあるエポキシ、フェノール、ポリエステル、ポリイミド、フッ素、ポリフェニレンサルフアイドおよびシリコーン等の材料の中から適宜選んで用いることが可能である。一方、強化構造材３０の形状は円筒状に限らず、冷却状態や負荷される機械的な力に応じて種々の形状とすることが可能である。
【００５６】
また、強化構造材３０の比誘電率εが絶縁媒体あるいは冷却媒体であるＳＦ６ガスＸの比誘電率εｇと締付板１７Ａの比誘電率ε１との間の値となるような強化構造材３０を使用することで、締付板１７Ａのガス流通口１９近傍の電界を緩和することができる。
【００５７】
例えば、締付板１７Ａの比誘電率ε１が約３．６である場合には、強化構造材３０の材料として、ＳＦ６ガスＸの比誘電率εｇである１．０と３．６の間の比誘電率εを有するフッ素、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキサイト゛およびポリフェニレンサルフアイド等の合成樹脂やその繊維強化した材料のうちから適宜選んで使用することができる。
【００５８】
一方、強化合成素材で構成された強化構造材３０により形成されたガス流通口１９には合成繊維あるいは合成樹脂等の合成素材で構成された網２１が設けられる。この合成素材の網２１は例えば耐加水分解性あるいは耐熱性が良好で比誘電率の小さいフッ素樹脂やポリフェニレンサルフアイド樹脂で構成される。締付板１７Ａのガス流通口１９に設けられた網２１は、ＳＦ６ガスＸが直接流通可能な形状とされる。
【００５９】
また、網２１には水分の吸着機能を備えた吸着材２２が収納される。吸着材２２には例えば分子径が３Å以下のゼオライトが使用される。吸着材２２は、例えばドーナツ状あるいは筒状の集合体とされ、このドーナツ状あるいは筒状の集合体とされた複数の吸着材２２が網２１に収納される。すなわち、吸着材２２の表面積がより大きくなるように構成される。
【００６０】
ガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａでは、締付板１７Ａにガス流通口１９を設けることに伴って生じる締付板１７Ａのガス流通口１９の近傍における機械的強度の低下が、強化合成素材で構成された強化構造材３０で改善されて向上される。このため、巻線の締付力の低下を回避させることができるのみならず、締付板１７Ａの厚さを薄くすることが可能となる。この結果、締付板１７Ａ近傍の電界が緩和され、ガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａの重量を軽減させることができる。
【００６１】
さらに、ガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａでは、図１に示すガス絶縁静止誘導電気機器１０の効果と同等な効果を得ることができる。
【００６２】
尚、各実施形態におけるガス絶縁静止誘導電気機器１０Ａを複合的に構成してもよい。すなわち、締付板１７のガス流通口１９の一部に吸着材２２を設ける一方、他の一部のガス流通口１９を強化構造材３０により形成する構成としてもよい。
【００６３】
また、絶縁ガスはＳＦ６ガスＸに限らず他のガスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器の第１の実施形態を示す断面構成図。
【図２】図１に示す締付板の拡大断面図。
【図３】本発明に係るガス絶縁静止誘導電気機器の第２の実施形態における締付板の拡大断面図。
【図４】従来のガス絶縁静止誘導電気機器の断面構成図。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１０Ａ  ガス絶縁静止誘導電気機器
１１  タンク
１２  静止誘導器本体
１３  鉄心
１４  内側巻線
１５  外側巻線
１６  コイル支え
１７，１７Ａ  締付板
１８  ガス仕切
１９  ガス流通口
２０  ガス流路
２１  網
２２  吸着材
３０  強化構造材
Ｘ  ＳＦ６ガス
【図１】
2005064144.tif 000003
【図２】
2005064144.tif 000004
【図３】
2005064144.tif 000005
【図４】
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