(57)【要約】【課題】  ＳＦ６ガスの使用量および排出量を削減して地球温暖化への寄与を防止すると共に、優れた絶縁性能を確保しつつガス絶縁開閉装置と確実に接続が可能であるガス絶縁変圧器を提供する。【解決手段】  タンク７には絶縁スペーサ３１が取り付けられ、絶縁スペーサ３１には、中間ガス管路３３が取り付けられている。中間ガス管路３３はタンク７との反対側で図示していないガス絶縁開閉装置に接続されている。中間ガス管路３３は、管路の中間部で径が細くなるように形状であり、中間ガス管路３３の中間部で径の大きさが変わる部分に気密性を有する第２の絶縁スペ−サ３２が取り付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガス、巻線および鉄心を収納したタンクのリード線導出部に絶縁スペ−サを取り付け、更にこの絶縁スペーサを介してガス区分しつつガス絶縁開閉装置を接続するように構成されたガス絶縁変圧器において、
前記絶縁スペ−サと前記ガス絶縁開閉装置との間に中間ガス管路を設置し、
前記中間ガス管路の中間部に気密性を有する第２の絶縁スペ−サを取り付けたことを特徴とするガス絶縁変圧器。
【請求項２】
前記中間ガスは途中で径の大きさが変わるように構成し、
前記中間ガス管路の径の大きさが変わる部分に、前記第２の絶縁スペ−サを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項３】
前記中間ガス管路は、前記絶縁スペーサ側の径の方が前記ガス絶縁開閉装置側の径よりも大きくなっており、
前記中間ガス管路の中間部に取り付けた前記第２の絶縁スペーサの直径は、前記タンクのリード線導出部に取り付けた前記絶縁スペ−サの直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項４】
前記タンクのリード線導出部に取り付けた絶縁スペ−サおよび前記中間ガス管路の中間部に取り付けた前記第２の絶縁スペーサは、前記タンク側に向かって凸となるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項５】
前記タンク内に封入した絶縁ガスは、前記ガス絶縁開閉装置内に封入する絶縁ガスとはその種類あるいは封入圧力の少なくともいずれか一方を違えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス絶縁変圧器。
【請求項６】
前記タンク内に封入した絶縁ガスの封入圧力は、前記ガス絶縁開閉装置内に封入する絶縁ガスのそれよりも低くしたことを特徴とする請求項５に記載のガス絶縁変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境調和型のガス絶縁変圧器に係り、特に、ガス絶縁開閉装置との接続部分に改良を施したガス絶縁変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁ガスをタンク内に封入して絶縁媒体及び冷却媒体としたガス絶縁変圧器が提案されている。超高圧・大容量器としては２７５ｋＶ，３００ＭＶの変圧器があり、ビルの地下などで使用される中小容量器としては電圧６０ｋＶクラスのものがある。ここで図２を用いて、特許文献１に記載された従来のガス絶縁変圧器について、具体的に説明する。図２はガス絶縁変圧器の内部構成例を示す断面図である。
【０００３】
図２に示すように、ガス絶縁変圧器１０は、鉄心１１に低圧巻線１２、中圧巻線１３、高圧巻線１４およびタップ巻線１５を巻回して構成される変圧器本体１６と、リード線１７およびタップ切換器１８とが密閉された容器１９に収納されて形成されている。容器１９内には高い気密性を有する仕切板２１が設けられて、内部が第１室２２と第２室２３に仕切られている。
【０００４】
第１室２２には変圧器本体１６が収納され、第２室２３にはタップ切換器１８が収納されている。仕切板２１は一部が絶縁板２４で形成されており、この絶縁板２４にはリード線１７を貫通するための貫通孔２５が設けられている。リード線１７は一端がタップ巻線１５に接続され、他端がタップ切換器１８に接続されている。
【０００５】
第１室２２と第２室２３にはそれぞれ絶縁ガスが封入されている。第１室２２に封入された絶縁ガスは、低圧巻線１２、中圧巻線１３、高圧巻線１４およびタップ巻線１５内部を冷却し、図示しないブロアによって循環される。また、絶縁ガスは各巻線１２、１３、１４、１５を冷却することで暖められるが、図示しないクーラによって冷却される。なお、このようなガス絶縁変圧器は、絶縁スペーサを介してガス絶縁開閉装置とも直接接続されることがあり、変電所の縮小化に大いに貢献している。
【０００６】
以上のようなガス絶縁変圧器においてタンク内に封入される絶縁ガスとしては、ＳＦ６ガス（六フッ化イオウ）が主流である。ＳＦ６ガスは、ガス絶縁変圧器の使用状態で無味、無臭、無色、無毒であり、不燃性の非常に安定した気体である。このため、絶縁ガスとして使用するのに非常に都合が良く、ガス絶縁変圧器に限らず、高電圧の電機機器にその絶縁・冷却媒体として広く使用されていることは周知の通りである。ＳＦ６ガスの絶縁耐圧は、平等電界においては、ガス圧力にほぼ比例して上昇する。また、ＳＦ６ガスの破壊は、電界依存型であり、電界の大きさが破壊を決める性質がある。
【０００７】
一般的に、ガス絶縁変圧器における各巻線は導体に絶縁被覆を施した絶縁構成がとられている。これは、導体に絶縁被覆を実施することで、裸電極の場合よりも表面の電界を緩和し、絶縁耐圧を向上させるためである。このような絶縁構成をとるガス絶縁変圧器では、絶縁被覆の絶縁材料に比べてＳＦ６ガスの絶縁耐力の方が低いので、ＳＦ６ガスの絶縁強度によって絶縁耐力が決定されている。
【０００８】
このようにＳＦ６ガスはガス絶縁変圧器の絶縁耐力を左右する重要な要素であるが、近年の環境問題に対する関心の高まりから、ＳＦ６ガスの地球温暖化係数ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）についての評価が実施されている。このＧＷＰは、大気中に一定量のガスが放出された場合の地球温暖化への寄与の割合をＣＯ２に比較して数値化した指標である。ＳＦ６ガスは化学的に安定あり、大気中での寿命が３２００年と長く、また赤外線吸収量が大きい。したがって、そのＧＷＰはＣＯ２の２３９００倍と極めて高く、温室効果が大きい。
【０００９】
温室効果ガスの地球温暖化への影響の大きさは、ＧＷＰと大気中濃度との積で表されるが、現在のところＳＦ６ガスの大気中濃度は小さいので、ＳＦ６ガスが地球温暖化に与える影響は小さい。しかし、排出量の増加により大気中濃度が上昇すれば、地球温暖化に大きく寄与することが予想される。そのため、１９９７年１２月に京都で開催された第３回気候変動に関する国際連合枠組み条約締結国会議（ＣＯＰ３）において、ＳＦ６ガスは、排出規制および削減の対象ガスとして設定され、ＳＦ６ガスの使用削減が社会的な要請となっている。
【００１０】
この要請を受けて、最近の絶縁ガス研究として、ＳＦ６ガスの代替えガスの研究が実施されている。ただし、ＳＦ６ガス削減を目的とした研究結果によると、ＳＦ６と同一ガス圧で同一の絶縁強度を有する優れた絶縁ガスは、いまだ観られていないのが現状である。そこで、ＳＦ６ガスを使用していたガス絶縁機器において、ＳＦ６ガスの代替えガスを用いる場合には、様々な工夫がなされている。
【００１１】
例えば、前記特許文献１に記載されたガス絶縁変圧器１０では、変圧器本体１６と裸電極の存在する負荷時タップ切換器１８との間に仕切板２１を設けることで、ＳＦ６ガスの使用量および排出総量の低減を図るようにしている。すなわち、気密性の高い仕切板２１で容器１９内部を仕切ることで、第１室２２および第２室２３に異なる種類の絶縁ガスを封入する。
【００１２】
ここで、高い絶縁耐力を要求される第２室２３にはＳＦ６ガスを封入するが、変圧器本体１６を収納する第１室２２にはＳＦ６ガスよりも環境に対して低負荷な絶縁ガス、具体的には窒素ガスや二酸化炭素ガスの単体ガス、あるいはこれらのガスとＳＦ６ガスからなる混合ガスを封入することができる。これにより、ＳＦ６ガスの使用量および排出量を低く抑えることが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１９７４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ガス絶縁変圧器は、絶縁スペーサを介してガス絶縁開閉装置とも接続されているが、このガス絶縁開閉装置側との接続構造においては未だ、ＳＦ６ガス削減を果たすための有効な提案は無く、次のような問題が生じていた。
【００１４】
すなわち、ガス絶縁変圧器とガス絶縁開閉装置とを接続する絶縁スペ−サの絶縁耐圧を確保するために、絶縁スペ−サが大形化していた。これに対応して絶縁スペーサに接続されるガス絶縁開閉装置自体の大きさが大きくなり、機器のコンパクト化を阻害するだけではなく、ＳＦ６ガスの使用量および排出量を削減する観点からも好ましくなかった。
【００１５】
さらに、ガス絶縁変圧器はタンク内部に巻線、鉄心などを収納する必要があるので、タンクに封入される絶縁ガスの圧力を高めるにしても、その機械的強度には限界があった。これに対して、ガス絶縁開閉装置はそのタンク形状によって高ガス圧に耐え得るタンクの製造が容易であり、高ガス圧化は容易である。したがって、環境調和型のガス絶縁変圧器とガス絶縁開閉装置とを接続する場合に、封入されるガス圧が異なって、両者を直接接続することが絶縁上問題となることがあった。
【００１６】
本発明は、上述した事情を考慮して提案されたものであり、ＳＦ６ガスの使用量および排出量を削減して地球温暖化への寄与を防止すると共に、優れた絶縁性能を確保しつつガス絶縁開閉装置と確実に接続が可能であるガス絶縁変圧器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、絶縁ガス、巻線および鉄心を収納したタンクのリード線導出部に絶縁スペ−サを取り付け、更にこの絶縁スペーサを介してガス区分しつつガス絶縁開閉装置を接続するように構成されたガス絶縁変圧器において、前記絶縁スペ−サと前記ガス絶縁開閉装置との間に中間ガス管路を設置し、前記中間ガス管路の中間部に気密性を有する第２の絶縁スペ−サを取り付けたことを特徴とするものである。
【００１８】
以上のような本発明では、中間ガス管路に第２の絶縁スペ−サを取り付けたので、ガス絶縁変圧器のタンク内と、中間ガス管路において２つの絶縁スペーサに挟まれた部分と、前記第２の絶縁スペーサからガス絶縁開閉装置にわたる部分という３つの部分にガス区分することができる。このため、各部分に封入される絶縁ガスに関して、絶縁協調を図りつつ、封入ガス圧およびガスの種類を変えることが可能となる。したがって、ガス絶縁開閉装置側にだけＳＦ６ガスを用いて、他の部分にはＳＦ６ガス以外の環境低負荷ガスを使用することにより、ＳＦ６ガスの使用量および排出量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明のガス絶縁変圧器によれば、中間ガス管路および第２の絶縁スペ−サを備えるといった極めて簡単な構成により、ガス絶縁開閉装置側にだけＳＦ６ガスを用いて他の部分に環境低負荷ガスを使用することで、全体としてＳＦ６ガスの使用量および排出量の削減が可能となり、地球温暖化の防止に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態（実施形態）について、図１を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態に係るガス絶縁変圧器の内部構成例を示す断面図である。
（１）構成
図１に示すように、本実施形態に係るガス絶縁変圧器９は、鉄心１に低圧巻線２、中圧巻線３および高圧巻線４を巻回して構成される変圧器本体６と、高圧巻線４から導出されたリード線５が密閉されたタンク７に収納されて形成されている。リード線５を外部に導出するために、タンク７の側部に穴７１をあけ、この穴７１の外周部には絶縁スペーサ３１のフランジ部が取り付けられている。そして、絶縁スペーサ３１の内周部でリード線５を支持している。
【００２１】
さらに、絶縁スペーサ３１のフランジ部のタンク７と反対側には、中間ガス管路３３が取り付けられている。中間ガス管路３３はタンク７との反対側で図示していないガス絶縁開閉装置に接続されている。絶縁スペーサ３１は気密性を保つスペーサ、いわゆるガス区分スペーサであり、ガス絶縁変圧器９のタンク７側と中間ガス管路３３のそれぞれに封入される絶縁ガスは、互いに混合することのないように構成されている。
【００２２】
ここでは、ガス絶縁変圧器９のタンク７内には環境低負荷ガスＡ（具体的には比較的絶縁特性の低い窒素ガスや二酸化炭素ガスの単体ガス、あるいはこれらのガスとＳＦ６ガスの混合ガス）が封入されており、中間ガス管路３３内には前記環境低負荷ガスＡよりも絶縁特性の高いＳＦ６ガスＢが封入されている。絶縁スペーサ３１の向きは、タンク７側が凸で、中間ガス管路３３側が凹になるようにして取り付けられている。
【００２３】
中間ガス管路３３は、管路の中間部で径が細くなるように形状であり、ガス絶縁変圧器９のタンク７に取り付けられる側（図１中の左側）の直径ｄ１を有する大径部３３ａと、ガス絶縁開閉装置に接続される側（図１中の右側）の直径ｄ２を有する小径部３３ｂとからなる。また、中間ガス管路３３の中間部で径の大きさが変わる部分に、気密性を有する第２の絶縁スペ−サ３２を配置し、その絶縁スペーサ３２のフランジ部で中間ガス管路３３の大径部３３ａ、小径部３３ｂのフランジ部を取り付けている。そして、この絶縁スペーサ３２の内周部でリード線５を支持している。また、絶縁スペーサ３２の向きについては絶縁スペーサ３１と同じ方向であり、ガス絶縁変圧器９のタンク７側が凸で、ガス絶縁開閉装置側が凹になっている。
【００２４】
中間ガス管路３３において大径部３３ａと小径部３３ｂは、前記第２の絶縁スペ−サ３２を境にして左右に分かれている。すなわち、タンク７に取り付けられた絶縁スペーサ３１から第２の絶縁スペ−サ３２までの間が大径部３３ａとなり、第２の絶縁スペ−サ３２からガス絶縁開閉装置までの間が小径部３３ｂとなる。なお、中間ガス管路３３の径は直径ｄ１＞直径ｄ２なので、絶縁スペーサ３１と絶縁スペーサ３２もこれに対応しており、絶縁スペーサ３１の直径の方が第２の絶縁スペーサ３２のそれよりも大きくなるように設けられている。
【００２５】
第２の絶縁スペーサ３２は、タンク７に取り付けられた絶縁スペーサ３１と同じく、気密性を保つスペーサいわゆるガス区分スペーサであって、中間ガス管路３３の大径部３３ａは絶縁スペーサ３１、３２で挟まれた密閉部となり、この大径部３３ａとガス絶縁開閉装置寄りの小径部３３ｂとでは、それぞれに封入される絶縁ガスが互いに混合することのないように構成されている。既に述べたように、中間ガス管路３３にはＳＦ６ガスＢが封入されているが、絶縁スペーサ３２にてガス区分されることで、大径部３３ａおよび小径部３３ｂにはそれぞれ異なる組成のＳＦ６ガスＢ１、Ｂ２が封入される。
【００２６】
ここで、中間ガス管路３３の大径部３３ａに封入されるＳＦ６ガスＢ１は、その絶縁強度が、ガス絶縁変圧器９のタンク７に封入される環境低負荷ガスＡの絶縁強度よりも高く、中間ガス管路３３の小径部３３ｂからガス絶縁開閉装置側にかけて封入されるＳＦ６ガスＢ２の絶縁強度よりも低く設定されている。つまり、中間ガス管路３３の大径部３３ａに封入されるＳＦ６ガスＢ１の絶縁強度は、ガス絶縁変圧器９のタンク７側の環境低負荷ガスＡの絶縁強度と、中間ガス管路３３の小径部３３ｂからガス絶縁開閉装置側にかけて封入されるＳＦ６ガスＢ２の絶縁強度との中間に設定されることになる。
【００２７】
（２）作用効果
以上のような構成を有する本実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、ガス区分用の絶縁スペーサ３１、３２を２つ設けたことで、ガス絶縁変圧器９のタンク７、中間ガス管路３３の大径部３３ａ、中間ガス管路３３の小径部３３ｂからガス絶縁開閉装置側という３つの部分にガス区分でき、各部に封入される絶縁ガスについては、それぞれガス圧およびガスの種類を変えることが可能である。そのため、本実施形態では、中間ガス管路３３からガス絶縁開閉装置にかけてのみＳＦ６ガスＢ１、Ｂ２を使用し、ガス絶縁変圧器９のタンク７内には環境低負荷ガスＡを使用している。これにより、ガス絶縁変圧器９におけるＳＦ６ガスの使用量を低減することができ、地球温暖化に対する負荷を軽減することが可能である。
【００２８】
また、本実施形態ではガス絶縁変圧器９のタンク７に封入する絶縁ガスとして、ＳＦ６ガスＢに比べて絶縁強度が低い環境低負荷ガスＡ（窒素ガスや二酸化炭素ガス、あるいはこれらのガスとＳＦ６ガスの混合ガス）を使用しているが、絶縁スペーサ３１の直径の方が中間ガス管路３３内の第２の絶縁スペーサ３２の直径よりも大きいので、ガス絶縁開閉装置側でＳＦ６ガスを使用したにせよ、ガス絶縁変圧器９側とガス絶縁開閉装置側との間で絶縁協調を図ることができる。
【００２９】
しかも、本実施形態においては、中間ガス管路３３の大径部３３ａに封入されるＳＦ６ガスＢ１の絶縁強度を、ガス絶縁変圧器９のタンク７側の環境低負荷ガスＡの絶縁強度と、中間ガス管路３３の小径部３３ｂからガス絶縁開閉装置側にかけて封入されるＳＦ６ガスＢ２の絶縁強度との中間に設定しているので、より確かな絶縁協調をとることができ、絶縁信頼性がいっそう向上する。
【００３０】
また、絶縁スペ−サ３１の取り付けの向きは絶縁強度の弱い凹側を中間ガス管路３３側にしてあるので、ガス絶縁変圧器９側においても絶縁強度の高い絶縁構成が得られる。さらに、絶縁スペーサ３１の凹側を中間ガス管路３３側に向けたことで、変圧器を輸送する際の、絶縁スペーサ３１を覆う保護カバーの出っ張りが小さくて済み、輸送寸法が小さくなる。したがって、わが国の厳しい輸送制限内においても輸送が容易となるといった利点がある。
【００３１】
（３）他の実施形態
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、２つのガス絶縁スペーサ３１、３２によって区分される各部分へ封入される絶縁ガスの封入ガス圧や種類に関しては、適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態ではガス絶縁変圧器９のタンク７内にのみ環境低負荷ガスＡを封入したが、ガス絶縁変圧器９および中間ガス管路３３からガス絶縁開閉装置にかけて、全ての部分で環境低負荷ガスＡを用いても良い。
【００３２】
その際、ガス絶縁変圧器９とガス絶縁開閉装置側との間にはガス区分された中間ガス管路２３が取付けてあるので、同じ種類の環境低負荷ガスをガス絶縁変圧器９とガス絶縁開閉装置側に封入した場合でも、ガス絶縁変圧器９のタンク７側よりも、中間ガス管路３３の大径部３３ａに封入されたガス圧の方を高くし、この中間ガス管路３３の大径部３３ａに封入されたガス圧よりも、中間ガス管路３３の小径部３３ｂからガス絶縁開閉装置に及ぶ範囲に封入される絶縁ガスの封入ガス圧の方を、さらに高くするように設定可能である。
【００３３】
このようにガス絶縁変圧器９側とガス絶縁開閉装置側との間でガス圧が異なるとしても、ガス絶縁変圧器９側の絶縁スペーサ３１の直径がガス絶縁開閉装置寄りの第２の絶縁スペーサ３２よりも直径が大きくしてあるので、環境調和型のガス絶縁変圧器およびガス絶縁開閉装置を直接接続しても、絶縁上問題になることは全く無い。
【００３４】
また、ガス絶縁開閉装置側、ガス絶縁変圧器９側、さらには中間ガス管路３３において、各部に封入される封入ガス圧を違えるのではなく、それぞれの部分に異なる組成の環境低負荷ガスを使用しても良い。具体的には、ガス絶縁開閉装置側に二酸化炭素ガスを封入し、ガス絶縁変圧器９側に窒素ガスを封入し、中間ガス管路３３の大径部３３ａに他の絶縁ガスを封入することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るガス絶縁変圧器およびガス絶縁開閉装置との接続部分の第1の実施形態を示す概略縦断面図。
【図２】従来のガス絶縁変圧器を示す従来のガス絶縁変圧器を示す概略図。
【符号の説明】
【００３６】
１、１１…鉄心
２、１２…低圧巻線
３、１３…中圧巻線
４、１４…高圧巻線
５、１７…リ−ド線
６、１６…変圧器本体
７…タンク
９、１０…ガス絶縁変圧器
３１…絶縁スペ−サ
３２…第２の絶縁スペ−サ
３３…中間ガス管路
３３ａ…大径部
３３ｂ…小径部
７１…穴
【図１】
2007088274.tif 000003
【図２】
2007088274.tif 000004